一種粘質鹽堿土控鹽排水系統及其應用的制作方法
1.本發明涉及鹽堿地改良技術領域，具體說是一種粘質鹽堿土控鹽排水系統及其應用。
背景技術：
2.鹽堿地由于土壤理化性狀差，水溶性陰、陽離子含量高，超出作物耐受限而不易被利用，尤其是粘質鹽堿地最難改良。粘質鹽堿地土壤質地粘重、結構差，土粒之間缺少孔隙，通氣、透水差，導致改良粘質鹽堿地的難度非常大。因此，改良此類鹽堿地應從增強土壤控鹽排水能力，以利洗脫水溶性陰、陽離子等角度綜合考慮具體改良方法。
3.目前國內改良鹽堿地方法大致歸納如下：（1）化學改良：施用脫硫石膏、磷石膏、各種有機酸等；（2）物理改良：平整土地、抬高地形、深耕深松、蓄淡壓鹽堿、灌水洗鹽堿、暗管排鹽等；（3）生物改良：種植耐鹽、吸鹽植物，如水稻等。以上方法對鹽堿地改良有一定的應用價值，但上述方法均存在弊端和不足。如脫硫石膏改良鹽堿地，能降低土壤ph值和堿化度，但脫硫石膏本身溶解度低，需要大量的水作為介質，對地下水位較高的區域反而可能進一步增加土壤的鹽堿化；蓄淡壓鹽堿技術對透水性極差的粘質鹽堿土基本無效，不能起到改善土壤結構、降低土壤堿化度和鹽分的目的；種植耐鹽堿植物也只是針對一定閾值內的鹽堿有效，還要考慮多方面的等因素。目前改良粘質鹽堿地主要采取摻沙改土質、種植水稻、灌水洗鹽等方法，但效果不佳，究其原因是粘質鹽堿地土壤顆粒細密，分散性差，透水及水交換能力差，導致洗脫水溶性鹽分緩慢，改良效果差。
4.中國專利申請cn201610099493.8、cn201610450531.x、cn201310069798.0、cn202111659961.x等均公開的鹽堿地土壤改良方法，主要通過一定量改良劑改善表層土壤的結構和鹽性以及阻斷淺層毛管水的方式實現，改良周期、效果、適用性較差，尤其對粘質鹽堿土更是效果甚微。
技術實現要素：
5.針對現有的粘質鹽堿土控鹽排水效果不好，種植作物收獲不佳的問題，本發明提供了一種粘質鹽堿土控鹽排水系統，通過滲水通道3、滲水通道結合暗管，實現了控鹽排水的功效；采用本技術的系統，可以實現粘質鹽堿土當年改良當年種植先例。
6.本發明的技術方案如下：一種粘質鹽堿土控鹽排水系統，通過在暗管上建立滲水通道，實現粘質鹽堿土土表及表層土過剩含鹽水通過建立的滲水通道匯流到暗管并最終排走或再利用；所述的滲水通道，在暗管上，垂直地面的方向上，排布通道，通道內填充級配砂石料。
7.優選地，所述的滲水通道包括：滲水通道1、滲水通道2；所述的滲水通道1為60cm以下的滲水通道，下部與暗管相連，上部與滲水通道2相連，通道寬10cm，所需級配砂石料為0.5-5mm粒徑級配砂石料，其中1-3mm含量大于等于60%；
所述的滲水通道2為30-60cm的滲水通道，與滲水通道1垂直分布，下部與滲水通道1相連，上部與滲水通道3相連，通道間距160cm，通道寬5cm，所需級配砂石料為0.5-5mm粒徑級配砂石料，其中1-3mm含量大于等于70%。
8.優選地，所述的滲水通道還包括滲水通道3，與滲水通道2相連，將長度3-5cm的秸稈平鋪土表，每畝0.8噸以上，機械翻耕30cm獲得。
9.優選地，當粘土層深度大于60cm，土層建立滲水通道1、滲水通道2、滲水通道3；當粘土層深度30-60cm時，土層建立滲水通道2、滲水通道3。
10.優選地，還包括要對粘質鹽堿土進行分析來確定埋設暗管間距和深度；所述的對粘質鹽堿土進行分析，包括：分析粘土層深度和小于0.01mm粘粒含量；所述的暗管的埋深起始端埋深不小于80cm，埋設坡降2
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，單條暗管長度不大于120m；所述的粘土層深度為：暗管最大埋深內，從土表開始計算到粘土層底部的深度；所述的粘粒含量，以粘粒含量最多、厚度超過8cm的土層質地計算；當小于0.01mm粘粒含量55-65%，暗管間距為32m，當小于0.01mm粘粒含量65-75%，暗管間距為30m，當小于0.01mm粘粒含量75-85%，暗管間距為26m，當小于0.01mm粘粒含量大于85%，暗管間距為21m；當土體小于0.01mm粘粒含量小于55%，不需建立滲水通道。
11.優選地，所述的暗管出水口處設蓄水池，收集暗管出水。當暗管收集水的鹽分含量小于1g/l時，將水通過灌溉系統回灌的到田面；當暗管收集水的鹽分含量大于1g/l；時，排走或將水除鹽后再回灌農田。
12.優選地，所述的暗管出水口處設置處理系統，然后再進入蓄水池；所述的處理系統，依次包括，植物秸稈、花生殼纖維、半透膜水處理系統。
13.優選地，按照由下往上施工順序實施，即埋設暗管，滲水通道1同步完成；然后建立30-60cm滲水通道2；建立滲水通道3。
14.上述粘質鹽堿土控鹽排水系統的應用，應用在粘質鹽堿土上。
15.一種粘質鹽堿土控鹽排水系統的實施方法，包括以下步驟：（1）首先通過調查取樣分析，確定粘土層深度和小于0.01mm粘粒含量；（2）調查：首先進行改良區整體調查，結合改良區田面目標高程，確定改良區整體高程走向和最低點；初步確定暗管鋪設方向和方案。
16.（3）規劃田塊：規劃田塊，確定田、路、林、渠等設施配置。
17.（4）平整土地：按規劃田塊進行土地平整，實行局部鏟高墊低，就近平整。
18.（5）確定改良內容：調查預設暗管田塊，每100畝調查2-3點，調查點位選擇在預設暗管單側埋管的中部，調查深度大于等于暗管埋設深度，取樣記錄埋設暗管深度內土層情況，檢測樣品，根據相關參數，確定田塊暗管改良方案。
19.（6）選材：暗管優選110mm單壁打孔波紋管，外敷濾料；60cm到暗管埋深需建立滲水通道的；60cm到暗管埋深滲水通道所需級配砂石料優選0.5-5mm粒徑級配砂料，其中1-3mm含量大于等于60%；30-60cm滲水通道建立采用本專利提出的專用機械建立；30-60cm滲水通道級配砂優選0.5-5mm粒徑級配砂料，其中1-3mm含量大于等于50%，并保持含水量低于10%；30cm處建立滲水通道主要采用容易獲得的秸稈，秸稈3-5cm長度，每畝0.8噸，機械選用深翻梨。
20.實施步驟，在完成田塊平整調查后，按照由下往上施工順序實施，即埋設暗管，需要建立60cm到暗管埋深滲水通道可同步完成
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建立30-60cm滲水通道
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在土層30cm處建立滲水層。
21.經多地實踐，較為經濟、效果突出的暗管布設深度、長度和坡降為：暗管埋深起始端埋深不小于80cm，埋設坡降2
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，單條暗管長度不大于120m。
22.本發明的有益效果本發明的一種粘質鹽堿土控鹽排水系統，適合于粘質鹽堿地，在控制地下水位及地表返鹽的同時，可以有效改善粘質鹽堿土排鹽洗鹽排水的能力，極大的提高粘質鹽堿土改良效率；在極少破壞30cm以下粘質層，減少了地下水通過毛管水上升，還能有效利用建立的沙型滲水通道，快速排出地表含鹽水。
23.本發明針對粘質鹽堿土，較常規暗管鋪設間距有所增加，鋪設間距較常規暗管鋪設規程可增加6m，大大降低了暗管鋪設成本；雖然所需級配砂料有所增加，但增加量及費用與減少的暗管鋪設費用相比，在300畝以上改良區就明顯減少，可見，在較大規模的粘質鹽堿土改良中，不僅可以減少暗管鋪設量，縮短鋪設時間，還可有效降低改良成本。
24.本發明針對暗管排出水進行處理后，當其中鹽分低于1g/l時收集回灌農田，不僅再利用了回收水資源，也減少引水灌溉增加土壤鹽分的風險。
具體實施方式
25.以下結合具體實施例來對本發明作進一步的描述。
26.實施例1實施地塊位于內蒙古土默特右旗，已完成田塊整治，鹽堿重不能種植，調查田塊土層，發現150cm內，土質均一黏重，800畝取樣20點，每點選擇較黏的三層作為取樣點，分別檢測，小于0.01mm粘粒含量平均為68%，黏土層深度均大于60cm，耕層土壤鹽分含量為3.3g/kg。
27.因此改良方案選定：暗管間距為30m，埋深起始端埋深80cm，埋設坡降2
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，單條暗管長度110m；土層30cm以下建立滲水通道；土層30cm處建立滲水通道3；材料：暗管選用100mm單壁打孔波紋管，外敷濾料；60cm到暗管埋深滲水通道的級配砂石料選用0.5-5mm粒徑級配砂料，其中1-3mm含量為61%；30-60cm滲水通道級配砂選用0.5-5mm粒徑級配砂料，其中1-3mm含量為70%，并保持含水量小于10%；滲水通道3選用玉米秸稈，3-5cm長度，每畝0.8噸，機械用深翻梨。
28.施工：先鋪設暗管，然后是60cm到暗管埋深的滲水通道（即60cm以下滲水通道；然后是30-60cm滲水通道；然后是滲水通道3。
29.效果：實施后田塊，即開展灌水備種，玉米保苗達到82%，暗管排出水鹽分含量0.5-0.6g/l，收集水直接回灌農田，當年種植玉米實現畝產640kg的收成，收獲后耕作層土壤鹽分降低到2.0g/kg，實現了粘質鹽堿土當年改良當年種植先例。
30.實施例2實施地塊位于內蒙古土默特右旗，已完成田塊整治，鹽堿重不能種植，調查田塊土層，1100畝取樣25點，發現130cm內，55cm以下土壤質地偏砂，55cm以上土質較粘重，每點選擇較黏的三層作為取樣點，分別檢測，55cm以下小于0.01mm粘粒平均含量為33%，55cm以上
小于0.01mm粘粒含量平均為60%，黏土層深度為30-55cm。
31.因此改良方案選定：暗管間距為32m，埋深起始端埋深90cm、末端埋深120cm，埋設坡降2
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，單條暗管長度110m；土層30cm-60cm建立滲水通道；土層30cm處建立滲水通道3；材料：暗管選用100mm單壁打孔波紋管，外敷濾料；30-55cm滲水通道級配砂選用0.5-5mm粒徑級配砂料，其中1-3mm含量為75%，并保持含水量小于10%；30cm處為滲水通道3選用玉米秸稈，3-5cm長度，每畝0.8噸，機械用深翻梨。
32.效果：實施后田塊，滲水效果顯著，土壤表層鹽堿經過2次灌水后，土壤耕作層全鹽含量從4.5g/kg降低到2.3g/kg，土壤鹽分對玉米的危害基本消除，暗管排出水鹽分含量0.6-0.7g/l，收集水直接回灌農田，當年玉米實現畝產680kg的收成，實現了當地粘質鹽堿土當年改良當年種植先例。
33.實施例3實施地塊位于內蒙古達拉特旗，河漫灘地，已完成田塊整治，鹽堿重不能種植，調查田塊土層，1600畝取樣40點，每點選擇較黏的三層作為取樣點，發現150cm內，分層較明顯，50cm以下土壤質地偏砂，50cm以上土質較粘重，分別檢測，50cm以下小于0.01mm粘粒平均含量為41%，50cm以上小于0.01mm粘粒含量平均為77%，黏土層深度為0-50cm。
34.因此改良方案選定：暗管間距為26m，埋深起始端埋深90cm、末端埋深110cm，埋設坡降2
‰
，單條暗管長度110m；土層30cm-50cm建立滲水通道2；土層30cm處建立滲水通道3；材料：暗管選用100mm單壁打孔波紋管，外敷濾料； 30-50cm滲水通道級配砂選用0.5-5mm粒徑級配砂料，其中1-3mm含量為72%，并保持含水量小于10%；滲水通道3選用玉米秸稈，3-5cm長度，每畝0.9噸，機械用深翻梨。
35.效果：實施后田塊，排鹽效果非常顯著，土壤表層鹽堿經1次灌水洗鹽后，耕作層土壤全鹽含量就從3.7g/kg下降到2.2g/kg，暗管排出水鹽分含量0.4-0.5g/l，收集水直接回灌農田，當年種植玉米實現畝產700kg的收成，秋灌后第二年化凍后耕作層全鹽含量下降到1.9g/kg，完全消除了鹽堿對作物生長的影響。
36.實施例4實施地塊位于河北蔚縣壺流河漫灘地，已完成田塊整治，鹽堿重不能種植，調查田塊土層，1400畝取樣30點，發現150cm土層內，僅0-30cm比較土質粘重，下層砂土，每點選擇較黏的三層作為取樣點，分別檢測，小于0.01mm粘粒含量平均為88%，黏土層深度為25-30cm。
37.因此改良方案選定：暗管間距為21m，埋深起始端埋深100cm、末端埋深120cm，埋設坡降2
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，單條暗管長度120m；不需要滲水通道；材料：暗管選用100mm單壁打孔波紋管，外敷濾料。
38.效果：實施后田塊，經過1次灌水后即開始備耕，耕作層土壤全鹽含量從4.6g/kg下降到3.0g/kg，選種了耐鹽堿較強的高粱，暗管排出水鹽分含量0.5-0.7g/l，收集水直接回灌農田，實現畝產480kg的收成，雨后田塊排積水效果顯著，收獲后耕作層土壤全鹽含量已降到2.4g/kg，基本當年改良當年消除鹽堿危害。
39.實施例5實施地塊位于內蒙古磴口縣，河漫灘地，鹽堿重未開發，調查田塊土層，1000畝取樣28點，每點選擇較黏的三層作為取樣點，發現150cm內，分層較明顯，60cm以下土壤質地偏
砂，60cm以上土質較粘重，分別檢測，60cm以下小于0.01mm粘粒平均含量為39%，60cm以上小于0.01mm粘粒含量平均為76%，黏土層深度為0-60cm。
40.因此改良方案選定：暗管間距為26m，埋深起始端埋深90cm、末端埋深110cm，埋設坡降2
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，單條暗管長度110m；土層30cm-60cm建立滲水通道2；土層30cm處建立滲水通道3；材料：暗管選用100mm單壁打孔波紋管，外敷濾料； 30-60cm滲水通道級配砂選用0.5-5mm粒徑級配砂料，其中1-3mm含量為72%，并保持含水量小于10%；滲水通道3選用玉米秸稈，3-5cm長度，每畝1.2噸，機械用深翻梨。
41.效果：實施后田塊，排鹽效果顯著，土壤耕作層全鹽含量經1次灌水洗鹽后，耕作層土壤全鹽含量從4.1g/kg下降到2.4g/kg，暗管排出水鹽分含量0.6-1.5g/l，排出水鹽分含量超過回灌水標準，該地塊也不具備排水條件，因此，在暗管的出水口設置水過濾和半透膜水處理系統，排出水依次經過植物秸稈、花生殼纖維、半透膜水處理系統，排出水處理后含鹽量在0.6-0.8g/l，直接用于農田灌溉；當年種植向日葵實現畝產160kg的收成，秋灌后第二年化凍后耕作層鹽堿含量下降到1.9g/kg，基本不影響對當地主要作物生長。該系統的植物秸稈、花生殼纖維方便添加和更換，半透膜水處理系統清洗可重復利用，不僅投資小，也減少了排鹽水壓力，對排水困難的區域具有很好的借鑒意義。
42.以上充分說明該針對粘質鹽堿地的改良方案及改良方法能夠實現粘質鹽堿土改良并種植，相較與傳統暗管鋪設，本發明改良粘質鹽堿土具有速度快，改良材料容易獲得，操作方便，實用性強，是開展粘質鹽堿地治理的理想選擇。
技術特征：
1.一種粘質鹽堿土控鹽排水系統，其特征在于，通過在暗管上建立滲水通道，實現粘質鹽堿土土表及表層土過剩含鹽水通過建立的滲水通道匯流到暗管并最終排走或再利用；所述的滲水通道，在暗管上，垂直地面的方向上，排布通道，通道內填充級配砂石料。2.根據權利要求1所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統，其特征在于，所述的滲水通道包括：滲水通道1、滲水通道2；所述的滲水通道1為60cm以下的滲水通道，下部與暗管相連，上部與滲水通道2相連，通道寬10cm，所需級配砂石料為0.5-5mm粒徑級配砂石料，其中1-3mm含量大于等于60%；所述的滲水通道2為30-60cm的滲水通道，與滲水通道1垂直分布，下部與滲水通道1相連，上部與滲水通道3相連，通道間距160cm，通道寬5cm，所需級配砂石料為0.5-5mm粒徑級配砂石料，其中1-3mm含量大于等于70%。3.根據權利要求2所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統，其特征在于，所述的滲水通道還包括滲水通道3，與滲水通道2相連，將長度3-5cm的秸稈平鋪土表，每畝0.8噸以上，機械翻耕30cm獲得。4.根據權利要求3所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統，其特征在于，當粘土層深度大于60cm，土層建立滲水通道1、滲水通道2、滲水通道3；當粘土層深度30-60cm時，土層建立滲水通道2、滲水通道3。5.根據權利要求1-4任一所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統，其特征在于，還包括要對粘質鹽堿土進行分析來確定埋設暗管間距和深度；所述的對粘質鹽堿土進行分析，包括：分析粘土層深度和小于0.01mm粘粒含量；所述的暗管的埋深起始端埋深不小于80cm，埋設坡降2
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，單條暗管長度不大于120m；所述的粘土層深度為：暗管最大埋深內，從土表開始計算到粘土層底部的深度；所述的粘粒含量，以粘粒含量最多、厚度超過8cm的土層質地計算；當小于0.01mm粘粒含量55-65%，暗管間距為32m，當小于0.01mm粘粒含量65-75%，暗管間距為30m，當小于0.01mm粘粒含量75-85%，暗管間距為26m，當小于0.01mm粘粒含量大于85%，暗管間距為21m；當土體小于0.01mm粘粒含量小于55%，不需建立滲水通道。6.根據權利要求1所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統，其特征在于，所述的暗管出水口處設蓄水池，收集暗管出水；當暗管收集水的鹽分含量小于1g/l時，將水通過灌溉系統回灌到田面；當暗管收集水的鹽分含量大于1g/l時，排走或將水除鹽后再回灌農田。7.根據權利要求6所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統，其特征在于，所述的暗管出水口處設置處理系統，然后再進入蓄水池；所述的處理系統，依次包括，植物秸稈、花生殼纖維、半透膜水處理系統。8.權利要求3所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統的施工方法，其特征在于，按照由下往上施工順序實施，即埋設暗管，滲水通道1同步完成；然后建立30-60cm滲水通道2；建立滲水通道3。9.權利要求1-7任一所述的粘質鹽堿土控鹽排水系統的應用，其特征在于，應用在粘質鹽堿土上。
技術總結
本發明涉及鹽堿地改良技術領域，具體說是一種粘質鹽堿土控鹽排水系統及其應用。針對現有的粘質鹽堿土控鹽排水效果不好，種植作物收獲不佳的問題，本發明提供了一種粘質鹽堿土控鹽排水系統，通過在暗管上建立滲水通道，實現粘質鹽堿土土表及表層過剩含鹽水通過建立的滲水通道匯流到暗管并最終排走或再利用；所述的滲水通道，在暗管上，垂直地面的方向上，排布通道，通道內填充級配砂石料；實現了控鹽排水的功效；采用本申請的系統，可以實現粘質鹽堿土當年改良當年種植先例。土當年改良當年種植先例。
