一种苏打盐碱稻田起排浆改良方法及其应用

技术领域

本发明属于盐碱稻田改良技术领域，具体涉及一种苏打盐碱稻田起排浆改良方法及其应用。

背景技术

我国松嫩平原西部分布着约340万公顷苏打盐碱地，其土壤pH高、碱化度高、含盐量高、通透性低、养分有效性低，属于典型的低产边际土地。然而，按照“向盐碱地要粮”国家战略，该区域已成为2022年初吉林省提出的“千亿斤粮”生产工程的关键区域，能否快速提升其粮食产能关乎粮食安全大局。尽管实践经验已经证明，种植水稻是利用苏打盐碱地的重要途径，且更是唯一公认的能够有效利用重度苏打盐碱地的农业生产方式，但事实上，如果没有高效的土壤改良措施，苏打盐碱地种稻从第一年至第四年的年度产量一般分别不超过1500、3000、5500、6500kg/hm

为了快速提高苏打盐碱稻田产量，施用降盐碱改良剂是现阶段最为普遍的土壤改良措施，例如脱硫石膏、磷石膏、氯化钙和硫酸铝等。无论哪一种改良剂，其主要作用都包括：(1)通过阳离子交换作用置换出被土壤胶体(苏打盐碱土有机质含量低，土壤胶体主要为黏粒)吸附的交换性钠离子，从而降低土壤碱化度；以及(2)通过化学反应降低土壤中的碳酸根和重碳酸根，从而降低土壤碱性。对于15cm厚的稻田耕层土壤来说，对应干土重约2000t/hm

从技术原理角度看，无论是通过连年种稻还是通过施用改良剂来降低耕层土壤盐碱，其过程都可以概括为两个子过程：(1)将盐碱从土壤胶体剥离，和(2)通过排水和入渗水把剥离的盐碱运移出耕层。前述两种方式的主要区别体现在连年种稻是通过长期不断地用水稀释土壤中的盐碱实现剥离，而改良剂是通过化学反应和离子交换作用实现剥离。事实上，正是“剥离+运移”两段式过程中的“剥离”子过程造成了时间长或成本高的困境。从关键时期角度看，各种问题几乎全部集中在稻田开发利用的前三年。基于上述分析，结合实践经验，有必要提出一种新的苏打盐碱稻田起排浆改良方法。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提出了一种苏打盐碱稻田起排浆改良方法，基于对苏打盐碱土障碍特性和改良现状的深入剖析，改变“将盐碱从土壤胶体剥离后再排出”这一盐碱治理传统思路，定位出“含量很低的黏粒是苏打盐碱土障碍消减的关键所在”，通过机械起浆，并以悬浊泥浆层的形式将土壤黏粒排出稻田，从而实现排出盐碱、改量土壤的效果。

第一方面，本发明提出了一种苏打盐碱稻田起排浆改良方法，包括如下步骤：

S101：旋耕松土：对待处理苏打盐碱稻田旋耕松土，深度为11cm～14cm；

S102：灌水泡田：向所述步骤S101处理过的所述苏打盐碱稻田灌水，并浸泡3天～7天，然后在起浆前补水至厚度为7cm～10cm；

S103：起浆：对所述苏打盐碱稻田沿顺时针或逆时针单一方向搅起泥浆；

S104：杀浆：在拖拉机上搭载装有质量百分含量为30％～50％的硫酸的容器，容器上开有小孔允许硫酸小流量持续流出；再次启动拖拉机进行搅动泥浆作业；随着硫酸混入，悬浊泥浆层中的土壤粉粒迅速沉淀，而土壤黏粒因颗粒更小且分散性更强仍保持在泥浆层中，表现为悬浊状态；持续作业至粉粒大部分沉淀、悬浊泥浆层粘稠度明显降低后停止；杀浆所使用的硫酸量为硫酸总用量的70％～80％；

S105：排浆：在搅动泥浆作业的同时，开启稻田进水口和排水口，使补水和排水同时进行，利用清水水流将悬浊泥浆层排出稻田；同时继续拖拉机搅动作业，将剩余的硫酸继续洒入稻田内，并利用激起的浪涌促进悬浊泥浆层排出稻田，至硫酸全部洒完停止拖拉机作业；至悬浊泥浆层排出95％以上关闭稻田进水口，排水口保持开启状态直至稻田内水层排干；

S106：晾田：当所述待处理苏打盐碱稻田为新开稻田或二年稻田时，稻田内水排干后自然晾晒至成年人正常行走泥不粘鞋；当所述待处理苏打盐碱稻田为三年稻田时，不需要晾田；

S107：蓄水：当所述待处理苏打盐碱稻田为新开稻田时，于插秧前1天蓄1cm～2cm花达水；和/或，当所述待处理苏打盐碱稻田为二年稻田时，于插秧前1天～3天蓄1cm～2cm花达水；和/或，当所述待处理苏打盐碱稻田为三年稻田时，在所述步骤S105排浆完成后直接蓄花达水以备插秧。

本发明的苏打盐碱稻田起排浆改良方法可快速大幅降低土壤盐碱，成本低于1000元/hm

本发明中的花达水是指，土壤的含水量达到饱和，明水面积仅占地块面积的1/4～1/3。

作为本发明的具体实施方式，在所述步骤S101中，当所述待处理苏打盐碱稻田为新开稻田时，旋耕松土深度为11cm～12cm；和/或，当所述待处理苏打盐碱稻田为二年稻田时，旋耕松土深度为12cm～13cm；和/或，当所述待处理苏打盐碱稻田为三年稻田时，旋耕松土深度为13cm～14cm。

作为本发明的具体实施方式，在所述步骤S103中，搅起泥浆的拉力不小于80kw。

作为本发明的具体实施方式，在所述步骤S103中，采用驱动式搅浆机和/或振捣提浆机搅起泥浆。

作为本发明的具体实施方式，在所述步骤S104和S105中，当所述待处理苏打盐碱稻田为新开稻田时，硫酸总用量1.0t/hm

作为本发明的具体实施方式，在所述步骤S105中，所述进水口密度为4个/hm

作为本发明的具体实施方式，在所述步骤S105中，所述排水口密度为4个/hm

作为本发明的具体实施方式，在所述步骤S105中，所述进水口与所述排水口对向交错分布。

第二方面，本发明提出了所述的苏打盐碱稻田起排浆改良方法在盐碱地改良领域的应用。

本发明具有如下有益效果：

本发明的苏打盐碱稻田起排浆改良方法的原理如下：土壤中的盐碱主要吸附在由矿质黏粒和腐殖质组成的土壤胶体上，贫瘠的苏打盐碱土腐殖质含量低，因此，苏打盐碱土的盐碱主要集中在土壤的黏粒部分。例如，根据白城地区采集的100余份土壤样品测试结果，苏打盐碱土质地偏细，但以细沙至粉粒为主，黏粒含量并不高，相反地，超过95％土壤样品的黏粒含量都低于7％。也就是说，理论上，只要把这7％黏粒从土壤中移除，就可以排出土壤中绝大部分盐碱。苏打盐碱土的黏粒吸附着大量交换性钠离子，而钠离子水合半径大，使得黏粒分散性极强，因此通过本发明中的起浆作业，可以使大量黏粒悬浮形成悬浊泥浆层，再通过起排浆作业将形成的悬浊泥浆层排出，从而实现大量排出黏粒的效果，达到降盐碱改土壤的目的。

附图说明

图1为本发明实施例与对比例的产量对比；其中，新开对照为对比例1的产量，新开起排浆为实施例1的产量，二年对照为对比例2的产量，二年起排浆为实施例2的产量。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。

实施例1

实施例1的试验新开稻田位于吉林省大安市大岗子镇，其耕层土壤pH为10.57，电导率为1.05mS/cm，碱化度41％。对其进行起排浆改良，包括如下步骤：

(1)旋耕松土：对待处理苏打盐碱稻田旋耕松土，深度为11.5cm。

(2)灌水泡田：向所述步骤(1)处理过的所述苏打盐碱稻田灌水，并浸泡5天，然后在起浆前补水至厚度为9cm。

(3)起浆：采用驱动式搅浆机对所述苏打盐碱稻田沿逆时针方向充分搅起泥浆，搅起泥浆的拉力为100kw。

(4)杀浆：在拖拉机上搭载装有质量百分含量为30％的硫酸的容器，容器上开有小孔允许硫酸小流量持续流出；再次启动拖拉机进行搅动泥浆作业；随着硫酸混入，悬浊泥浆层中的土壤粉粒迅速沉淀，而土壤黏粒因颗粒更小且分散性更强仍保持在泥浆层中，表现为悬浊状态；持续作业至粉粒大部分沉淀、悬浊泥浆层粘稠度明显降低后停止；杀浆所使用的硫酸量为硫酸总用量的75％，硫酸总用量为1.2吨/hm

(5)排浆：在搅动泥浆作业的同时，开启稻田进水口和排水口，使补水和排水同时进行，利用清水水流将悬浊泥浆层排出稻田；同时继续拖拉机搅动作业，将剩余的硫酸继续洒入稻田内，并利用激起的浪涌促进悬浊泥浆层排出稻田，至硫酸全部洒完停止拖拉机作业；至悬浊泥浆层排出99％关闭稻田进水口，排水口保持开启状态直至稻田内水层排干。进水口密度为6个/hm

(6)晾田：稻田内水排干后自然晾晒至成年人正常行走泥不粘鞋。

(7)蓄水：将稻田中的水排干后需自然晾干后于插秧前1天蓄1cm花达水。

秋季测产，起排浆处理产量达到5065kg/hm

对比例1

对比例1试验新开稻田位于吉林省大安市大岗子镇，其耕层土壤pH为10.57，电导率为1.05mS/cm，碱化度41％。对其不进行起排浆处理，直接种植水稻。秋季测产，水稻产量仅为402kg/hm

实施例2

实施例2采用的二年稻田位于吉林省大安市大岗子镇，前一年为直接种稻，耕层土壤pH 10.43，电导率0.96mS/cm，碱化度37％。对其进行起排浆改良，包括如下步骤：

(1)旋耕松土：对待处理苏打盐碱稻田旋耕松土，深度为12.5cm。

(2)灌水泡田：向所述步骤(1)处理过的所述苏打盐碱稻田灌水，并浸泡7天，然后在起浆前补水至厚度为8cm。

(3)起浆：采用驱动式搅浆机对所述苏打盐碱稻田沿顺时针方向搅起泥浆，搅起泥浆的拉力为90kw。

(4)杀浆：在拖拉机上搭载装有质量百分含量为50％的硫酸的容器，容器上开有小孔允许硫酸小流量持续流出；再次启动拖拉机进行搅动泥浆作业；随着硫酸混入，悬浊泥浆层中的土壤粉粒迅速沉淀，而土壤黏粒因颗粒更小且分散性更强仍保持在泥浆层中，表现为悬浊状态；持续作业至粉粒大部分沉淀、悬浊泥浆层粘稠度明显降低后停止；杀浆所使用的硫酸量为硫酸总用量的80％，硫酸总用量为1t/hm

(5)排浆：在搅动泥浆作业的同时，开启稻田进水口和排水口，使补水和排水同时进行，利用清水水流将悬浊泥浆层排出稻田；同时继续拖拉机搅动作业，将剩余的硫酸继续洒入稻田内，并利用激起的浪涌促进悬浊泥浆层排出稻田，至硫酸全部洒完停止拖拉机作业；至悬浊泥浆层排出97％关闭稻田进水口，排水口保持开启状态直至稻田内水层排干。进水口密度为6个/公顷，排水口密度为6个/公顷，进水口与排水口对向交错分布。

(5)晾田：稻田内水排干后自然晾晒至成年人正常行走泥不粘鞋。

(6)蓄水：将稻田中的水排干后需自然晾干后于插秧前2天蓄1.5cm花达水。

秋季测产，起排浆处理产量达到6304kg/hm

对比例2

对比例2采用的二年稻田位于吉林省大安市大岗子镇，前一年为直接种稻，耕层土壤pH 10.43，电导率0.96mS/cm，碱化度37％。对其不进行起排浆处理，直接种植水稻。秋季测产，水稻产量仅为2042kg/hm

在本发明中的提到的任何数值，如果在任何最低值和任何最高值之间只是有两个单位的间隔，则包括从最低值到最高值的每次增加一个单位的所有值。例如，如果声明一种组分的量，或诸如温度、压力、时间等工艺变量的值为50-90，在本说明书中它的意思是具体列举了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等数值。对于非整数的值，可以适当考虑以0.1、0.01、0.001或0.0001为一单位。这仅是一些特殊指明的例子。在本申请中，以相似方式，所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合都被认为已经公开。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。