【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农田排水和土壤淋洗，具体涉及一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法。
技术介绍
1、旱作农田腾发强度大，频繁的劣水灌溉(如微咸水、城市排污废水)以及农药化肥的施用导致可溶性盐大量残积在土壤中，致使作物遭受盐分胁迫。因此，在不影响当前水肥模式的前提下，采用适宜的田间工程调控土壤盐分，是提升旱作农田产能持续性的必由之路。
2、灌水淋洗是盐渍农田普遍采用的一类脱盐方式，其通过向目标田块灌注大量的低盐水，使积聚在浅层土壤中的盐分随水分下渗至深层土壤，达到近地表耕作层土壤的脱盐。然而，旱作农田中土壤含水量普遍偏低，土壤淋洗需消耗过多的灌水资源，导致水资源利用效率低，且下渗的高盐淋溶水可能诱发次生地下水污染。因此，需要同步考虑淋洗时的水分节耗与高盐淋溶水的无害化处理。
3、暗管排水是对农田土壤水分进行定向调控的一种常见田间工程，其通过在土壤中水平向埋设开孔透水的管道，当地下水位上升至暗管埋深时，管体周围土壤处于饱和状态，土壤中的水分通过管道壁进入管内部并沿管水平排出，实现对地下水位的调控。
4、公开号为cn 1765169a的中国专利申请公开了一种利用暗管排水方法改良盐碱地系统工程技术，其主要是通过在地下铺设暗管的方式实现淋溶液排出土体，避免高盐淋溶水分引发的次生污染。然而，在盐分淋洗过程中上述方案所需的灌水资源消耗量较大，土壤盐分的淋洗收益低。其次，暗管技术若在地下水位埋深浅的地区，易导致含盐淋溶水下渗破坏地下水质，且不利于农田含污排水的集中处理。
5、基
技术实现思路
1、解决的技术问题：针对现有技术中存在的的淋洗耗水量大以及排水难以回收等技术问题，本专利技术提出一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，通过在近地表耕作层下方构筑凹面压实型的犁底层，将开孔透水的暗管埋设在凹面面底处，在降雨或灌溉过程中，经耕作层下渗的含盐淋溶水汇集至凹面处形成饱和含水带，随水分积聚程度的增加，饱和带内的压力水头增大，含盐淋溶水通过透水暗管排出土体，实现对耕作层的针对性淋洗，相比于传统淋洗整个土壤剖面，本专利技术方法具有节水淋洗的效用；其次，高压实度的犁底层配和浅埋的暗管减少高盐淋溶水量的下渗，避免污染地下水。另外，在利用暗管管道分流的方式实现淋溶水的定向收集，避免淋溶水造成次生污染。
2、技术方案：一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，所述淋洗除盐的方法基于旱作农田，农田田首与灌水渠道相邻，农田田尾与排水沟道相邻，具体方法如下：
3、步骤一、翻耕、除杂并翻晒目标田块；
4、步骤二、开挖具有设计倾角的土壤剖面：将与灌水渠道相邻的田首到与排水沟道相邻的田尾之间的垂直方向视为目标田块的纵向，将两侧田埂之间的水平方向视为目标田块的横向，首先进行纵向开挖，从田首到田尾开挖，开挖的横向剖面形状为左右对称的v字型凹面，两侧斜坡对应同一坡角，角度范围取5°～10°，得到具有设计倾角的犁底层坡面轮廓；
5、步骤三、构筑犁底层、压实土壤剖面：待具有设计倾角的犁底层坡面轮廓开挖完成后，利用压实器械进行土壤压实；
6、步骤四、开挖并构筑压实矩形土坑：在犁底层凹面面底处纵向方向开挖一个贯穿的矩形土坑，并在矩形土坑底面上铺设黏性土层，并将黏性土层进行压实，随后，在矩形土坑内侧、犁底层与矩形土坑衔接处构筑坡角为45°～60°的坡体，使矩形土坑横向截面呈倒梯形状，防止淋溶水在衔接处发生渗漏；
7、步骤五、埋设暗管：在矩形土坑上表面放置开孔透水的排水暗管，并且，田首处暗管埋设高度高于田尾；
8、步骤六、铺设砾石层和粗砂层：为防止上层土壤细颗粒下移堵塞透水暗管，在暗管上铺设砾石层，在砾石层上方铺设粗砂层至填满矩形土坑，砾石层和粗砂层的铺设厚度按照3:7的比例进行设置；
9、步骤七、构筑田尾端黏性土挡水面：待土坑填满后，在田尾处构筑一个用于防止水分从田尾侧的土壤渗出的黏性土挡水面；
10、步骤八、回填耕作层土壤：待黏性土挡水面构筑完成后，将表土层均匀回填并整平，回填土容重在1.2～1.3g/cm3；
11、步骤九、在降雨或灌溉过程中，经地表耕作层下渗的含盐淋溶水汇集至犁底层凹面处，进而在此形成饱和含水带，随水分积聚程度的增加，饱和带处的压力水头增大，含盐淋溶水通过透水暗管排出土体，以实现对耕作层的针对性淋洗。
12、进一步地，所述步骤一中翻耕、除杂并翻晒目标田块具体如下：将目标田块的土地平整并去除杂物，将目标田块地表下方深度在30cm内的表层土壤耕作层推起并放置在目标田块附近的临时堆土区，随后将地表下方深度在60cm内的土壤翻耕、碎土、整平以及清理杂物，为犁底层的构筑做准备。
13、进一步地，所述步骤二中v字型横向剖面开挖时，田块横向中点的最大挖设深度，计算公式如下式(i)：
14、h＝tanβ×l(i)
15、式中，h为横向中点处最大挖设深度，cm；β为坡角，°，取5°～10°；l为田块的宽度的一半，cm。
16、进一步地，所述步骤三中利用压实器械进行土壤压实，具体如下：以田首到田尾碾压一个来回为一轮，每进行一轮压实测定一次压实面以下20cm厚度土壤的容重，确认所构筑坡面的压实容重达到预期目标即所压实的犁底层土壤容重＞1.5g/cm3，在土壤压实容重达标后，在随机位置采集柱体的原状土样，进行下渗水分速率的测定，要求所构筑的犁底层的水分下渗速度＜15cm/d，若土壤水分下渗速率未达标，则重新进行压实，并将压实容重稍微上调，直至土壤水分下渗速率达标为止。
17、进一步地，在压实土壤前，将待压实的土壤质量含水量调整至60～80％。
18、进一步地，所述步骤五中为放置暗管前先采用薄膜将犁底层和矩形土坑表面进行贴合覆盖，并将薄膜两端嵌入在犁底层内部，然后在薄膜上放置暗管。
19、进一步地，所述暗管外包裹一层透水土工布，所述暗管内径为8～11cm，暗管上半表面均匀开孔，孔径范围为1～5mm，开孔密度为管体面积的3～10％，在暗管的下半表面不开孔，以便于水分沿管底流动。
20、进一步地，所述步骤七中黏性土挡水面基于犁底层构筑，呈垂向倒三角型，黏性土挡水面的两条边与田尾剖面犁底层斜边重合，其高度与田尾侧犁底层的横向v字型凹面的斜边高程差一致。
21、进一步地，待黏性土挡水面构筑完成后，在犁底层上方进行一轮灌水，以验证暗管排水使用效果是否达标，达标条件为暗管排水量不低于灌水量的70％，若不达标，则检修暗管的埋设角度以及其内部是否发生於堵，或者检查矩形土坑底部和黏性土挡水面是否发生渗漏。
22、进一步地，所述步骤五中，在矩形土坑上表面放置暗管后，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，基于旱作农田，农田田首与灌水渠道相邻，农田田尾与排水沟道相邻，具体方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤一中翻耕、除杂并翻晒目标田块具体如下：将目标田块的土地平整并去除杂物，将目标田块地表下方深度在30cm内的表层土壤耕作层推起并放置在目标田块附近的临时堆土区，随后将地表下方深度在60cm内的土壤翻耕、碎土、整平以及清理杂物，为犁底层的构筑做准备。
3.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤二中V字型横向剖面开挖时，田块横向中点的最大挖设深度，计算公式如下式(I)：
4.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤三中利用压实器械进行土壤压实，具体如下：以田首到田尾碾压一个来回为一轮，每进行一轮压实测定一次压实面以下20cm厚度土壤的容重，确认所构筑坡面的压实容重达到预
5.根据权利要求4所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，在压实土壤前，将待压实的土壤质量含水量调整至60～80％。
6.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤五中为放置暗管(4)前先采用薄膜(3)将犁底层(8)和矩形土坑表面进行贴合覆盖，并将薄膜(3)两端嵌入在犁底层(8)内部，然后在薄膜(3)上放置暗管(4)。
7.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述暗管(4)外包裹一层透水土工布(5)，所述暗管(4)内径为8～11cm，暗管上半表面均匀开孔，孔径范围为1～5mm，开孔密度为管体面积的3～10％，在暗管的下半表面不开孔，以便于水分沿管底流动。
8.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤七中黏性土挡水面(12)基于犁底层(8)构筑，呈垂向倒三角型，黏性土挡水面(12)的两条边与田尾剖面犁底层(8)斜边重合，其高度与田尾侧犁底层(8)的横向V字型凹面的斜边高程差一致。
9.根据权利要求8所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，待黏性土挡水面(12)构筑完成后，在犁底层(8)上方进行一轮灌水，以验证暗管(4)排水使用效果是否达标，达标条件为暗管排水量不低于灌水量的70％，若不达标，则检修暗管(4)的埋设角度以及其内部是否发生於堵，或者检查矩形土坑底部和黏性土挡水面(12)是否发生渗漏。
10.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤五中，在矩形土坑上表面放置暗管(4)后，将靠近灌水渠道一侧的管口封堵，靠近排水沟道一侧的暗管伸出田埂20～30cm，并在管道出口外接一个Y型三通接头(9)，将该Y型三通接头(9)横置于排水沟道上方，一侧连接用于排放汇集的淋溶水支管，淋溶水支管通过淋洗球形阀门(10)与收纳池(13)连接，Y型三通接头(9)另一侧通过管道连接排涝球形阀门(11)设于排水沟道的上方，用于普通排水。
...【技术特征摘要】
1.一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，基于旱作农田，农田田首与灌水渠道相邻，农田田尾与排水沟道相邻，具体方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤一中翻耕、除杂并翻晒目标田块具体如下：将目标田块的土地平整并去除杂物，将目标田块地表下方深度在30cm内的表层土壤耕作层推起并放置在目标田块附近的临时堆土区，随后将地表下方深度在60cm内的土壤翻耕、碎土、整平以及清理杂物，为犁底层的构筑做准备。
3.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤二中v字型横向剖面开挖时，田块横向中点的最大挖设深度，计算公式如下式(i)：
4.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤三中利用压实器械进行土壤压实，具体如下：以田首到田尾碾压一个来回为一轮，每进行一轮压实测定一次压实面以下20cm厚度土壤的容重，确认所构筑坡面的压实容重达到预期目标即所压实的犁底层土壤容重＞1.5g/cm3，在土壤压实容重达标后，在随机位置采集柱体的原状土样，进行下渗水分速率的测定，要求所构筑的犁底层的水分下渗速度＜15cm/d，若土壤水分下渗速率未达标，则重新进行压实，并将压实容重稍微上调，直至土壤水分下渗速率达标为止。
5.根据权利要求4所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，在压实土壤前，将待压实的土壤质量含水量调整至60～80％。
6.根据权利要求1所述的一种利用压实型犁底层实现耕作层土壤配合暗管进行淋洗除盐的方法，其特征在于，所述步骤五中为放置暗管(4)前先采用薄膜(3)将犁底层...
【专利技术属性】
技术研发人员：陆培榕，杨玉杰，夏丛轩，刘亚鑫，于利骁，张子坤，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：
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