CN104429208B - 一种机械破除深层土壤不透水粘板层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明所述的一种机械破除深层土壤不透水粘板层的方法，该方法利用开沟机对破除分布深度在80-120cm、厚度在10-30cm的粘板层进行快速破除，为保证破除粘板层并加快农田土壤的排水洗盐速度，该方法根据粘板层分布的深度来决定开沟的深度、宽度与间距，为尽量缩短农田排水时间，根据粘板层在农田中不连续分布的特点，对集中分布在远离斗排一侧的粘板层，沿垂直于田间农排的方向开沟，促使农田排水通过农排进入斗排；对于集中分布在靠近田间斗排方向的粘板层，沿垂直斗排的方向开沟，使农田排水就近直接排入斗排。开沟后，根据粘板层的厚度往沟内添加风积沙或者粉碎后的秸秆，然后将开沟翻出的土回填并进行大水洗盐即可。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械破除深层土壤不透水粘板层的方法，针对含不透水粘板层且分布深度在80～120cm的盐碱地改良方法，属土壤改良领域。
背景技术
本发明针对由于洪水的沉积作用，造成细土颗粒大量在流域的下游或末端大量沉积，在深层土体中形成较厚的不透水粘板，使得农田土壤排水困难，造成土壤盐分难以淋洗的问题。该不透水粘板层在土壤中的分布深度一般在80-120cm，厚度在10-30cm之间。粘板层的存在阻滞了农田灌溉水的下渗和盐分的排除。导致灌溉水滞留在农田地表10-15天。通过传统的深松、挖坑，甚至地下爆破的方法均不能迅速将积水和土壤盐分排出土体，造成土壤处于长期积盐的状态，致使土地无法耕种。
本发明是一种针对不透水粘板层分布深度在80-120cm深度、厚度在10-30cm的盐碱地改良方法。本发明主要是采用1KHL-120型35马力开沟机、针对流域下游或末端灌区农田分布深度在80-120cm左右、厚度在30cm以内的粘板层进行快速破除。开沟深度1-1.3m，沟宽20-30cm，沟间距2-3m。一般而言，开沟机主要用于挖掘铺设施工管线(电线杆、光缆等)所需的管沟以及植树造林所需的栽植通沟，通过《中文科技期刊数据库》(1989-)、《中国学术期刊数据库》(1994-)、《中国专利数据库》(1985-)、《重庆维普全文数据库》、ISIProceedings(1968－)、CSA(1985-)、Blackwell(1990－)、Elsevier(1980-)，CNKI等国际国内数据库,没有文献报道将开沟机用于破除粘板层以达到改良盐碱地目的的报道。因此，使用开沟机破除粘板层的方法拓展了该机械的新用途。此外，本发明与国内外同类技术相比，其优点是开沟深，可以破除分布深度在1m以下的粘板层，并且操作简单、开沟速度快(深1.3m的沟，每小时可开25-35m)，所付出的成本较低(购置整套开沟机含拖拉机和运费在内只有5万元左右)，易于推广。
经过检索国内相关的技术，(1)“一种分层式排水改良盐碱地的方法”，主要针对的粘板层一般分布在流域上游灌区而且距离地面的深度较浅(一般分布在20-35cm的土层)、厚度薄(2-10cm左右)。该方法使用的破除粘板层的机械为深松犁，只能破除距地面50cm以内的粘板层，对塔里木盆地西南缘位于流域下游或末端灌区分布深度80-120cm、厚度在30cm以内的粘板层是无效的。(2)“一种改良多层不透水粘板层盐碱地的方法”，是在农田相间50m挖一条宽1-1.5m，深至地下水位的沟，沟内填秸杆距地面50cm后回填土。10～11月灌水洗盐，次年春季灌播前水，适时种植棉花等作物。该方法与(1)相同，仍然针对的是流域上游、分布深度在20-35cm土层、厚度2-10cm的粘沙相间的盐碱地，而对于分布于80-120cm深度土层、厚度在10-30cm的粘板层是无效的。因为该方法实际相当于挖掘了一条盲沟，加速了滞留于表层土壤灌溉水的排水速度；但对于分布于80-120cm深度粘板层而言，滞留于土体中的水量远大于前者，使盲沟难以在短期内将水排出。(3)申请号为201210197944.3的“一种盐渍荒漠新垦耕地盐斑改良方法”，该方法采用掺沙改良耕地、开挖深沟、打竖井、填充滤料和回填种植土步骤完成,采用土壤掺沙来改良耕作层土壤通透性,通过开挖深沟填埋滤料形成耕作层剩余灌溉水集水通道,再通过竖井造漏以形成水流排水通道。该技术针对的是呈点状分布的盐斑，盐分最终排入所挖的竖井，但对于呈片状分布且深度在80～120cm、厚度在10～30cm的粘板层，该方法所涉及的竖井由于穿透粘板层的面积有限，因而无法容纳过多的灌溉水而导致不能在短期内将盐分排出土体之外。这也为塔里木盆地灌区的生产实践所证实。(4)申请号为201110279829.6的“高水位不透水盐碱地的绿化方法和绿化体系”，所述绿化方法为采用填埋式排水沟内设置纵向的盲管并在盲管的上方铺设渗水沙层,通过渗水沙层进行集水并将水通过所述盲管上部的渗水孔引入盲管中,通过盲管的排水口将水排入排水管道和/或集水井以达到排水排盐的目的。该方法是针对地下水埋深浅并含有粘土层的滨海盐碱地，并不涉及干旱区内陆盐碱地深层土壤粘板层的破除。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种机械破除深层土壤不透水粘板层的方法，该方法利用专门机械1KHL-120型35马力开沟机对分布深度在80-120cm、厚度在10-30cm的粘板层进行快速破除。为保证破除粘板层并加快农田土壤的排水洗盐速度，该方法根据粘板层分布的深度来决定开沟的深度、宽度与间距，为尽量缩短农田排水时间，根据粘板层在农田中不连续分布的特点，对集中分布在远离排碱斗渠(简称斗排)一侧的粘板层，沿垂直于田间排碱农渠(简称农排)的方向开沟，促使农田排水通过农排进入斗排；对于集中分布在靠近田间斗排方向的粘板层，沿垂直斗排的方向开沟，使农田排水就近直接排入斗排。开沟后，根据粘板层的厚度往沟内添加风积沙或者粉碎后的秸秆，然后将开沟翻出的土回填并进行大水洗盐即可。
本发明所述的一种机械破除深层土壤不透水粘板层的方法，按下列步骤进行：
a、根据粘板层分布的深度选择开沟的宽度和深度：对分布在80-100cm深度的粘板层，配置开沟机，开沟宽度为30cm、开沟深度最大110cm的宽开沟链条；对分布在100-120cm深度的粘板层，配置开沟机，开沟宽度为20cm、开沟深度最大为130cm的窄开沟链条；
b、开沟间距的设置：预先在含有粘板层的农田中开3-5条沟，间距为5-8m，按照200m3/亩的灌水量于冬季进行大水洗盐，然后在次年春节播种前，土壤干燥时，按照50cm的间隔从开沟的位置向两沟之间的中点位置取样，取样深度为0-40cm，取样后测定土壤的总盐，分别建立针对分布深度在80-100cm和100-120cm的粘板层的取样位置与0-40cm深度土壤总盐含量的函数关系式，以确定开沟对其两侧土壤盐分含量变化的影响范围；
c、依据步骤b对分布深度在80-100cm的粘板层，开沟间距设为3m；对分布深度在100-120cm的粘板层，开沟间距设为2m；
d、根据粘板层在农田中分布的位置决定开沟的方向，对于集中分布在远离斗排(3)一侧的粘板层，沿垂直于田间农排(4)的方向开沟(1)；对于集中分布在靠近田间斗排(3)方向的粘板层，沿垂直斗排(3)的方向开沟(2)；
e、开沟后，根据粘板层的厚度往沟内添加10-30cm厚的秸秆或积沙，然后将开沟翻出的土回填并进行大水洗盐，灌水量为200m3/亩。
本发明所述的一种机械破除深层土壤不透水粘板层的方法，为保证破除粘板层并加快农田土壤的排水洗盐速度，该方法根据粘板层分布的深度来决定开沟的深度、宽度与间距，即针对分布在80-100cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为30cm、开沟深度最大为110cm的宽开沟链条并将开沟间距设为3m；针对分布在100-120cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为20cm，开沟深度最大为130cm的窄开沟链条并将开沟间距设为2m，为尽量缩短农田排水时间，根据粘板层在农田中不连续分布的特点，对集中分布在远离斗排一侧的粘板层，沿垂直于田间农排的方向开沟，促使农田排水通过农排进入斗排；对于集中分布在靠近田间斗排方向的粘板层，沿垂直斗排的方向开沟，使农田排水就近直接排入斗排；开沟后，根据粘板层的厚度往沟内添加10-30cm厚的风积沙或粉碎后的秸秆，然后将开沟翻出的土回填并进行大水洗盐，灌水量为200m3/亩；其中，粉碎后秸秆的长度为15-20cm。
附图说明
图1为本发明在塔吉克阿巴提镇2大队5号条田和4大队果园地进行机械破除粘板层试验的技术实施示意图，其中1为远离斗排一侧开的沟，2为靠近斗排一侧所开的沟，3为斗排，4为农排；
图2为本发明针对粘板层分布深度在80-100cm农田开沟以确定最适开沟间距示意图，其中-◆-代表据沟不同距离0-40cm土壤含盐量，虚线代表土壤含盐量等于10g/kg的位置；
图3为本发明针对粘板层分布深度在100-120cm农田开沟以确定最适开沟间距示意图，其中-◆-代表据沟不同距离0-40cm土壤含盐量，虚线代表土壤含盐量等于10g/kg的位置。
具体实施方式
实施例1
本发明所述方法在塔什库尔干县塔吉克阿巴提镇4大队果园地进行试验，该条田属新垦盐荒地，70％的面积都有不透水粘板层且分布于1-1.2m深的土层，这导致田间积水时间长达10-15天，分布有粘板层的地段作物基本绝收；
a、根据粘板层分布的深度选择开沟的宽度和深度，即针对分布在80-100cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为30cm、开沟深度最大为110cm的宽开沟链条；针对分布在100-120cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为20cm，开沟深度最大为130cm的窄开沟链条；
b、开沟间距的设置：依据粘板层分布的深度以及开沟对其两侧不同位置0-40cm的耕层土壤含盐量的影响范围，即预先在含有粘板层的农田中开3-5条间距为5-8m的沟，按照200m3/亩的灌水量于冬季进行大水洗盐，然后在次年春节播种前，土壤干燥时，按照50cm的间隔从开沟的位置向2沟之间的中点位置取样，取样深度为0-40cm，取样后测定土壤的总盐，分别建立针对分布深度在80-100cm和100-120cm的粘板层的取样位置与0-40cm深度土壤总盐含量的函数关系式(见图2，3)；当取样位置0-40cm土壤含盐量小于等于10g/kg时，该位置即被认为是开沟对两侧土壤盐分含量影响的最大空间距离，而开沟间距则是该最大空间距离的2倍；
c、依据步骤b对分布深度在80-100cm的粘板层，开沟间距设为3m；对分布深度在100-120cm的粘板层，开沟间距设为2m；
d、根据粘板层在农田中分布的位置决定开沟的方向，对于集中分布在远离斗排(3)一侧的粘板层，沿垂直于田间农排4的方向开沟1；对于集中分布在靠近田间斗排3方向的粘板层，沿垂直斗排3的方向开沟2；
e、开沟后，根据粘板层的厚度往沟内添加10-30cm厚的秸秆或风积沙，然后将开沟翻出的土回填并进行大水洗盐，灌水量为200m3/亩。
改良后土壤盐分的变化：
表1.开沟1年后土壤盐分的变化(塔吉克阿巴提镇4大队果园地，单位g/kg))
如表1所示，本发明所述方法实施1年后，沟两侧1m范围内，0-40cm土层土壤盐分由14.5-18.7g/kg以上下降至5.5-9.4g/kg，40-100cm土层则均控制在10g/kg以下。
实施效果：
表2开沟1年后改良效果(塔吉克阿巴提镇4大队果园地)
如表2所示，本发明所述方法实施1年后，棉花出苗率由0上升至45％-53％,籽棉产量则达到了2363～2783kg/ha，渗水时间由实施前的10-15天下降至2.5-3天。
实施例2
本发明所述方法在塔什库尔干县塔吉克阿巴提镇2大队5号条田进行试验，该条田40％的面积都有不透水粘板层且分布于1-1.2m深的土层，这导致田间积水时间长达10-15天，分布有粘板层的地段作物基本绝收；
a、根据粘板层分布的深度选择开沟的宽度和深度，即针对分布在80-100cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为30cm、开沟深度最大为110cm的宽开沟链条；针对分布在100-120cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为20cm、开沟深度最大为130cm的窄开沟链条；
b、开沟间距的设置主要是依据粘板层分布的深度以及开沟对其两侧不同位置0-40cm的耕层土壤含盐量的影响范围，即预先在含有粘板层的农田中开3-5条间距为5-8m的沟，按照200m3/亩的灌水量于冬季进行大水洗盐，然后在次年春节播种前，土壤干燥时，按照50cm的间隔从开沟的位置向2沟之间的中点位置取样，取样深度为0-40cm，取样后测定土壤的总盐，分别建立针对分布深度在80-100cm和100-120cm的粘板层的取样位置与0-40cm深度土壤总盐含量的函数关系式(见图2，3)；当取样位置0-40cm土壤含盐量小于等于10g/kg时，该位置即被认为是开沟对两侧土壤盐分含量影响的最大空间距离，而开沟间距则是该最大空间距离的2倍；
c、依据步骤b对分布深度在80-100cm的粘板层，开沟间距设为3m；对分布深度在100-120cm的粘板层，开沟间距设为2m；
d、根据粘板层在农田中分布的位置决定开沟的方向，对于集中分布在远离斗排3一侧的粘板层，沿垂直于田间农排4的方向开沟1，对于集中分布在靠近田间斗排3方向的粘板层，沿垂直斗排3的方向开沟2；
e、开沟后，根据粘板层的厚度往沟内添加10-30cm厚的秸秆或风积沙，然后将开沟翻出的土回填并进行大水洗盐，灌水量为200m3/亩。
土壤改良效果
表3.开沟2年后土壤盐分的变化(塔吉克阿巴提镇2大队5号条田，单位g/kg)
如表3所示，自2011年在该条田实施本发明所述方法以来，沟两侧1.5m范围内，0-40cm土层土壤盐分由16.2-18.1g/kg下降至4.5-11.9g/kg，40-100cm土层则均控制在10g/kg以下。
种植效果：
表4开沟2年后土壤改良效果(塔吉克阿巴提镇2大队5号条田)
如表4所示，本发明所述方法实施2年后，棉花出苗率由实施前的0增加到2012年的50％-67％，籽棉产量达到3000-4020kg/ha，农田渗水时间从10-15天下降至2.5-3.5天。
Claims (1)
1.一种机械破除深层土壤不透水粘板层的方法，其特征在于按下列步骤进行：
a、根据粘板层分布的深度选择开沟的宽度和深度：针对分布在80-100cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为30cm、开沟深度最大为110cm的宽开沟链条；针对分布在100-120cm深度的粘板层，为开沟机配置开沟宽度为20cm、开沟深度最大为130cm的窄开沟链条；
b、开沟间距的设置：预先在含有粘板层的农田中开3-5条沟，间距为5-8m，按照200m3/亩的灌水量于冬季进行大水洗盐，然后在次年春节播种前，土壤干燥时，按照50cm的间隔从开沟的位置向两沟之间的中点位置取样，取样深度为0-40cm，取样后测定土壤的总盐，分别建立针对分布深度在80-100cm和100-120cm的粘板层的取样位置与0-40cm深度土壤总盐含量的函数关系式，以确定开沟对其两侧土壤盐分含量变化的影响范围；
c、依据步骤b对分布深度在80-100cm的粘板层，开沟间距设为3m；对分布深度在100-120cm的粘板层，开沟间距设为2m；
d、根据粘板层在农田中分布的位置决定开沟的方向，对于集中分布在远离斗排（3）一侧的粘板层，沿垂直于田间农排（4）的方向开沟（1）；对于集中分布在靠近田间斗排（3）方向的粘板层，沿垂直斗排（3）的方向开沟（2）；
e、开沟后，根据粘板层的厚度往沟内添加10-30cm厚的秸秆或积沙，然后将开沟翻出的土回填并进行大水洗盐，灌水量为200m3/亩。
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