一种粘质盐碱土控盐排水系统及其应用的制作方法
1.本发明涉及盐碱地改良技术领域，具体说是一种粘质盐碱土控盐排水系统及其应用。
背景技术：
2.盐碱地由于土壤理化性状差，水溶性阴、阳离子含量高，超出作物耐受限而不易被利用，尤其是粘质盐碱地最难改良。粘质盐碱地土壤质地粘重、结构差，土粒之间缺少孔隙，通气、透水差，导致改良粘质盐碱地的难度非常大。因此，改良此类盐碱地应从增强土壤控盐排水能力，以利洗脱水溶性阴、阳离子等角度综合考虑具体改良方法。
3.目前国内改良盐碱地方法大致归纳如下：（1）化学改良：施用脱硫石膏、磷石膏、各种有机酸等；（2）物理改良：平整土地、抬高地形、深耕深松、蓄淡压盐碱、灌水洗盐碱、暗管排盐等；（3）生物改良：种植耐盐、吸盐植物，如水稻等。以上方法对盐碱地改良有一定的应用价值，但上述方法均存在弊端和不足。如脱硫石膏改良盐碱地，能降低土壤ph值和碱化度，但脱硫石膏本身溶解度低，需要大量的水作为介质，对地下水位较高的区域反而可能进一步增加土壤的盐碱化；蓄淡压盐碱技术对透水性极差的粘质盐碱土基本无效，不能起到改善土壤结构、降低土壤碱化度和盐分的目的；种植耐盐碱植物也只是针对一定阈值内的盐碱有效，还要考虑多方面的等因素。目前改良粘质盐碱地主要采取掺沙改土质、种植水稻、灌水洗盐等方法，但效果不佳，究其原因是粘质盐碱地土壤颗粒细密，分散性差，透水及水交换能力差，导致洗脱水溶性盐分缓慢，改良效果差。
4.中国专利申请cn201610099493.8、cn201610450531.x、cn201310069798.0、cn202111659961.x等均公开的盐碱地土壤改良方法，主要通过一定量改良剂改善表层土壤的结构和盐性以及阻断浅层毛管水的方式实现，改良周期、效果、适用性较差，尤其对粘质盐碱土更是效果甚微。
技术实现要素：
5.针对现有的粘质盐碱土控盐排水效果不好，种植作物收获不佳的问题，本发明提供了一种粘质盐碱土控盐排水系统，通过渗水通道3、渗水通道结合暗管，实现了控盐排水的功效；采用本技术的系统，可以实现粘质盐碱土当年改良当年种植先例。
6.本发明的技术方案如下：一种粘质盐碱土控盐排水系统，通过在暗管上建立渗水通道，实现粘质盐碱土土表及表层土过剩含盐水通过建立的渗水通道汇流到暗管并最终排走或再利用；所述的渗水通道，在暗管上，垂直地面的方向上，排布通道，通道内填充级配砂石料。
7.优选地，所述的渗水通道包括：渗水通道1、渗水通道2；所述的渗水通道1为60cm以下的渗水通道，下部与暗管相连，上部与渗水通道2相连，通道宽10cm，所需级配砂石料为0.5-5mm粒径级配砂石料，其中1-3mm含量大于等于60%；
所述的渗水通道2为30-60cm的渗水通道，与渗水通道1垂直分布，下部与渗水通道1相连，上部与渗水通道3相连，通道间距160cm，通道宽5cm，所需级配砂石料为0.5-5mm粒径级配砂石料，其中1-3mm含量大于等于70%。
8.优选地，所述的渗水通道还包括渗水通道3，与渗水通道2相连，将长度3-5cm的秸秆平铺土表，每亩0.8吨以上，机械翻耕30cm获得。
9.优选地，当粘土层深度大于60cm，土层建立渗水通道1、渗水通道2、渗水通道3；当粘土层深度30-60cm时，土层建立渗水通道2、渗水通道3。
10.优选地，还包括要对粘质盐碱土进行分析来确定埋设暗管间距和深度；所述的对粘质盐碱土进行分析，包括：分析粘土层深度和小于0.01mm粘粒含量；所述的暗管的埋深起始端埋深不小于80cm，埋设坡降2
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，单条暗管长度不大于120m；所述的粘土层深度为：暗管最大埋深内，从土表开始计算到粘土层底部的深度；所述的粘粒含量，以粘粒含量最多、厚度超过8cm的土层质地计算；当小于0.01mm粘粒含量55-65%，暗管间距为32m，当小于0.01mm粘粒含量65-75%，暗管间距为30m，当小于0.01mm粘粒含量75-85%，暗管间距为26m，当小于0.01mm粘粒含量大于85%，暗管间距为21m；当土体小于0.01mm粘粒含量小于55%，不需建立渗水通道。
11.优选地，所述的暗管出水口处设蓄水池，收集暗管出水。当暗管收集水的盐分含量小于1g/l时，将水通过灌溉系统回灌的到田面；当暗管收集水的盐分含量大于1g/l；时，排走或将水除盐后再回灌农田。
12.优选地，所述的暗管出水口处设置处理系统，然后再进入蓄水池；所述的处理系统，依次包括，植物秸秆、花生壳纤维、半透膜水处理系统。
13.优选地，按照由下往上施工顺序实施，即埋设暗管，渗水通道1同步完成；然后建立30-60cm渗水通道2；建立渗水通道3。
14.上述粘质盐碱土控盐排水系统的应用，应用在粘质盐碱土上。
15.一种粘质盐碱土控盐排水系统的实施方法，包括以下步骤：（1）首先通过调查取样分析，确定粘土层深度和小于0.01mm粘粒含量；（2）调查：首先进行改良区整体调查，结合改良区田面目标高程，确定改良区整体高程走向和最低点；初步确定暗管铺设方向和方案。
16.（3）规划田块：规划田块，确定田、路、林、渠等设施配置。
17.（4）平整土地：按规划田块进行土地平整，实行局部铲高垫低，就近平整。
18.（5）确定改良内容：调查预设暗管田块，每100亩调查2-3点，调查点位选择在预设暗管单侧埋管的中部，调查深度大于等于暗管埋设深度，取样记录埋设暗管深度内土层情况，检测样品，根据相关参数，确定田块暗管改良方案。
19.（6）选材：暗管优选110mm单壁打孔波纹管，外敷滤料；60cm到暗管埋深需建立渗水通道的；60cm到暗管埋深渗水通道所需级配砂石料优选0.5-5mm粒径级配砂料，其中1-3mm含量大于等于60%；30-60cm渗水通道建立采用本专利提出的专用机械建立；30-60cm渗水通道级配砂优选0.5-5mm粒径级配砂料，其中1-3mm含量大于等于50%，并保持含水量低于10%；30cm处建立渗水通道主要采用容易获得的秸秆，秸秆3-5cm长度，每亩0.8吨，机械选用深翻梨。
20.实施步骤，在完成田块平整调查后，按照由下往上施工顺序实施，即埋设暗管，需要建立60cm到暗管埋深渗水通道可同步完成
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建立30-60cm渗水通道
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在土层30cm处建立渗水层。
21.经多地实践，较为经济、效果突出的暗管布设深度、长度和坡降为：暗管埋深起始端埋深不小于80cm，埋设坡降2
‰
，单条暗管长度不大于120m。
22.本发明的有益效果本发明的一种粘质盐碱土控盐排水系统，适合于粘质盐碱地，在控制地下水位及地表返盐的同时，可以有效改善粘质盐碱土排盐洗盐排水的能力，极大的提高粘质盐碱土改良效率；在极少破坏30cm以下粘质层，减少了地下水通过毛管水上升，还能有效利用建立的沙型渗水通道，快速排出地表含盐水。
23.本发明针对粘质盐碱土，较常规暗管铺设间距有所增加，铺设间距较常规暗管铺设规程可增加6m，大大降低了暗管铺设成本；虽然所需级配砂料有所增加，但增加量及费用与减少的暗管铺设费用相比，在300亩以上改良区就明显减少，可见，在较大规模的粘质盐碱土改良中，不仅可以减少暗管铺设量，缩短铺设时间，还可有效降低改良成本。
24.本发明针对暗管排出水进行处理后，当其中盐分低于1g/l时收集回灌农田，不仅再利用了回收水资源，也减少引水灌溉增加土壤盐分的风险。
具体实施方式
25.以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
26.实施例1实施地块位于内蒙古土默特右旗，已完成田块整治，盐碱重不能种植，调查田块土层，发现150cm内，土质均一黏重，800亩取样20点，每点选择较黏的三层作为取样点，分别检测，小于0.01mm粘粒含量平均为68%，黏土层深度均大于60cm，耕层土壤盐分含量为3.3g/kg。
27.因此改良方案选定：暗管间距为30m，埋深起始端埋深80cm，埋设坡降2
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，单条暗管长度110m；土层30cm以下建立渗水通道；土层30cm处建立渗水通道3；材料：暗管选用100mm单壁打孔波纹管，外敷滤料；60cm到暗管埋深渗水通道的级配砂石料选用0.5-5mm粒径级配砂料，其中1-3mm含量为61%；30-60cm渗水通道级配砂选用0.5-5mm粒径级配砂料，其中1-3mm含量为70%，并保持含水量小于10%；渗水通道3选用玉米秸秆，3-5cm长度，每亩0.8吨，机械用深翻梨。
28.施工：先铺设暗管，然后是60cm到暗管埋深的渗水通道（即60cm以下渗水通道；然后是30-60cm渗水通道；然后是渗水通道3。
29.效果：实施后田块，即开展灌水备种，玉米保苗达到82%，暗管排出水盐分含量0.5-0.6g/l，收集水直接回灌农田，当年种植玉米实现亩产640kg的收成，收获后耕作层土壤盐分降低到2.0g/kg，实现了粘质盐碱土当年改良当年种植先例。
30.实施例2实施地块位于内蒙古土默特右旗，已完成田块整治，盐碱重不能种植，调查田块土层，1100亩取样25点，发现130cm内，55cm以下土壤质地偏砂，55cm以上土质较粘重，每点选择较黏的三层作为取样点，分别检测，55cm以下小于0.01mm粘粒平均含量为33%，55cm以上
小于0.01mm粘粒含量平均为60%，黏土层深度为30-55cm。
31.因此改良方案选定：暗管间距为32m，埋深起始端埋深90cm、末端埋深120cm，埋设坡降2
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，单条暗管长度110m；土层30cm-60cm建立渗水通道；土层30cm处建立渗水通道3；材料：暗管选用100mm单壁打孔波纹管，外敷滤料；30-55cm渗水通道级配砂选用0.5-5mm粒径级配砂料，其中1-3mm含量为75%，并保持含水量小于10%；30cm处为渗水通道3选用玉米秸秆，3-5cm长度，每亩0.8吨，机械用深翻梨。
32.效果：实施后田块，渗水效果显著，土壤表层盐碱经过2次灌水后，土壤耕作层全盐含量从4.5g/kg降低到2.3g/kg，土壤盐分对玉米的危害基本消除，暗管排出水盐分含量0.6-0.7g/l，收集水直接回灌农田，当年玉米实现亩产680kg的收成，实现了当地粘质盐碱土当年改良当年种植先例。
33.实施例3实施地块位于内蒙古达拉特旗，河漫滩地，已完成田块整治，盐碱重不能种植，调查田块土层，1600亩取样40点，每点选择较黏的三层作为取样点，发现150cm内，分层较明显，50cm以下土壤质地偏砂，50cm以上土质较粘重，分别检测，50cm以下小于0.01mm粘粒平均含量为41%，50cm以上小于0.01mm粘粒含量平均为77%，黏土层深度为0-50cm。
34.因此改良方案选定：暗管间距为26m，埋深起始端埋深90cm、末端埋深110cm，埋设坡降2
‰
，单条暗管长度110m；土层30cm-50cm建立渗水通道2；土层30cm处建立渗水通道3；材料：暗管选用100mm单壁打孔波纹管，外敷滤料； 30-50cm渗水通道级配砂选用0.5-5mm粒径级配砂料，其中1-3mm含量为72%，并保持含水量小于10%；渗水通道3选用玉米秸秆，3-5cm长度，每亩0.9吨，机械用深翻梨。
35.效果：实施后田块，排盐效果非常显著，土壤表层盐碱经1次灌水洗盐后，耕作层土壤全盐含量就从3.7g/kg下降到2.2g/kg，暗管排出水盐分含量0.4-0.5g/l，收集水直接回灌农田，当年种植玉米实现亩产700kg的收成，秋灌后第二年化冻后耕作层全盐含量下降到1.9g/kg，完全消除了盐碱对作物生长的影响。
36.实施例4实施地块位于河北蔚县壶流河漫滩地，已完成田块整治，盐碱重不能种植，调查田块土层，1400亩取样30点，发现150cm土层内，仅0-30cm比较土质粘重，下层砂土，每点选择较黏的三层作为取样点，分别检测，小于0.01mm粘粒含量平均为88%，黏土层深度为25-30cm。
37.因此改良方案选定：暗管间距为21m，埋深起始端埋深100cm、末端埋深120cm，埋设坡降2
‰
，单条暗管长度120m；不需要渗水通道；材料：暗管选用100mm单壁打孔波纹管，外敷滤料。
38.效果：实施后田块，经过1次灌水后即开始备耕，耕作层土壤全盐含量从4.6g/kg下降到3.0g/kg，选种了耐盐碱较强的高粱，暗管排出水盐分含量0.5-0.7g/l，收集水直接回灌农田，实现亩产480kg的收成，雨后田块排积水效果显著，收获后耕作层土壤全盐含量已降到2.4g/kg，基本当年改良当年消除盐碱危害。
39.实施例5实施地块位于内蒙古磴口县，河漫滩地，盐碱重未开发，调查田块土层，1000亩取样28点，每点选择较黏的三层作为取样点，发现150cm内，分层较明显，60cm以下土壤质地偏
砂，60cm以上土质较粘重，分别检测，60cm以下小于0.01mm粘粒平均含量为39%，60cm以上小于0.01mm粘粒含量平均为76%，黏土层深度为0-60cm。
40.因此改良方案选定：暗管间距为26m，埋深起始端埋深90cm、末端埋深110cm，埋设坡降2
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，单条暗管长度110m；土层30cm-60cm建立渗水通道2；土层30cm处建立渗水通道3；材料：暗管选用100mm单壁打孔波纹管，外敷滤料； 30-60cm渗水通道级配砂选用0.5-5mm粒径级配砂料，其中1-3mm含量为72%，并保持含水量小于10%；渗水通道3选用玉米秸秆，3-5cm长度，每亩1.2吨，机械用深翻梨。
41.效果：实施后田块，排盐效果显著，土壤耕作层全盐含量经1次灌水洗盐后，耕作层土壤全盐含量从4.1g/kg下降到2.4g/kg，暗管排出水盐分含量0.6-1.5g/l，排出水盐分含量超过回灌水标准，该地块也不具备排水条件，因此，在暗管的出水口设置水过滤和半透膜水处理系统，排出水依次经过植物秸秆、花生壳纤维、半透膜水处理系统，排出水处理后含盐量在0.6-0.8g/l，直接用于农田灌溉；当年种植向日葵实现亩产160kg的收成，秋灌后第二年化冻后耕作层盐碱含量下降到1.9g/kg，基本不影响对当地主要作物生长。该系统的植物秸秆、花生壳纤维方便添加和更换，半透膜水处理系统清洗可重复利用，不仅投资小，也减少了排盐水压力，对排水困难的区域具有很好的借鉴意义。
42.以上充分说明该针对粘质盐碱地的改良方案及改良方法能够实现粘质盐碱土改良并种植，相较与传统暗管铺设，本发明改良粘质盐碱土具有速度快，改良材料容易获得，操作方便，实用性强，是开展粘质盐碱地治理的理想选择。
技术特征：
1.一种粘质盐碱土控盐排水系统，其特征在于，通过在暗管上建立渗水通道，实现粘质盐碱土土表及表层土过剩含盐水通过建立的渗水通道汇流到暗管并最终排走或再利用；所述的渗水通道，在暗管上，垂直地面的方向上，排布通道，通道内填充级配砂石料。2.根据权利要求1所述的粘质盐碱土控盐排水系统，其特征在于，所述的渗水通道包括：渗水通道1、渗水通道2；所述的渗水通道1为60cm以下的渗水通道，下部与暗管相连，上部与渗水通道2相连，通道宽10cm，所需级配砂石料为0.5-5mm粒径级配砂石料，其中1-3mm含量大于等于60%；所述的渗水通道2为30-60cm的渗水通道，与渗水通道1垂直分布，下部与渗水通道1相连，上部与渗水通道3相连，通道间距160cm，通道宽5cm，所需级配砂石料为0.5-5mm粒径级配砂石料，其中1-3mm含量大于等于70%。3.根据权利要求2所述的粘质盐碱土控盐排水系统，其特征在于，所述的渗水通道还包括渗水通道3，与渗水通道2相连，将长度3-5cm的秸秆平铺土表，每亩0.8吨以上，机械翻耕30cm获得。4.根据权利要求3所述的粘质盐碱土控盐排水系统，其特征在于，当粘土层深度大于60cm，土层建立渗水通道1、渗水通道2、渗水通道3；当粘土层深度30-60cm时，土层建立渗水通道2、渗水通道3。5.根据权利要求1-4任一所述的粘质盐碱土控盐排水系统，其特征在于，还包括要对粘质盐碱土进行分析来确定埋设暗管间距和深度；所述的对粘质盐碱土进行分析，包括：分析粘土层深度和小于0.01mm粘粒含量；所述的暗管的埋深起始端埋深不小于80cm，埋设坡降2
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，单条暗管长度不大于120m；所述的粘土层深度为：暗管最大埋深内，从土表开始计算到粘土层底部的深度；所述的粘粒含量，以粘粒含量最多、厚度超过8cm的土层质地计算；当小于0.01mm粘粒含量55-65%，暗管间距为32m，当小于0.01mm粘粒含量65-75%，暗管间距为30m，当小于0.01mm粘粒含量75-85%，暗管间距为26m，当小于0.01mm粘粒含量大于85%，暗管间距为21m；当土体小于0.01mm粘粒含量小于55%，不需建立渗水通道。6.根据权利要求1所述的粘质盐碱土控盐排水系统，其特征在于，所述的暗管出水口处设蓄水池，收集暗管出水；当暗管收集水的盐分含量小于1g/l时，将水通过灌溉系统回灌到田面；当暗管收集水的盐分含量大于1g/l时，排走或将水除盐后再回灌农田。7.根据权利要求6所述的粘质盐碱土控盐排水系统，其特征在于，所述的暗管出水口处设置处理系统，然后再进入蓄水池；所述的处理系统，依次包括，植物秸秆、花生壳纤维、半透膜水处理系统。8.权利要求3所述的粘质盐碱土控盐排水系统的施工方法，其特征在于，按照由下往上施工顺序实施，即埋设暗管，渗水通道1同步完成；然后建立30-60cm渗水通道2；建立渗水通道3。9.权利要求1-7任一所述的粘质盐碱土控盐排水系统的应用，其特征在于，应用在粘质盐碱土上。
技术总结
本发明涉及盐碱地改良技术领域，具体说是一种粘质盐碱土控盐排水系统及其应用。针对现有的粘质盐碱土控盐排水效果不好，种植作物收获不佳的问题，本发明提供了一种粘质盐碱土控盐排水系统，通过在暗管上建立渗水通道，实现粘质盐碱土土表及表层过剩含盐水通过建立的渗水通道汇流到暗管并最终排走或再利用；所述的渗水通道，在暗管上，垂直地面的方向上，排布通道，通道内填充级配砂石料；实现了控盐排水的功效；采用本申请的系统，可以实现粘质盐碱土当年改良当年种植先例。土当年改良当年种植先例。
