CN107646223A - 一种适用于重度盐碱地的原土改良方法及其装置 - Google Patents

一种适用于重度盐碱地的原土改良方法及其装置 Download PDF

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王治国
祁通
付彦博
丁峰
耿庆龙
赖宁
王冰
张云舒
吴湘琳
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Abstract

本发明公开一种适用于重度盐碱地的原土改良方法及其装置，采用集成工程透水措施、破黏粄层、填埋滤料、微咸水漫灌等技术手段，使盐碱地的耕层盐分淋洗至心土层且不返盐，既阻断盐分沿毛细管上行，又形成洗盐水的下行通道，应用后的盐碱地0‑60cm深的土壤盐分淋洗效果明显，耕层土壤总盐维持在6‑9g/kg，土壤总盐分已淋洗至80cm以下，同时利用60‑70cm的砾石层可显著阻断盐分上行，防止心土层盐分上移，有效控制耕层盐分，使土壤盐分降低50‑60%，对于盐碱地改良技术领域具有广泛地实用性。

Description

一种适用于重度盐碱地的原土改良方法及其装置
技术领域
本发明属于农业土壤改良技术领域，具体的，本发明涉及一种盐碱地原土改良的技术领域。
背景技术
盐碱土在我国分布范围很广，总面积3667万公顷，居世界第四位，其中盐碱耕地近670万公顷，约占全国耕地的5％。盐碱土也称盐渍土，包括盐土和碱土两种性质不同的土壤。当土壤表层中的可溶性盐类超过0.1％时，即为盐化土壤，当总盐量超过1％时，称为盐土。而当土壤表层含较多的碳酸钠时，会使土壤呈强碱性，交换性钠离子占阳离子交换量的百分比超过5％时称为碱化土壤，超过15％时便形成碱土，土壤盐碱化就是指土壤含盐量超过0.3％，而使农作物低产或不能生长，直接影响增产增收，甚至严重影响人们的身体健康，土地盐碱化亦成为农业生态环境退化的重大问题之一。
目前治理改造盐碱地主要有生物、化学、物理三大技术方法。生物方法：通过种植耐盐碱植物，人工建立枯草层，增施有机肥和翻压绿肥等方式，改善土壤条件，该方法中，在盐碱斑上种植耐盐碱植物是一种成本低，易推广的治理措施，但是依靠自然演替形成抗盐碱植物群落需要漫长的岁月，由于枯草、有机肥和绿肥的来源受到限制，使得人工建立枯草层，增施有机肥和翻压绿肥的措施不适用于大面积的盐碱地改良。化学方法，通过使用硫酸亚铁和磷石膏等含钙物质、含酸物质和保水剂等化学改良剂来改良土壤理化性质。该方法中，仅靠一次性施用化学改良剂难以达到改良的目的和效果，因为盐碱地表层盐碱化与地下水含盐碱有关，地下水中的盐碱会不断地补给土壤，这种情况下要不断的投加化学改良剂，使改良盐碱地的成本巨大。物理方法：通过水利工程措施即大水压盐碱、冲洗排盐碱、置换表层盐碱土和压沙等措施降低土壤盐碱度。该方法中，这些水利工程措施普遍存在淡水用量大和土地反渗现象严重，盐碱地难以彻底改良等问题，排盐效果更好的水利工程措施，如客土、竖井排灌、暗管排盐等前期投入较大，不适合大面积应用。
新疆水资源总量为9.47×1010m3(含入境地表水资源量)，而农业用水占水资源总使用量97％，其中，地下水可开采量为2.30×1010m3。就农田滴灌而言，一般认为矿化度小于2g/L-1的为淡水，2-5g/L-1的为微咸水，5-10g/L-1的为咸水。新疆作为我国矿化度大于5g/L-1咸水和矿化度3-5g/L-1半咸水分布的主要区域之一，而目前开采程度仅为51.35％。在新疆发展微咸水滴灌具有很大开发利用潜力，因此需要在现有微咸水滴灌的基础上进行研究，提供一种新的盐碱地改良的方法，克服现有技术的不足。
发明内容
针对现有盐碱地改良方法存在土地反渗严重、盐碱植物演替时间长、改良效果不佳的技术现状，本发明旨在于提供一种适用于重度盐碱地的原土改良方法及其装置，通过采用集成工程透水措施、破黏粄层、填埋滤料、微咸水漫灌等改良方法以及配套使用的防塌陷圆筒装置，使盐碱地的耕层盐分淋洗至心土层且不返盐，既阻断盐分沿毛细管上行，又形成洗盐水的下行通道，使洗盐水汇集于砾石层向下淋洗，为原土长效洗盐提供了必要条件。与传统改良方法相比，本发明提供的适用于重度盐碱地的原土改良方法洗盐效果明显，能够提高作物的出苗率和产量，具有改造盐碱地省时、节淡水、不返碱、效果好的特点，对于盐碱地改良技术领域具有广泛地实用性。
本发明提供一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，具体步骤如下：
(1)整地挖坑：在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前整地挖坑，对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑。
(2)填埋滤料：填埋滤料前，使用防塌陷圆筒装置，放入圆筒，在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，然后将原土回填，回填后取出防塌陷圆筒装置，整平。
(3)微咸水漫灌：在整平后的重度盐碱地四周搭建15-20亩/块地的灌水埂，埂高80-100cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度50-60cm。
本发明中，挖坑深度为80-100cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。
本发明中，砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径1-2cm。
本发明中，粉碎棉秆层中的棉秆长度为6-10cm。
同时，本发明提供一种防塌陷圆筒装置，包括圆筒组件和拉伸组件，圆筒组件包括圆筒和连接板，圆筒与连接板活动连接，连接板上设置与圆筒侧壁相适应的凹槽，连接板中间设置支撑架孔，支撑架孔外的连接板上呈圆周阵列设置多个钩环；拉伸组件包括三角铁、支撑杆和底盘，三角铁底部固定在支撑杆一端，支撑杆底部通过固定槽固定在底盘中央，支撑杆上沿支撑杆法线方向设置多组滑动杆，滑动杆上设置多个滑轮，拉绳一端穿过滑轮设置，拉绳另一端设置挂钩。
本发明中，连接板呈三角形状。
本发明中，圆筒的个数为三个。
本发明中，挂钩的数量大于三组。
本发明中，支撑架孔与支撑杆相适应设置，支撑杆顶端与三角铁相适应设置。
本发明中，底盘底部四角设置滚轮。
在使用本发明提供的一种防塌陷圆筒装置时，先将这三个圆筒放到挖好的坑里，防止填东西过程中出现坑塌，填好后将底盘放在连接板下，连接板上的支撑架孔穿过支撑杆，把支撑杆插进去，同时将连接板三个角卡入三个圆筒，将拉绳上的挂钩挂在连接板上的钩环中，利用滑轮拉起三个圆筒，推到下一个地方等待使用。
通过实施本发明具体的发明内容，可以达到以下效果:
(1)本发明提供一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，通过采用集成工程透水措施、破黏粄层、填埋滤料、微咸水漫灌等改良方法以及配套使用的防塌陷圆筒装置，使盐碱地的耕层盐分淋洗至心土层且不返盐，既阻断盐分沿毛细管上行，又形成洗盐水的下行通道，使洗盐水汇集于砾石层向下淋洗，为原土长效洗盐提供了必要条件。与现有技术相比，本发明提供的适用于重度盐碱地的原土改良方法洗盐效果明显，能够提高作物的出苗率和产量，具有改造盐碱地省时、节淡水、不返碱、效果好的特点，对于盐碱地改良技术领域具有广泛地实用性。
(2)本发明提供一种防塌陷圆筒装置，通过在装置中设置圆筒组件和拉伸组件，解决了现有技术中挖坑难度大、填埋物料易塌陷的缺点，与现有技术相比，本发明能够解决物理方法改造盐碱地效果差、效率低的问题，同时该装置采用滑轮与拉绳的设计，具有使用方便、省时省力的特点。
(3)将本发明提供一种适用于重度盐碱地的原土改良方法应用到盐碱地中，盐碱地100cm深的土壤盐分淋洗效果明显，耕层土壤总盐维持在6-9g/kg，土壤总盐分已淋洗至60cm以下，同时利用60-70cm的砾石层可显著阻断盐分上行，防止心土层盐分上移，有效控制耕层盐分，使土壤盐分降低50-60％。而未使用本发明方法的对照组，土壤总盐未淋洗至心土层，耕层含量盐分较高，同时渗水时间比改良地长10-15天。通过后期出苗率的调查发现，试验组盐碱地整体出苗率为38.75％，对照试验地出苗率为14.375％，出苗率提高了24.375％。
附图说明
图1显示为本发明提供的圆筒组件的整体结构示意图。
图2显示为本发明提供的拉伸组件的整体结构示意图。
图1-2中：1-圆筒、2-连接板、3-钩环、4-支撑架孔、5-支撑杆、6-底盘、7-固定槽、8-三角铁、9-滑动杆、10-滑轮、11-拉绳、12-滚轮。
具体实施方式
下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
本发明中使用的原料和试剂:砾石、粉碎棉秆均可从市场购买获得。
另外，在下述的说明中，如无特别说明，％皆指m/m质量百分比，本发明中选用的所有试剂、原料和仪器都为本领域熟知选用的，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。
实施例一：
一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，具体步骤如下：
在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前，选择一块pH值为8.7的重度盐碱地，整地挖坑，挖坑深度为80cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑。在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径1cm，粉碎棉秆层中的棉秆长度为6cm。然后将原土回填，整平。在整平后的重度盐碱地四周搭建15亩/块地的灌水埂，埂高80cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度50cm，微咸水为浅层地下水，水矿化度为3mg/l。
实施例二：
一种防塌陷圆筒装置，包括圆筒组件和拉伸组件，包括圆筒组件和拉伸组件，圆筒组件包括圆筒(1)和连接板(2)，圆筒(1)与连接板(2)活动连接，连接板(2)上设置与圆筒(1)侧壁相适应的凹槽，连接板(2)中间设置支撑架孔(4)，支撑架孔(4)外的连接板(2)上呈圆周阵列设置多个钩环(3)；拉伸组件包括三角铁(8)、支撑杆(5)和底盘(6)，三角铁(8)底部固定在支撑杆(5)一端，支撑杆(5)底部通过固定槽(7)固定在底盘(6)中央，支撑杆(5)上沿支撑杆法线方向设置多组滑动杆(9)，滑动杆(9)上设置多个滑轮(10)，拉绳(11)一端穿过滑轮(10)设置，拉绳(11)另一端设置挂钩。
本发明中，连接板(2)呈三角形状。
本发明中，圆筒(1)的个数为三个。
本发明中，挂钩(3)的数量大于三组。
本发明中，支撑架孔(4)与支撑杆(5)相适应设置，支撑杆(5)顶端与三角铁(8)相适应设置。
本发明中，底盘(6)底部四角设置滚轮(12)。
在使用本发明提供的一种防塌陷圆筒装置时，先将这三个圆筒(1)放到挖好的坑里，防止填东西过程中出现坑塌，填好后将底盘(6)放在连接板(2)下，连接板(2)上的支撑架孔(4)穿过支撑杆(5)，把支撑杆(5)插进去，同时将连接板(2)三个角卡入三个圆筒(1)，将拉绳(11)上的挂钩挂在连接板(2)上的钩环(3)中，利用滑轮(10)拉起三个圆筒(1)，推到下一个地方等待使用。
本实施例提供的防塌陷圆筒装置解决了现有技术中挖坑难度大、填埋物料易塌陷的缺点，与现有技术相比，本发明能够解决物理方法改造盐碱地效果差、效率低的问题，同时该装置采用滑轮与拉绳的设计，具有使用方便、省时省力的特点。
实施例三：
在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前，选择一块pH值为9.8的重度盐碱地，整地挖坑，挖坑深度为85cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑。填埋滤料前，使用防塌陷圆筒装置，放入圆筒，在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径1cm，粉碎棉秆层中的棉秆长度为7cm。然后将原土回填，回填后取出防塌陷圆筒装置，整平。在整平后的重度盐碱地四周搭建18亩/块地的灌水埂，埂高84cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度52cm，微咸水为浅层地下水，水矿化度为4mg/l。
实施例四：
在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前，选择一块pH值为8.5的重度盐碱地，整地挖坑，挖坑深度为90cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑。填埋滤料前，使用防塌陷圆筒装置，放入圆筒，在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径2cm，粉碎棉秆层中的棉秆长度为8cm。然后将原土回填，回填后取出防塌陷圆筒装置，整平。在整平后的重度盐碱地四周搭建18亩/块地的灌水埂，埂高95cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度54cm，微咸水为浅层地下水，水矿化度为5mg/l。
实施例五：
在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前，选择一块pH值为9.0的重度盐碱地，整地挖坑，挖坑深度为93cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑。填埋滤料前，使用防塌陷圆筒装置，放入圆筒，在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径1.5cm，粉碎棉秆层中的棉秆长度为9cm。然后将原土回填，回填后取出防塌陷圆筒装置，整平。在整平后的重度盐碱地四周搭建17亩/块地的灌水埂，埂高90cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度56cm，微咸水为浅层地下水，水矿化度为4.5mg/l。
实施例六：
在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前，选择一块pH值为8.6的重度盐碱地，整地挖坑，挖坑深度为100cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑。填埋滤料前，使用防塌陷圆筒装置，放入圆筒，在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径1cm，粉碎棉秆层中的棉秆长度为6cm。然后将原土回填，回填后取出防塌陷圆筒装置，整平。在整平后的重度盐碱地四周搭建15亩/块地的灌水埂，埂高80cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度50cm，微咸水为浅层地下水，水矿化度为5mg/l。
实施例七：
在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前，选择一块pH值为8.8的重度盐碱地，整地挖坑，挖坑深度为100cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑。填埋滤料前，使用防塌陷圆筒装置，放入圆筒，在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径2cm，粉碎棉秆层中的棉秆长度为10cm。然后将原土回填，回填后取出防塌陷圆筒装置，整平。在整平后的重度盐碱地四周搭建20亩/块地的灌水埂，埂高100cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度60cm，微咸水为浅层地下水，水矿化度为5mg/l。
实施例八：田间改良效果验证试验
将本发明实施例三至实施例七提供的适用于重度盐碱地的原土改良方法应用田间中，验证该本发明提供的技术方案对于盐碱地改良的效果。
1.试验时间和地点：2017年3月-4月，地点：喀什地区岳普湖县色也克乡11村1组开垦3年重度盐碱地。
2.供试作物及品种：棉花，中棉35号。
3.供试肥料：商品有机肥。
4.试验地基本情况：试验地面积为10亩，试验土壤类型为盐化灌耕草甸土，土壤质地为砂壤土，属于硫酸盐氯化物型盐碱地，基本理化性质见表1，由表1可知，试验地总盐分在2％左右，属于重度盐渍化土壤。棉花播种方式按照大田生产模式，即按照一膜二管四行棉花进行种植，采用140cm地膜，行距配置30+50+30+50cm，株距为12cm。
表1：重度盐碱地基本理化性质
5.试验设计：
春季，在重度盐碱地上基施100kg/亩商品有机肥，种植棉花，播种于4月10号，试验共设对照组和试验组，对照组采用常规棉花种植处理，不进行机械破黏粄层措施地，试验组采用实施例三至实施例七提供的方法进行处理，调查耕层、心土层盐分变化及棉花出苗率。
6.结果分析：
通过使用本发明的适用于重度盐碱地的原土改良方法进行改良，再利用矿化度为5mg/l的微咸水灌溉，于漫灌后20天取土样，不同深度土壤盐分对比情况见表2；待苗长至10cm后，调查棉花出苗率，试验组及对照地棉花出苗调查情况见表3。
表2：不同深度土壤盐分对比情况
处理 pH 总盐(g/kg)
试验地0-20 8.05 9.6
试验地20-40 8.13 6.5
试验地40-60 8.42 9.9
试验地60-80 8.63 5.6
试验地80-100 8.63 11.4
对照组0-20 8.72 14.4
对照组20-40 8.79 22.5
对照组40-60 9.19 14.5
对照组60-80 9.21 7.5
对照组80-100 8.40 15.8
表3：试验组及对照地棉花出苗调查情况
由表2及表3可知，试验地100cm深的土壤盐分淋洗效果明显，耕层土壤总盐维持在6-9g/kg，土壤总盐分已淋洗至80cm以下，同时利用60-70cm的砾石层可显著阻断盐分上行，防止心土层盐分上移，有效控制耕层盐分，使土壤盐分降低50-60％。而未使用本发明方法的对照组，土壤总盐未淋洗至心土层，耕层含量盐分较高，同时前期春灌压盐渗水时间比改良地长10-15天。通过后期出苗率的调查发现，试验组盐碱地整体出苗率为38.75％，而未使用改良措施的重度盐碱地平均出苗率为14.375％，使用本发明改良措施后，重度盐碱地出苗率提高了24.375％。通过本发明的原位改良措施使重度盐碱地耕层盐分较好的淋洗至心土层，显著降低耕层盐分，同时提高棉花的出苗率，是一种简单有效的重度盐碱地物理改良措施。
综上所述，本发明通过采用集成工程透水措施、破黏粄层、填埋滤料、微咸水漫灌等技术手段，提供一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，与传统改良方法相比，本发明能够使盐碱地的耕层盐分淋洗至心土层且不返盐，既阻断盐分沿毛细管上行，又形成洗盐水的下行通道，使洗盐水汇集于砾石层向下淋洗，为原土长效洗盐提供了必要条件，对于盐碱地改良技术领域具有广泛地实用性。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）整地挖坑：在10月中旬秋灌或3月中旬春灌前整地挖坑，对重度盐碱地进行“品”字形机械挖坑；
（2）填埋滤料：填埋滤料前，使用防塌陷圆筒装置，放入圆筒，在挖好的坑中自下而上依次填10cm厚的砾石层和10cm厚的粉碎棉秆层，然后将原土回填，回填后取出防塌陷圆筒装置，整平；
（3）微咸水漫灌：在整平后的重度盐碱地四周搭建15-20亩/块地的灌水埂，埂高80-100cm，然后使用微咸水漫灌至积水层深度50-60cm。
2.如权利要求1所述的一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，其特征在于，所述的挖坑深度为80-100cm，坑半径为100cm，相邻的三个坑圆心之间距离为500cm。
3.如权利要求1所述的一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，其特征在于，所述的砾石层下部砾石直径4cm，上部砾石直径1-2cm。
4.如权利要求1所述的一种适用于重度盐碱地的原土改良方法，其特征在于，所述的粉碎棉秆层中的棉秆长度为6-10cm。
5.如权利要求1所述的防塌陷圆筒装置，其特征在于，所述的防塌陷圆筒装置包括圆筒组件和拉伸组件，包括圆筒组件和拉伸组件，圆筒组件包括圆筒和连接板，圆筒与连接板活动连接，连接板上设置与圆筒侧壁相适应的凹槽，连接板中间设置支撑架孔，支撑架孔外的连接板上呈圆周阵列设置多个钩环；拉伸组件包括三角铁、支撑杆和底盘，三角铁底部固定在支撑杆一端，支撑杆底部通过固定槽固定在底盘中央，支撑杆上沿支撑杆法线方向设置多组滑动杆，滑动杆上设置多个滑轮，拉绳一端穿过滑轮设置，拉绳另一端设置挂钩。
6.如权利要求1或5任意一项所述的防塌陷圆筒装置，其特征在于，所述的圆筒的个数为三个。
7.如权利要求1或5任意一项所述的防塌陷圆筒装置，其特征在于，所述的支撑架孔与支撑杆相适应设置，支撑杆顶端与三角铁相适应设置。
8.如权利要求1或5任意一项所述的防塌陷圆筒装置，其特征在于，所述的底盘底部四角设置滚轮。
9.如权利要求1或5任意一项所述的防塌陷圆筒装置，其特征在于，所述的连接板呈三角形状。
10.如权利要求1或5任意一项所述的防塌陷圆筒装置，其特征在于，所述的挂钩的数量大于三组。
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