有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统技术方案

有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统：包括在有犁底层稻田设有的秸秆竖井、地下水平渗滤体和排水明沟。地下水平渗滤体，是由排水暗管外裹透水土工布和稻麦作物秸秆渗滤材料构成；排水暗管出口与农田排水明沟相连，排水明沟与地下水平渗滤体进水端稻田地表面之间形成水头差；所述秸秆竖井是通过打孔方法，沿着排水暗管长度方向和排水暗管之间设置。秸秆竖井由作物秸秆把和稻壳做成，秸秆把直径为12~14cm，竖井内壁与秸秆把之间的空隙用稻壳密实填满。本实用新型专利技术原理清晰，结构合理，成本便宜，施工方便，具有氮磷拦截效果好的特点，在具有灌排条件的地区可推广应用，特别适用于有犁底层稻田土壤氮磷拦截。

【技术实现步骤摘要】
有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统
本技术涉及一种有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统。
技术介绍
犁底层是由于长期耕作受到犁刀及负重的挤压和降水时黏粒随水沉积而形成，其结构多半为片状结构或大块状结构，容重大、总孔隙度小、渗水性很弱。随着我国农业机械化水平的提高，越来越多的稻田中出现较为坚硬、透水和透气性差的犁底层，犁底层的存在不仅阻碍了作物根系的生长，造成土壤环境恶化，降低了土壤的蓄水保水能力，同时缩短了农田地下径流的渗漏路径，削弱了农田土壤的渗滤作用，加大了农田径流氮磷污染物的流失。农业面源污染造成大量的氮磷营养物进入江河、湖库，导致水体富营养化，破坏了水生生物的生存环境，更严重的将导致水环境恶化，水生生态系统失衡。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，也进一步加剧了水资源短缺的矛盾。目前，针对有犁底层土壤地区，打破犁底层的方法分为“犁沟套耕”和“人工分层翻土”两种。这两种方法费时、费力，而且作用持续时间不长。如何针对存在犁底层的稻田土壤，开发既有效改善土壤环境状况，又有效控制农田土壤渗流中氮磷排放的渗滤拦截技术，对提高作物产量、减少地表径流、促进农业持续发展、保护水环境和生态健康具有特别重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统，竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截系统埋设于农田地下，主要材料有聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）波纹塑料吸水管、透水土工布、稻麦作物秸秆、稻壳等，由穿透稻田犁底层的垂直秸秆竖井排水以及由波纹塑料暗管与透水土工布和作物秸秆外包层构成的水平排水组成。本技术目的是通过以下技术方案实现的，有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统，在有犁底层稻田设有秸秆竖井、地下水平渗滤体和排水明沟；所述地下水平渗滤体，是由排水暗管外裹透水土工布和作物秸秆渗滤材料组成；是在有犁底层稻田依据排水工程设计标准，通过水力计算确定水平波纹塑料暗管排水系统布置规格与管径，塑料排水暗管倾斜设置，坡度为1/1000~1/2000；排水暗管出口与农田排水明沟相连，排水明沟与地下水平渗滤体进水端有犁底层的稻田地表面之间形成水头差，排出稻田地下径流，实现对稻田地下水位调节、适宜土壤含水量控制功能；所述秸秆竖井通过打孔方法实现，秸秆竖井包括深层竖井和浅层竖井，深层竖井竖直设置在于排水暗管上，深层竖井之间的间距为3~4m；浅层竖井竖直设置在排水暗管之间，浅层竖井之间间距为排水暗管间距的1/2～1/4；深层竖井和浅层竖井穿透稻田犁底层实现犁底层上下土层土壤溶液的渗滤连通。进一步的，所述排水暗管为波纹塑料吸水管，排水暗管管身均匀打孔。进一步的，所述作物秸秆外包料为稻麦秸秆。进一步的，所述秸秆竖井所用秸秆为稻麦秸秆。进一步的，所述深层竖井（5）和浅层竖井（8）均是由作物秸秆把和外填材料构成，秸秆把直径为12~14cm秸秆竖井内壁与秸秆把之间的空隙用填充材料密实填满，填充材料是稻壳。有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统的应用方法，包括以下步骤：（1）布置垂直打破犁底层排水氮磷拦截装置：有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截系统，在有犁底层稻田设有秸秆竖井、地下水平渗滤体和排水明沟；所述地下水平渗滤体，是由排水暗管外裹透水土工布和作物秸秆渗滤材料组成；是在有犁底层稻田依据排水工程设计标准，通过水力计算确定水平波纹塑料暗管排水系统布置规格与管径，排水暗管倾斜设置，坡度为1/1000~1/2000；排水暗管出口与农田排水明沟相连，排水明沟与地下水平渗滤体进水端有犁底层的稻田地表面之间形成水头差，排出稻田地下径流，实现对稻田地下水位调节、适宜土壤含水量控制功能；秸秆竖井通过打孔方法实现，秸秆竖井包括深层竖井和浅层竖井，深层竖井竖直设置在于排水暗管上，深层竖井之间的间距为3~4m；浅层竖井竖直设置在排水暗管之间，浅层竖井之间间距为排水暗管间距的1/2～1/4；深层竖井和浅层竖井穿透稻田犁底层实现犁底层上下土层土壤溶液的渗滤连通；（2）秸秆竖井氮磷拦截：利用灌溉或降雨所产生的渗流使含有氮磷的水流进入秸秆竖井，稻麦秸秆把吸附并拦截土壤水溶液中的氮磷，使氮磷保留在土壤中，不含氮磷的水流进入排水暗管。（3）地下水平排水氮磷拦截：排水暗管管身均匀打孔，一方面汇集步骤（2）所述秸秆竖井的出水流，另一方面，也相当于渗滤体，犁底层以下的含有氮磷的水流，通过渗流作用，流向排水暗管时，排水暗管外包裹的水土工布能够防止暗管堵塞，稻麦作物秸秆渗滤材料将氮磷拦截在土壤中。利用田面与排水明沟之间所形成的水头差将所述秸秆竖井出水流引到排水明沟。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：（1）秸秆排水竖井通过穿透稻田犁底层，人工打破不透水层，形成稻田犁底层上下土层土壤水分渗流的连续通道，施工方便、简单，成本低廉。（2）秸秆渗滤有效使用期结束后，留下穿过不透水犁底层的渗流孔在一定时间内继续发挥排水作用，通过沿着地下水平渗滤体长度方向在新的位置上设置新的秸秆排水竖井，可以保证排水和氮磷渗滤拦截作用的持续发挥。（3）稻田地下排水中的硝态氮含量占总氮的比重较高，作为以碳源为主的稻麦作物秸秆有机材料，对稻田地下渗流中的硝态氮拦截去除具有明显的优势。（4）地下水平渗滤体中的波纹塑料暗管和透水土工布外包材料可以确保30年以上工程有效使用期的地下排水要求；作物秸秆腐殖质化后仍可保持良好的组织结构，仍可在一定时间内发挥其氮磷渗滤拦截作用。（5）透水土工布通过机器自动包裹于波纹塑料吸水管的外部，作物秸秆把和外包层铺设同样施工方便；该系统不仅排水效果好，而且可处理大量农业废弃物，节能环保，成本低廉。（6）本专利申请人的是研究结果表明，在3~4年左右的秸秆渗滤有效使用期内，可有效拦截土壤水溶液中40~50%的氮磷元素，秸秆与透水土工布的联合作用，氮磷拦截率将提升超过10%。附图说明图1是本技术有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统的立体结构示意图；图2是本技术有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统的平面结构示意图；图3是本技术有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统的剖视结构示意图；图4是本技术有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统渗滤体的立体结构示意图；图5是本技术有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统渗滤体的横断面示意图；图中：1排水暗管、2作物秸秆、3透水土工布、4土层、5深层竖井、6排水明沟、7稻壳、8浅层竖井。具体实施方式如图1-5所示，有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统，包括在有犁底层稻田设有秸秆竖井5、地下水平渗滤体和排水明沟6。地下水平渗滤体，是由排水暗管1外裹透水土工布3和稻麦作物秸秆2渗滤材料组成；是在有犁底层稻田依据排水工程设计标准，通过水力计算确定水平波纹塑料暗管排水系统布置规格与管径，排水暗管倾斜设置，坡度为1/1000~1/2000，排水暗管出口与农田排水明沟6相连，排水明沟与地下水平渗滤体进水端有犁底层的稻田地表面之间形成水头差本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统，包括排水明沟（6），其特征是，有犁底层稻田设有秸秆竖井、地下水平渗滤体；所述地下水平渗滤体是由排水暗管（1）外裹透水土工布（3）和作物秸秆（2）渗滤材料组成；单个排水暗管倾斜设置，坡度为1/1000~1/2000，排水暗管之间平行设置；排水暗管（1）出口与农田排水明沟（6）相连，排水明沟（6）与地下水平渗滤体进水端有犁底层的稻田地表面之间形成水头差；所述秸秆竖井包括深层竖井（5）和浅层竖井（8），深层竖井（5）竖直设置在于排水暗管（1）上，深层竖井（5）之间的间距为3~4m；浅层竖井（8）竖直设置在排水暗管（1）之间，浅层竖井（8）之间间距为排水暗管（1）间距的1/2～1/4；深层竖井（5）和浅层竖井（8）穿透稻田犁底层实现犁底层上下土层土壤溶液的渗滤连通。

【技术特征摘要】
1.一种有犁底层稻田秸秆竖井与地下水平排水结合氮磷渗滤拦截去除系统，包括排水明沟（6），其特征是，有犁底层稻田设有秸秆竖井、地下水平渗滤体；所述地下水平渗滤体是由排水暗管（1）外裹透水土工布（3）和作物秸秆（2）渗滤材料组成；单个排水暗管倾斜设置，坡度为1/1000~1/2000，排水暗管之间平行设置；排水暗管（1）出口与农田排水明沟（6）相连，排水明沟（6）与地下水平渗滤体进水端有犁底层的稻田地表面之间形成水头差；所述秸秆竖井包括深层竖井（5）和浅层竖井（8），深层竖井（5）竖直设置在于排水暗管（1）上，深层竖井（5）之间的间距为3~4m；浅层竖井（8）竖直设置在排水暗管（1）之间，浅层竖井（8）之间间距为排水暗管（1）间距的1/2～1/4；深层竖井（5）和浅层竖井（8）穿透稻田犁底层实现犁底...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明耀，于贤磊，杨夏威，窦超银，郭世伟，邵孝侯，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32