CN112703851A - 一种盐碱地生态修复方法 - Google Patents

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魏永阳
季龙泉
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魏永阳
季龙泉
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    • AHUMAN NECESSITIES
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Abstract

本发明提供一种盐碱地生态修复方法,所述修复方法,包括土地修整、修筑围堰、第一次灌溉、第二次灌溉、第三次灌溉、抽排浓咸水、融冰洗盐。本发明所述盐碱地生态改良方法,在第二年6月份冰融水全部渗入下后,盐碱地地下水位由平均1.5米,下降到平均3.9米;盐碱地土壤PH从8.9,下降到7.6;盐分从平均的6.80‰,下降到1.014‰。每100亩盐碱地晒得结晶盐168吨,获得可灌溉的融冰淡水4850吨。

Description

一种盐碱地生态修复方法
技术领域
本发明涉及一种盐碱地生态修复方法,属于盐碱地修复技术领域。
背景技术
盐是农作物赖以维持生长的必需元素。但盐并非没有害处,盐碱地就是为盐所害,土壤里盐类集积一定程度就影响到农作物的正常生长。我国是盐碱地大国,面积总量位居世界第三。我国盐碱地的形成,大部分与土壤中可溶性盐和碳酸盐的积累有关,盐碱化度普遍较高,严重的盐碱地植物几乎不能生存。
由于各省份的盐碱地类型、成因及气候特点不同,因此,改良利用盐碱地技术和方法也不相同。从遏制盐碱地产生的原因入手,我国形成了水利工程、生物、农艺、化学等8大体系40多项适用于盐碱地治理与农业高效利用的实用技术。工程措施如灌溉洗盐、明沟或暗管排水工程;生物措施如调整农业结构、合理布局作物、种植耐盐品种等;农业措施如土地平整、深耕深翻、客土压盐、压砂改良等;化学措施如施用土壤改良剂。从实践情况看,各种盐碱地改良措施各有优缺点。比如,通过水利工程方法排盐,引进淡水灌溉洗盐,能够降低土壤含盐量,加速盐碱地改良。可是这种常规操作,对于某些淡水资源非常匮乏的地区显然行不通。另外,采用淡水灌溉洗盐,洗盐后产生大量的咸水,进入河流可能会对河流生态环境以及下游流域土壤带来危害;在没有排水条件地区,洗盐后的咸水还会渗透至地下,使得地下水位上升,加重地下水和土壤的盐碱化度。
盐碱地是大地上的顽疾,更是很珍贵的土地资源。盐碱地生态修复是保障粮食安全的重要任务,是推进精准扶贫、提高农民收入、实现全面小康的重大举措。但是,现有技术在盐碱地的改良上并没有行之有效的措施。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明提供一种盐碱地生态修复方法,实现以下发明目的:
(1)降低成本,不额外利用淡水资源;
(2)避免淡水灌溉洗盐后的咸水对环境和地下水位的不良影响。
为解决上述技术问题,本发明采取以下技术方案:
一种盐碱地生态修复方法,所述修复方法,包括土地修整、修筑围堰、第一次灌溉、第二次灌溉、第三次灌溉、抽排浓咸水、融冰洗盐。
所述第一次灌溉,在冬天封冻前,抽取盐碱地的地下水对该盐碱地进行第一次灌溉,浇灌水完成向地下渗透后,表层20cm土壤有效持水量达到砂土15.5-16.5%、壤土17.5-18.5%、粘土19.5-20.5%。
所述第一次灌溉,最低温度在0℃以上。
所述第二次灌溉,当夜间气温逐渐下降到0℃以下后,土壤表层完全冻结,冻土厚度达到19-21cm时,抽取该盐碱地的地下水,进行预降温至2-4℃,对盐碱地进行第二次灌溉,在土壤表层冻土上方形成9-11cm深的水层。
所述第三次灌溉,当夜间气温逐渐下降到-6℃以下,第二次灌溉的水全部冻结,在地表上面形成冰层后,进行三次灌溉。
所述第三次灌溉,抽取该盐碱地中的地下水预降温至2-4℃时,对盐碱地进行浇灌,在地表冰层上方形成40-45cm深水层为止。
所述第三次灌溉,浇完水后再抽取地下水,使地下水位深度下降到砂土9.5-10.5米以下、壤土8.5-9.5米以下、粘土7.5-8.5米以下。
所述抽排浓咸水,在地下冻土和第二次灌溉形成的冰层的总厚度融化至9-11cm时,或第三次灌溉水的结冰厚度达到30-35cm时,或表面冰层以下的未结冰水中含盐量达到2.8-3.2%时,开始抽排浓咸水。
所述融冰洗盐,随着温度逐渐变暖,盐碱地的冻土层在地热作用下率先融化,土壤恢复渗透能力,随着冰层慢慢融化,冰融水渗入地下时,将盐碱地上层土壤的盐分逐渐溶解稀释带入地下。
所述土地修整,对盐碱土地进行整平,土地表面平整度0-50mm;按地势的水流方向,每间隔100-150米,开挖一条主排水沟渠,将开挖的土方在主排水沟渠两侧修筑围堰,在垂直于主排水沟渠方向,每间隔40-60米,修筑一条围堰。
所述方法还包括钻设竖井,在土地修整前在盐碱地中进行钻设竖井,用于抽取地下水,粘土土层按照每口竖井辐射直径144-148米,采用等边三角形网的方式进行布置,深度宜在10-15米;壤土土层按照每口竖井辐射直径164-170米,采用等边三角形网的方式进行布置,深度在15-20米;砂土土层按照每口竖井辐射直径192-196米,采用等边三角形网的方式进行布置,深度在20-25米。
在我国盐碱地主要分布的“三北”地区(北方各省和东北、西北地区),漫长冬季具有丰富冷能资源,光照充足具有丰富的太阳能资源。综合利用这些地区冷能资源、太阳能资源,可以对盐碱地地下咸水等非常规水资源的开发利用,进行盐碱地地下的咸水进行冷能淡化、融冰淡水洗盐和浓缩咸水的盐分固化处理,在淡水资源匮乏的“三北”地区实现对盐碱地投资省、能耗低、无污染的生态修复。
与现有技术相比,本发明取得以下有益效果:
本发明所述盐碱地生态改良方法,在第二年6月份冰融水全部渗入下后,盐碱地地下水位由平均1.5米,下降到平均3.9米;盐碱地土壤PH从8.9,下降到7.6;盐分从平均的6.80‰,下降到1.014‰。每100亩盐碱地晒得结晶盐168吨,获得可灌溉的融冰淡水4850吨(是冷冻池中保存的冰融化得到的淡水)。
具体实施方式
实施例1一种盐碱地生态修复方法
包括以下步骤:
1、在9月中旬-10月中旬,完成盐碱地的竖井施工、土地修整、修建冷冻池、蒸发池。根据地势、地形和面积,按年分、分批次,先从地势高的盐碱地开始修复,最后修复地势洼的盐碱地。
①竖井施工
根据盐碱地土层厚度、地下水位和土质种类钻设竖井。
粘土土层按照每口竖井辐射直径146米,采用等边三角形网的方式进行布置,按1000亩盐碱地,共计钻设40口竖井,深度宜在10-15米左右;
壤土土层按照每口竖井辐射直径166米,采用等边三角形网的方式进行布置,按1500亩盐碱地,共计钻设40口竖井,深度宜在15-20米左右;
砂土土层按照每口竖井辐射直径194米,采用等边三角形网的方式进行布置,按1800亩盐碱地,共计钻设40口竖井,深度宜在20-25米左右。
②土地修整
根据土地形状,按长100-150米、宽40-60米为一个地块,对盐碱土地进行整平,土地表面平整度0-50mm。
按地势的水流方向,每间隔100-150米,开挖一条主排水沟渠,沟渠上宽160cm、底宽80cm、深度60cm。将开挖的土方在主排水沟渠两侧修筑围堰,围堰底宽80cm、上宽40cm、高60cm。
根据地块整理情况,在垂直于主排水沟渠方向,每间隔40-60米,修筑一条底宽60cm、上宽30cm、高50cm围堰。
将上述主排水沟渠和围堰上覆盖5mm防渗薄膜。
在上述整平的地块内,按垂直于主排水沟渠方向整理出宽40cm、深30cm的2条支排水沟,保证支排水沟都与主排水沟在排水时能够连通,咸水通过水势自然流出。
对盐碱土地进行深耕一遍,耕翻深度为15cm-25cm,耕后耙平,要求土块细碎、地面平整。
③修建冷冻池、蒸发池
选择邻近上述盐碱地块的区域,开挖土方,四周筑堰。按照20m×100m×2m规格,修建简易蒸发池;按照20m×100m×3m规格,修建简易冷冻池。每修复100亩盐碱地修建冷冻池2个、蒸发池1个。冷冻池、蒸发池底部和四周围堰要压实,并在底部及四周铺设5mm防渗薄膜,做好周边薄膜的压实,避免鼓风、漏水等情况。
2.在10月底前,完成盐碱地的第一遍浇水。
①将潜水泵放至竖井底部,抽取地下水至主排水沟渠,通过主排水沟渠和支排水沟,对整理好的盐碱地进行第一次浇灌。粘土土层每亩大约浇灌120m³,壤土土层每亩大约浇灌135m³,砂土土层每亩大约浇灌150m³(通过沟渠灌水,可以减轻水流对土壤冲刷)。
②在封冻前,第一遍浇水全部渗入地下,地表无积水。浇灌水完成向地下渗透后,表层20cm土壤有效持水量达到砂土16%、壤土18%、粘土20%。
第一遍浇水,最低温度在0℃以上。
在11月中旬,完成盐碱地的第二遍浇水。
①当夜间气温逐渐下降到0℃以下后,利用冷气温对土地表层土壤进行冻结。
②在土壤表层完全冻结,冻土厚度达到20cm时,先抽取地下水至冷冻池中,进行预降温至2-4℃。
③抽取冷冻池未结冰的预冷水(温度是2-4℃),送至主排水沟渠,通过主排水沟渠和支排水沟,对盐碱地进行第二遍浇水,在土壤表层冻土上方形成10cm左右深的水层。
抽取地下水至冷冻池预降温,是防止地下水温度过高,融化冻土层。
在11月下旬,完成盐碱地的第三遍浇水。
①随着气温逐渐下降(-6℃以下),第二遍浇水全部冻结,在地表上面形成平整的冰层后,进行第三遍浇水。
②抽取地下水送到冷冻池中预降温至2-4℃时。将池中水泵送到送至主排水沟渠,通过主排水沟渠和支排水沟,对盐碱地的进行第三遍浇灌。在地表冰层上方形成40-45cm深水层为止。
③抽取地下水,使地下水位深度下降到砂土10米、壤土9米、粘土8米以下。多余地下水可抽排到待治理低洼盐碱地中。
在12月中旬前后,完成抽排浓咸水。
①对地下冻土和水下冰层融化情况,以及地表上面水结冰情况定期进行打孔观测。
②在地下冻土和水下冰层总厚度融化至10cm左右,或最上层水结冰厚度达到30-35cm左右时,或未结冰水中含盐量达到3%左右时,开始抽排浓咸水。
③将支排水沟渠都与主排水沟渠连通,将未结冰的浓咸水排放到主排水沟里。将主排水沟浓咸水输送到冷冻池。
浓咸水的处理
①将收集到冷冻池中的浓咸水(上述抽取的3%左右的未结冰的浓咸水),再次进行冷冻结冰。根据当地冬季集冷量情况,当冰层达到最大层度,或不结冰的浓咸水浓度达到10%-12%时,抽排到蒸发池。
②将冰储放在冷冻池中,待下一年春季融化后作为灌溉淡水,在土壤干旱时对农作物进行灌溉。
③收集的高浓度咸水存放蒸发池中,在下一年春季光晒蒸发,得到结晶盐。
下一年春季,用冰融化水洗盐。
①待到春季天气逐渐变暖,盐碱地的冻土层在地热作用下率先融化,土壤恢复渗透能力。
②随着冰层慢慢融化,冰融水渗入地下时,将盐碱地上层土壤的盐分逐渐溶解稀释带入地下。
改良效果
本发明所述盐碱地生态改良方法,在第二年6月份冰融水全部渗入下后,盐碱地地下水位由平均1.5米,下降到平均3.9米;盐碱地土壤pH从8.9,下降到7.6;盐分从平均的6.80‰,下降到1.014‰。每100亩盐碱地晒得结晶盐168吨,获得可灌溉的融冰淡水4850吨(是冷冻池中保存的冰融化得到的淡水)。

Claims (10)

1.一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述修复方法,包括土地修整、修筑围堰、第一次灌溉、第二次灌溉、第三次灌溉、抽排浓咸水、融冰洗盐。
2.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述第一次灌溉,在冬天封冻前,抽取盐碱地的地下水对该盐碱地进行第一次灌溉,浇灌水完成向地下渗透后,表层20cm土壤有效持水量达到砂土15.5-16.5%、壤土17.5-18.5%、粘土19.5-20.5%。
3.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述第二次灌溉,当夜间气温逐渐下降到0℃以下后,土壤表层完全冻结,冻土厚度达到19-21cm时,抽取该盐碱地的地下水,进行预降温至2-4℃,对盐碱地进行第二次灌溉,在土壤表层冻土上方形成9-11cm深的水层。
4.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述第三次灌溉,当夜间气温逐渐下降到-6℃以下,第二次灌溉的水全部冻结,在地表上面形成冰层后,进行三次灌溉。
5.根据权利要求4所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述第三次灌溉,抽取该盐碱地中的地下水预降温至2-4℃时,对盐碱地进行浇灌,在地表冰层上方形成40-45cm深水层为止。
6.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述第三次灌溉,浇完水后再抽取地下水,使地下水位深度下降到砂土9.5-10.5米以下、壤土8.5-9.5米以下、粘土7.5-8.5米以下。
7.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述抽排浓咸水,在地下冻土和第二次灌溉形成的冰层的总厚度融化至9-11cm时,或第三次灌溉水的结冰厚度达到30-35cm时,或表面冰层以下的未结冰水中含盐量达到2.8-3.2%时,开始抽排浓咸水。
8.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述融冰洗盐,随着温度逐渐变暖,盐碱地的冻土层在地热作用下率先融化,土壤恢复渗透能力,随着冰层慢慢融化,冰融水渗入地下时,将盐碱地上层土壤的盐分逐渐溶解稀释带入地下。
9.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述土地修整,对盐碱土地进行整平,土地表面平整度0-50mm;按地势的水流方向,每间隔100-150米,开挖一条主排水沟渠,将开挖的土方在主排水沟渠两侧修筑围堰,在垂直于主排水沟渠方向,每间隔40-60米,修筑一条围堰。
10.根据权利要求1所述的一种盐碱地生态修复方法,其特征在于:所述方法还包括钻设竖井,在土地修整前在盐碱地中进行钻设竖井,用于抽取地下水,粘土土层按照每口竖井辐射直径144-148米,采用等边三角形网的方式进行布置,深度宜在10-15米;壤土土层按照每口竖井辐射直径164-170米,采用等边三角形网的方式进行布置,深度在15-20米;砂土土层按照每口竖井辐射直径192-196米,采用等边三角形网的方式进行布置,深度在20-25米。
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