CN106856698A - 一种基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及生态产业技术领域，特别公开了一种基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统。该基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，以滨海地区中度盐碱化地段为实施对象，其特征在于：（1）在滨海低洼地，采用工程整地措施，构建“|—|”型水渠：（2）“—”型水渠内设置生物池，两侧均修筑台田：（3）台田外围设置平行于“—”型水渠且长度对应的条田；（4）两个“|”型水渠外侧均修筑条田。本发明配置简单、生态环保，有效蓄集低洼地水分，使水分得到高效利用，植物成活率高，降盐改土功能好；防护林生态效益显著，农作物产量显著提高。
Description
（一）技术领域
本发明涉及生态产业技术领域，特别涉及一种基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统。
（二）背景技术
滨海低洼盐碱地区域，存在地下水位高，盐碱含量高，微地形下地表积水严重，农林业种植困难，植被覆盖率较低，土地生产力低下。目前，传统的单一台田整地模式是其主要的治理方法，但该方法存在工程量大、土地利用率低，易形成死水区，并且利用时间短；单一的水渠-台田整地模式，因缺少配套的植物材料防护，土壤次生盐渍化严重，难以形成持续、高效的农林产业。
从退化生态系统恢复的角度，基于生态学岛屿理论，本方法发明了基于水系循环、水盐运移、土壤改良、水产养殖和农田防护于一体的滨海低洼盐碱地治理技术。本着简单、有效和易操作的原则，经连续3年的试验监测，特发明一种基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理技术。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种水体循环、降盐改土、高产稳产的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，以滨海地区中度盐碱化地段为实施对象，其特征在于：（1）在滨海低洼地，采用工程整地措施，构建“|—|”型水渠：（2）“—”型水渠内设置生物池，两侧均修筑台田：（3）台田外围设置平行于“—”型水渠且长度对应的条田；（4）两个“|”型水渠外侧均修筑条田。
本发明依据生态岛屿理论，从水盐运移、水分循环及高效利用、改良土壤和农田防护的角度，在滨海低洼盐碱地段，采用优化集成技术“外围水渠循环-内置生物池养殖-间隔台田种植-四周防护林材料配置”，即在传统台田整地的基础上，构建水体可循环并高效利用，植物材料可降盐改土并防风护田，农田可高产稳产，能有效解决水分及生物连通性和抑制次生盐渍化等问题，起到较好的压碱抑盐效果，提高了植被成活率及其防护功能，显著提高了土地利用率和生产力。
本发明的更优技术方案为：
所述“|—|”型水渠、台田、条田的数量配比为1:2:4，且条田和台田以水渠作为隔断进行分割，呈现“岛屿”状。
所述“—”型水渠通过四个隔断均匀间隔为三个生物池，隔断修整为操作道路，隔断底部淹水处用石材铺垫，以保持水分及生物的连通性，且与“—”型水渠连接的隔断，铺设100目的尼龙丝网，防止养殖水产外逃；生物池中上部2/3水深位置处留有2-3个管道，管道直径为60cm，三个生物池能够通过上述管道控制水分的流通，并能够连通到“|”型水渠，以利于水分蓄集、排水和水体交换。
所述“—”型水渠和“|”型水渠的长度比为2:1，宽度和深度保持一致，以利于水体交换和控制潜水水位；优选的参数是所述“—”型水渠的长度为300m，“|”型水渠的长度为150m，两者的宽度均为60m，渠底距离路面均为4m，水深均为2-3m，坡度比均为0.75。
所述台田以农林业种植为主，条田以防护林植物材料营建为主；所述营建主林带的条田配置以栽植乔木为主的乔灌混交防护林带；营建副林带的条田配置以营建灌木为主的灌草混交防护林带。
所述条田宽度依据主、副林带的宽度来确定，营建主林带的条田宽度为8m，营建副林带的条田宽度为6m，条田或台田面距离水渠底部的垂直距离为5-6m，可适当留出利于农林业和水产养殖的操作道路。
所述条田和台田周围均设置适当的田埂，上宽0.5m，下宽1.0m，高度0.5m，坡度比0.75，以利于防止水土流失和蓄水保土。
所述“—”型水渠路面以上以及台田的斜坡段，以种植盐生或耐盐植物的灌木和草本植物为主，主要用于防止水土流失和降盐抑碱。
本发明配置简单、生态环保，有效蓄集低洼地水分，使水分得到高效利用，植物成活率高，降盐改土功能好；防护林生态效益显著，农作物产量显著提高。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中，1台田，2水渠，3生物池，4条田，5田埂；代表操作道路，代表控水管道，代表排水沟及其排水方向。
（五）具体实施方式
实施例1：系统具体技术措施
1.实施地段的土壤环境
本发明主要应用于滨海地区中度盐碱化地段，0-60cm土层全盐含量在0.3%-0.6%。pH在7.5-8.0之间。土壤容重在1.48-1.52g/cm3，地势较低，积水严重，基本无农林业生产，植被覆盖率较低，主要以水生植物芦苇、茅草等为主。
2.构建“外围水渠-内置生物池-间隔条/台田”于一体的水工整地
在滨海低洼地，首先采用工程整地措施，构建“|—|”型水渠。其中：1）“—”型水渠设置为3隔断养殖池，在其两侧均修筑为2个台田，以农林业种植为主（即可进行农作物小麦、玉米和棉花等的种植，也可农林间作或作为苗圃基地进行植物材料的繁育）；2）平行于“—”型水渠，台田外围设置对应长度的2个条田，以防护林植物材料营建为主；3）两个“|”型水渠外侧均修筑为2个条田，以防护林植物材料营建为主；4）上述水渠:台田:条田配比数量为1:2:4，并且条田和台田以水渠作为隔断进行分割，整个被水渠分割的条田/台田呈现“岛屿”状。其中“—”型和“|”型水渠长度比控制为2:1，宽度和深度保持一致，以利于水体交换和控制潜水水位。在条田和台田的边坡上，可修建利于排水的排水沟和利于操作的小道。
上述水渠、条田和台田的具体参数设置为：1）“—”型水渠，长度为300m；“|”型水渠，长度为150m，两类型水渠宽度均为60m，渠底距离路面均为4m，水深控制均在2-3m，坡度比均为0.75。2）依据“|—|”型水渠，设置对应平行于水渠长度的条/台田，其中条田宽度依据主、副林带的宽度来确定，营建主林带的条田宽度设置为8m，营建副林带的条田宽度设置为6m，条/台田面距离水渠底部控制在5-6m，可适当留出利于农林业和水产养殖的操作道路，道路宽2m，长度以对应渠道或台田的长度为准。3）条/台田周围均设置适当的田埂，上宽0.5m，下宽1.0m，高度0.5m，坡度比0.75，以利于防止水土流失和蓄水保土。
该工程措施的主要功能为改变水盐运移，增强水系循环和水分利用效率，为农林业种植和水产养殖提供合适的生境，以充分提高土地生产力。
3.“—”型水渠中生物池的构建
构建利于水分及生物连通的生物池。1）将300m的“—”型水渠，均匀间隔为3个生物池，需设置4个隔断。每隔断可修整为操作道路，其中隔断底部淹水处需用不规则石块和鹅卵石等石质材料进行铺垫，以保持水分及生物的连通性，隔断上部修整为4m宽的道路，长度对应于“—”型水渠的宽度，在具体施工时，可形成一定的坡度，利于水产养殖；但与“|”型水渠连接的隔断，需铺设100目的尼龙丝网，防止养殖水产外逃；2）生物池中上部2/3水深位置处，留有可控制水分流通的2~3个管道，管道直径在60cm左右，3个生物池能够通过该系列管道控制水分的流通，并能够连通到“|”型水渠，以利于水分蓄集、排水和水体交换。3）生物池水分来源以原低洼地蓄集水为主，同时汇集农田灌溉和降雨入渗等水分。生物池中依据水的咸度来进行虾类和鱼类的养殖。4）“—”型水渠路面以上以及台田的斜坡段，以种植盐生或耐盐植物的灌木和草本植物为主，主要用于防止水土流失和降盐抑碱。
该生物池的主要作用为控制地下水位，促进水体交换，改善了生物的连通性，提高了水分利用效率和土地生产力。
4.“|”型水渠的外围条田和台田外围防护林植物材料的配置
将4条田营建为不同植物材料配置的主、副防护林带，与农田一起形成农田林网格。1）如“|”型水渠为东西走向，则该水渠外围条田防护林带垂直于该区域主害风北风，可称之为主林带。主林带配置以栽植乔木为主的乔灌混交防护林带，该主林带主要起到防护农田、改变水盐运移、降盐改土以及减少蒸发、改善微气候环境的作用。乔木树种以白蜡、白榆和旱柳为主，灌木树种以柽柳、沙枣、唐古特白刺为主，林下可播种星星草、紫野麦和獐茅等耐盐碱的草本植物，栽植方式采用品字型配置，乔木树种的株行距为2.0m×2.0m，灌木树种株行距为2.0m×1.0m，林带行数为4行，三年后疏透度可控制在30%。2）如“—”型水渠为南北走向，则农田外围对应防护林带垂直于该区域次害风东风，可称之为副林带。副林带配置以营建灌木为主的灌草混交防护林带，主要起到降盐改土、防风护田和调节小气候的作用。灌木树种以柽柳、紫穗槐和沙枣等为主，草本植物以碱蓬、星星草、苜蓿和碱谷等耐盐碱品种为主。灌木栽植方式采用块状混交，株行距为2.0m×1.0m，林带行数为3行，三年后疏透度可控制在25%。即无论水渠走向如何，以东西向的条田防护林作为主林带，对应配置乔灌混交防护林带；以南北向的条田防护林作为副林带，对应配置灌草混交防护林带。
实施例2：系统技术总结及效果分析
1.技术总结
本发明主要应用于滨海地区中度盐碱化地段，0-60cm土层全盐含量在0.3%-0.6%。pH在7.5-8.0之间。土壤容重在1.48-1.52g/cm3，地势较低，积水严重，植被覆盖率较低，农林业种植困难。
（1）水利工程整地措施，形成“外围水渠-内置生物池-间隔条/台田”于一体的治理模块。构建以“|—|”型水渠为核心，对应配套设置2个台田和4个条田，形成一水渠二台田四条田的单元配置模块，四条田可为水渠生物池和台田的农林业种植起到防护作用，因此水渠:台田:条田配比数量需设置为1:2:4，并且条田和台田以水渠作为隔断进行分割，整体呈现“岛屿”状；同时“—”型水渠: “—”型水渠长度配比为2:1。水渠、条/台田等具体参数设置见上文。该配置模块主要起到改变水盐运移，控制好地下水位深度（大于地下水临界深度+初栽时植物根系深度），并可起到较好的降盐改土、改善小气候和防护农田的功能。
（2）构建可实现水分和生物连通的生物养殖池。“—”型水渠内部改造为3个生物池，中间设置4个利于水分和生物连通的道路作为间隔段，每道路底部设置可控制水分流通的2-3个管道。该生物池以养殖虾、蟹等水产品为主；3个生物池设置成能够和“|”型水渠彼此连通的养殖池，可充分实现水分及其生物连通性，避免形成单一死沉水体，利于水盐循环交换和动物成活率的提高。
（3）条田防护林植物材料的配置。将垂直于主害风北风的条田林带设置为主林带，以栽植乔木为主，营建乔灌混交防护林带，栽植方式采用品字型配置，乔木树种的株行距为2.0m×2.0m，灌木树种的株行距为2.0m×1.0m，林带行数为4行，三年后疏透度可控制在30%。将垂直于次害风东风的条田林带设置为副林带，以栽植灌木为主，营建灌草混交防护林带，栽植方式采用块状混交，株行距为2.0m×1.0m，林带行数为3行，三年后疏透度控制在25%。即主林带以乔木树种为主，形成乔灌混交，而副林带以灌木为主，形成灌草混交树种配置，可形成疏透度不同的防护体系，具体防护林植物材料见上文。该条田防护林带主要对台田和水渠生物养殖池起到改善小气候、防灾害风和农作物增产的生态、经济效益；并通过植物材料的生长，改变“|”型水渠和条/台田土壤体的水盐运移，起到较好的降盐抑碱和改良土壤等作用。
2.效果分析
（1）有效蓄集低洼地水分，水分得到高效利用
通过一水渠二台田四条田的配比设置，较好蓄集了低洼地的水分，使分散于地表及微地形下的蓄水坑等中的水分均收集于“|—|”型水渠中，农田灌溉及降雨入渗的水分也可蓄集到水渠中；而植物根系通过吸收土壤深层的水分，并以汽态形式进行蒸腾散失，可有效控制地下水位，抑制土壤返盐；这均为生物池的构建及地下水位的降低起到了较好的控制作用。同时，通过构建利于水分及生物连通的生物养殖池和水渠，水体得到了良好的循环，给微生物和小型动物提供了较好的栖息地，利于水生生态系统的良性循环。
（2）植物成活率高，降盐改土功能好
通过“|—|”型水渠的构建，有效控制了潜水水位，使条田和台田的地下水位控制在地下水临界深度+初栽时植物根系深度以上，将耕作层土壤盐分控制在农作物和防护林植物材料正常生长的范围之内。因此，主林带的乔木、灌木，以及副林带的灌木和草本等防护林植物材料成活率高，三年成活率平均达85%以上，林分郁闭度达到0.7以上，植被覆盖率达75%以上。通过防护林植物材料的根系生长、枯落物形成腐殖质层及植物吸盐等的影响，栽植三年后，耕作层土壤含盐量将至0.12%以下，土壤孔隙度提高20%以上，土壤有机质含量增加30%以上，起到了较好的降盐抑碱作用，土壤通气、透水性能也得到较好改善。
（3）防护林生态效益显著，农作物产量显著提高
4条田防护林带可显著改善小气候，栽植三年后，农田林网内在生长旺盛期夏季气温可下降0.7-1.5℃，空气相对湿度提高10%-20%，蒸发量降低20%-25%，林带风速下降55%-62%，农作物小麦增加18%-25%以上，玉米增产12-16%，粮食单产平均增加18%左右。
Claims (10)
1.一种基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，以滨海地区中度盐碱化地段为实施对象，其特征在于：（1）在滨海低洼地，采用工程整地措施，构建“|—|”型水渠：（2）“—”型水渠内设置生物池，两侧均修筑台田：（3）台田外围设置平行于“—”型水渠且长度对应的条田；（4）两个“|”型水渠外侧均修筑条田。
2.根据权利要求1所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述“|—|”型水渠、台田、条田的数量配比为1:2:4，且条田和台田以水渠作为隔断进行分割，呈现“岛屿”状。
3.根据权利要求1所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述“—”型水渠通过四个隔断均匀间隔为三个生物池，隔断修整为操作道路，隔断底部淹水处用石材铺垫，且与“—”型水渠连接的隔断，铺设100目的尼龙丝网；生物池中上部2/3水深位置处留有2-3个管道，管道直径为60cm。
4.根据权利要求1所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述“—”型水渠和“|”型水渠的长度比为2:1，宽度和深度保持一致。
5.根据权利要求1所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述台田以农林业种植为主，条田以防护林植物材料营建为主。
6.根据权利要求1所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述条田宽度依据主、副林带的宽度来确定，营建主林带的条田宽度为8m，营建副林带的条田宽度为6m，条田或台田面距离水渠底部的垂直距离为5-6m。
7.根据权利要求1所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述条田和台田周围均设置适当的田埂，上宽0.5m，下宽1.0m，高度0.5m，坡度比0.75。
8.根据权利要求1所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述“—”型水渠路面以上以及台田的斜坡段，以种植盐生或耐盐植物的灌木和草本植物为主。
9.根据权利要求4所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述“—”型水渠的长度为300m，“|”型水渠的长度为150m，两者的宽度均为60m，渠底距离路面均为4m，水深均为2-3m，坡度比均为0.75。
10.根据权利要求6所述的基于生态岛屿构建的滨海低洼盐碱地综合治理系统，其特征在于：所述营建主林带的条田配置以栽植乔木为主的乔灌混交防护林带；营建副林带的条田配置以营建灌木为主的灌草混交防护林带。
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