CN115250665B - 一种畎亩耕作改良盐碱土装置及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种畎亩耕作改良盐碱土装置及施工方法，包括多组收集装置，每组收集装置均包括多块托网，托网采用网格结构，每个网格中均安装有盐分收集块，托网之间连接有薄膜，托网相互远离的另一侧安装有侧框，侧框内插装有竖板，所述盐分收集块包括外框，外框四周设有盐分停留层，盐分停留层外侧设有透水半透膜，外框顶部安装有多个上单向阀，底部对应安装有多个下单向阀，上单向阀可以防止降雨或灌水回流至盐分收集块，导致二次反盐，下单向阀避免了部分盐分流入土壤中造成二次反盐。本发明结构简单、操作方法简便，可通过种植技术对盐分运移进行引导；避免了灌排方法造成的水资源浪费；可实时对黑白色差明显的收集块进行替换，防止二次反盐。

Description

一种畎亩耕作改良盐碱土装置及施工方法
技术领域
本发明涉及一种盐碱土改良装置及施工方法，尤其涉及一种畎亩耕作改良盐碱土装置及施工方法。
背景技术
我国盐碱地主要分布在西北、华北、东北及滨海地区，其中滨海滩涂地区由于受海潮影响地下水位较高，且地下水中含盐量较高，蒸发强度大，导致滨海滩涂地区盐碱地改良难度较大，二次返盐严重，是滨海农业生态健康发展的一大挑战。
现有的盐碱地改良方法主要通过铺设暗管或大水灌溉冲洗土壤等灌排措施，由于灌排措施通常只是将盐分排出至改良的目标耕地外，并未对土壤中盐分加以回收，容易造成灌区其他耕地二次盐分伤害。此外，盐分仍会通过水循环进入地下水，容易导致改良耕地的二次返盐。如何在改良盐碱地的过程中，实现盐分的收集回收，对滨海地区土壤改良至关重要。“畎亩”就是指“垅沟”栽培法，将作物种植在沟里，而不种植在垄上，这样盐分在随水分向上运动的过程中就会不断聚集在垄上而非在沟中，避免了盐分对作物生长的胁迫，目前在滨海地区已开始广泛应用。此外，滨海地区地下水含盐量较高，海盐资源也相当丰富，收集回收耕地表面聚集的盐分，有助于丰富海盐资源来源，有利于解决化工原料日趋紧张的矛盾。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种畎亩耕作改良盐碱土装置及施工方法，可通过种植技术对盐分运移进行引导，防止二次反盐。
技术方案：本发明包括多组收集装置，每组收集装置均包括多块托网，托网采用网格结构，每个网格中均安装有盐分收集块，所述的托网之间连接有薄膜，托网相互远离的另一侧安装有侧框，所述的侧框内插装有竖板，所述盐分收集块包括外框，所述外框四周设有盐分停留层，盐分停留层外侧设有透水半透膜，外框顶部安装有多个上单向阀，底部对应安装有多个下单向阀。
所述的竖板之间安装有排水管，减轻地下水过高对作物造成的渍害。
所述的竖板插入地下水位处，从而将土壤盐分运移限定在两侧竖板5内，同时也起到了固定装置的作用。
所述托网为柔性托网,由可塑性材料制成，可根据畎亩田块的形状按压成相应形状。
所述托网及盐分收集块覆盖在田块凸起处。
所述盐分停留层由黑色防蚀材料制成，达到收集盐分离子的目的。
本发明的施工方法包括以下步骤：
步骤一、对需改良的盐碱地的地下水位及地下水矿化度进行测定；
步骤二、预测拟种植植株根系拓扑指数TP；
步骤三、通过实测植株根系拓扑指数预测植株根系分布范围S：
步骤四、对拟改良盐碱地进行畎亩耕作，将托网及盐分收集块安装在田块凸起处，起垄高度及宽度根据以下公式确定：
B＝(150-S)/2
40＞H＞2ET/BWP
其中，B为起垄宽度；S为植株根系分布范围；H为起垄高度；E为蒸发强度；T为一次灌水间隔时间；WP为土壤含水量；
步骤五、将排水管埋在土体中，将植株种植在相应位置；
步骤六、根据步骤一中测出的地下水位，将竖板插入地下水位处；
步骤七、根据步骤三中计算得出的植株根系分布范围S，将薄膜宽度设置为S±2cm。
所述步骤三中植株根系分布范围S的确定方法为：
3.1、对拟种植的植株在相应地下水矿化度、土壤含盐量环境内种植，成熟时对其根系分布进行量测，计算实际根系拓扑指数TS：
TS＝lgA/lgM
其中，M为实测根系所有外部连接的总数；A为实测最长根系通道内部连接的总数；
3.2、测量其实际根系分布范围SS，得出植株根系分布范围S：
有益效果：本发明结构简单、操作方法简便，可通过种植技术对盐分运移进行引导；避免了灌排方法造成的水资源浪费；可实时对黑白色差明显的收集块进行替换，防止二次反盐。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2是本发明装置安装后的示意图；
图3是本发明盐分收集块的整体结构示意图；
图4是本发明盐分收集块的底部示意图；
图5是本发明盐分收集块的剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明包括托网1、盐分收集块2、薄膜3、侧框4、竖板5和排水管6，其中，托网1安装在田块凸起处，采用柔性网格结构，每个网格中均安装有盐分收集块2，可根据盐分收集块2晶体聚集情况随时更换，防止盐分堆积受水分运移造成二次反盐。托网1由可塑性材料制成，可根据畎亩田块的形状按压成相应形状。两块托网构成一组分别覆盖在田块两垄上，每组的两块托网1之间通过薄膜3连接形成封闭空间，可对该区域内的盐分进行收集，薄膜3采用PVC薄膜，两块托网1相互远离的另一侧安装有由塑料制成的侧框4，侧框4内插装有竖板5，竖板由抗腐蚀、防水的塑料制成，使用时将竖板5从侧框4打入土体中，深入地下水位处，从而将土壤盐分运移限定在两侧竖板5内，同时也起到了固定装置的作用。两侧的竖板5之间安装有排水管6，排水管6间距4m，深度1.5m，减轻地下水过高对作物造成的渍害。
如图3至图5所示，盐分收集块2采用尺寸为10cm*10cm*10cm的长方体结构，包括外框202，外框202由透明PVC材料制成，可随时观察收集块内部盐分聚集情况。外框202四周设有盐分停留层204，盐分停留层204外侧设有透水半透膜203，透水半透膜203由仅水通过材料制成，盐分停留层204由黑色防蚀材料制成，使用时，盐分停留层204中收集的盐水溶液在蒸发的条件下，水分从透水半透膜203逸出装置，盐分离子保留在盐分停留层204中，达到了收集盐分离子的目的。
外框202顶部安装有多个上单向阀201，底部对应安装有多个下单向阀205，如图5所示。上单向阀201可以防止降雨或灌水回流至盐分收集块2，导致盐分收集块2内部聚集的盐分离子冲刷流失导致二次反盐，同时为装置内水分蒸发提供出口。下单向阀205与土壤接触，土壤中盐分随着水分运移至地表被盐分收集块1收集，下单向阀205的存在避免了部分盐分流入土壤中造成二次反盐。
工作原理：本发明通过将柔性托网及盐分收集块覆盖在田块两侧凸起，并通过PVC薄膜相连，与两侧垄土形成封闭环境，作物种植于PVC薄膜下部的土壤，生长时可剪开薄膜引导植株长出，不会影响植株正常生长；竖板直接插入地下水位处，使一组种植单元内的盐分仅在竖板内运移。装置运行时，随土壤水分蒸发而向表土运移的盐分会由于植株种植区域表面覆膜而凝结在薄膜表面并下落回归至土壤中；种植单元内其他区域盐分会随着土壤水分蒸发而运移至田块垄土顶部，盐分收集块与垄土相接触，使得水分可在土壤和收集块中移动，在水分运移过程中盐分也会运移到收集块中，随着水分蒸发散入大气，盐分就聚集到收集块内，达到了收集土壤盐分改良盐碱地的目的。由于收集块上下是单向阀结构，水分可从地表进入到收集块中，再从收集块蒸发到空气中，但不能从空气进入收集块，并从收集块进入土体，这样就会保证降雨不会导致收集到的盐分再次进入土壤中。收集到的盐分会聚集在收集块内部，形成一层白色的结晶体，而收集块内部为黑色涂装，可根据结晶体聚集情况或色差情况对相应收集块进行更换，不会因为装置安装等操作对植株造成伤害；排水管由防蚀塑料制成，随植株种植时深埋地下，可防止海水回流补充地下水，造成地下水位上移时对植株的渍害影响。
本发明所涉及的畎亩耕作改良，其沟宽、植株间距、垄起等都要因地制宜，具体施工方法包括以下步骤：
步骤一、对需改良的盐碱地的地下水位及地下水矿化度进行测定，对于地下水矿化度难以直接测量的地区可由电导率测量代替:
MOG＝-2.1+0.61C
其中，MOG为地下水矿化度，单位为g/L；C为电导率,单位为S/m。
步骤二、预测拟种植植株根系拓扑指数TP。研究表明，当TP＝1时，根系长势为鱼尾形分支模式，当TP<0.5时，根系分支接近叉状分支模式。根系拓扑指数TP会随着地下水矿化度的升高而升高，非耐盐植物在淡水、微咸水、咸水、盐水条件下的植株根系拓扑指数分别为<0.54、0.62、0.80、0.83，根据植物种植地区地下水含盐量，判断其属于上述具体水分类别，再根据不同水分下根系拓扑指数等比例预测。
步骤三、通过实测植株根系拓扑指数预测植株根系分布范围S。对拟种植的植株在相应地下水矿化度、土壤含盐量环境内种植，成熟时对其根系分布进行量测，计算实际根系拓扑指数TS，并测量其实际根系分布范围SS，由于地下水矿化度较高使作物根系呈“主干+细枝”分布，植株根系分布范围较小，可根据根系拓扑指数预测，其中，实际根系拓扑指数TS为：
TS＝lgA/lgM
其中，M为实测根系所有外部连接的总数；A为实测最长根系通道内部连接的总数。
植株根系分布范围S为：
步骤四、对拟改良盐碱地进行畎亩耕作，将柔性托网及盐分收集块安装在田块凸起处。起垄高度及宽度根据以下公式确定：
B＝(150-S)/2
40＞H＞2ET/BWP
其中，B为起垄宽度，单位为cm；S为植株根系分布范围；H为起垄高度，单位为cm；E为蒸发强度；T为一次灌水间隔时间；WP土壤含水量；150为一个种植单元宽度，单位为cm；40为深根作物一般起垄高度，单位为cm。
步骤五、将排水管埋在土体中，将植株种植在相应位置。
步骤六、根据步骤一中测出的地下水位，将竖板插入地下水位处。
步骤七、根据步骤三中计算得出的植株根系分布范围S，将PVC薄膜宽度设置为S±2cm。
装置运行时，由于表土PVC薄膜阻隔了植株种植区土壤水分与大气水分的交换，水分在PVC薄膜表层不断凝结的同时使盐分随着水体“反流”土壤中，并随着土壤水分运移至两侧垄土处，通过下单向阀205进入盐分收集块2中，水分在阳光照射的过程中蒸发通过透水半透膜203及上单向阀201逸出盐分收集块2，盐分离子被储存在盐分停留层204中，当收集到定量时，盐分停留层204表面会形成一层白色晶体，将相应的盐分收集块2取出，经过持续的更替，达到了改良盐碱土的目的。

Claims (7)

1.一种畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，其特征在于，包括畎亩耕作改良盐碱土装置，该装置包括多组收集装置，每组收集装置均包括多块托网（1），托网（1）采用网格结构，每个网格中均安装有盐分收集块（2），所述的托网（1）之间连接有薄膜（3），托网（1）相互远离的另一侧安装有侧框（4），所述的侧框（4）内插装有竖板（5），所述盐分收集块（2）包括外框（202），所述外框（202）四周设有盐分停留层（204），盐分停留层（204）外侧设有透水半透膜（203），外框（202）顶部安装有多个上单向阀（201），底部对应安装有多个下单向阀（205）；畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，包括以下步骤：
步骤一、对需改良的盐碱地的地下水位及地下水矿化度进行测定；
步骤二、预测拟种植植株根系拓扑指数：根系拓扑指数/>会随着地下水矿化度的升高而升高，非耐盐植物在淡水、微咸水、咸水、盐水条件下的植株根系拓扑指数分别为<0.54、0.62、0.80、0.83，根据植物种植地区地下水含盐量，判断其属于上述具体水分类别，再根据不同水分下根系拓扑指数等比例预测；
步骤三、通过实测植株根系拓扑指数预测植株根系分布范围S；
步骤四、对拟改良盐碱地进行畎亩耕作，将托网及盐分收集块安装在田块凸起处，起垄高度及宽度根据以下公式确定：
;
;
其中，B为起垄宽度；S为植株根系分布范围；H为起垄高度；E为蒸发强度；T为一次灌水间隔时间；为土壤含水量；
步骤五、将排水管埋在土体中，将植株种植在相应位置；
步骤六、根据步骤一中测出的地下水位，将竖板插入地下水位处；
步骤七、根据步骤三中计算得出的植株根系分布范围S，将薄膜宽度设置为S2cm。
2.根据权利要求1所述的一种畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，其特征在于，所述的竖板（5）之间安装有排水管（6）。
3.根据权利要求1或2所述的一种畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，其特征在于，所述的竖板（5）插入地下水位处。
4.根据权利要求1所述的一种畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，其特征在于，所述托网（1）为柔性托网。
5.根据权利要求1所述的一种畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，其特征在于，所述托网（1）及盐分收集块（2）覆盖在田块凸起处。
6.根据权利要求1所述的一种畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，其特征在于，所述盐分停留层（204）由黑色防蚀材料制成。
7.根据权利要求1所述的一种畎亩耕作改良盐碱土装置的施工方法，其特征在于，所述步骤三中植株根系分布范围S的确定方法为：
3.1、对拟种植的植株在相应地下水矿化度、土壤含盐量环境内种植，成熟时对其根系分布进行量测，计算实际根系拓扑指数：
其中，M为实测根系所有外部连接的总数；A为实测最长根系通道内部连接的总数；
3.2、测量其实际根系分布范围，得出植株根系分布范围S：S=/>
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