CN108738456B - 一种利用单向透水膜的干旱区农田盐斑改良方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用单向透水膜的干旱区农田盐斑改良方法，该方法通过在作物耕作层以下设置单向透水膜，阻断深层土壤水分盐分上移到作物耕作层土壤的同时，保持灌溉水能够自由通过单向透水膜进入下层土壤，从而阻断水分上移造成的盐分上移的同时，保证灌水淋洗盐分的效果。单向透水膜的结构原理为：灌溉水下渗过程中，溶解土壤中的盐分，在重力作用下下渗通过单向透水膜上部的细沙层，进行颗粒过滤，在灌溉水的重力作用下单向渗透膜的未热熔接区域被打开，灌溉水及溶解的盐分能够顺利进入单向透水膜下层；地下水位抬升及土壤深层水分上移时，在向上的压力作用下单向渗透膜的未热熔接区域处于关闭状态，从而阻断了水分的上移，实现持久洗盐的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种干旱区农田盐斑的长效改良方法。
背景技术
盐斑的改良和治理一直是盐碱地治理领域的难题，盐斑地的成因与气候、水文地理、微地形、土质、土壤结构造成的排水困难、生物聚盐等等原因有关，而土壤水的向上移动，带动盐分的表聚是直接的原因。现有的盐斑改良技术包括客土、灌水排盐(洗盐)、种植耐盐碱的植物生物排盐、有机肥培肥土壤等。如中国专利申请号200710180033.9阐述的一种农田中盐碱斑地的改良方法，先在盐碱斑块地中间固定由砂砾石、管壁带孔的水泥管、入水口、引水沟、集水槽、顶盖和闸门组成的旱井，不断灌水压盐碱，实现对农田中盐碱斑地的改良；专利申请号01122255.7阐述的破多层粘板层盐碱地的治理方法，通过挖沟，形成水分下渗通道，通过土壤水分侧渗使水、盐排出；专利申请号200710090142.1阐述的盐碱地排碱改良方法步骤包括：平整土地，开挖深26-60cm单向平行沟或纵横交叉、纵横向疏密不同的平行沟，并在底部填埋砂子形成排碱砂沟，再挖与排碱砂沟相通的排碱沟，打地塄，引水灌溉排碱；专利申请号200910113232.7阐述的分层式排水改良盐碱地的方法针对土体中不透水的粘土层和沙层共存的特点，采用深松土壤的方法，打破粘土层，构建排水沟，使农田灌溉水通过沙层携带盐碱物质排出。专利申请号200610140584.8阐述的方法用农作物秸秆经菌液浸泡后捆扎成柱状按网格状垂直填埋，通过立体网格的农作物秸秆柱体与土壤产生渗析，阻止地下水盐分直接上升到地表产生盐渍化；专利申请号200910071366.7阐述的地表造漏改良盐碱地方法，用打竖井填入粗砂石将地面腐质土层和致密的土层造漏，井口覆盖篦板沙网的来防止浅地下水蒸发产生盐渍化。以上方法主要为工程措施，包含：打破粘板层方法、构建砾石层阻隔盐分上行措施，结合灌水洗盐排出盐碱。缺少一种在节水条件下的优化集成措施，既简洁易行、成本低，又长效的综合方法。为此本小组研发了结合砾石层和土工布的渗滤结构，配合植物脱盐的农田盐斑的原土长效改良方法(专利号201410754199.7)，该方法效果虽好，还是面临砂石需要量大，运输施工成本高的问题。生产中需要大幅降低物料成本和施工成本的农田盐斑原土长效改良方法。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种利用单向透水膜的干旱区农田盐斑改良方法，该方法通过在作物耕作层以下设置单向透水膜，阻断深层土壤水分盐分上移到作物耕作层土壤的同时，保持灌溉水能够自由通过单向透水膜进入下层土壤，从而阻断水分上移造成的盐分上移的同时，保证灌水淋洗盐分的效果。单向透水膜的结构原理为：灌溉水下渗过程中，溶解土壤中的盐分，在重力作用下下渗通过单向透水膜上部的细沙层，进行颗粒过滤，然后通过单向透水膜上的由无纺布构成的单向透水孔，在灌溉水的重力作用下单向渗透膜的未热熔接区域被打开，灌溉水及溶解的盐分能够顺利进入单向透水膜下层；地下水位抬升及土壤深层水分上移时，在向上的压力作用下单向渗透膜的未热熔接区域处于关闭状态，从而阻断了水分的上移，阻断了盐分的上移，实现持久洗盐的目的，克服了已有技术容易返盐的不足。
本发明所述的一种利用单向透水膜改良干旱区农田盐斑的方法，该方法涉及的单向透水膜是由多个边缘相互热熔焊接在一起的条状PE膜组成，具体操作按下列步骤进行：
a、将两条80cm宽、10S厚的条形PE膜分别作为上膜面(1)和下膜面(2)，将两条膜沿边缘部分重叠2.0cm；
b、选用300g/m2的无纺布，裁成长0.8cm，宽0.5cm的无纺布小块(3)，置于上膜面(1)与下膜面(2)之间的重叠区域的上膜面(1)边缘，沿着上膜面(1)纵向边缘每隔0.8cm放置一个无纺布小块(3)；
c、将上膜面(1)、下膜面(2)和无纺布小块(3)的热熔接区域(4)热熔焊接在一起，并保留未热熔接区域(5)；
d、将熔接在一起的两条膜的下膜面(2)作为下次熔接的上膜面(1)，重复步骤a-c，熔接下一条膜面，直至形成一个由多条80cm宽条形膜焊接成的一个整体的单向透水膜面(6)；
e、开挖盐斑区域60cm耕作层土壤，形成工程基底面(7)，找平基底面，在基底面上铺设5cm厚细沙层(8)，在细沙上铺设单向透水膜(6)，然后在单向透水膜(6)上铺上5cm厚细沙层(9)，再回填耕作层土壤(10)，整平；
f、将步骤e平整后的盐斑地上用开沟机每隔5m沿播向开沟，沟深40cm，宽30cm，沟中回填纯沙，整地，然后采用滴灌形式，按照每亩60m3的灌水量灌水洗盐1次，并在灌水中添加石膏，石膏用量每亩120kg；
g、植物脱盐肥土：春季在步骤f处理后的盐斑区采用膜下滴灌的种植方式种植草木樨，9-10月翻压草木樨还田培肥地力，次年即可按照常规膜下滴灌的方法种植作物。
所述单向透水膜结构中无纺布(3)的宽度可以根据无纺布渗水速率进行调整，以单个无纺布(3)构成的单向透水孔在100mm水压下的渗水速度≥0.05ml/s。
本发明所述的一种利用单向透水膜改良干旱区农田盐斑的方法，该方法利用单向透水膜结合常规盐碱地改良技术，能够快速实现盐碱地改良，而且改良效果持久。同时，能够大幅减少盐碱地改良对淡水的需求，实现微咸水农业综合利用。
本发明所述的利用单向透水膜改良盐斑地的方法，该方法中所涉及的主要内容是在作物耕作层土壤以下铺设单向透水膜，再采用常规盐碱地治理方法对膜上土壤进行治理。
单向透水膜的结构如图1所示，由多个边缘相互热熔焊接在一起的上膜面(1)、下膜面(2)组成的具有单向透水孔的整体膜面。单向透水膜的结构在上膜面(1)、下膜面(2)相邻两条膜结合处，将上膜面(1)、下膜面(2)、无纺布小块(3)热熔焊接在一起形成的热熔接区域(4)，和未热熔接区域(5)。
本发明所述的一种利用单向透水膜改良盐斑地的方法与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著进步在于：
1.通过在作物根层以下设置单向透水膜，彻底隔离深层土壤水分所携带盐分上移到耕作层土壤,同时保持灌溉水能够自由通过单向透水膜进入下层土壤,从而阻断盐分的上移表聚，保证灌水淋洗盐分的效果。大幅度提高常规盐斑地改良技术的改良效果，减少洗盐的频次和淡水用量，延长盐碱地改良效果持续期，减少盐斑地改良效果维持工程的投入；
2.建造和运行维护成本相对较低，适用于大田生产的盐斑地改良，单向透水膜的结构是利用PE膜形成简单的单向透水通道，结构简单，容易实现机器快速批量生产，成本较低，与砂石和土工布过滤层相比，物料成本和施工成本均大幅降低，因为中国干旱区盐斑地很多位于沙漠边缘绿洲，纯沙随处可取，而砂石购买和运输成本较高；单向透水膜由于铺设于耕作层以下，一次性铺设可以长期使用，分摊成本相对较低；
3.由于彻底阻断了下层盐分的上移，对中重度盐碱地的改良效果也很突出；
4.适用面广，除了普通农业用途盐斑地，也适合于城市及工业配套绿化工程；
5.由于地下膜系统的存在，对水肥的下渗起到一定的阻隔作用，可以提高水肥的利用率。
附图说明
图1为本发明的单向透水结构示意图；
图2为本发明的单向透水结构45度斜角视图
图3为本发明的单向透水结构剖面示意图；
图4为本发明的单向透水膜膜面示意图；
图5为本发明的单向透水膜施工土壤剖面结构示意图；
图6为本发明使用效果图。
具体实施方式
实施例1
2015年10月11日，在新疆石河子莫索湾东阜城镇5连的农田内进行了利用单向渗透膜进行盐斑地改良的试验，盐斑地长40m宽27m的椭圆形范围内，0-30cm土层全盐含量2.08％，具体按照下列步骤进行：
制做单向透水膜：
a、将两条80cm宽、10S厚的条形PE膜分别作为上膜面1和下膜面2，将两条膜沿边缘重叠2.0cm，如图1所示；
b、选用300g/m2的无纺布，裁成长0.8cm，宽0.5cm的无纺布小块3，置于上膜面1与下膜面2之间的重叠区域的上膜面1边缘，沿着上膜面1纵向边缘每隔0.8cm放置一个无纺布小块3，(如图2所示)；
c、将上膜面1、下膜面2和无纺布小块3的热熔接区域4热熔焊接在一起，并保留未热熔接区域5；
d、将熔接在一起的两条膜中的下膜面2作为下次熔接的上膜面1，重复步骤a-c，熔接下一条膜面，直至形成一个由多条80cm宽条形膜焊接成的一个整体的单向透水膜面6；
田间施工：
e、在2015年10月11日开始施工，挖出盐斑区域60cm耕作层土壤，形成工程基底面7，找平基底面，在基底面上铺设5cm厚细沙层8，在细沙上铺设单向透水膜6，然后在单向透水膜上铺上5cm厚细沙层9，再回填耕作层土壤10(如图4所示)，整平；
f、在步骤e平整后的盐斑地上用开沟机每隔5m沿南北播向开沟，沟深40cm，宽30cm，沟中回填纯沙，整地，然后采用滴灌形式，按照每亩60m3的灌水量灌水洗盐1次，并在灌水中添加石膏，石膏用量每亩120kg；
种植管理：
g、植物脱盐肥土：2016年春季在步骤f处理后的盐斑区采用膜下滴灌的种植方式种植草木樨，9-10月翻压草木樨还田培肥地力，2017年按照常规膜下滴灌的方法种植棉花。
实施例2
2015年11月2日，在新疆石河子莫索湾试验站的农田内进行了利用单向渗透膜进行盐斑地改良的试验，盐斑地长46m宽45m的椭圆形范围内，0-30cm土层全盐含量1.34％，具体按照下列步骤进行：
制做单向透水膜：
a、将两条80cm宽、10S厚的条形PE膜分别作为上膜面1和下膜面2，将两条膜沿边缘重叠2.0cm，(如图1所示)；
b、选用300g/m2的无纺布，裁成长0.8cm，宽0.5cm的无纺布小块3，置于上膜面1与下膜面2之间的重叠区域的上膜面1边缘，沿着上膜面1纵向边缘每隔0.8cm放置一个无纺布小块3(如图2所示)；
c、将上膜面1、下膜面2和无纺布小块3的热熔接区域4热熔焊接在一起，并保留未热熔接区域5；
d、将熔接在一起的两条膜的下膜面2作为下次熔接的上膜面1，重复步骤a-c，熔接下一条膜面，直至形成一个由多条80cm宽条形膜焊接成的一个整体的单向透水膜面6；
田间施工：
e、2015年11月2日开始施工，开挖出盐斑区域60cm耕作层土壤，形成工程基底面7，找平基底面，在基底面上铺设5cm厚细沙层8，在细沙上铺设单向透水膜6，然后在单向透水膜上铺上5cm厚细沙层9，再回填耕作层土壤10(如图4所示)，整平；
f、将步骤e平整后的盐斑地上用开沟机每隔5m沿南北播向开沟，沟深40cm，宽30cm，沟中回填纯沙，整地，然后采用滴灌形式，按照每亩60m3的灌水量灌水洗盐1次，并在灌水中添加石膏，石膏用量每亩120kg；
种植管理：
g、植物脱盐肥土：2016年春季在步骤f处理后的盐斑区采用膜下滴灌的种植方式种植草木樨，9-10月翻压草木樨还田培肥地力，2017年按照常规膜下滴灌的方法种植棉花。
本发明所述的一种利用单向透水膜改良盐斑地的方法，该方法在石河子莫索湾东阜城镇5连和试验站的两个实验表明：采用在盐斑层下方铺设单向渗透膜，并在膜上下设置纯沙滤层，该滤层与播种方向开沟并回填纯沙构造的水分下渗快速通道，结合石膏的化学改良，可以快速将耕层盐斑土壤中的盐分排出，农田盐斑的改良效果十分明显。种植一年后，盐斑地0-30cm土壤总盐分别下降64％(东阜城镇5连)和47％(莫索湾试验站)；土壤孔隙度增加12％(东阜城镇5连)和16％(莫索湾试验站)；土壤容重降低0.37(东阜城镇5连)和0.26(莫索湾试验站)；种植棉花的保苗率达到86％(东阜城镇5连)和93％(莫索湾试验站)；籽棉亩产分别达到285kg(东阜城镇5连)和310kg(莫索湾试验站)；两块盐斑地的耕作生产功能得到基本恢复。
Claims (2)
1.一种利用单向透水膜改良干旱区农田盐斑的方法，其特征在于该方法涉及的单向透水膜是由多个边缘相互热熔焊接在一起的条状PE膜组成，具体操作按下列步骤进行：
a、将两条80cm宽、10S厚的条形PE膜分别作为上膜面（1）和下膜面（2），将两条膜沿边缘部分重叠2.0cm；
b、选用300g/m2的无纺布，裁成长0.8cm，宽0.5cm的无纺布小块（3），置于上膜面（1）与下膜面（2）之间的重叠区域的上膜面（1）边缘，沿着上膜面（1）纵向边缘每隔0.8cm放置一个无纺布小块（3）；
c、将上膜面（1）、下膜面（2）和无纺布小块（3）的热熔接区域（4）热熔焊接在一起，并保留未热熔接区域（5）；
d、将熔接在一起的两条膜的下膜面（2）作为下次熔接的上膜面（1），重复步骤a-c，熔接下一条膜面，直至形成一个由多条80cm宽条形膜焊接成的一个整体的单向透水膜面（6）；
e、开挖盐斑区域60cm耕作层土壤，形成工程基底面（7），找平基底面，在基底面上铺设5cm厚细沙层（8），在细沙上铺设单向透水膜（6），然后在单向透水膜（6）上铺上5cm厚细沙层（9），再回填耕作层土壤（10），整平；
f、将步骤e平整后的盐斑地上用开沟机每隔5m沿播向开沟，沟深40cm，宽30cm，沟中回填纯沙，整地，然后采用滴灌形式，按照每亩60m3的灌水量灌水洗盐1次，并在灌水中添加石膏，石膏用量每亩120kg；
g、植物脱盐肥土：春季在步骤f处理后的盐斑区采用膜下滴灌的种植方式种植草木樨，9-10月翻压草木樨还田培肥地力，次年即可按照常规膜下滴灌的方法种植作物。
2.根据权利要求1所述的利用单向透水膜改良干旱区农田盐斑的方法，其特征在于单向透水膜结构中无纺布小块（3）的宽度以单个无纺布小块（3）构成的单向透水孔在100mm水压下的渗水速度≥0.05ml/s进行调整。
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