CN103109616A - 一种二叠系采煤沉陷灰、泥岩层风化区水田漏水的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种二叠系采煤沉陷灰、泥岩层风化区水田漏水的修复方法，其步骤为：（1）利用水田传统犁旱犁一次后灌水泡田。（2）将水田土壤防渗保水剂粉末按照250kg/hm2均匀地洒于田面。（3）利用上述水田传统犁进行水田的翻耕，将保水剂翻耕入土，翻耕深度以20～30厘米为宜，次数为3～5次。或者（2）利用水田传统犁进行水田的翻耕，翻耕深度以20～30厘米为宜，翻耕次数为为3～5次。（3）将水田土壤防渗保水剂粉末按照250kg/hm2均匀地洒于田面。本修复方法可以起到供水、保水、可以起到供水、保水、供肥、保肥、保墒、改善土壤结构与环境、节约成本及促进作物增产的作用，可以广泛应用于西南山地采煤沉陷区二叠系灰、泥岩层风化区漏水水田以改善其漏水、漏肥的状况。

Description

一种二叠系采煤沉陷灰、泥岩层风化区水田漏水的修复方法

技术领域

本发明涉及一种水田漏水的修复方法，尤其涉及一种利用水田传统犁和保水剂相结合修复水田漏水的技术方法。

背景技术

我国西南喀斯特山区位于世界三大连片喀斯特发育区之一的东亚片区中心，喀斯特地貌广泛发育，地形条件复杂，生态环境脆弱，尤其是二叠系灰岩、泥岩岩层风化区，岩溶裂隙与节理发育，表层土壤多是粘土和砂砾成分，土层薄而贫瘠，随着西南地区原煤产量的不断提升，采煤沉陷地的面积也在不断扩大，沉陷地地质构造节理在采动影响下破坏形成区域地表拉裂现象，并进一步引发区域耕地土壤缺水漏肥，水利设施破坏，尤其是水田失去保水功能，主要表现为：（1）水田土壤隔水层破坏；（2）水田补给水源流失；（3）水田汇水路径破坏；（4）“水改旱”明显。其中，水田隔水层被破坏，水田本身的保水、持水能力下降，而水田也由于采煤沉陷引发的地表拉裂破坏了其水源和汇水路径而失去来水补给，这是西南山地采煤沉陷区二叠系灰、泥岩层风化区水田保水的主要限制因素。目前国内外修复水田漏水的常用方法是使用土壤保水剂、水田传统犁技术、地膜覆盖技术等，功能单一。广泛应用于我国北方耕地的土壤保水剂具有良好的供肥、保墒和供水有效持续等功能，但却存在着修复水田渗漏的作用有限、成本高和施用方式单一等问题。水田传统犁技术广泛应用于我国南方水稻区，该技术具有改善土壤结构、低成本、保水、保肥作用明显等特征，但其供水、供肥能力有限。地膜覆盖具有保水、保肥和保墒的作用，但地膜覆盖存在不能阻止水分向土壤深层渗入、成本较高且无法应用于水田生产等缺点。

发明内容

本发明针对目前国内外水田漏水的修复措施单一，广泛应用的保水剂修复水田渗漏的作用有限、成本较高，传统的水田犁技术供水、供肥能力有限，覆膜技术不能阻止水分向土壤深层渗入、成本较高，提供一种综合考虑供水、保水、供肥、保肥、保墒、改善土壤环境、节约成本、促进产能、提高经济效益的水田漏水修复方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种二叠系采煤沉陷灰、泥岩层风化区水田漏水的修复方法，其包括以下步骤：（1）利用水田传统犁旱犁一次后灌水泡田（泡田时间24h以上）。（2）将水田土壤防渗保水剂粉末按照250kg/hm2均匀地洒于田面。（3）利用上述水田传统犁进行水田的翻耕，将保水剂翻耕入土，翻耕深度以20～30厘米为宜，翻耕次数为3～5次。

本发明还提出另一种类似的修复方法，步骤如下：

利用水田传统犁旱犁一次后灌水泡田（泡田时间24h以上）。（2）利用上述水田传统犁进行水田的翻耕，翻耕深度以20～30厘米为宜，翻耕次数为为3～5次。（3）将水田土壤防渗保水剂粉末按照250kg/hm2均匀地洒于田面。

本发明特别适用于中国西南山地采煤沉陷区二叠系灰、泥岩层风化区漏水水田的修复，其中保水剂最好使用水田土壤防渗保水剂“爱地喜普”（吉林省新世纪农业科技有限公司产品，参见“水稻土施用防渗保水剂试验”《吉林农业》2011年第01期；“水田土壤防渗保水剂在开源市水稻生产上的应用效果”《北方水稻》Vol.41No.3）。“爱地喜普”主要成分是由丙烯酸和丙烯酰胺组成的有机亲水交联共聚物，是丙烯酸和丙烯酰胺与氢氧化钾和氨中和形成的产物，PH值呈中性，对植物、土壤有机物及地下水无任何毒性和有毒残留。该保水剂颗粒遇水膨胀，吸收水分和溶入水中的营养成分，它们膨胀后形成不溶于水的凝胶，能储存数百倍于自身重量的水分。另外，它还可将自身的阳离子(钾)和肥料的阳离子交换来储存一定量养分，依据土壤里养分离子的消耗过程释放储存的养分离子。因此，水田土壤防渗保水剂“爱地喜普”（吉林省新世纪农业科技有限公司产品）具有环保、高吸水、供水、供肥、保肥能力及提高肥料利用率、改善土壤结构等优点。该保水剂施入土壤中，相当于一个小水库和营养库，为植物提供所需要的水分和养分，使植物能更好的生存和生长。

本发明的水田传统犁指的是挂带悬挂犁和水田耙的牛犁，使用了传统的水田犁和水田耙农机具，操作者步行，操作安全、稳定、轻便，适合山区作业，具有犁耕、耙滚、整平作用，水田耕作层在水田犁翻耕的过程中，一方面受到的翻滚、碾压作用，填补了犁底层孔穴，修复了可能存在裂缝的犁底层和不透水或弱透水岩层；另一方面也在耙地搅拌、细碎耕层土壤的过程中，促进了土壤颗粒分选，使土壤单粒化，粘土湿润膨胀，从而降低了耕层土壤本身的透水性。除了防止水田漏水，在踩踏、搅拌、碎土和移动土壤的过程中，水田传统犁一方面拌合了土壤肥料、防止了土壤肥料流失，促进了土壤肥料的的有效吸收，从而增大了土壤肥效；另一方面，在防止水田漏水的过程中创造了土壤的还原环境，有效促进了作物根部腐烂和有机质的形成；而且耕整作用在耙地、整地的过程中也使得杂草得以清除，移栽、水分管理等措施更加容易操作，田间生产作业效益明显提高。因此，水田传统犁的耕整作用具有低成本、高效用的明显特征。

本发明的主要创新点在于：

1、传统的水田传统犁方法多是旱犁一次后灌水泡田或者直接灌水泡田后水犁一次，然后播种，耕层土壤结构改善与保水保肥能力有限。本发明对传统水田传统犁技术做出以下创新：①结合了保水剂技术，先旱犁一次，使地面杂草、残茬（谷桩等）、绿肥等得以翻压入沟底，也使耕作层土壤不板结，容易通气透水;之后再水犁一次，使保水剂与土壤充分混合，一方面促进了耕作层土壤分选，充填了可能的犁底层裂隙，一方面也使保水剂能通过混和搅拌深入耕作层下部，促进作物的水分利用效益。②翻耕深度以20～30厘米为宜，其体现了二叠系采煤沉陷区灰、泥岩层风化区土层薄的特点，使耕作层土壤和保水剂充分混合。③翻耕次数为3-5次，试验结果显示比传统翻耕次数较少的效果更好。

2、水田土壤防渗保水剂“爱地喜普”（吉林省新世纪农业科技有限公司产品）在北方主要是在水田灌水泡田后，直接播撒水田表层后耙地，保水剂功效不能充分发挥。本发明将之用于西南山地采煤沉陷区二叠系灰、泥岩层风化区水田时，主要创新体现在：施用方式结合了传统犁方法，充分混合搅拌后深入耕作层底部，避免了保水剂停留在耕作层表层，不能充分为作物根部吸收。

本发明的主要优点在于：

1、供水、保水、供肥、保肥作用明显；

2、所用保水剂环保经济，对植物、土壤有机物及地下水无任何毒性和有毒残留。水田传统犁技术效用明显，成本节约，工效提升，两种技术结合实施工艺简单，有利于大规模的推广应用；

3、可明显改善土壤营养状况和土壤结构，促进作物增产，其防渗防漏、保水增肥、提高产能和经济效益作用明显。

可见，本发明的水田漏水修复方法，既充分发挥了保水剂的供肥、保墒和供水有效持续的效用，又充分体现了水田传统犁技术的保水、保肥作用明显、改善土壤结构、提高工效、节约成本的特征，可以起到供水、保水、供肥、保肥、保墒、改善土壤结构与环境、节约成本及促进作物增产的作用，可以广泛应用于西南山地采煤沉陷区二叠系灰、泥岩层风化区漏水水田以改善其漏水、漏肥的状况。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

设计四种不同的漏水水田恢复耕种措施：

传统犁处理：对农田进行蓄水泡田，一段时间后（24h以上），采用水田传统犁进行翻耕、耙地和平整，翻耕次数为以往翻耕的3～5倍。

传统犁+保水剂处理（即本发明方法）：采用水田传统犁旱犁一次后灌水泡田，将水田土壤防渗保水剂“爱地喜普”（吉林省新世纪农业科技有限公司产品）粉末按照250kg/hm2均匀地洒于田面，然后利用上述水田传统犁进行水田的翻耕，将保水剂翻耕入土，翻耕深度为20～30厘米，翻耕次数为3次；

铺膜有孔：在地表下30～40cm处边翻耕边铺设0.03mm厚的农膜；防渗农膜铺好后，1m×1m的距离打孔，孔的直径d=5cm。

铺膜无孔处理：方法与铺膜有孔前面相同，只是不作打孔处理。

将设计的四种耕种试验应用于重庆市綦江县石壕镇皂泥村项目示范区内农田，皂泥村试验田位于龙潭组地层的露头附近，主要是龙潭组泥岩和煤层顶板长兴组的灰岩层。试验水稻品种为优质高产杂交水稻，4月末开始育种，5月末移栽，栽插密度为25cm×15cm(行距×株距)。本田按照当地农民正常耕作，使用了尿素、碳铵及磷肥等肥料，为修复病虫害，并喷洒了相关农药。试验田块四周均铺设农膜防止田埂渗水，避免使相邻实验区之间水分渗透发生相互影响。每小区有专门的进水管及计量表，用于计量每次灌水量；同时，每块实验田安装排水管及计量表，用于计量下雨时排出的水量。水稻生育期内降雨时间和降水量采用SM1雨（雪）量器进行人工观测，各生育阶段采用定点、定株、定人、定期的方法对水稻进行观测。

四种不同措施的综合效益见表1，从保水效果（渗漏强度）来看，铺膜无孔最好，其次是传统犁+保水剂，然后是传统犁处理，最后是铺膜有孔；从节水效应（即产量与耗水量的关系）来看，传统犁+保水剂处理生产1kg水稻需要的耗水量最小，其次是铺膜无孔，然后是传统犁处理，最后是铺膜有孔；从经济效益上来看，传统犁处理亩产值最高，其次是传统犁+保水剂处理，而铺膜两种处理均出现负值，造成这种现象的原因主要在于传统犁技术节约成本，而保水剂与农膜成本较高。总体来看，传统犁+保水剂处理措施综合效益最高。

表1  重庆市綦江县石壕镇皂泥村不同漏水水田恢复措施对比分析表

注：皂泥村试验田位于二叠龙潭组地层的露头附近，土壤主要是龙潭组泥岩和煤层顶板长兴组的灰岩风化后的松散沉积物，砂砾成分高，粘土成分低。

实施例2

设计四种不同的漏水水田恢复耕种措施：

传统犁处理：对农田进行蓄水泡田，一段时间后（24h以上），采用水田传统犁进行翻耕耙地平整，翻耕次数为以往翻耕的3～5倍。

传统犁+保水剂处理：采用传统犁旱犁一次后灌水泡田，然后利用上述传统犁进行水田的翻耕，翻耕深度为20～30厘米，翻耕次数为3次；最后将水田土壤防渗保水剂“爱地喜普”（吉林省新世纪农业科技有限公司产品）粉末按照250kg/hm2均匀地洒于田面。

铺膜有孔：在地表下30～40cm处边翻耕边铺设0.03mm厚的农膜；防渗农膜铺好后，1m×1m的距离打孔，孔的直径d=5cm。

铺膜无孔处理：方法与铺膜有孔前面相同，只是不作打孔处理。

将以上设计的四种耕种试验应用于重庆市綦江县赶水镇龙苍村项目示范区内农田，试验水稻品种为优质高产杂交水稻，4月末开始育种，5月末移栽，栽插密度为25cm×15cm(行距×株距)。本田按照当地农民正常耕作，使用了尿素、碳铵及磷肥等肥料，为修复病虫害，并喷洒了相关农药。试验田块四周均铺设农膜防止田埂渗水，避免使相邻实验区之间水分渗透发生相互影响。每小区有专门的进水管及计量表，用于计量每次灌水量；同时，每块实验田安装排水管及计量表，用于计量下雨时排出的水量。水稻生育期内降雨时间和降水量采用SM1雨（雪）量器进行人工观测，各生育阶段采用定点、定株、定人、定期的方法对水稻进行观测。

四种不同措施的综合效益见表2，从保水效果（渗漏强度）来看，铺膜无孔最好，其次是传统犁+保水剂，然后是铺膜有孔，最后是传统犁处理；从节水效应（即产量与耗水量的关系）来看，传统犁+保水剂处理生产1kg水稻需要的耗水量最小，其次是传统犁处理，然后是铺膜无孔，最后是铺膜有孔；从经济效益上来看，传统犁处理亩产值最高，其次是传统犁+保水剂处理，而铺膜两种处理均出现负值，造成这种现象的原因主要在于传统犁技术节约成本，而保水剂与农膜成本较高。总体来看，传统犁+保水剂处理措施综合效益最高。

表2重庆市綦江县赶水镇龙苍村不同漏水水田恢复措施对比分析表

注：龙苍村试验田位于二叠龙潭组、长兴组和玉龙山组地层的露头附近，土壤主要是龙潭组泥岩、玉龙山组灰岩和煤层顶板长兴组的灰岩风化后的松散沉积物，砂砾成分高，粘土成分低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种二叠系采煤沉陷灰、泥岩层风化区水田漏水的修复方法，其包括以下步骤：（1）利用水田传统犁旱犁一次后灌水泡田，泡田时间24h以上；（2）将水田土壤防渗保水剂粉末按照250kg/hm²均匀地洒于田面；（3）利用水田传统犁进行水田的翻耕，将保水剂翻耕入土，翻耕深度以20～30厘米为宜，翻耕次数为3-5次。

2.一种二叠系采煤沉陷灰、泥岩层风化区水田漏水的修复方法，其包括以下步骤：（1）利用水田传统犁旱犁一次后灌水泡田，泡田时间24h以上；（2）利用水田传统犁进行水田的翻耕，翻耕深度以20～30厘米为宜，翻耕次数为3-5次；（3）将水田土壤防渗保水剂粉末按照250kg/hm²均匀地洒于田面。

3.根据权利要求1或2所述的修复方法，其特征在于所述漏水水田是指中国西南山地采煤沉陷区二叠系灰、泥岩层风化区的漏水水田。

4.根据权利要求1或2所述的修复方法，其特征在于所述传统犁指的是挂带悬挂犁和水田耙的牛犁。

5.根据权利要求1或2所述的修复方法，其特征在于所述水田土壤防渗保水剂采用吉林省新世纪农业科技有限公司生产的“爱地喜普”水田土壤防渗保水剂，其是由丙烯酸和丙烯酰胺组成的有机亲水交联共聚物，是丙烯酸和丙烯酰胺与氢氧化钾和氨中和形成的产物，PH值呈中性。