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西班牙人vs维戈塞尔塔集锦: 一種利用單向透水膜的干旱區農田鹽斑改良方法.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201810618839.X

申請日:

20180615

公開號:

CN108738456A

公開日:

20181106

當前法律狀態:

有效性:

審查中

法律詳情:
IPC分類號: A01B79/02 主分類號: A01B79/02
申請人: 中國科學院新疆生態與地理研究所
發明人: 王平,趙振勇,田長彥,張科
地址: 830011 新疆維吾爾自治區烏魯木齊市北京南路40號附3號
優先權: CN201810618839A
專利代理機構: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 代理人: 張莉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201810618839.X

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明涉及一種利用單向透水膜的干旱區農田鹽斑改良方法,該方法通過在作物耕作層以下設置單向透水膜,阻斷深層土壤水分鹽分上移到作物耕作層土壤的同時,保持灌溉水能夠自由通過單向透水膜進入下層土壤,從而阻斷水分上移造成的鹽分上移的同時,保證灌水淋洗鹽分的效果。單向透水膜的結構原理為:灌溉水下滲過程中,溶解土壤中的鹽分,在重力作用下下滲通過單向透水膜上部的細沙層,進行顆粒過濾,在灌溉水的重力作用下單向滲透膜的未熱熔接區域被打開,灌溉水及溶解的鹽分能夠順利進入單向透水膜下層;地下水位抬升及土壤深層水分上移時,在向上的壓力作用下單向滲透膜的未熱熔接區域處于關閉狀態,從而阻斷了水分的上移,實現持久洗鹽的目的。

權利要求書

1.一種利用單向透水膜改良干旱區農田鹽斑的方法,其特征在于該方法涉及的單向透水膜是由多個邊緣相互熱熔焊接在一起的條狀PE膜組成,具體操作按下列步驟進行:a、將兩條80cm寬、10S厚的條形PE膜分別作為上膜面(1)和下膜面(2),將兩條膜沿邊緣部分重疊2.0cm;b、選用300g/m的無紡布,裁成長0.8cm,寬0.5cm的無紡布小塊(3),置于上膜面(1)與下膜面(2)之間的重疊區域的上膜面(1)邊緣,沿著上膜面(1)縱向邊緣每隔0.8cm放置一個無紡布小塊(3);c、將上膜面(1)、下膜面(2)和無紡布(3)的熱熔接區域(4)熱熔焊接在一起,并保留未熱熔接區域(5);d、將熔接在一起的兩條膜的下膜面(2)作為下次熔接的上膜面(1),重復步驟a-c,熔接下一條膜面,直至形成一個由多條80cm寬條形膜焊接成的一個整體的單向透水膜面(6);e、開挖鹽斑區域60cm耕作層土壤,形成工程基底面(7),找平基底面,在基底面上鋪設5cm厚細沙層(8),在細沙上鋪設單向透水膜(6),然后在單向透水膜(6)上鋪上5cm厚細沙層(9),再回填耕作層土壤(10),整平;f、將步驟e平整后的鹽斑地上用開溝機每隔5m沿播向開溝,溝深40cm,寬30cm,溝中回填純沙,整地,然后采用滴灌形式,按照每畝60m的灌水量灌水洗鹽1次,并在灌水中添加石膏,石膏用量每畝120kg;g、植物脫鹽肥土:春季在步驟f處理后的鹽斑區采用膜下滴灌的種植方式種植草木樨,9-10月翻壓草木樨還田培肥地力,次年即可按照常規膜下滴灌的方法種植作物。2.根據權利要求1所述的利用單向透水膜改良干旱區農田鹽斑的方法,其特征在于單向透水膜結構中無紡布(3)的寬度根據無紡布滲水速率進行調整,以單個無紡布(3)構成的單向透水孔在100mm水壓下的滲水速度≥0.05ml/s。

說明書

技術領域

本發明涉及一種干旱區農田鹽斑的長效改良方法。

背景技術

鹽斑的改良和治理一直是鹽堿地治理領域的難題,鹽斑地的成因與氣候、水文地理、微地形、土質、土壤結構造成的排水困難、生物聚鹽等等原因有關,而土壤水的向上移動,帶動鹽分的表聚是直接的原因。現有的鹽斑改良技術包括客土、灌水排鹽(洗鹽)、種植耐鹽堿的植物生物排鹽、有機肥培肥土壤等。如中國專利申請號200710180033.9闡述的一種農田中鹽堿斑地的改良方法,先在鹽堿斑塊地中間固定由砂礫石、管壁帶孔的水泥管、入水口、引水溝、集水槽、頂蓋和閘門組成的旱井,不斷灌水壓鹽堿,實現對農田中鹽堿斑地的改良;專利申請號01122255.7闡述的破多層粘板層鹽堿地的治理方法,通過挖溝,形成水分下滲通道,通過土壤水分側滲使水、鹽排出;專利申請號200710090142.1闡述的鹽堿地排堿改良方法步驟包括:平整土地,開挖深26-60cm單向平行溝或縱橫交叉、縱橫向疏密不同的平行溝,并在底部填埋砂子形成排堿砂溝,再挖與排堿砂溝相通的排堿溝,打地塄,引水灌溉排堿;專利申請號200910113232.7闡述的分層式排水改良鹽堿地的方法針對土體中不透水的粘土層和沙層共存的特點,采用深松土壤的方法,打破粘土層,構建排水溝,使農田灌溉水通過沙層攜帶鹽堿物質排出。專利申請號200610140584.8闡述的方法用農作物秸稈經菌液浸泡后捆扎成柱狀按網格狀垂直填埋,通過立體網格的農作物秸稈柱體與土壤產生滲析,阻止地下水鹽分直接上升到地表產生鹽漬化;專利申請號200910071366.7闡述的地表造漏改良鹽堿地方法,用打豎井填入粗砂石將地面腐質土層和致密的土層造漏,井口覆蓋篦板沙網的來防止淺地下水蒸發產生鹽漬化。以上方法主要為工程措施,包含:打破粘板層方法、構建礫石層阻隔鹽分上行措施,結合灌水洗鹽排出鹽堿。缺少一種在節水條件下的優化集成措施,既簡潔易行、成本低,又長效的綜合方法。為此本小組研發了結合礫石層和土工布的滲濾結構,配合植物脫鹽的農田鹽斑的原土長效改良方法(專利號201410754199.7),該方法效果雖好,還是面臨砂石需要量大,運輸施工成本高的問題。生產中需要大幅降低物料成本和施工成本的農田鹽斑原土長效改良方法。

發明內容

本發明的目的在于,提供一種利用單向透水膜的干旱區農田鹽斑改良方法,該方法通過在作物耕作層以下設置單向透水膜,阻斷深層土壤水分鹽分上移到作物耕作層土壤的同時,保持灌溉水能夠自由通過單向透水膜進入下層土壤,從而阻斷水分上移造成的鹽分上移的同時,保證灌水淋洗鹽分的效果。單向透水膜的結構原理為:灌溉水下滲過程中,溶解土壤中的鹽分,在重力作用下下滲通過單向透水膜上部的細沙層,進行顆粒過濾,然后通過單向透水膜上的由無紡布構成的單向透水孔,在灌溉水的重力作用下單向滲透膜的未熱熔接區域被打開,灌溉水及溶解的鹽分能夠順利進入單向透水膜下層;地下水位抬升及土壤深層水分上移時,在向上的壓力作用下單向滲透膜的未熱熔接區域處于關閉狀態,從而阻斷了水分的上移,阻斷了鹽分的上移,實現持久洗鹽的目的,克服了已有技術容易返鹽的不足。

本發明所述的一種利用單向透水膜改良干旱區農田鹽斑的方法,該方法涉及的單向透水膜是由多個邊緣相互熱熔焊接在一起的條狀PE膜組成,具體操作按下列步驟進行:

a、將兩條80cm寬、10S厚的條形PE膜分別作為上膜面(1)和下膜面(2),將兩條膜沿邊緣部分重疊2.0cm;

b、選用300g/m2的無紡布,裁成長0.8cm,寬0.5cm的無紡布小塊(3),置于上膜面(1)與下膜面(2)之間的重疊區域的上膜面(1)邊緣,沿著上膜面(1)縱向邊緣每隔0.8cm放置一個無紡布小塊(3);

c、將上膜面(1)、下膜面(2)和無紡布(3)的熱熔接區域(4)熱熔焊接在一起,并保留未熱熔接區域(5);

d、將熔接在一起的兩條膜的下膜面(2)作為下次熔接的上膜面(1),重復步驟a-c,熔接下一條膜面,直至形成一個由多條80cm寬條形膜焊接成的一個整體的單向透水膜面(6);

e、開挖鹽斑區域60cm耕作層土壤,形成工程基底面(7),找平基底面,在基底面上鋪設5cm厚細沙層(8),在細沙上鋪設單向透水膜(6),然后在單向透水膜(6)上鋪上5cm厚細沙層(9),再回填耕作層土壤(10),整平;

f、將步驟e平整后的鹽斑地上用開溝機每隔5m沿播向開溝,溝深40cm,寬30cm,溝中回填純沙,整地,然后采用滴灌形式,按照每畝60m3的灌水量灌水洗鹽1次,并在灌水中添加石膏,石膏用量每畝120kg;

g、植物脫鹽肥土:春季在步驟f處理后的鹽斑區采用膜下滴灌的種植方式種植草木樨,9-10月翻壓草木樨還田培肥地力,次年即可按照常規膜下滴灌的方法種植作物。

所述單向透水膜結構中無紡布(3)的寬度可以根據無紡布滲水速率進行調整,以單個無紡布(3)構成的單向透水孔在100mm水壓下的滲水速度≥0.05ml/s。

本發明所述的一種利用單向透水膜改良干旱區農田鹽斑的方法,該方法利用單向透水膜結合常規鹽堿地改良技術,能夠快速實現鹽堿地改良,而且改良效果持久。同時,能夠大幅減少鹽堿地改良對淡水的需求,實現微咸水農業綜合利用。

本發明所述的利用單向透水膜改良鹽斑地的方法,該方法中所涉及的主要內容是在作物耕作層土壤以下鋪設單向透水膜,再采用常規鹽堿地治理方法對膜上土壤進行治理。

單向透水膜的結構如圖1所示,由多個邊緣相互熱熔焊接在一起的上膜面(1)、下膜面(2)組成的具有單向透水孔的整體膜面。單向透水膜的結構在上膜面(1)、下膜面(2)相鄰兩條膜結合處,將上膜面(1)、下膜面(2)、無紡布(3)熱熔焊接在一起形成的熱熔接區域(4),和未熱熔接區域(5)。

本發明所述的一種利用單向透水膜改良鹽斑地的方法與已有技術相比具有突出的實質性特點和顯著進步在于:

1.通過在作物根層以下設置單向透水膜,徹底隔離深層土壤水分所攜帶鹽分上移到耕作層土壤,同時保持灌溉水能夠自由通過單向透水膜進入下層土壤,從而阻斷鹽分的上移表聚,保證灌水淋洗鹽分的效果。大幅度提高常規鹽斑地改良技術的改良效果,減少洗鹽的頻次和淡水用量,延長鹽堿地改良效果持續期,減少鹽斑地改良效果維持工程的投入;

2.建造和運行維護成本相對較低,適用于大田生產的鹽斑地改良,單向透水膜的結構是利用PE膜形成簡單的單向透水通道,結構簡單,容易實現機器快速批量生產,成本較低,與砂石和土工布過濾層相比,物料成本和施工成本均大幅降低,因為中國干旱區鹽斑地很多位于沙漠邊緣綠洲,純沙隨處可取,而砂石購買和運輸成本較高;單向透水膜由于鋪設于耕作層以下,一次性鋪設可以長期使用,分攤成本相對較低;

3.由于徹底阻斷了下層鹽分的上移,對中重度鹽堿地的改良效果也很突出;

4.適用面廣,除了普通農業用途鹽斑地,也適合于城市及工業配套綠化工程;

5.由于地下膜系統的存在,對水肥的下滲起到一定的阻隔作用,可以提高水肥的利用率。

附圖說明

圖1為本發明的單向透水結構示意圖;

圖2為本發明的單向透水結構45度斜角視圖

圖3為本發明的單向透水結構剖面示意圖;

圖4為本發明的單向透水膜膜面示意圖;

圖5為本發明的單向透水膜施工土壤剖面結構示意圖;

圖6為本發明使用效果圖。

具體實施方式

實施例1

2015年10月11日,在新疆石河子莫索灣東阜城鎮5連的農田內進行了利用單向滲透膜進行鹽斑地改良的試驗,鹽斑地長40m寬27m的橢圓形范圍內,0-30cm土層全鹽含量2.08%,具體按照下列步驟進行:

制做單向透水膜:

a、將兩條80cm寬、10S厚的條形PE膜分別作為上膜面1和下膜面2,將兩條膜沿邊緣重疊2.0cm,如圖1所示;

b、選用300g/m2的無紡布,裁成長0.8cm,寬0.5cm的無紡布小塊3,置于上膜面1與下膜面2之間的重疊區域的上膜面1邊緣,沿著上膜面1縱向邊緣每隔0.8cm放置一個無紡布小塊3,(如圖2所示);

c、將上膜面1、下膜面2和無紡布3的熱熔接區域4熱熔焊接在一起,并保留未熱熔接區域5;

d、將熔接在一起的兩條膜中的下膜面2作為下次熔接的上膜面1,重復步驟a-c,熔接下一條膜面,直至形成一個由多條80cm寬條形膜焊接成的一個整體的單向透水膜面6;

田間施工:

e、在2015年10月11日開始施工,挖出鹽斑區域60cm耕作層土壤,形成工程基底面7,找平基底面,在基底面上鋪設5cm厚細沙層8,在細沙上鋪設單向透水膜6,然后在單向透水膜上鋪上5cm厚細沙層9,再回填耕作層土壤10(如圖4所示),整平;

f、在步驟e平整后的鹽斑地上用開溝機每隔5m沿南北播向開溝,溝深40cm,寬30cm,溝中回填純沙,整地,然后采用滴灌形式,按照每畝60m3的灌水量灌水洗鹽1次,并在灌水中添加石膏,石膏用量每畝120kg;

種植管理:

g、植物脫鹽肥土:2016年春季在步驟f處理后的鹽斑區采用膜下滴灌的種植方式種植草木樨,9-10月翻壓草木樨還田培肥地力,2017年按照常規膜下滴灌的方法種植棉花。

實施例2

2015年11月2日,在新疆石河子莫索灣試驗站的農田內進行了利用單向滲透膜進行鹽斑地改良的試驗,鹽斑地長46m寬45m的橢圓形范圍內,0-30cm土層全鹽含量1.34%,具體按照下列步驟進行:

制做單向透水膜:

a、將兩條80cm寬、10S厚的條形PE膜分別作為上膜面1和下膜面2,將兩條膜沿邊緣重疊2.0cm,(如圖1所示);

b、選用300g/m2的無紡布,裁成長0.8cm,寬0.5cm的無紡布小塊3,置于上膜面1與下膜面2之間的重疊區域的上膜面1邊緣,沿著上膜面1縱向邊緣每隔0.8cm放置一個無紡布小塊3(如圖2所示);

c、將上膜面1、下膜面2和無紡布3的熱熔接區域4熱熔焊接在一起,并保留未熱熔接區域5;

d、將熔接在一起的兩條膜的下膜面2作為下次熔接的上膜面1,重復步驟a-c,熔接下一條膜面,直至形成一個由多條80cm寬條形膜焊接成的一個整體的單向透水膜面6;

田間施工:

e、2015年11月2日開始施工,開挖出鹽斑區域60cm耕作層土壤,形成工程基底面7,找平基底面,在基底面上鋪設5cm厚細沙層8,在細沙上鋪設單向透水膜6,然后在單向透水膜上鋪上5cm厚細沙層9,再回填耕作層土壤10(如圖4所示),整平;

f、將步驟e平整后的鹽斑地上用開溝機每隔5m沿南北播向開溝,溝深40cm,寬30cm,溝中回填純沙,整地,然后采用滴灌形式,按照每畝60m3的灌水量灌水洗鹽1次,并在灌水中添加石膏,石膏用量每畝120kg;

種植管理:

g、植物脫鹽肥土:2016年春季在步驟f處理后的鹽斑區采用膜下滴灌的種植方式種植草木樨,9-10月翻壓草木樨還田培肥地力,2017年按照常規膜下滴灌的方法種植棉花。

本發明所述的一種利用單向透水膜改良鹽斑地的方法,該方法在石河子莫索灣東阜城鎮5連和試驗站的兩個實驗表明:采用在鹽斑層下方鋪設單向滲透膜,并在膜上下設置純沙濾層,該濾層與播種方向開溝并回填純沙構造的水分下滲快速通道,結合石膏的化學改良,可以快速將耕層鹽斑土壤中的鹽分排出,農田鹽斑的改良效果十分明顯。種植一年后,鹽斑地0-30cm土壤總鹽分別下降64%(東阜城鎮5連)和47%(莫索灣試驗站);土壤孔隙度增加12%(東阜城鎮5連)和16%(莫索灣試驗站);土壤容重降低0.37(東阜城鎮5連)和0.26(莫索灣試驗站);種植棉花的保苗率達到86%(東阜城鎮5連)和93%(莫索灣試驗站);籽棉畝產分別達到285kg(東阜城鎮5連)和310kg(莫索灣試驗站);兩塊鹽斑地的耕作生產功能得到基本恢復。

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一種 利用 單向 透水 旱區 農田 改良 方法
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