一種利用引黃泥沙快速改良粘質(zhì)鹽土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種利用引黃泥沙快速改良粘質(zhì)鹽土的方法，屬于鹽堿地改良技術(shù)領(lǐng) 域，具體涉及一種利用引黃泥沙調(diào)控土壤顆粒組成，快速改良鹽堿土的方法，特別適合黃河 三角洲地區(qū)粘質(zhì)鹽土改良。 二、
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國人口迅速增加和耕地面積逐年減少，糧食需求量持續(xù)增長，迫切需要對 低產(chǎn)鹽堿土進(jìn)行改良，以保障國家糧食安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。
[0003] 我國有各類鹽漬土 9913萬公頃，其中濱海鹽堿土 130萬公頃，是我國重要的鹽堿 土類型。由于濱海鹽堿土自然條件相對較好，土壤改良和增產(chǎn)潛力巨大，因此成為我國農(nóng)業(yè) 開發(fā)和糧食生產(chǎn)的最主要后備耕地資源。實(shí)現(xiàn)濱海鹽堿土壤的改良和高效利用，對解決中 國人口、糧食、資源和環(huán)境等問題都具有重要意義。
[0004] 黃河三角洲地區(qū)土壤鹽堿化嚴(yán)重，有1235萬畝鹽堿土，其中粘質(zhì)鹽土 650萬畝，是 該地區(qū)最主要的低產(chǎn)鹽堿土類型。由于粘質(zhì)鹽土中粒徑〈0. 002mm的粘粒含量高，一般超過 20%。導(dǎo)致土壤中大量鹽分吸附和積累，表現(xiàn)出土壤含鹽量高、質(zhì)地粘重、顆粒分散、緊實(shí)板 結(jié)、通透性差、入滲率低等不良理化性狀，土壤肥力水平低下，不僅作物生長不良、產(chǎn)量低， 還導(dǎo)致區(qū)域生態(tài)環(huán)境十分脆弱，迫切需要對粘質(zhì)鹽土進(jìn)行改良治理。
[0005] 各種土壤改良材料在粘質(zhì)鹽土改良中面臨如下問題：1)粉磨石膏、沸石、氯化鈣 等化學(xué)改良劑價(jià)格昂貴、成本高，在大面積鹽堿農(nóng)田改良中受到限制；2)粉煤灰、煤矸石 粉、陶瓷粉、鋁土礦渣等廉價(jià)、方便的土壤改良材料，存在重金屬污染等潛在環(huán)境問題，農(nóng)田 使用被嚴(yán)格控制；3)有機(jī)殘?jiān)陀袡C(jī)肥含有高濃度氯、鈉、鉀和氨等成分，不會(huì)明顯降低土 壤含鹽量，對地下水有一定污染，不適用于淺層地下水礦化度較高的黃河三角洲地區(qū)。4)灌 水壓鹽、明溝與暗管排鹽等措施工程量巨大、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，還易出現(xiàn)次生鹽漬化、管道 堵塞、地下水鹽二次分布等問題；5)植物與生物改良措施見效緩慢、周期長，不適合低產(chǎn)鹽 堿土的快速改良和糧食增產(chǎn)。
[0006] 粘質(zhì)鹽土惡劣的土壤物理性狀一直是其改良利用的關(guān)鍵與難點(diǎn)。探索高效實(shí)用的 粘質(zhì)鹽土改良方法，選擇適合不同鹽堿土區(qū)域、低廉環(huán)保的改良材料，改善粘質(zhì)鹽土的物理 性狀，實(shí)現(xiàn)鹽堿土資源的可持續(xù)利用，是目前亟需解決的重要問題。
[0007] 黃河三角洲地區(qū)淡水資源短缺，引黃水量占用水總量90%以上。引黃必然引沙，每 年僅濱州、東營兩市的引沙量高達(dá)450萬立方米。特別是小浪底水庫運(yùn)行后，黃河水沙條件 發(fā)生較大變化，雖然引水含沙量降低，但是，引黃泥沙中>〇. 〇5mm的泥沙顆粒大幅度增加， 其中0. 1-0. 05mm的顆粒比例最多，一般在60%以上。由于>0. 05mm的泥沙顆粒輸送困難， 不僅導(dǎo)致引黃灌區(qū)干支渠系、沉沙池等淤積嚴(yán)重，還會(huì)產(chǎn)生土地退化、土壤沙化等一系列問 題。目前，黃河三角洲地區(qū)每年進(jìn)行引黃泥沙清淤的費(fèi)用都超過1億元人民幣，亟需把巨量 的引黃泥沙進(jìn)彳丁尚效利用。
[0008] 利用引黃泥沙改良鹽堿土現(xiàn)主要采用渾水灌溉和引黃放淤。通過渾水灌溉進(jìn)入田 間的泥沙主要是〈0. 05mm的粉粒和粘粒，這些入田泥沙增加了粘質(zhì)鹽土區(qū)域的土壤粘粒含 量，不適用于粘質(zhì)鹽土改良。引黃放淤通常以抬高鹽堿土地面的高度計(jì)算放淤量，基本不考 慮放淤地點(diǎn)鹽堿土壤的改良需求，忽視了引黃泥沙與鹽堿土之間在物理性質(zhì)、顆粒組成等 方面的有效匹配，不僅造成大量泥沙資源浪費(fèi)，還導(dǎo)致土地質(zhì)量的下降。 三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為解決上述技術(shù)難題，利用引黃泥沙的顆粒組成特點(diǎn)，結(jié)合粘質(zhì)鹽土物理性狀的 改良需求，本發(fā)明提供了一種利用引黃泥沙快速改良粘質(zhì)鹽土的方法，利用引黃泥沙含有 大量〇. 1-0. 〇5mm顆粒的特點(diǎn)，對粘質(zhì)鹽土進(jìn)行配沙改良，快速調(diào)控和優(yōu)化粘質(zhì)鹽土的顆粒 組成，改善土壤物理性狀，降低土壤含鹽量的鹽堿土改良方法，從而有效解決上述【背景技術(shù)】 中面臨的各種問題，以實(shí)現(xiàn)黃河三角洲地區(qū)鹽堿土改良、泥沙資源利用、生態(tài)環(huán)境改善和農(nóng) 作物高產(chǎn)的有機(jī)結(jié)合。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0011] 一種利用引黃泥沙快速改良粘質(zhì)鹽土的方法，包括如下步驟：
[0012] 1、待改良粘質(zhì)鹽土和擬利用引黃泥沙的取樣分析
[0013] 1)在待改良的粘質(zhì)鹽土地塊，均勻選取5-10個(gè)樣點(diǎn)，取樣深度自地表面向下 20cm，每個(gè)樣點(diǎn)取土 0. 5kg，按照美國土壤顆粒分級標(biāo)準(zhǔn)劃分土壤粒級進(jìn)行粘質(zhì)鹽土的顆粒 分析。
[0014] 2)同時(shí)在步驟1)所述的樣點(diǎn)處取土壤樣品時(shí)，另用環(huán)刀法取土壤樣品，測定粘質(zhì) 鹽土的容重，容重值用Rtl表示，單位g/cm3。
[0015] 3)均勻取擬利用黃泥沙地區(qū)的黃泥沙樣品4-6個(gè)，進(jìn)行泥沙顆粒分析，引黃泥沙 的顆粒分析及標(biāo)準(zhǔn)同步驟1)。
[0016] 4)根據(jù)步驟1)和3)顆粒分析結(jié)果，分別設(shè)粘質(zhì)鹽土中0. 1-0. 05mm的顆粒比例為 S1,〈0? 002mm的顆粒比例為C1;引黃泥沙中0? 1-0. 05mm的顆粒比例為S2,〈0? 002mm的顆粒 比例為C2;SCKS2、(：2均用百分?jǐn)?shù)表示（％ )，且保持3位數(shù)字。
[0017] 2、計(jì)算最大配沙量：
[0018] 1)根據(jù)公式⑴計(jì)算配沙改良后粘質(zhì)鹽土中0.1-0. 05mm顆粒的最大比例為 Smax(單位：％ )，即改良后粘質(zhì)鹽土中〇. 1-0. 〇5mm顆粒比例不能超過Smax，否則會(huì)對土壤質(zhì) 量產(chǎn)生不良影響。
[0020] 2)根據(jù)公式⑵計(jì)算最大配沙量Wmax (單位：kg/m2)，即改良后粘質(zhì)鹽土中引黃泥 沙的總量不能超過Wmax。設(shè)定配沙量上限指標(biāo)Wmax，主要是針對目前引黃灌區(qū)在清淤時(shí)只考 慮泥沙處理，不考慮過量泥沙進(jìn)入農(nóng)田后對土壤產(chǎn)生的不良影響而設(shè)定的，可有效解決清 淤堆沙過量對土壤和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的破壞問題。對粘質(zhì)鹽土進(jìn)行改良的土層深度，按照從 土壤表面向下20cm的深度計(jì)算，因?yàn)?-20cm表層土壤是普通農(nóng)業(yè)機(jī)械的耕翻深度，也是使 引黃泥沙和粘質(zhì)鹽土能夠充分混合均勻的土層深度，即配沙層厚度按20cm計(jì)算。
[0021]Wfflax= [200RO(Sfflax-S1)]/S2 (2)
[0022] 3、計(jì)算配沙改良時(shí)粘質(zhì)鹽土所需的適宜配沙量范圍
[0023] 根據(jù)田間試驗(yàn)結(jié)果建立待改良粘質(zhì)鹽土地塊的粘質(zhì)鹽土飽和導(dǎo)水率與土壤中 0. 1-0. 05mm顆粒比例的回歸方程，即公式（3)，計(jì)算保持適宜飽和導(dǎo)水率條件下的粘質(zhì)鹽 土中0? 1-0. 05mm的顆粒比例：
[0024] Ks= 0. 0533e°-2CI04x ⑶
[0025] 公式（3)中，心為粘質(zhì)鹽土飽和導(dǎo)水率（單位：10 _5m/s)，Ks= 0? 60-1. 30X10-W s;x為土壤中含0. 1-0. 05mm的顆粒比例（單位：％ )，e為自然常數(shù)，e~ 2. 71828。
[0026] 田間試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)土壤飽和導(dǎo)水率達(dá)0. 60Xl(T5m/s時(shí)，粘質(zhì)鹽土的沖洗脫鹽 效率開始明顯升高，當(dāng)土壤飽和導(dǎo)水率增加到I. 30Xl(T5m/s時(shí)，雖然表層土壤沖洗脫鹽效 率增加，但是土壤保水與持水能力開始下降。因此，粘質(zhì)鹽土配沙改良后土壤飽和導(dǎo)水率在 0. 6XKT5-L3Xl(T5m/s之間時(shí)，有利于土壤中鹽分快速淋洗，粘質(zhì)鹽土的配沙改良效果最 佳。根據(jù)公式（3)，計(jì)算心在0. 60-1. 30Xl(T5m/s之間的X值，即為配沙改良后粘質(zhì)鹽土中 0. 1-0. 05mm顆粒的最優(yōu)比例范圍，設(shè)X值=SfSH(單位：％ )。
[0027] 2)根據(jù)公式⑷和公式（5)計(jì)算改良粘質(zhì)鹽土的配沙量W(單位為kg/m2)，W= Wh (單位為kg/m2)，最優(yōu)配沙量范圍的最低配沙量，W最優(yōu)配沙量范圍的最高配沙 量。在最低配沙量和最優(yōu)配沙量之間，配沙量越大，土壤脫鹽效果越好。當(dāng)泥沙數(shù)量較少、 運(yùn)輸成本較高時(shí)，可在最優(yōu)配沙量范圍內(nèi)的最低配沙量和最高配沙量之間，靈活選擇各自 適宜的配沙量W(單位為kg/m2)。
[0028]Wl= [200RQ(Sl-S1)]/S2 (4)
[0029]Wh= [200RO(Sh-S1)]/S2 (5)
[0030] 3)如果待改良的粘質(zhì)鹽土面積為M(單位為m2)，在I和WH之間根據(jù)運(yùn)輸成本確 定的適宜配沙量為W(單位為kg/m2)，則配沙總用量W,& =MXW/1000 (單位為t，即噸）。
[0031] 4、粘質(zhì)鹽土配沙改良
[0032]1)在農(nóng)作物種植整地前，把按步驟C確定的配沙總用量輸送至田間，將擬利用的 引黃泥沙均勻撒在待改良粘質(zhì)鹽土的地塊表面。
[0033] 2)結(jié)合播種前耕地，將撒在土壤表面的引黃泥沙均勻耕入土壤中；配沙后的耕翻 次數(shù)按照當(dāng)?shù)卣５柠}堿土整地即可，不需要額外增加耕地次數(shù)；其余耕作、種植、灌溉施 肥等與當(dāng)?shù)剞r(nóng)作方式保持完全一致。
[0034] 通過以上步驟相互結(jié)合，共同完成對各類粘質(zhì)鹽土的改良。
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