一种海涂新垦区盐碱地快速脱盐改土剖面立体结构

摘要

本发明提供一种海涂新垦区盐碱地快速脱盐改土剖面立体结构，在待脱盐的盐碱地土层深度90~100cm处开沟，埋设暗管，埋设间距为20~30m，倾角为1o~3o，形成暗管排水层；然后将土层剖面表层40~45cm的土壤刨开，堆积于旁边空地，平整土面后，均匀铺上秸秆，形成5~8cm厚度的秸秆隔离层；向堆积一旁的表层土壤中加入碎秸秆和脱硫石膏，混合均匀，在秸秆隔离层上面先铺10~15cm厚的混合土，以0.8~2m为间距铺设渗灌毛管，再铺上剩余混合土并整平，形成秸秆石膏混合耕作层。本发明上下有机结合成一整体，对海涂新垦区快速脱盐改土并有效抑制返盐过程有显著效果，可有效缩短新垦区盐碱地改良周期。

说明书

技术领域

本发明属于盐碱地改良工程技术领域，具体涉及一种海涂新围垦区盐碱地快速脱盐改土剖面立体结构。

背景技术

沿海地区滩涂资源丰富，是我国不可多得的土地后备资源。海涂实施科学围垦和开发，对补充我国耕地资源不足、确保国家粮食安全、拓展沿海发展空间具有不可替代的作用。但海涂新围垦区由于脱离海水浸渍和成土时间短，普遍存在土体含盐量高，地下水埋深浅、矿化度高，土壤质地和结构不良，土壤自然肥力水平低下等特征，加之淡水资源短缺，这些障碍因子一直是海涂新垦区土地农业利用的主要限制因素。目前，自然条件下新垦区盐碱地需要8~10年时间的脱盐和生态恢复，才适合于农业开发利用。针对滨海新垦区盐碱地改良，国土整治过程中尝试采用暗管排水脱盐技术加速土壤改良速度，但研究结果表明该技术在新垦区的运用存在一定的问题。一方面，海涂新垦区土壤多为高钠盐淤泥质海相极细颗粒黏土，土壤渗透性差，渗透系数为(0.4~6)×10^-5cm/s，且表层土壤受降水或灌溉水浸泡后很快形成板结，土壤入渗能力进一步降低，大雨或暴雨条件下水分易于形成表层径流排出，而水分入渗进入土体淋洗盐分并通过暗管排出的比例较低，暗管快速脱盐效果不明显；另一方面，通过在如东、大丰和东台等县新垦滩涂现场调查发现，海涂新垦区垂向剖面深度40cm左右处普遍存在一厚度为5~8cm密实的粉砂淤泥层，渗透系数低于0.4×10^-5cm/s，成为一水分运动障碍层，降低了暗管排水脱盐的速率。第三方面，海涂新垦区特殊的水文地质条件决定了土体剖面通气状况差，不利于植物根系生长和植物对盐分的吸收脱盐，加之新垦区地下水埋深浅，脱盐土体极易返盐，增加了新垦区盐碱地脱盐改碱治理难度。因此，滨海新垦区盐碱地的快速脱盐改碱仍是一个亟待解决的问题。

目前，针对盐碱地改良方法较多，主要集中在生物改良、化学改良和工程改良，但单一改良措施对海涂新垦区土壤改良不太适用。顾卫等提出的一种涉及重黏质壤土盐碱地改良方法，通过筑台田，形成台田与浅地相间分布的剖面脱盐格局，将海冰或浅池中的咸冰水堆放在台田表面，在冰堆表面覆盖无纺布或作物秸秆。该方法对于台田剖面具有高脱盐率的优点，但筑台田成本高，且土地利用的集约化程度相对较低，对于在沿海新垦区推广利用难度较大。王小彬等提出了一种滨海盐碱地土壤快速脱盐的方法，该方法主要是在进行作物播种前，向滨海盐碱地的表面施有机肥和石膏粉的混合物，并将其进行翻耕与表层土壤混合均匀，然后将溶有聚丙烯酰胺的水进行灌溉。该方法有利于使土壤中的可溶性盐离子快速淋溶到耕层以下，但同时其未能很好的考虑海涂新垦区特殊的土壤剖面结构和水文地质条件，其在新垦区的推广效果受到一定的制约。因此，针对海涂新垦区特殊的水文地质条件，提出一种综合考虑加速土层剖面排水脱盐、预防返盐、改善耕层结构与通气状况的海涂新垦区盐碱地快速脱盐改土剖面立体结构具有重要的适用价值和广阔的推广应用前景。

发明内容

本发明的目的在于：采用暗管排水层+秸秆隔离层+秸秆石膏混合耕作层（渗灌层）三层立体式结构，增加土体入渗速率，快速脱盐改良土壤，并有效抑制返盐过程，实用性强，生态环保，为我国沿海新围垦区盐碱地改良提供了新的思路。

本发明的采用的技术方案是：一种海涂新垦区盐碱地快速脱盐改土剖面立体结构，在待脱盐的盐碱地土层地下开沟，埋设暗管，形成暗管排水层；然后将土层剖面表层40~45cm的土壤刨开，堆积于旁边空地，平整土面后，均匀铺上秸秆，形成秸秆隔离层；向堆积一旁的表层土壤中加入碎秸秆和脱硫石膏，混合均匀，在秸秆隔离层上面先铺10~15cm厚的混合土，整平，以0.8~2m为间距铺设渗灌毛管，再铺上剩余混合土并整平，形成秸秆石膏混合耕作层（渗灌层）。

所述暗管排水层的暗管埋设深度为90~100cm，既可以保证暗管脱盐土体深度超过主要作物根系分布深度，同时避免暗管埋设过深而沿海围垦区地下水位较浅导致暗管排水不畅。暗管埋设间距为20~30m，暗管向出水口方向倾斜，倾角为1o~3o。　

所述秸秆隔离层的厚度为5~8cm。秸秆隔离层优选埋设于土层剖面45cm处，目的是破坏分布于土层剖面40cm左右处的水分运动障碍层，增加土层透水性，加大暗管排水脱盐速率；另一方面秸秆隔离层割断了土壤的连续性，特别是土体毛细管的连续性，降低地下水回渗率，控制地下水返盐深度分布在剖面45cm以下，降低返盐过程对土体耕作层的影响。

所述秸秆石膏混合耕作层是由土层的表层土壤中加入碎秸秆和脱硫石膏混合而成，所述碎秸秆是将秸秆铡断至5~8cm长度，添加量为20~30t/hm²，所述脱硫石膏为β石膏粉，用量为10~20t/hm²。耕作层混入碎秸秆和脱硫石膏，增加了土壤的渗透性和有机质含量，降低了土壤碱化度，并抑制表层土壤板结。

所述渗灌毛管埋深为25~35cm，渗灌毛管进行渗灌时，可在水中溶入化肥、氧气、二氧化碳等物质，改善耕作层养分条件及通气条件。

本发明采用暗管排水层-秸秆隔离层-秸秆石膏混合耕作层（渗灌层）的立体式结构，通过上下组合成一整体，为耕作层构建了一个快速脱盐改碱的土壤内环境。

本发明的有益效果为：

1.      本发明采用暗管排水作为快速脱盐改土剖面立体结构的底层核心技术，通过地下排水可加快新垦区盐碱地土体脱盐速率。

2.      本发明在土层剖面40~45cm处设置秸秆隔离层，破坏分布于土层剖面40cm左右处的水分运动障碍层，增加土体透水性，加大暗管排水脱盐速率；同时可有效控制地下水返盐深度分布在剖面45cm以下，降低返盐过程对土体耕作层的影响。

3.      本发明通过掺入碎秸秆和脱硫石膏混制有机无机表层土，铺设耕作层，可有效改善土壤孔隙状况，降低盐碱土pH值，碱化度和总碱度，防止表层土壤板结，提高土壤入渗能力，充分利用雨水的入渗和运动过程将土体盐分淋洗并通过暗管快速排出土体。

4.      本发明在耕作层掺入碎秸秆和铺设秸秆隔离层均可增加土壤有机质含量和大量营养元素含量，并降低土壤容重，土壤通气状况得到改善，增强了土壤肥力。

5.      本发明在距地表25~35cm处以0.8~2m为间距埋设毛管进行渗灌，可在水中溶入化肥、氧气、二氧化碳等物质，改善耕作层养分条件及通气条件，有利于植物生长。

6.      本发明在实施后形成暗管排水层-秸秆隔离层-秸秆石膏混合耕作层（渗灌层）的立体式结构，上下有机结合成一整体，在海涂新垦区快速脱盐改土并有效抑制返盐过程有显著效果。

7.      本发明设计合理、取材简单、经济环保，为海涂新垦区盐碱地快速脱盐改土提供了一种新途径，可有效缩短新垦区盐碱地改良周期。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图中，1-秸秆石膏混合耕作层，2-秸秆隔离层，3-土层，4-暗管排水层，5-渗灌毛管。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

如图1所示，本发明应用于海涂新围垦区盐碱地，首先将暗管埋设于待脱盐的盐碱地土层3剖面90cm深处，形成暗管排水层4，暗管向出水口方向倾角为2o，暗管埋设间距为20m；将土层3剖面表层45cm的土壤刨开，堆积于旁边空地，平整土面后，均匀铺上秸秆，形成秸秆隔离层2，秸秆隔离层2的厚度为5cm；然后向堆积一旁的表层土壤中加入5cm长的碎秸秆，加入量为20t/hm²，同时加入脱硫石膏，加入量为10t/hm²，混合均匀，形成秸秆+石膏混合土；在秸秆隔离层上面先铺15cm厚的混合土，整平，然后以1.2m为间距铺设渗灌毛管（埋深具地表30cm），再铺上剩余混合土并整平，形成秸秆石膏混合耕作层（渗灌层）。

在上述措施实施后，就形成了暗管排水层-秸秆隔离层-秸秆石膏混合耕作层（渗灌层）的立体式结构，上下有机结合成一整体，再利用地下毛管进行溶氧渗灌，可迅速改善耕作层土壤通气条件，在海涂新垦区快速脱盐改土并有效抑制返盐过程有显著效果，可有效缩短新垦区盐碱地改良周期。将本实施例应用于海涂新围垦区盐碱地，耕作层盐碱土改良周期缩短1/3，两年内平均脱盐率达50%左右，土壤含盐量明显降低；土壤板结现象只在局部地区出现；土壤条件得到有效改善。

实施例2

本发明应用于海涂新围垦区盐碱地，首先将暗管埋设于待脱盐的盐碱地土层3剖面100cm深处，形成暗管排水层4，暗管向出水口方向倾角为3o，暗管埋设间距为30m；将土层3剖面表层40cm的土壤刨开，堆积于旁边空地，平整土面后，均匀铺上秸秆，形成秸秆隔离层2，秸秆隔离层2的厚度为8cm；然后向堆积一旁的表层土壤中加入8cm长的碎秸秆，加入量为30t/hm²，同时加入脱硫石膏，加入量为20t/hm²，混合均匀，形成秸秆+石膏混合土；在秸秆隔离层上面先铺10cm厚的混合土，整平，然后以2m为间距铺设渗灌毛管（埋深具地表30cm），再铺上剩余混合土并整平，形成秸秆石膏混合耕作层（渗灌层）。