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CN115299207A - 一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法 - Google Patents

一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法 Download PDF

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CN115299207A CN202210936017.2A CN202210936017A CN115299207A CN 115299207 A CN115299207 A CN 115299207A CN 202210936017 A CN202210936017 A CN 202210936017A CN 115299207 A CN115299207 A CN 115299207A
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Abstract

一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，在重度盐碱地上构建地下暗管，再在地下暗管上布设亚表层隔层，最后进行地面覆盖；根据耕层土壤控盐目标进行间歇沟灌强化压盐，创建适生淡化沃层；根据土壤养分状况施用复合有机物料，与耕层土壤混匀后种植耐盐绿肥，喷施生物全降解液态地膜；绿肥适期粉碎压青还田，后续进行常规种植或粮肥轮作、粮豆套种。该方法见效快、效果长效稳定且适合机械化操作，对水资源的适应性强、依赖性弱，既适合水资源相对丰富的东部沿海低平原盐碱地，也适合水资源匮乏的西北内陆盐碱地，且对大型灌区、绿洲农区、农牧交错区都具有较强的适用性。

Description

一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法
技术领域
本发明属于盐碱农田改良培肥技术领域，具体涉及一种重度盐碱地淡化肥沃耕层构建方法，尤其涉及一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法。
背景技术
构建一种集成工程、农艺、生物多种手段的盐碱地快速、长效、稳定的治理利用方法，同时抵御次生退化风险、快速提升土壤肥力并提高水肥资源利用率，一直是盐碱地领域近年来备受关注的方向与途径。
中国发明CN202010893277.7公开了一种在滨海盐碱地上采用工程与化学改良结合治理盐碱地的方法，采用了铺设暗管、施用土壤调理剂、作物种植等步骤，一方面通过工程措施快速降盐，另一方面，通过土壤调理剂改善土壤的理化性质。
中国发明CN201410741683.6公开了一种用工程-化学-生物-淡化节水-信息技术改良盐碱地方法，其通过工程措施排出土壤中的可溶性盐，利用苦咸水淡化技术和节水技术进行合理浇灌，采用信息技术进行在线检测，利用生物技术措施完成盐碱地最终改造。
中国发明CN202210029688.0公开了一种结合深埋秸秆和浅埋滴灌综合改良盐碱地的方法，通过深翻秸秆的方式改良及利用盐碱地，同时解决秸秆深翻后不易分解以及作物种子难以扎根且萌发率低的问题，有效提高了作物出苗率。
中国发明CN202110443286.0公开了一种适用盐碱地的立体生态综合治理方法，其对盐碱地改良，增加土壤的保湿性、颗粒性和透气性，然后在地上种植耐盐碱植物，最后按作物生长时段向作物根部添加微生物有机复合菌肥，并对作物叶面喷施液体菌肥。
中国发明CN201310246611.X公开了一种海涂新垦区盐碱地快速脱盐改土剖面立体结构，通过在盐碱地土层深度90～100cm处埋设暗管，地表下40～45cm铺设5～8cm厚秸秆隔离层，在30～35cm处铺设渗灌毛管，上层土壤加入碎秸秆和脱硫石膏混匀回填。
从以上知识产权反应的情况来看，目前针对盐碱地主要方法通过暗管工程进行排盐，或通过秸秆深埋等耕作措施隔盐，结合生物措施进行土壤改良，仍然存在以下不足：(1)主要技术参数不完善，缺乏普适性，在不同的盐碱气候带、利用方式、资源禀赋条件下适应性差； (2)对盐碱地治理的次生退化防控不足，长效性不够，现有方法在极端气候或排水不畅条件下，极易发生盐碱反复；(3)盐碱地治理未和障碍消减、肥力培育有机结合，治理改造效率低，不能实现盐碱化治理、土壤结构调理和养分容量扩容的协调。
发明内容
解决的技术问题：本发明针对重度盐碱地土壤脱盐进程缓慢、盐碱化易反复、抵御次生退化风险能力弱、养分库容低、培肥周期长等一系列现实问题，研制出一种适用重度盐碱地且具有快速消障培肥、防控次生退化功能的适生淡化沃层速构与长效保持方法。
技术方案：一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，在重度盐碱地上构建地下暗管，所述地下暗管为单级吸水管或由“吸水管+集水管”的两级装置，粘质盐碱地吸水管埋深1.0～1.2m，壤质盐碱地吸水管埋深1.2～1.4m，砂质盐碱地吸水管埋深1.4～1.6m，坡度为 0.4～0.8‰，吸水管铺设的间距为15～35m；再在地下暗管上布设亚表层隔层，所述亚表层隔层是在地表均匀铺设植物纤维材料，用量1.0～2.5kg/m2，翻压至地表下30～40cm深度，形成厚度1.5～3.0cm的疏松隔层；最后进行地面覆盖，所述地面覆盖为绿肥施加并播种后，在地面喷施生物全降解液态地膜原粉，所述生物全降解液态地膜原粉以农作物秸秆为原料，由木质素、胶原蛋白、表面活性剂和保水剂混合形成，所述原粉用量为15-25kg/亩，加水后均匀喷施于地面，所述加水量为原粉质量的5-6倍；根据耕层土壤控盐目标进行间歇沟灌强化压盐，创建适生淡化沃层；根据土壤养分状况施用复合有机物料，与耕层土壤混匀后种植耐盐绿肥，喷施生物全降解液态地膜；绿肥适期粉碎压青还田，后续进行常规种植或粮肥轮作、粮豆套种。
所述吸水管为带孔PVC双螺纹管，所述“吸水管+集水管”两级装置，是将集水管垂直串联吸水管，其埋深较连接处吸水管低15～30cm，坡度为0.6～0.8‰，以汇集吸水管收集的淋盐水并通过集水管排出。
所述强化压盐的具体办法为：根据土壤初始水盐含量、作物或绿肥耐盐阈值、容重、排盐系数确定洗盐需水量，采用间歇沟灌方式提高灌溉均匀度，强化压盐，洗盐需水量确定方式如下：
Figure BDA0003783414880000031
式中：IW表示灌溉洗盐需水量，m3/hm2；H表示计划排盐深度，即亚表层隔层的深度，cm；γ表示土壤容重，g/cm3；θS表示饱和质量含水量，％；θS表示初始质量含水量，％；S0表示初始土壤含盐量，g/kg；St表示灌溉洗盐目标，即作物或绿肥的耐盐阈值，g/kg；K为排盐系数，即每m3灌溉水能洗出的盐分量，kg/m3；针对粘土，K取值10～20，壤土K取值20～30，砂土K取值30～40。
上述间歇沟灌是顺着条田方向每隔15～20m开一条宽20～25cm、高10～15cm的明沟，使灌溉水通过明沟进行灌溉；间歇灌溉时，将洗盐需水量分为3次，各次灌水量分别为50％、 30％和20％，待上一次灌溉入渗完成后再进行下一次灌溉。
上述复合有机物料由动物源有机肥、甲壳素和微生物菌剂组成，组分配比为：有机肥 99.6～99.8份，甲壳素0.1～0.2份，微生物菌剂0.1～0.2份。
上述有机肥含水量30～40wt.％，有机质含量20～30wt.％，含氮量0.5～1.0wt.％，含盐量≤6g/kg；
上述甲壳素过100目筛，有效物质含量≥99.5％，脱乙酰度≥90％，不溶物含量≤1％，重金属含量≤10ppm。
上述微生物菌剂为哈茨木霉菌、米曲霉和光合细菌的粉剂按照45～60份、15～25份和35～45 份混合而成，含水量≤3wt.％，有效活菌数≥200亿CFU/克。
上述当耕层土壤有机质含量低于5g/kg，施用复合有机物料2000～3000kg/亩；当耕层土壤有机质含量在5～10g/kg，施用复合有机物料1500～2000kg/亩；当耕层土壤有机质含量>10 g/kg，施用复合有机物料800～1500kg/亩。
上述耐盐绿肥，当耕层土壤控盐目标≤2g/kg，选择种植紫花苜蓿、毛叶苕子、紫云英、蚕豆或箭筈豌豆绿肥品种；当耕层土壤控盐目标在2～3g/kg，选择种植田菁、菊苣、沙打旺、高羊茅或画眉草绿肥品种；当耕层土壤控盐目标>3g/kg，选择种植黑麦草、小黑麦、油菜和甘蓝绿肥品种。
上述绿肥适期粉碎压青还田，是在绿肥具有最大生物量的盛花期进行机械粉碎，翻压至 15～20cm深度。
有益效果(1)控盐排盐速率快。构建“地下暗管+亚表层隔层+地表覆盖”相结合的立体控排盐系统，利用暗管控制地下水位并加速排盐，创建长效亚表层隔层打破毛细管，阻断盐分上行积聚，结合地面生物可降解膜覆盖减蒸抑盐，形成全剖面“排盐、阻盐、抑盐”合力。 (2)增碳培肥效率高。施用有机肥、甲壳素、微生物菌剂为主要成分的复合有机物料，作为土壤的原始肥力，通过甲壳素和微生物菌剂促进土壤团聚体的形成，耐盐绿肥还田，新鲜有机肥投入加速土壤有机碳库更新，形成“有机肥+绿肥”双核驱动加速增碳培肥。(3)抵御风险能力强。构建的“上+中+下”立体式控排盐结构，切断了耕层和亚表层以下土壤之间的水力联系，具有单一向下调控盐分运动的效果，能够抵御短期高强度降雨、地下水抬升、长期干旱等极端气候条件引发的盐碱退化风险。(4)适用盐碱区域广。该方法见效快、效果长效稳定且适合机械化操作，对水资源的适应性强、依赖性弱，既适合水资源相对丰富的东部沿海低平原盐碱地，也适合水资源匮乏的西北内陆盐碱地，且对大型灌区、绿洲农区、农牧交错区都具有较强的适用性。
附图说明
图1盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持示意图，a为绿肥种植；b为常规种植；c为粮肥套种；
图2“暗管+隔层+覆盖”立体控排盐系统图，其中a暗管铺设；b秸秆粉碎还田；c秸秆隔层创建；d棉花覆盖种植；
图3棉花生育期各试验处理剖面土壤盐分的动态变化；
图4棉花生育期各试验处理棉花株高和叶面积指数变化；
图5田菁-小麦轮作下各试验处理0～20cm土壤盐分时序动态。
具体实施方式
以下的具体实施例是对本发明的进一步说明，而不意味本发明的内容仅限于所举实例的范围。
一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法：首先，在重度盐碱地首先铺设暗管并创建亚表层隔层；然后，根据耕层土壤控盐目标进行间歇灌溉强化压盐，创建适生稳定淡化耕层；其次，根据土壤养分状况施用一定量的复合有机物料，与耕层土壤混匀后种植耐盐绿肥，喷施生物全降解液态地膜，通过上述措施构建“地下暗管+亚表层隔层+地面覆盖”相结合的全剖面立体长效控排盐系统；最后，绿肥适期粉碎压青还田，后续进行常规种植或粮肥轮作、粮豆套种。所述地下暗管，具体为单级吸水管或“吸水管+集水管”两级。对于单级吸水管，为带孔PVC双螺纹管，直径110mm，粘质盐碱地吸水管埋深1.0～1.2m，壤质盐碱地吸水管埋深1.2～1.4m，砂质盐碱地吸水管埋深1.4～1.6m，坡度为0.4～0.8‰，吸水管铺设的间距为15～35m。对于“吸水管+集水管”两级装置，将集水管垂直串联吸水管，其埋深较连接处吸水管低15～30cm，坡度为0.6～0.8‰，以汇集吸水管中淋盐水并通过集水管排出区域外。所述创建亚表层隔层，具体为暗管铺设完成后，在地表均匀铺设作物秸秆或其他植物纤维材料，用量1.0～2.5kg/m2，利用翻转犁将其翻压至地表下30～40cm深度，形成厚度1.5～3.0cm 的疏松隔层。所述根据耕层土壤控盐目标进行间歇沟灌强化压盐，其特征在于根据土壤初始水盐含量、作物或绿肥耐盐阈值、容重、排盐系数等确定洗盐需水量，采用间歇沟灌方式提高灌溉均匀度，强化压盐，洗盐需水量确定方式如下：
Figure BDA0003783414880000051
式中：IW表示灌溉洗盐需水量，m3/hm2；H表示计划排盐深度，即亚表层隔层的深度，cm；γ表示土壤容重，g/cm3；θS表示饱和质量含水量，％；θS表示初始质量含水量，％；S0表示初始土壤含盐量，g/kg；St表示灌溉洗盐目标，即作物或绿肥的耐盐阈值，g/kg；K为排盐系数，即每m3灌溉水能洗出的盐分量，kg/m3；针对粘土，K取值10～20，壤土K取值20～30，砂土K取值30～40。所述的间歇沟灌，具体为顺着条田方向每隔15～20m开一条宽20～25cm、高10～15cm的明沟，使灌溉水通过明沟进行灌溉；间歇灌溉时，将洗盐需水量分为3次，各次灌水量分别为50％、30％和20％，待上一次灌溉入渗完成后再进行下一次灌溉。所述的复合有机物料，具体为牛粪、羊粪等动物源有机肥、甲壳素和微生物菌剂组成，组分配比为：有机肥99.6～99.8份，甲壳素0.1～0.2份，微生物菌剂0.1～0.2份。所述的有机肥、甲壳素和微生物菌剂，具体为有机肥含水量30～40wt.％，有机质含量20～30wt.％，含氮量0.5～1.0wt.％，含盐量≤6g/kg；甲壳素过100目筛，有效物质含量≥99.5％，脱乙酰度≥90％，不溶物含量≤1％，重金属含量≤10ppm；微生物菌剂由哈茨木霉菌、米曲霉和光合细菌的粉剂按照45～60 份、15～25份和35～45份混合而成，含水量≤3wt.％，有效活菌数≥200亿CFU/克。所述的根据土壤养分状况施用一定量的复合有机物料，具体为当耕层土壤有机质含量低于5g/kg，施用复合有机物料2000～3000kg/亩；当耕层土壤有机质含量在5～10g/kg，施用复合有机物料 1500～2000kg/亩；当耕层土壤有机质含量>10g/kg，施用复合有机物料800～1500kg/亩。所述的耐盐绿肥，具体为当耕层土壤控盐目标≤2g/kg，选择种植紫花苜蓿、毛叶苕子、紫云英、蚕豆、箭筈豌豆等绿肥品种；当耕层土壤控盐目标在2～3g/kg，选择种植田菁、菊苣、沙打旺、高羊茅、画眉草等绿肥品种；当耕层土壤控盐目标>3g/kg，选择种植黑麦草、小黑麦、油菜、甘蓝等绿肥品种。所述的生物全降解液态地膜，具体为绿肥播种后，在地面喷施以农作物秸秆为原料，由木质素、胶原蛋白、表面活性剂、保水剂等天然高分子物质加工形成的生物全降解液态地膜，用量为原粉15-25kg/亩，兑水5～6倍后均匀喷施于地面。所述的全剖面立体长效控排盐系统，具体为由“地下暗管+亚表层隔层+地面覆盖”相结合，形成的下层暗管控制地下水水位、增强排盐，中层隔层促进淋盐、阻隔返盐，上层覆膜抑制无效蒸发，抑制聚盐的“上-中-下”立体式控排盐结构。所述的绿肥适期粉碎压青还田，具体为在绿肥具有最大生物量的盛花期进行机械粉碎，翻压至15～20cm深度，后续进行常规种植或粮肥轮作、粮豆套种。
实施例1：
黄河三角洲滨海重度盐碱地。试验地块0～100cm剖面土壤含盐量为4.60～7.70g/kg，pH 值8.35，土壤质地为砂壤土，0～20cm表层土壤有机质含量2.53g/kg，孔隙度47％，饱和导水率54cm/d，碱解氮含量23.5mg/kg，速效磷3.46mg/kg，速效钾220.6mg/kg。地点：东营市垦利区黄河口镇，位于黄河入海口附近，属典型黄河三角洲滨海盐碱地，试验地为三条相邻的重度盐碱地快，面积分别为31亩(A1地块)、35亩(A2地块)和44亩(A3地块)，从2018年开始种植棉花；于2020年秋季开始进行试验处理，包括铺设暗管和秸秆隔层埋设，试验时间为2021年3月-2021年10月。
上述三个试验地块分别设置3个处理，分别为CK(A2地块)、S(A1地块)、S+M(A3 地块)。主要实施环节如下：
①暗管铺设：在A1和A3地块铺设暗管排水系统，采用单级吸水管，吸水管为直径110mm带孔PVC双螺纹管，吸水管埋深1.2～1.4m，即起始段埋深1.2m，排水终端深度1.4 m，坡度为0.6‰，吸水管铺设的间距为20m，因此S处理(A1地块)铺设3根吸水管，S+M 处理(A3地块)铺设4根吸水管(图2：a)。
②秸秆粉碎与隔层创建：完成暗管铺设后，CK和S处理地块将上茬棉花秸秆直接粉碎还田，并与0～20cm耕层土壤混匀；S+M处理地块在暗管铺设完成后，将上茬棉花秸秆粉碎，因棉花秸秆量较少从其他地块移取部分粉碎秸秆，均匀摊铺在地表，达到1.5kg/m2，然后采用翻转犁将其翻压至地表下35cm深度，形成厚度2cm的秸秆隔层(图2：b、c)。
③春灌需水量确定：土地平整后，在3月20日从周边农田的排水沟抽水灌溉压盐，灌溉水质为微咸水，矿化度2.1g/L；经采样测定0～35cm土层初始土壤含水量11.3％，盐分含量6.1g/kg，设定棉花萌发期耐盐阈值为3g/kg，土壤容重1.4g/cm3，饱和含水量为30％，排盐系数K取20kg/m3，计算得到洗盐需水量为1675.8m3/hm2。考虑灌溉期间蒸发引起的水分损耗，灌水量定为1800m3/hm2。
④春灌压盐：为提高灌溉均匀度，利用开墒机顺着条田方向每隔15m开一条宽20cm、高12cm的明沟，使灌溉水通过明沟进行灌溉；所有处理均采用间歇灌溉方式，灌溉分3次进行，第一次灌入水量900m3/hm2，待入渗基本完成后第二次灌入水量540m3/hm2，入渗完全后灌入最后的水量360m3/hm2。
⑤覆膜播种：灌溉压盐完成后，待晾晒5～7天进行翻耕、覆膜、撒施基肥、种植棉花(品种：澳金精品种子)。采用可降解地膜覆盖，棉花播种为宽窄行设计(60+40cm)，膜上两侧15cm播种；基肥为复合肥，一次性施入，其中N：100kg/ha，P2O5：42kg/ha，K2O： 71kg/ha，施肥方式为膜内施肥；棉花播种于4月20日开始，10月12日开始收获(图2：d)。
⑥土壤水盐和作物监测：在棉花苗期、蕾期、花铃期和吐絮期定期采集土壤样品并测定土壤盐分含量，土壤采样层次分别为0～20cm、20～35cm、35～60cm、60～80cm和80～100cm；CK、S、S+M处理均在膜内利用土钻采样。在棉花苗期、蕾期、花铃期和吐絮期测量其株高和叶面积指数。
从棉花生育期剖面土壤盐分的时序动态(图3)可以看出，S+M处理的土壤盐分最低，其次是S处理，CK处理土壤盐分整体最高；从0-20cm土壤盐分来看，S+M处理在2.0～3.1g/kg，均值为2.47g/kg；S处理在2.4～3.5g/kg，平均值为2.93g/kg；CK处理介于2.6～4.2g/kg，均值为3.25g/kg，S+M处理表层土壤控盐效果最佳，其次是S处理；其余各土层亦表现出相同的规律；从生育期整个剖面的土壤盐分均值来看，CK处理为5.41g/kg，S处理为5.00g/kg， S+M处理为4.57g/kg；与CK相比，S+M处理较S处理，表层脱盐率提高了13.8％，剖面脱盐率提高了7.9％。棉花生育期的株高和叶面积指数(图4)来看，S+M处理的棉花株高和叶面积指数在整个生育期均为最高，在花铃期分别达到82cm和3.6，而S处理的棉花株高和叶面积指数在花铃期分别为71cm和2.7，CK处理的棉花株高和叶面积指数均最低，在花铃期分别为46cm和2.0。综上，重度盐碱地采用“暗管+隔层+覆盖”的综合措施，较“暗管+覆盖”和单一覆盖措施能更有效地控盐剖面和耕层土壤盐分，阻控盐分的集聚同时能促进棉花的生长。
实施例2：
苏北滨海新垦滩涂重度盐碱地。试验地块0～20cm土壤含盐量为4.9～7.1g/kg，属重度盐碱地，pH为8.06，有机质含量为3.22g/kg，水溶性氮7.97mg/kg，有效磷为4.2mg/kg，速效钾130.4mg/kg，土壤质地为砂壤土。地点：东台市沿海经济区条子泥垦区条北11区西侧，于2013年围垦形成，2015年10月开始农业种植。试验时间为2019年5月～2020年6月，试验开始前为荒地，布设田间微区试验，分析秸秆隔层和绿肥(田菁)种植条件下，不同C投入对土壤有机质、团粒结构和肥力特征的影响。主要实施环节如下：
①秸秆隔层创建：选择一块盐分相对均匀的地块，面积约5亩，因上茬未种植作物(荒地)，将预留的上茬水稻秸秆粉碎并均匀摊铺到地面，秸秆用量2.0kg/m2，利用翻转犁将秸秆翻压到30cm深度，以形成秸秆隔层。
②灌溉洗盐需水量：将土地平整，在5月11日从周边排沟抽水灌溉压盐，灌溉水质为微咸水，矿化度2.6g/L；经采样测定0～30cm土层初始土壤含水量9.8％，平均盐分含量5.7g/kg，设定田菁萌发期耐盐阈值为3g/kg，土壤容重1.44g/cm3，饱和含水量为30％，排盐系数K 取25kg/m3，计算得到洗盐需水量为1339.2m3/hm2。考虑灌溉期间蒸发引起的水分损耗，灌水量定为1500m3/hm2。
③灌溉压盐：考虑试验地块面积较小，直接采用间歇灌溉压盐，灌溉分3次进行，第一次灌入水量750m3/hm2，待入渗基本完成后第二次灌入水量450m3/hm2，入渗完全后灌入最后的水量300m3/hm2。
④试验布置：试验共设置7个处理，包括CK(常规种植)、BC1(250kg C/亩，小麦秸秆生物炭)、BC2(500kg C/亩，小麦秸秆生物炭)、OM1(250kg C/亩，牛粪有机肥)、OM1 (500kgC/亩，牛粪有机肥)、OMF1(250kg C/亩，复合有机物料)、OMF2(500kg C/亩，复合有机物料)；复合有机物料的组分(干基)为牛粪有机肥99.7份，甲壳素0.15份，微生物菌剂0.15份。布设小区试验，小区面积150m2(15m×10m)，每个处理重复三次，共21 个小区，随机排列。经测定，小麦秸秆生物炭干基含碳量38.5％，牛粪有机肥干基含碳量31.7％，秸秆生物炭、有机肥和复合有机物料按照上述C投入量，计算称重并施入，与0～20cm耕层土壤混匀。
⑤田间种植：于6月10日开始播种田菁(品种：豫肥六号)，采用机械播种方式，基肥随播种带入，磷酸一铵25kg/亩，追肥为尿素，田菁生育期内投入12kg N/亩，11kg P2O5/亩；在8月26日田菁盛花期，机械粉碎后，原位还田，并与0～20耕层土壤混匀；至10月下旬开始种植小麦，小麦播种采用常规种植方式，生育期投入15kg N/亩，8kg P2O5/亩；各试验处理均保持一致。田菁和小麦播种后，除了CK处理覆盖可降解地膜外，其余处理均喷施生物全降解液态地膜，将原粉15kg/亩，兑水80kg/亩后，均匀喷施于地面。
⑥土壤采样：在田菁播种前、苗期、盛花期分别采集土壤样品，并在小麦播种前、苗期、越冬期、拔节期、抽穗期和成熟期采集0～20cm土壤样品，测定土壤盐分；同时，选择田菁播种前和小麦收获后两个时期的土壤样品，测定土壤有机质、微生物生物量碳、微生物生物量氮、水稳性团聚体等肥力指标。
从田菁-小麦生育期耕层土壤盐分的时序动态(图5)来看，土壤盐分随着气象条件和作物生长表现出明显动态变化，各处理的动态变化规律基本一致；总体上，观测期内，CK、BC1、 BC2、OM1、OM2、OMF1、OMF2处理土壤盐分平均值为3.32、3.24、3.04、3.06、2.92、2.83和2.77g/kg，表明生物炭和有机碳的投入有利于一定程度降低土壤盐分。比较试验开始前和结束后土壤有机质、微生物生物量碳、微生物生物量氮和水稳性团聚体(表1)，可以看出施用生物炭、有机碳均能提高土壤养分容量与肥力，且有机碳投入对土壤肥力的提升效果由于生物炭；如OM1处理土壤有机质5.28g/kg，而BC1处理有机质4.43g/kg，微生物生物量碳、微生物生物量碳亦表现出类似的规律；有机碳投入对土壤水稳性团聚体的提升效果亦表现出相同的趋势，主要在0.053～0.25mm和0.25～2mm；此外，在相同的有机碳投入水平下，添加复合有机物料的土壤有机碳、微生物生物量碳、微生物生物量碳均更高，不同粒径的水稳性团聚体含量也更高。上述结果表明，有机肥投入和田菁绿肥还田能提升土壤有机质、养分库容和团粒结构，甲壳素和微生物菌剂的添加具有加速土壤有机质积累、养分库容提升和团粒结构形成的效应。
表1各处理不同时期0～20cm土壤有机质、微生物生物量碳、微生物生物量氮和水稳性团聚体
Figure BDA0003783414880000091
实施例3：
苏北滨海新垦滩涂盐碱地。试验地块0-20cm土体盐分4.3～17.8g/kg，pH为8.01～8.45，平均有机质含量2.46g/kg，水解性氮3.92mg/kg，有效磷为2.0mg/kg，速效钾259.8mg/kg，因该地块为低滩经吹填形成，土壤质地为壤质砂土。地点：东台市沿海经济区条子泥垦区条北11区东侧(海堤线内侧)，该地块于2018年5月开始种植，试验时间为2018年5月～2019 年10月，种植制度为水稻-黑麦草-玉米轮作。在试验地块选择4块条田，每块条田面积68～75 亩，设置4个处理，分别为CK(S1地块，面积71亩，秸秆隔层)、M1(S2地块，面积68 亩，暗管+秸秆隔层)、M2(S3地块，面积75亩，暗管+秸秆隔层+有机肥)、M3(S4地块，面积75亩，暗管+秸秆隔层+复合有机物料)。主要实施环节如下：
①暗管铺设：在S2、S3、S4地块铺设暗管排水系统，采用单级吸水管，吸水管为直径110mm带孔PVC双螺纹管，吸水管埋深1.4～1.6m，坡度为0.7‰，吸水管铺设的间距为 25m。
②水稻种植：在S1、S2、S3、S4四个地块种植水稻(品种：淮稻5号)，常规种植，水稻灌溉用水采用当地微咸水，盐分在1.6～3.5g/L，水稻生育期投入20kg N/亩，12kg P2O5/亩；水稻于2018年10月16日收获。
③秸秆隔层创建：水稻收获时，将水稻秸秆粉碎并均匀摊铺于地表，达到1.5kg/m2，然后采用翻转犁将其翻压至地表下30cm深度，形成厚度约2cm的水稻秸秆隔层。
④黑麦草种植：S1地块(CK处理)常规种植，即隔层创建后种植一年生黑麦草(品种：美克斯)；S2地块(M1处理)常规种植，隔层创建后种植一年生黑麦草；S3地块(M2 处理)施用有机肥2.5吨/亩，种植一年生黑麦草；S4地块(M3处理)施用复合有机物料2.5 吨/亩，种植一年生黑麦草；所有处理化肥投入量均一致，黑麦草全生育期投入15kg N/亩和 8kgP2O5/亩。
⑤绿肥还田：黑麦草种植后于2019年4月下旬盛花期粉碎还田，并于5月下旬种植玉米(品种：苏玉24)；玉米播种采用覆膜穴播，即播种后喷施生物全降解液态地膜，，将原粉15kg/亩，兑水85kg/亩后，均匀喷施于地面；于2019年10月10日进行玉米收获、测产等，玉米秸秆粉碎后，全量还田。
⑥土壤水盐和作物监测：在水稻收获、黑麦草还田、玉米收获三个定期采集土壤样品并测定土壤盐分含量，土壤采样层次为0～20cm。同时测定这三个时期的土壤有机质、碱解氮、速效磷含量和阳离子交换量。
从水稻-黑麦草-玉米生育期耕层土壤盐分的时序动态(表2)来看，土壤盐分在水稻种植后均显著降低，其中降低幅度最大的是M1和M3处理，CK处理盐分仍然最高；经过黑麦草和玉米季，土壤盐分继续降低，但CK处理一直都是最高；从土壤肥力性质来看，各处理的有机质、水解性氮和有效磷均得到提高，其中增幅最明显的是M2和M3处理；阳离子交换量(CEC)亦表现出类似的规律，M2、M3处理提高CEC最为显著；与初始状态相比，CK 处理的CEC提升幅度为21.1％，而M2、M3和M4处理的CEC提升幅度分别为51.9％、73.8％和84.6％；从M2、M3处理之间的对比来看，各个时期M3处理的CEC较M2处理分别提高 3.1％、11.4％和9.5％。总体而言，在有秸秆隔层条件下，暗管+隔层能更有效降低土壤盐分；在暗管+秸秆隔层条件下，施用有机肥能提高土壤肥力和养分库容，施用复合有机物料较单一施用有机肥具有更好的促进养分库、缓冲容量提升效果。
表2各处理不同时期0～20cm土壤盐分、有机质、水解性氮、有效磷和阳离子交换量
Figure BDA0003783414880000111
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于：在重度盐碱地上构建地下暗管，所述地下暗管为单级吸水管或由“吸水管+集水管”的两级装置，粘质盐碱地吸水管埋深1.0～1.2m，壤质盐碱地吸水管埋深1.2～1.4m，砂质盐碱地吸水管埋深1.4～1.6m，坡度为0.4～0.8‰，吸水管铺设的间距为15～35m；再在地下暗管上布设亚表层隔层，所述亚表层隔层是在地表均匀铺设植物纤维材料，用量1.0～2.5kg/m2，翻压至地表下30～40cm深度，形成厚度1.5～3.0cm的疏松隔层；最后进行地面覆盖，所述地面覆盖为绿肥施加并播种后，在地面喷施生物全降解液态地膜原粉，所述生物全降解液态地膜原粉以农作物秸秆为原料，由木质素、胶原蛋白、表面活性剂和保水剂混合形成，所述原粉用量为15-25kg/亩，加水后均匀喷施于地面，所述加水量为原粉质量的5-6倍；根据耕层土壤控盐目标进行间歇沟灌强化压盐，创建适生淡化沃层；根据土壤养分状况施用复合有机物料，与耕层土壤混匀后种植耐盐绿肥，喷施生物全降解液态地膜；绿肥适期粉碎压青还田，后续进行常规种植或粮肥轮作、粮豆套种。
2.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于所述吸水管为带孔PVC双螺纹管，所述“吸水管+集水管”两级装置，是将集水管垂直串联吸水管，其埋深较连接处吸水管低15～30cm，坡度为0.6～0.8‰，以汇集吸水管收集的淋盐水并通过集水管排出。
3.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述强化压盐的具体办法为：根据土壤初始水盐含量、作物或绿肥耐盐阈值、容重、排盐系数确定洗盐需水量，采用间歇沟灌方式提高灌溉均匀度，强化压盐，洗盐需水量确定方式如下：
Figure FDA0003783414870000011
式中：IW表示灌溉洗盐需水量，m3/hm2；H表示计划排盐深度，即亚表层隔层的深度，cm；γ表示土壤容重，g/cm3；θS表示饱和质量含水量，％；θS表示初始质量含水量，％；S0表示初始土壤含盐量，g/kg；St表示灌溉洗盐目标，即作物或绿肥的耐盐阈值，g/kg；K为排盐系数，即每m3灌溉水能洗出的盐分量，kg/m3；针对粘土，K取值10～20，壤土K取值20～30，砂土K取值30～40。
4.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述间歇沟灌是顺着条田方向每隔15～20m开一条宽20～25cm、高10～15cm的明沟，使灌溉水通过明沟进行灌溉；间歇灌溉时，将洗盐需水量分为3次，各次灌水量分别为50％、30％和20％，待上一次灌溉入渗完成后再进行下一次灌溉。
5.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述复合有机物料由动物源有机肥、甲壳素和微生物菌剂组成，组分配比为：有机肥99.6～99.8份，甲壳素0.1～0.2份，微生物菌剂0.1～0.2份。
6.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述有机肥含水量30～40wt.％，有机质含量20～30wt.％，含氮量0.5～1.0wt.％，含盐量≤6g/kg。
7.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述甲壳素过100目筛，有效物质含量≥99.5％，脱乙酰度≥90％，不溶物含量≤1％，重金属含量≤10ppm。
8.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述微生物菌剂为哈茨木霉菌、米曲霉和光合细菌的粉剂按照45～60份、15～25份和35～45份混合而成，含水量≤3wt.％，有效活菌数≥200亿CFU/克。
9.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述当耕层土壤有机质含量低于5g/kg，施用复合有机物料2000～3000kg/亩；当耕层土壤有机质含量在5～10g/kg，施用复合有机物料1500～2000kg/亩；当耕层土壤有机质含量>10g/kg，施用复合有机物料800～1500kg/亩。
10.根据权利要求1所述重盐碱地适生淡化沃层速构与长效保持方法，其特征在于，所述耐盐绿肥，当耕层土壤控盐目标≤2g/kg，选择种植紫花苜蓿、毛叶苕子、紫云英、蚕豆或箭筈豌豆绿肥品种；当耕层土壤控盐目标在2～3g/kg，选择种植田菁、菊苣、沙打旺、高羊茅或画眉草绿肥品种；当耕层土壤控盐目标>3g/kg，选择种植黑麦草、小黑麦、油菜和甘蓝绿肥品种。
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