(19)中华人民共和国国家知识产权局
*CN102037805A*
(10)申请公布号 CN 102037805 A(43)申请公布日 2011.05.04
(12)发明专利申请
(21)申请号 201010296242.1(22)申请日 2010.09.29
(71)申请人中国科学院南京土壤研究所
地址210008 江苏省南京市玄武区北京东路
71号(72)发明人杨劲松 姚荣江 赵秀芳 韩建均(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限
公司 32200
代理人楼高潮(51)Int.Cl.
A01B 77/00(2006.01)A01B 79/02(2006.01)
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页
(54)发明名称
滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法(57)摘要
滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法，根据所种植作物的耐盐阈值确定控盐目标值，向滩涂盐碱地土壤灌底墒水压盐造墒，待土壤见干后进行深耕深翻，并在土表下铺设经过粉碎的作物秸秆，土地整平后进行播种，最后在播种后的地表进行作物秸秆整秆直接还田覆盖。本技术方案节约水资源，作物生长发育期可减少灌溉量。在进行播前底墒水灌溉洗盐时，由于采用四电极盐分传感器实时监控土壤脱盐过程，明确了灌溉控盐目标和停灌时间，减少了水资源损耗；同时，采用了秸秆深埋和地表覆盖，造成毛细管作用的连续性破坏，阻止了底土和地下水中盐分的上行表聚作用，有效抑制土壤返盐，无需在旱季进行灌溉洗盐，节约了水资源；此外，由于地表覆盖减少了水分散失，提升了土壤保墒效果，可降低作物生长发育期灌溉量。
CN 102037805 ACN 102037805 A
权 利 要 求 书
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1.滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法，其特征在于：根据所种植作物的耐盐阈值确定控盐目标值，向滩涂盐碱地土壤灌底墒水压盐造墒，待土壤见干后进行深耕深翻，并在土表下铺设经过粉碎的作物秸秆，土地整平后进行播种，最后在播种后的地表进行作物秸秆整秆直接还田覆盖。
2.根据权利要求1所述的滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法，其特征在于：所述的向滩涂盐碱地土壤灌底墒水压盐造墒步骤为：采用淡水间歇灌溉方法在播种前1周左右对滩涂盐碱地进行灌溉洗盐，以种植作物的耐盐阈值作为灌溉控盐目标值，利用四电极盐分传感器实时监控土壤脱盐过程，四电极盐分传感器在种植区域的土壤剖面按照5cm、10cm、20cm、40cm和60cm垂直分层排列，待盐分洗脱锋运行至耕层40cm以下、且耕层土壤含盐量不高于灌溉控盐目标值后，即停止灌溉。
3.根据权利要求1所述的滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法，其特征在于：所述的待土壤见干后进行深耕深翻的步骤为：土壤耕翻深度为30～40cm，耕后立即耙平、耱碎并用器。
4.根据权利要求1所述的滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法，其特征在于：所述的在土表下铺设经过粉碎的作物秸秆的步骤为：在地表下20～30cm处铺设经过粉碎的、长度在3～5cm的作物秸秆，用量为2.0～3.5kg/m2，以禾本科和豆科作物桔秆1∶1重量比混合使用。
5.根据权利要求1所述的滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法，其特征在于：所述的在播种后进行作物秸秆整秆直接还田覆盖地表的步骤为：作物秸秆不经粉碎直接还田覆盖在播种后的地表上，用量1.0～2.0kg/m2，并及时在秸秆上洒水。
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说 明 书
滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法
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一、技术领域
[0001] 本发明属于沿海滩涂土地治理与农业利用技术领域，涉及一种滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法。
二、背景技术
[0002] 当前我国水、土资源拥有量，仅能保证5亿吨粮食生产能力，远远不能满足人口日益增长的巨大需求。同时，我国能源紧缺矛盾日趋尖锐，而生物质能源发展必需保障“粮食安全”的前提。我国目前拥有的各类总面积近4000多万亩的沿海滩涂是我国重要的后备土地资源，沿海滩涂盐碱土开发利用不仅可以提供食物来源，还可成为能源等重要耐盐植物的生产载体。利用沿海滩涂盐碱地等后备土地资源种植作物或耐盐植物，可以满足社会对食物和能源不断增长的需要。因此，实现滩涂盐碱地的快速改良治理与农业高效利用具有十分重大的意义。
[0003] 我国盐碱地治理已有一定历史，有很多文献报道，中国科学院生态与地理研究所ZL01122255.7一种破多层粘板层盐碱地的治理方法，杨海军ZL200410010672.7用于治理重度盐碱地的植物模袋，宋建中研究的ZL200610102219.8一种治理流域滩涂盐碱的方法，河北省农林科学院农业经济研究所ZL200610012320.4土壤盐分单向下移治理盐碱地的方法，倪红伟ZL200710071930.6中度盐碱化草地的治理方法等都对盐碱地改良作了大量的工作。
[0004] 众所周知，灌水洗盐和秸秆还田是被证明控制土壤返盐与培肥地力的行之有效手段。从目前来看，在利用滩涂盐碱地发展农业种植方面，如何控制作物根区不积聚太多盐分、在维持耕层土壤盐分平衡的同时节约水资源并提升地力已成为制约滩涂地区农业持续发展的现实问题。现阶段滩涂地区大面积应用的秸秆还田方式主要包括秸秆覆盖还田、翻压还田和沟埋还田，控盐效果显著但脱盐效果差，且秸秆分解养分释放周期长，当季作物应用效果往往不理想；另外，从灌溉洗盐来看，滨海滩涂地区尽管雨水资源相对丰沛，但降雨量地区和季节分布不均，导致雨水资源利用率低，在旱季积盐条件下仍然要采用灌溉洗盐方式保持根区盐分平衡，且现阶段使用的灌水洗盐往往以经验为主，缺乏精准高效的灌溉过程控制，往往使得控盐效果不能达到预期要求或者水资源浪费严重；因此，建立适合滨海滩涂盐碱地的土壤高效控盐节水兼顾地力培育的方法是关键。将精量灌溉洗盐和秸秆还田相结合是加速滩涂盐碱地脱盐熟化进程的有效途径，通过灌溉洗盐快速改善耕层土壤环境，为作物生长创造相对“淡土”的生长环境，利用秸秆还田打破毛细管并降低土壤蒸散量以延缓或抑制耕层土壤返盐，保持灌溉洗盐的效果，提高水资源利用率并改善土壤理化性状，实现滩涂盐碱地的高效控盐、精量节水和加速培育。[0005] 四电极盐分传感器的详细结构、原理可参见CN ZL 200710020347.2，其输出信号对原位盐分动态变化实时响应，无时间滞后，无测量累积误差；输出模拟量对土壤盐分含量的线性响应优良，能适应宽范围的田间原位土壤盐分；由于在传感器内集合了电导率和温度两种不同物理量的测量，温度模拟量单独输出，并同时应用于电导率的温度校正；输出
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信号既可用于计算机进行数据采集，也可用普通数码式电压表直接测量。该型传感器适用于埋藏式和插入式，不仅可用于土壤盐分的动态的长期定位监测，也可用于土壤盐分的插入式快速直读，使用方便快捷，适用范围广，现已由中国科学院南京土壤研究所定型批量生产。
三、发明内容
[0006] 技术问题：本发明的目的是，针对目前滨海滩涂盐碱地土壤控盐方法效果差、技术使用单一、控盐过程监控手段落后、水资源利用效率低、地力培育进程慢等一系列现实问题，提出一套适合在滨海滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法。[0007] 技术方案：滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法，根据所种植作物的耐盐阈值确定控盐目标值，向滩涂盐碱地土壤灌底墒水压盐造墒，待土壤见干后进行深耕深翻，并在土表下铺设经过粉碎的作物秸秆，土地整平后进行播种，最后在播种后的地表进行作物秸秆整秆直接还田覆盖。
[0008] 所述的向滩涂盐碱地土壤灌底墒水压盐造墒步骤为：采用淡水间歇灌溉方法在播种前1周左右对滩涂盐碱地进行灌溉洗盐，以种植作物的耐盐阈值作为灌溉控盐目标值，利用四电极盐分传感器实时监控土壤脱盐过程，当盐含量降至作物耐盐阈值时停灌。[0009] 所述的待土壤见干后进行深耕深翻的步骤为：土壤耕翻深度为30～40cm，耕后立即耙平、耱碎并用器。
[0010] 所述的在土表下铺设经过粉碎的作物秸秆的步骤为：在地表下20～30cm处铺设经过粉碎的、长度在3～5cm的作物秸秆，用量为2.0～3.5kg/m2，以禾本科和豆科作物桔秆1∶1重量比混合使用。
[0011] 所述的在播种后进行作物秸秆整秆直接还田覆盖地表的步骤为：作物秸秆不经粉碎直接还田覆盖在播种后的地表上，用量1.0～2.0kg/m2，并及时在秸秆上洒水，一方面以免滩涂地区播种期干旱大风影响秸秆覆盖效果，另一方面加速秸秆腐烂分解。[0012] 有益效果：
[0013] (1)节约水资源，作物生长发育期可减少灌溉量。在进行播前底墒水灌溉洗盐时，由于采用四电极盐分传感器实时监控土壤脱盐过程，明确了灌溉控盐目标和停灌时间，减少了水资源损耗；同时，采用了秸秆深埋和地表覆盖，造成毛细管作用的连续性破坏，阻止了底土和地下水中盐分的上行表聚作用，有效抑制土壤返盐，无需在旱季进行灌溉洗盐，节约了水资源；此外，由于地表覆盖减少了水分散失，提升了土壤保墒效果，可降低作物生长发育期灌溉量。
[0014] (2)加速盐碱地地力培育。深翻土壤后深层施用粉碎后的作物秸秆，较未粉碎秸秆可提高分解速率，更易于腐烂分解，秸秆分解能提供大量的有机质，改善土壤理化状况，并为作物生长提供所需养分。[0015] (3)原材料易于获取，成本低廉。采用了滨海滩涂地区经济有效、资源丰富的作物秸秆作为盐碱地土壤改良原料，滨海滩涂地区水稻、小麦、大麦、玉米等作物秸秆资源丰富，可减少秸秆焚烧造成的浪费和环境污染，推动滨海滩涂地区农业废弃物的资源化利用。[0016] (4)推广前景广阔。我国盐碱地资源丰富，主要分布于包括西北、东北、华北和滨海地区在内的17个省区，总面积超过5亿亩。具有农业利用潜力的盐碱荒地和盐碱障碍耕地
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面积近2亿亩，而近期可开展农业利用的盐碱地面积达1亿亩，利用潜力巨大。这套滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水技术将控盐、节水和培肥相集成，具有轻简、低成本和高产出且简便易操作的特点，不仅适用于滨海滩涂盐碱地，在水资源更为紧缺的华北地区乃至西北内陆盐碱地都具有相当的适用性，对高效开发利用我国亿亩盐碱地具有十分广阔的推广应用前景。
四、附图说明
[0017] 图1为滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法流程示意框图；
[0018] 图2为本发明技术中底墒水灌溉对0～20cm土壤盐分含量的影响。每个数据为5个土壤样品测定值的平均数±SE；
[0019] 图3为利用本发明技术对0～20cm耕层土壤盐分动态影响的对比。每个数据点为5个土壤样品测定值的平均数±SE；
[0020] 图4为利用本发明技术对0～20cm耕层土壤重量含水量动态影响的对比。每个数据点为5个土壤样品测定值的平均数±SE。
五、具体实施方式[0021] 实施例1：
[0022] 一种滩涂盐碱地种植作物的营养型土壤控盐节水方法。其核心在于通过底墒水精量灌溉实现节水脱盐，形成滩涂盐碱地耕层相对“淡土层”，为作物生长创造良好土壤条件，利用秸秆粉碎深埋和整秆直接覆盖造成毛细管作用的连续性破坏，切断耕层土壤和深层土壤以及地下水盐分的水力联系，减缓或抑制土壤返盐，同时秸秆覆盖可降低水分散失，保持土壤墒情，此外秸秆腐烂分解可改善土壤理化性状，为作物生长提供必须养分，实现滩涂盐碱地的高效控盐、节水和培肥。主要实施环节如下：[0023] (1)根据种植作物的耐盐阈值和控盐目标值，在作物播前向滩涂盐碱地土壤灌底墒水压盐造墒
[0024] a.根据种植作物品种的耐盐阈值确定作物不同生长发育期的灌溉控盐标准
[0025] 根据种植作物品种的耐盐阈值范围确定滩涂盐碱地作物种植区域土壤控盐标准，确定依据为在作物生长发育期内的重要盐分敏感期，耕层土壤盐分应不高于耐盐阈值。本方法中由于后期控盐效果显著，因此主要控制耕层盐分含量不高于作物苗期耐盐阈值。例如：
小麦苗期的耐盐阈值为2.0g/kg，其耐盐阈值为不大于2.0g/kg土壤盐分含量；
[0027] 玉米苗期的耐盐阈值为1.7g/kg，其耐盐阈值为不大于1.7g/kg土壤盐分含量；[0028] 油葵的盐分敏感期是苗期，其耐盐阈值为不大于5g/kg土壤盐分含量；[0029] 菊芋苗期的耐盐阈值为3.0g/kg，其耐盐阈值为不大于3.0g/kg土壤盐分含量；[0030] b.结合灌溉控盐标准和四电极盐分传感器监测，在作物播前灌底墒水压盐造墒[0031] 根据种植作物品种的耐盐阈值和土壤控盐标准，结合四电极盐分传感器的盐分动态实时监测，在作物播种前对滩涂盐碱地进行底墒水精量灌溉以压盐造墒。四电极盐分传感器在种植区域的土壤剖面按照5cm、10cm、20cm、40cm和60cm垂直分层排列；底墒水灌溉采用间歇灌溉方法，每灌一次水，待其自然消耗后，田面呈湿润状态，再灌下次水，做到后水
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不见前水；间歇灌溉期间，每隔2小时采集四电极盐分传感器数据，定期掌握剖面土壤盐分状况及其动态；待盐分洗脱锋运行至耕层40cm以下、且耕层土壤含盐量不高于灌溉控盐指标(作物耐盐阈值)后，即停止灌溉，该方法可降低灌溉洗盐的水分损耗，提高水资源利用效率。
[0032] (2)待土壤见干后进行深耕深翻[0033] 待土壤见干后，进行深耕深翻，耕翻深度为30～40cm。一方面深耕晒垄，可使下层土壤疏松，抑制返盐，而且使土壤通气性变好，促进下层土壤风化；另一方面，对于下面有粘土隔层的滩涂盐碱地，通过深耕可以打破犁底层，切断毛细管，降低土壤蒸发，提高土壤透水保水性能，加速土壤淋盐。由于本方法中0～40cm深度土壤含盐量已降至作物耐盐阈值范围以内，因此深耕不会把含盐量较高的深层土壤盐分翻到地表。[0034] (3)在深耕后的土表下一定深度铺设经过粉碎的作物秸秆[0035] 在经过耕翻的土表下20～30cm深度铺设经过粉碎的、长度在3～5cm的作物秸秆，用量为2.0～3.5kg/m2；以禾本科和豆科作物桔秆1∶1混合使用为好，若只使用禾本科作物秸秆，应每亩增施10～15公斤氮肥，防止作物秸秆在分解过程中碳氮比例失调，发生微生物腐解秸秆时和作物争氮的状况。铺设完毕后将粉碎秸秆埋入土中，及时耙平、耱碎并用器，实行耕、耙、耱、旋连续作业。[0036] (4)土地整平后进行播种，并在播种后的地表进行作物秸秆整秆直接还田覆盖。[0037] 进行作物播种，播后进行秸秆整秆直接还田覆盖在地表上，用量1.0～2.0kg/m2；作物秸秆整秆还田覆盖综合考虑了沿海滩涂地区春播时期干旱风大、秋播时期台风频繁的现实状况，人工收获前茬作物后对秸秆不做处理，待后茬作物播种后，将前茬作物秸秆整秆直接还田覆盖，这样可以减少土壤水分的蒸发，达到保墒的目的，腐烂后增加土壤有机质。也可秸秆覆盖后在秸秆上洒水，一方面使得秸秆和表土层接触更为紧密，增强土壤保墒能力，以免滩涂地区播种期干旱大风影响秸秆覆盖效果，另一方面加速秸秆腐烂分解，促进养分的尽快释放。
[0038] 江苏滨海滩涂盐碱地，0～20cm耕层土壤含盐量为3.4g/kg～5.2g/kg，设4个重复，每个重复12m2(试验小区规格4m×3m)。种植作物种类为菊芋，品种名称南菊芋一号(苏鉴菊芋200901)，播种期为2009年3月30日，收获期为2009年11月29日。对照为未进行任何土壤处理下种植菊芋。地点：江苏省盐城大丰市金海农场。按实施例操作后的土壤控盐保水和有机质提升效果如图3～图4，以及表1。
[0039] 表1利用本发明技术和对照处理下作物种植前和收获后0～20cm耕层土壤有机质含量的对比。
[0040] 每个数据点为5个土壤样品测定值的平均数±SE。
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实施例2：
[0043] 根据所种植作物的耐盐阈值确定控盐目标值，向滩涂盐碱地土壤灌底墒水压盐造墒，采用淡水间歇灌溉方法在播种前1周左右对滩涂盐碱地进行灌溉洗盐，以种植作物的耐盐阈值作为灌溉控盐目标值，利用四电极盐分传感器实时监控土壤脱盐过程，四电极盐分传感器在种植区域的土壤剖面按照5cm、10cm、20cm、40cm和60cm垂直分层排列，待盐分洗脱锋运行至耕层40cm以下、且耕层土壤含盐量不高于灌溉控盐目标值后，即停止灌溉。待土壤见干后进行深耕深翻，土壤耕翻深度为30～40cm，耕后立即耙平、耱碎并用器，并在土表下铺设经过粉碎的作物秸秆，在地表下20～30cm处铺设经过粉碎的、长度
以禾本科和豆科作物桔秆1∶1的重量比在3～5cm的作物秸秆，用量为2.0～3.5kg/m2，
混合使用。土地整平后进行播种，最后在播种后的地表进行作物秸秆整秆直接还田覆盖，作物秸秆不经粉碎直接还田覆盖在播种后的地表上，用量1.0～2.0kg/m2，并及时在秸秆上洒水。
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