长期定位试验原状土搬迁技术

范平 李清华 王飞

摘 要：该文基于36年长期定位试验预试验结果，介绍了原状土搬迁所需设备及技术参数，总结了原状土搬迁技术流程，以期为今后年长期定位试验原状土搬迁科学依据。

关键词：长期定位试验;原状土;搬迁技术

中图分类号 S153文献标识码 A文章编号 1007-7731（2020）（02-03）-0120-02

Undisturbed Soil Removal Technology for Long-term Location Experiment

Fan Ping et al.

（Soil and Fertilizer Institute， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou 350013， China）

Abstract： Based on the results of 36-year long-term location periment， this paper adopted the undisturbed soil removal way，introduced the the equipments and technical parameters， and established the overall technical process， which is a scientific reference to undisturbed soil removal in the future.

Key words： Long-term location experiment; Undisturbed soil; Removal technology

长期定位试验是国内外研究土壤质量演变机理与调控对策而广泛采用的研究方法。由于农业生态系统进展缓慢，短期试验不能揭示长期的变化趋势，因此，长期试验成为了不可替代的研究手段[1]。然而，随着社会的不断发展，尤其是城市化进程的加快，部分长期定位试验面临着被毁或搬迁的局面。为了延续长期定位试验的科研价值，需要对长期定位试验实行整体搬迁。目前，整体搬迁方法主要分为分层搬迁或原状土搬迁，而国内湖北、河北、河南及黑龙江等省份的长期定位试验搬迁都是采用原状土搬迁方式。当前，原状土搬迁研究主要是围绕搬迁后土壤真菌[2]、细菌[3]、腐殖质[4]及融合效果[5]等而开展，较少涉及原状土搬迁技术的研究。本文以福建省农业科学院土壤肥料研究所36年长期定位试验原状土搬迁预试验为基础，系统总结了原状土搬迁技术规范，旨在为今后长期定位试验原状土搬迁提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 福建省农业科学院土壤肥料研究所闽侯白沙野外台站创建于1983年，现有2个福建省历时最长的农业科学研究野外监测试验，一是创建于1983年的化肥和有机肥配合施用对水稻产量、品质和土壤肥力的影响试验，二是始建1987年不同磷钾配比对水稻产量和土壤肥力、品质的影响试验。2个试验共计26个小区，总面积365m2。2个长期定位试验地条件较为一致，成土母质为红壤坡积物，土壤类型为渗育型水稻土亚类黄泥田土属灰黄泥田土种，土体构型为A-Ap-P-C，经纬度为119°04′10"E、26°13′31"N，海拔15m，朝向为北偏西13°，种植作物为单季稻。

1.2 原状土搬迁装置

1.2.1 土壤模具 采用10mm厚度钢板制作模具，内长、宽、高均为1m，模具与土壤接触端为刀口状锋利面，模具顶部四角带孔，以供吊钩穿过，底板插入端同为刀口状锋利面，另一端则带有孔位，模具底板插入一面四角各有一個孔位。对卡住底板的两块边板采用2cm钢板进行铣槽，同时增加底板厚度为2cm，这样既减少了模具入土和脱模过程的阻力，又可防止底板变形，保证了底板反复安装及抽离的稳定性。

1.2.2 切割土壤装置 大型全自动切割机，由切割片、切割动力系统、移动系统、导轨支架组成。切割机片直径为2.8m，可切割半径1.25m，额定电压380V;调整底部导轨支架水平后启动电源，切割机缓缓下降切入土层，下降到一定深度，在移动系统动力作用下沿着导轨做直线运动，该切割机精准度极高，误差率在0.3%以下;切割过程中，若遇到石块应更换切石专用锯片，将石块直接切开。

1.2.3 模具压入装置 为防止模具下压过程中倾简斜，制作模具固定支架。支架为方钢焊接成，长宽截面大小为1.02m×1.02m，高度为0.5m，支架内边框对准切割缝，调整支架垂直度后将模具放入支架内，采用大型液压机将将模具缓缓压入土层，压为为50T以上。

1.2.4 底板安装装置 由固定架跟液压机组成，固定架通过模具孔位实现与模具的紧密连接。液压机最大压力为40T，额定电压为380V。

1.2.5 底板抽离装置 底板抽离系统采用卷扬机设备，卷扬机由固定架、转速电机、拉钩拉绳组成，其电动机额定电压380V。固定架通过模具孔位实现与模具的紧密连接，启动电机后，通过电机旋转带动拉绳收缩，从而将底板抽出。

1.2.6 起吊及运输装置 采用CDW5121JSQHA2R4型随车吊，该吊车为直臂吊车，最大起吊吨位为8T，货箱尺寸为4.3m×2.1m，该车具有起吊与、运输功能。

1.2.7 模具剥离装置 由支撑架、压土设备及动力系统组成。设备动力系统为液压动力，压力为20T。系统启动后，压土设备固定土块，通过液压动力反推配合吊机向上带动模具，逐渐与土块分离。

2 原状土搬迁技术

2.1 放线定位 在原状土放线，在小区横竖方向上拉鱼线，每条鱼线间隔1m，确保所切割土壤为1m×1m的正方体。

2.2 切割土壤 先调整切割机底部导轨支架水平及方向，然后启动电源，切割机缓缓下降切入土层，下降到1m深度，在移动系统动力作用下沿着导轨做直线切割。

2.3 压模入土 将固定支架平整放在已切割好土块上，支架内边对准切割缝后把模具放进支架内，大压机垂直下压，将模具缓缓压入土层。

2.4 开挖工作面 在欲搬迁的土壤的适当区域使用挖掘机开挖出工作面，工作面深度1.1m，长度2.2m，宽度根据现场调整。

2.5 安装底板 安装设备放置在与模具底部同一操作面上，放平，将固定架上的锚栓对准模具孔位旋转卡死，形成紧密连接，连接完成后将模具底板平整放置于该设备轨道内，打开电源，通过设备液压动力将底板压入模具底，液压动力为40T。

2.6 起吊模具 先对模具进行编号再将吊钩穿过模具顶部对角孔位，用50T拉力吊车将装有土块的模具垂直吊起，平稳放在带有防护的龙马车上，龙马车后斗2.1m宽，4.3m，长1.3m高，最大载重18T。

2.7 运输防护 在装有土的模具底下垫一层5cm厚泡沫板防震，再用高强度弹力捆绑带固定模具，防止运输过程中模具滑动;运输途中缓慢平稳行驶，将震动减少到最低。

2.8 取出底板 用吊机将带有编号的土块模具吊到对应编号的基坑内，卷扬机固定架通过模具孔位与模具连接，启动电机，通过电机旋转带动拉绳收缩，将底板取出，卷扬机拉力为20T。

2.9 剥离模具 将设备支撑架与模具顶部孔位连接固定，土面放一块1m×1m×0.1m支撑板，通过20T油压泵动力作用于支撑板上，向上带动模具，逐渐与土块分离，完成后用50T拉力吊车把模具吊走。

2.10 灌浆土壤 融合土方对接边际土壤搬迁完毕后，使用搬迁区域周边土壤制成泥浆，对搬迁好的土壤缝隙进行多次浇灌，直至搬迁土壤完全融合。

3 小结与讨论

原状土搬迁是把土壤割锯成若干规则的土方，以固定模具固定后，起吊并平稳地运至搬迁地，在承接基垦中以相应的顺序进行无缝拼接，再用泥浆浇灌对接后的土壤边际，促使对接边际快速融合。原状土搬迁虽然工作量大，但能有效的维护土壤原性状，对土壤结构扰动较小，黑土长期定位原状土搬迁结果也进一步证明，其搬迁后对土壤物理、化学及生物学扰动的影响远小于耕作方式、植被类型、土壤肥力等的影响。由于福建省长期定位试验的成土母质是红壤坡积物，而红壤与黑土在土体结构及肥力质量性状上均存在较大差异，因此，红壤原状土搬迁是否会对长期定位试验结果产生影响，原有的土壤信息是否能够得到延续，这些都需要进一步开展后继效果评价。

参考文献

[1]赵方杰.洛桑试验站的长期定位试验：简介及体会[J].南京农业大学学报，2012，35（5）：147-153.

[2]迟凤琴，刘晶鑫，匡恩俊，等.黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤真菌群落多样性的影响[J].中国土壤与肥料，2016（6）：41-50.

[3]迟凤琴，刘晶鑫，匡恩俊，等.黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤细菌群落多样性的影响[J].土壤通报，2015，46（6）：1420-1427.

[4]张久明，迟凤琴，周宝库，等.黑土长期定位试验原状土搬迁对土壤腐殖质组分数量及光学特性的影响[J].黑龙江农业科学，2015（8）：35-39.

[5]匡恩俊，迟凤琴，张久明，等.黑土肥料长期定位试冻土分割搬迁后土壤融合效果评价[J].土壤，2018，50（1）：148-154.

（責编：张宏民）