一种模拟干旱区盐碱发生的自然地质过程改造荒漠土的方法与流程

1.本发明属于干旱区盐碱土改良的种植领域，具体涉及荒漠土改造为宜农田和绿洲生态屏障恢复区的方法。


背景技术：

2.新疆兵团南进，人口搬迁的同时，需要开垦盐碱荒地，增加土地发展经济、稳定人口。然而新垦的部分土地由于返盐严重，被迫撂荒，具有生产经验的北疆技术人员，带着石河子团场多年开荒改土的成功经验也未能解决南疆的盐渍土问题，课题组经实地考察发现，南疆由于水资源比北疆匮乏，其新垦地多在水分条件好的水库周边、河道沿岸、冲洪积低地，从地形上看，均为低平洼地，在历史残留积盐无法排泄、禁止开采地下水、地下水位因地表水灌溉而不断抬升、潜水临界水位周期上行的影响下，以致于现有的排碱沟、暗管排盐、竖井排盐等技术不能解决盐碱返盐的问题。团场不得已将开垦数年的土地撂荒，不仅打击了兵团人发展经济的信心，也带来了生态问题。原有的和最近的土地开发，带来的原始植被破坏、天然绿洲退化、常年风沙、浮尘天气，严重影响了南疆人们的生产和生态环境。
3.新疆人工绿洲内虽然盐碱地遍布，但是，无论是农田还是绿化地，坡峦地总比低平地的农作物或者树木生长更好，表面上是地势改变了土地盐碱程度，实质包含着干旱区盐碱发生的自然地质过程规律：新疆干旱区具有特殊的内陆地带性地貌规律，山川融雪水为水源，从山地形成径流流向盆地的途中，不断接纳盐类(盐岩风化盐、土壤残积盐和现代积盐)按照坡降汇入洼地，形成山地-戈壁-山前倾斜平原-冲洪积细土平原(绿洲、沙漠)-沼泽和盐湖的地貌单元，也形成了自然地质过程的盐碱梯度。
4.随着新疆经济社会的发展，水资源需求与日俱增，天然生态用水受到挤占，引发的生态环境问题日见突出。当前，综合有关课题的研究成果，专家们普遍认为，在西北干旱地区生态环境和社会经济的耗水以各占50％为宜。南疆河川径流的特点是：汛期较晚，夏水集中，冬水较大，休作期的生态用水大量流入绿洲区外围沙漠排泄区以及河流故道下游荒漠生态区，使干旱区径流自然衰竭散失，这种低效的无序管理，造成植被覆盖低、单一、不利于生物多样。
5.本课题组针对以上问题，结合盐生植物改良土壤实践，合理引导生态水，应用干旱区盐碱发生的自然地质过程规律，将荒漠土改造为可持续宜农田和绿洲的防风固沙屏障，为兵团南进将荒漠土开垦为长效良田、防风固沙和维护生态系统多样性提供示范。


技术实现要素：

6.本发明目的在于，提供一种模拟干旱区盐碱发生的自然地质过程改造荒漠土的方法，该方法在绿洲荒漠过渡带，建造高位蓄水池，人工引入生态用水形成“淡水塔”水头；因地势构造缓坡地，掺沙、重施有机肥改良耕层土壤；依据潜水返盐临界深度划分宜农田、盐土分界线，利用垄作、膜下滴灌、盐生植物分段改良土壤；修排碱沟、挖干排盐坑，驱动土壤水盐汇集到坡底容泄区；建造盐生植物防风固沙林，减少淡水蒸发，降盐改土，维护生态体
系。构建宜农区-周期返盐盐土区-干排盐容泄区分带系统，为极端干旱区创造可持续耕地、重建绿洲防风固沙生态屏障提供示范，解决新疆兵团南移垦荒后土地返盐弃耕以及天然绿洲退化、沙暴、扬沙和浮尘天气危害严重的生产和生态问题。
7.本发明所述的一种模拟干旱区盐碱发生的自然地质过程改造荒漠土的方法，按下列步骤进行：
8.建造缓坡地:
9.a、选择绿洲外围荒漠土，依据地势，借助机械构建10
°
缓坡地(2)，坡面40cm按体积百分比掺沙20％，翻耙均匀后，每亩旋耕施入3000kg腐熟牛羊粪肥，实施透水、培肥的耕层基质改良；
10.坡顶修建高位蓄水池：
11.b、在缓坡地(2)坡顶每300亩修建1个长300m
×
宽100m
×
深1.5m的蓄水池(1)，蓄水池(1)全池盘铺设复合土工膜；休作行洪期蓄水，由季节性径流生态用水补给，蓄水池(1)水面的1/3覆盖相互连接的炭化竹片，炭化竹片随季节或日光牵移；
12.缓坡地分带种植：
13.c、缓坡地(2)规划为长300米、宽150米的条田；
14.第一年，盐生植物移盐：按间距0.6m平行等高线布设滴灌带，将盐地碱蓬沿滴灌带撒播；播后随即灌水，出苗期每隔2天灌水1次，灌水以湿润峰到达两相邻滴灌带中线为度；苗期后以土壤湿度为15％时进行补水，每次灌水量控制在150m3/hm2；7-8月植物营养生长旺盛期，加大灌水量洗盐；10月下旬收割盐地碱蓬与饲料玉米配制富含植物盐的青贮饲料；
15.第二年，缓坡地(2)分区改良：划分盐渍区(5)和宜农区(4)，以潜水位返盐临界深度3m和坡度10
°
计算，盐渍区(5)为分界线(3)以下15m的缓坡地及干排盐坑(6)，宜农区(4)为分界线(3)以上至坡顶；
16.宜农区(4)种植盐生绿肥和耐盐饲草：平行等高线起垄膜下滴灌种植，垄宽50cm，垄高20cm，垄距30cm，膜上点播1行饲料玉米和1行草木樨，玉米留高茬收获青贮，玉米茬与草木樨用打杆机粉碎后旋耕还田；
17.盐渍区(5)：种植盐地碱蓬，按间距0.6m平行等高线布设滴灌带，将盐地碱蓬沿滴灌带撒播；播后随即灌水，出苗期每隔2天灌水1次，灌水以湿润峰到达两相邻滴灌带中线为度；苗期后以土壤湿度为15％时进行补水，每次灌水量控制在150m3/hm2；7-8月植物营养生长旺盛期，加大灌水量洗盐；10月下旬收割盐地碱蓬与饲料玉米配制富含植物盐的青贮饲料；
18.第三年：宜农区(4)种植棉花，平行等高线用棉花播种机起垄、铺滴灌带、覆膜、播种一体化进行；盐渍区(5)种植盐生蔬菜，平行等高线滴灌、撒播盐地碱蓬，苗高约35cm留茬15cm采摘做鲜菜，花前可多次采摘；
19.在经过盐生植物吸盐-盐分淋溶、盐生绿肥肥地-盐分淋溶、先锋农作物熟地-盐分淋溶的3年改良后，宜农区(4)即可通过实施常规农作物轮作制达到高产稳产田；盐渍区(5)根据潜水回水范围选择盐生植物轮作，进行土壤的持续脱盐培育；
20.干排盐容泄区构建：
21.d、沿坡向间隔150m建排碱沟，排碱沟平行坡面，深度2m；坡底挖干排盐坑(6)，深度3米，汇集排碱沟咸水，汲咸水可返灌于周遭盐渍土，形成盐生植物、盐渍土、咸水循环利用
的盐土农业模式；
22.建造防风固沙林维护生态体系：
23.e、淡水池林带：选择本土荒漠植物，垂直主风向，自蓄水池(1)前沿、沿坡、岸间隔3米滴灌混种胡杨、沙枣林带；
24.干排盐坑(6)林带：依据多汁盐柴类植物耐盐抗旱能力，干排盐坑(6)自内而外建造盐爪爪、盐穗木、刚毛柽柳和梭梭林带，每种带宽5m，间隔3m，防风固沙-降盐改土，维护盐渍区(5)和宜农区(4)生态系统多样性。
25.本发明所述的一种模拟干旱区盐碱发生的自然地质过程改造荒漠土的方法，该方法的特点为：
26.为了建造宜农田和防风固沙屏障，借助坡地和生态用淡水、盐生植物，依据潜水返盐临界深度，构建宜农区、盐渍土改良区、坡底干排盐区。高位淡水池提供水头；坡地地势和滴灌系统为水盐运移提供驱动力；盐生植物移盐
→
盐生豆科植物绿肥
→
先锋农作物的3-5轮作，可培育宜农区为高产稳产田；淡水池防渗、水面覆盖及荒漠植物防风林防止淡水无效损失；坡底干排盐区咸水、盐渍土区、盐生植物林带形成可以循环的盐土农业体系。为天然绿洲退化的防治、水土自然资源的综合利用、环境保护与生态修复提供技术方案。
27.针对新疆兵团南移垦荒后土地返盐弃耕以及天然绿洲退化、沙暴、扬沙和浮尘天气危害严重的生产和生态问题，模拟干旱区盐碱发生的自然地质过程，吸取绿洲农耕经验，引导生态用水，于绿洲外围荒漠土建造高位蓄水池，形成“淡水塔”水头；因地势构造缓坡地，掺沙、重施腐熟有机肥改良耕层土壤；以潜水位返盐临界深度划分宜农区、盐渍区，利用垄作、膜下滴灌、分类盐生植物轮作，分段改良缓坡土壤，改变盐分时空分布；修排碱沟、干排盐坑，结合坡地的滴灌种植驱动土壤水盐向坡底容泄区汇集；建造盐生植物防风固沙林，减少淡水蒸发，降盐改土，重建植被，维护生态体系。形成了宜农甜土区-周期返盐盐土区-干排盐容泄区的分带系统，既建造了宜农田，又恢复了荒漠植被，为干旱区创造可持续耕地、重建和恢复绿洲防风固沙生态屏障提供示范。
附图说明
28.图1为本发明平面示意图，其中1、蓄水池；2、缓坡地；3、分界线；4、宜农区；5、盐渍区；6、干排盐坑。
具体实施方式
29.实施例
30.1999-2021年，本发明在新疆生产建设兵团第二师33团、31团绿洲外围进行荒漠土改造试验：
31.建造缓坡地:
32.a、选择绿洲外围荒漠土，依据地势，借助机械构建10
°
缓坡地2，坡面40cm按体积百分比掺沙20％，翻耙均匀后，每亩旋耕施入3000kg腐熟牛羊粪肥，实施透水、培肥的耕层基质改良；
33.坡顶修建高位蓄水池：
34.b、在缓坡地2坡顶每300亩修建1个长300m
×
宽100m
×
深1.5m的蓄水池1，蓄水池1
全池盘铺设复合土工膜；休作行洪期蓄水，由季节性径流生态用水补给，蓄水池1水面的1/3覆盖相互连接的炭化竹片，炭化竹片随季节或日光牵移，以减少无效蒸发；
35.缓坡地分带种植：
36.c、缓坡地2规划为长300米、宽150米的条田；
37.第一年，盐生植物移盐：按间距0.6m平行等高线布设滴灌带，将盐地碱蓬沿滴灌带撒播；播后随即灌水，出苗期每隔2天灌水1次，灌水以湿润峰到达两相邻滴灌带中线为度；苗期后以土壤湿度为15％时进行补水，每次灌水量控制在150m3/hm2；7-8月植物营养生长旺盛期，加大灌水量洗盐；10月下旬收割盐地碱蓬与饲料玉米配制富含植物盐的青贮饲料；
38.第二年，缓坡地2分区改良：划分盐渍区5和宜农区4，以潜水位返盐临界深度3m和坡度10
°
计算，盐渍区5为分界线3以下15m的缓坡地及干排盐坑6，宜农区4为分界线3以上至坡顶；
39.宜农区4种植盐生绿肥和耐盐饲草：平行等高线起垄膜下滴灌种植，垄宽50cm，垄高20cm，垄距30cm，膜上点播1行饲料玉米和1行草木樨，玉米留高茬收获青贮，玉米茬与草木樨用打杆机粉碎后旋耕还田；
40.盐渍区5：种植盐地碱蓬，按间距0.6m平行等高线布设滴灌带，将盐地碱蓬沿滴灌带撒播，播后随即灌水，出苗期每隔2天灌水1次，灌水以湿润峰到达两相邻滴灌带中线为度；苗期后以土壤湿度为15％时进行补水，每次灌水量控制在150m3/hm2；7-8月植物营养生长旺盛期，加大灌水量洗盐；10月下旬收割盐地碱蓬与饲料玉米配制富含植物盐的青贮饲料；
41.第三年：宜农区4种植棉花，平行等高线用棉花播种机起垄、铺滴灌带、覆膜、播种一体化进行；盐渍区5种植盐生蔬菜，平行等高线滴灌、撒播盐地碱蓬，苗高约35cm留茬15cm采摘做鲜菜，花前可多次采摘；
42.在经过盐生植物吸盐-盐分淋溶、盐生绿肥肥地-盐分淋溶和先锋农作物熟地-盐分淋溶的3年改良后，宜农区4即可通过实施常规农作物轮作制达到高产稳产田；盐渍区5根据潜水回水范围选择盐生植物轮作，进行土壤的持续脱盐培育；
43.干排盐容泄区构建：
44.d、沿坡向间隔150m建排碱沟，排碱沟平行坡面，深度2m；坡底挖干排盐坑6，深度3m，汇集排碱沟咸水，汲咸水可返灌于周遭盐渍土，形成盐生植物、盐渍土、咸水循环利用的盐土农业模式；
45.建造防风固沙林维护生态体系：
46.e、淡水池林带：选择本土荒漠植物，垂直主风向，自蓄水池1前沿、沿坡、岸间隔3米滴灌混种胡杨和沙枣林带；
47.干排盐坑6林带：依据多汁盐柴类植物耐盐抗旱能力，干排盐坑6自内而外建造盐爪爪、盐穗木、刚毛柽柳和梭梭林带，每种带宽5m，间隔3m，防风固沙-降盐改土，维护盐渍区5和宜农区4生态系统多样性。
48.通过本发明所述方法，经荒漠土改造试验结果显示：宜农田区经过2019年的盐生植物吸盐-盐分淋溶，2020年的盐生绿肥肥地-盐分淋溶，2021年棉花获得中地产田的产量280-350kg/亩，通过盐生植物轮作，达到荒漠土向良田的脱盐发育目标。2019-2021年，盐渍土区，盐地碱蓬每年的覆盖度均达到80％以上；绿洲屏障-植被重建区覆盖度由2019年的
30％增加到2021年的65％，随着乔灌木的发育、生物多样性的发展，植被覆盖度将逐年提高。人工导向的生态用水合理利用，以及科学开发盐土资源，不仅增加荒漠植被覆盖度，而且创造了中高产农田。