一种滩涂土壤改良方法与流程

1.本发明属于植物栽培领域，具体涉及一种滩涂土壤改良方法。


背景技术：

2.滩涂是中国重要的后备土地资源，具有面积大、分布集中、区位条件好、农牧渔业综合开发潜力大的特点。滩涂是一种重要的土地资源和空间资源，也是发展农业生产的重要基地。我国提倡和鼓励沿海地区利用滩涂围垦造田，扩大耕地面积，但是由于沿海淡水严重缺乏，滩涂改造成耕地成本高且效益低，使得国家希望围垦造田或通过围垦达到土地占补平衡的愿望难以成为现实。围垦后的滩涂都是盐碱地，土壤贫瘠，有机质缺乏，微生物种类单一，一般作物难以生长，自然改良进程较慢。
3.从改良效果、农业生产经济效益等多方面综合分析，生物改良措施是较为经济、有效的途径。一些盐生植物具有吸收土壤中盐分离子的作用，从而降低土壤中的盐分，同时具有增加土壤中的养分含量、改善土壤板结状况的作用；植物对地面的覆盖作用，减少了地面蒸发，阻碍了土壤表层盐分积累，从而达到改土降盐的目的。种植耐盐植物的生物措施改良沿海滩涂盐碱地，既有利于对沿海地区生态环境的保护，又有利于提高沿海地区农业生产效率，提高沿海地区农业土地利用率，然而，目前关于滩涂土壤改良的方法，通常改良成本较高，过程复杂，或者造成了新的污染，因此急需一种合理有效的滩涂土壤改良方法。


技术实现要素：

4.本发明针对沿海滩涂地区土壤有机质含量低、微生物种类单一、盐碱化程度高、单一生物措施改良时间较长的现实问题，为促进沿海滩涂土壤有机质积累并实现作物生产，提供一种滩涂土壤改良方法。
5.本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：
6.一种滩涂土壤改良方法，包括如下步骤：
7.(1)对选定的滩涂建立围堰，使滩涂土壤与海水隔离；在围堰上开挖排水沟，排水沟深度为1.5～2m；围堰区内以每10m
×
(100～500m)为一个改良小区，小区四周筑埂，埂高为1～1.5m；开挖改良小区表层盐碱土至50cm，铺设秸秆层，秸秆层上铺设厚度为10cm的生物炭，回填表土；
8.(2)在改良小区内施用有机肥，掺拌均匀，再旋耕2遍，形成耕作层，并混入蚯蚓；
9.(3)循环种植田菁、蚕豆，第一季种植田菁，在第一年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第二季种植蚕豆，在第一年10月适时播种，第二年5月收获鲜豆荚后人工翻压还田；第三季种植田菁，在第二年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第四季种植蚕豆，在第二年10月适时播种，第三年5月收获鲜豆荚后机械粉碎、旋耕还田；第五季种植田菁，在第三年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；
10.(4)生态管护：对改良过的滩涂进行针对性管理，包括防护林、草带建设和岸坡防
护。
11.进一步的，所述有机肥制备方法为，按照以下重量份计的组分：玉米芯碎粒60份、牛粪20份、食用菌渣0.08份、氨水0.05份、六偏磷酸钠0.01份搅拌均匀后通氧发酵2天；升温至85℃后搅拌30min，然后降温至30℃，发酵5-7天后，加入微生物菌剂，混合均匀，每隔一天翻堆一次，至发酵温度达到60℃，温度开始下降，当温度降到30℃时，停止翻堆，发酵结束，发酵时间50天，即得有机肥。
12.进一步的，所述围堰高度为3～4m；由上下设置的2层装有填充物的土工布袋制成。
13.进一步的，有机肥用量为300～400kg/667m2。
14.进一步的，所述生物炭由木屑、碱蓬秸秆、水稻秸秆在隔绝氧气条件下经500～600℃燃烧后制备而成。
15.进一步的，田菁刈割后立即追施氮肥，所述氮肥为尿素，施用量为10kg/667m2。
16.进一步的，刈割方法为：留茬高度为60～70cm，20～30天后直接机械粉碎、翻压还田。
17.进一步的，所述秸秆层为将水稻秸秆和玉米秸秆粉碎至1cm以下，铺设到围堰内，洒水后压实。
18.进一步的，所述秸秆层厚度为3～4cm，密度为60～80kg/m3。
19.进一步的，所述生态管护包括：选择生长迅速、耐盐碱、容易繁殖的树种，在围堰区四周布置防护林，防护林中种植耐盐碱灌木。
20.进一步的，种蚕豆时，在改良小区内还要每隔10米开30cm的纵横深沟防止返盐。
21.有益效果：
22.生物炭不仅可以迅速、大量吸附盐碱离子，阻隔盐碱离子传输通道，防止返盐，而且抗氧化、抗分解，对土壤理化性状具有较大的改善作用；
23.采用秸秆层和生物炭层覆盖切断了土壤毛细管的连续性，改变了土体导水能力的连续性，建立了一种不连续的水分运移通道，形成了土壤毛管水的上移障碍层，减弱了盐分随水分蒸发表聚的能力，起到控盐的作用；
24.对选定的滩涂建立围堰，使滩涂土壤与海水隔离；通过在围堰上开挖排水沟的方式，可以利用雨水洗盐并防止返盐；小区四周筑埂可在雨季积蓄一定的雨水形成水层，提高田菁根瘤的固氮效率；
25.田菁耐盐、耐涝、耐贫瘠、生长快速、生物量大，是快速提升滩涂生地土壤有机质含量的优选绿肥品种；因此轮作时第一年种植田菁，可以快速降低土壤盐含量，并使有机质得到一定的积累；田菁刈割时正值旺长期，刈割后的留茬部分可快速生长；刈割处理可使田菁还田生物量加倍，且植株鲜嫩易腐解，大大提升绿肥的腐解速率和土壤有机质含量；田菁刈割后均匀铺于行间进行覆盖，可有效降低地表蒸腾作用导致的底层盐离子随土壤毛细管上升而在地表的积聚；对田菁的两次刈割更有有效促进田菁的生长和土壤的改良；
26.蚕豆具有一定的耐盐性，固氮效率较高，收获豆荚后的蚕豆秸秆翻压还田可以快速提升滩涂地区土壤有机质含量和微生物多样性；蚕豆与田菁轮作既可以收获农产品和绿肥，同时充分利用了播种空间和作物收获后的时间，蚕豆收获后，正处于降雨量较大、积温较高的夏季，此时田菁种植后生长速度极快，可以在短时间内获得了较高的生物量。蚕豆与田菁的结合可以快速提高滩涂地区有机质含量，并提高土壤中的微生物多样性；同时，蚕豆
与田菁可形成全年的地面覆盖，减弱了浅层地下水和底土层盐分在耕层的积累，达到节水降盐的目的；
27.本发明对于盐碱地改良效果显著。通过蚕豆与田菁的轮作，重度盐碱地经过3年可以完成盐碱地改良，改良期间的蚕豆可以收获农产品后作为绿肥，田菁可多次刈割作为绿肥及牲畜饲料，对于盐碱地改良效果显著，改良后的盐碱地可正常种植小麦等粮食作物，使得盐碱地变为粮田，具有良好经济、社会效益；
28.本发明生物降盐与改土降盐、雨水降盐相结合，使土壤盐分梯次降级、土壤质量梯次提升，节本提效，生态恢复与农业生产相结合，达到了生态效益和经济效益双赢。物理措施、化学措施、生物措施的有机结合，实现了低成本、快速利用滨海滩涂进行农业生产的目的，对我国滨海盐碱地生态环境的提升和耕地面积的增加具有重要的现实意义。
附图说明
29.图1为改善滩涂土壤有机质积累的田菁种植照片；
30.图2为改善滩涂土壤有机质积累的田菁种植照片；
31.图3为改善滩涂土壤有机质积累的蚕豆种植照片。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
33.实施例1
34.一种滩涂土壤改良方法，包括如下步骤：
35.(1)对选定的滩涂建立围堰，使滩涂土壤与海水隔离；在围堰上开挖排水沟，排水沟深度为1.5～2m；围堰区内以每10m
×
(100～500m)为一个改良小区，小区四周筑埂，埂高为1～1.5m；开挖改良小区表层盐碱土至50cm，铺设秸秆层，秸秆层上铺设厚度为10cm的生物炭，回填表土；；
36.(2)在改良小区内施用有机肥，掺拌均匀，再旋耕2遍，形成耕作层，并混入蚯蚓；
37.(3)循环种植田菁、蚕豆，第一季种植田菁，在第一年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第二季种植蚕豆，在第一年10月适时播种，第二年5月收获鲜豆荚后人工翻压还田；第三季种植田菁，在第二年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第四季种植蚕豆，在第二年10月适时播种，第三年5月收获鲜豆荚后机械粉碎、旋耕还田；第五季种植田菁，在第三年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田。
38.(4)生态管护：对改良过的滩涂进行针对性管理，包括防护林、草带建设和岸坡防护；
39.进一步的，所述有机肥制备方法为，按照以下重量份计的组分：玉米芯碎粒60份、牛粪20份、食用菌渣0.08份、氨水0.05份、六偏磷酸钠0.01份搅拌均匀后通氧发酵2天；升温至85℃后搅拌30min，然后降温至30℃，发酵5-7天后，加入微生物菌剂，混合均匀，每隔一天翻堆一次，至发酵温度达到60℃，温度开始下降，当温度降到30℃时，停止翻堆，发酵结束，发酵时间50天，即得有机肥；所述微生物菌剂包含耐盐慢生芽孢杆菌。
40.进一步的，所述围堰高度为3～4m；由上下设置的2层装有填充物的土工布袋制成。
41.进一步的，有机肥用量为300～400kg/667m2；
42.进一步的，所述生物炭由木屑、碱蓬秸秆、水稻秸秆在隔绝氧气条件下经500～600℃燃烧后制备而成。
43.进一步的，田菁刈割后立即追施氮肥，施用量为10kg/667m2；
44.进一步的，刈割方法为：留茬高度为60～70cm，20～30天后直接机械粉碎翻压还田。
45.进一步的，所述秸秆层为将水稻秸秆和玉米秸秆粉碎至1cm以下，铺设到围堰内，洒水后压实。
46.进一步的，所述秸秆层厚度为3～4cm，密度为60～80kg/m3。
47.进一步的，所述生态管护包括：选择生长迅速、耐盐碱、容易繁殖的树种，在围堰区四周布置防护林，防护林中种植耐盐碱灌木。
48.实施例2
49.本实施例选取的滩涂位于江苏东台条子泥垦区，属淤涨型的淤泥质海岸，滨海相地貌，地势平坦，属亚热带湿润季风气候，四季分明，降水主要集中于6-8月份，对项目区原始地貌进行了土样采集和土壤质量分析，土壤结构性极差，土壤ph为8.5～8.8，有机质含量2.42g/kg，0～20cm耕层土壤盐含量0.4～1.0％；土壤养分缺乏，植被以盐地碱蓬为主，覆盖率2％以下；土壤盐分高、土壤有机质含量低是该滩涂地区作物生产的主要障碍。
50.表1 土壤团聚体含量
[0051][0052]
表2 土壤理化性状指标
[0053][0054]
采用以下步骤对上述滩涂地区进行改造，步骤如下：
[0055]
(1)对选定的滩涂建立围堰，使滩涂土壤与海水隔离；在围堰上开挖排水沟，排水沟深度为1.5～2m；围堰区内以每10m
×
(100～500m)为一个改良小区，小区四周筑埂，埂高为1～1.5m；开挖改良小区表层盐碱土至50cm，铺设秸秆层，秸秆层上铺设厚度为10cm的生物炭，回填表土；
[0056]
(2)在改良小区内施用有机肥，掺拌均匀，再旋耕2遍，形成耕作层，并混入蚯蚓；
[0057]
(3)循环种植田菁、蚕豆，第一季种植田菁，在2016年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第二季种植蚕豆，在2016年10月适时播种，2017年5月收获鲜豆荚后人工翻压还田；第三季种植田菁，在2017年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第四季种植蚕豆，在2017年10月适时播种，2018年5月收获鲜豆荚后机械粉碎、旋耕还田；第五季种植田菁，在2018年6月适时播种，7月下旬刈割
后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第六季种植蚕豆，在2019年10月适时播种，2019年5月收获鲜豆荚后人工翻压还田；第七季种植田菁，在2019年6月适时播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；第八季种植蚕豆，在2019年10月适时播种，2020年5月收获鲜豆荚后人工翻压还田。
[0058]
(4)生态管护：对改良过的滩涂进行针对性管理，包括防护林、草带建设和岸坡防护；
[0059]
其余条件与实施例1相同，每季还田后统计土壤理化指标，结果如下：
[0060]
表3 土壤理化指标的变化
[0061][0062]
表4 土壤微生物群落功能多样性指数
[0063]
[0064][0065]
由上表数据知，通过蚕豆还田和田菁刈割一次后再还田，使得土壤有机质含量得到迅速提高，并提高了土壤的微生物多样性，但种植五季后土壤有机质及氮磷含量提升缓慢，从土壤改良效果和节约成本的角度考虑，采用五季种植。
[0066]
实施例3
[0067]
选取9块环境类似的滩涂种植田菁，分为3组，每组3次重复，种植田菁前第一组不施肥，第二组施用普通农家肥，第三组施用本发明所述的有机肥，6月播种，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；9月测定3组土壤盐含量和有机质含量，结果如表5所示。
[0068]
表5 土壤盐含量和有机质含量
[0069][0070]
上述结果表明，种植前施用本发明所述的有机肥，可以有效促进滩涂地区土壤盐含量降低、并促进有机质积累。
[0071]
实施例4
[0072]
对选定的滩涂建立围堰，使滩涂土壤与海水隔离；在围堰上开挖排水沟，排水沟深度为1.5～2m；围堰区内以每10m
×
(100～500m)为一个改良小区，小区四周筑埂，埂高为1～1.5m；开挖改良小区表层盐碱土至50cm，铺设秸秆层，秸秆层上铺设厚度为10cm的生物炭，回填表土；围堰区内以每10m
×
10m为一个改良小区，小区四周筑埂，埂高10～15cm；开挖改良小区表层盐碱土至50cm，选取12个改良小区，分为4组，每组3次重复，第一组直接回填表土，第二组铺设秸秆层再回填表土，第三组铺设厚度为10cm的生物炭再回填表土，第四组铺设秸秆层，秸秆层上铺设厚度为10cm的生物炭，再回填表土；种植前均施用有机肥，6月种植田菁，7月下旬刈割后平铺田间，8月下旬机械粉碎、旋耕还田；还田两周后测定3组土壤盐含量和有机质含量，结果如表6所示。
[0073]
表6 土壤盐含量和有机质含量
[0074][0075]
上述结果表明，铺设秸秆层，秸秆层上铺设厚度为10cm的生物炭，再回填表土，并结合田菁种植的措施可以有效降低土壤盐含量。