一种滨海盐碱地原位立体造林结构及方法与流程

本发明属于造林技术领域，尤其是涉及一种滨海盐碱地原位立体造林结构及方法。

背景技术：

盐碱土作为一种重要的土地资源，在我国东北、华北、西北内陆地区以及长江以北沿海地区有着广泛的分布。目前，我国盐渍土的面积为5.2亿亩，尚有2.6亿亩左右潜在盐渍化土壤，已开垦种植8652.58万亩。在我国人地矛盾日益加深的背景下，土壤盐碱化问题已经严重制约我国的生态系统建设和农业可持续发展，开展盐碱土生态修复工作对于实现我国盐渍农田地力提升、保障国家粮食安全和改善生态环境均具有重要意义。滨海盐碱土主要分布于潮间带，由于受成土过程和成土母质的影响，滨海盐碱土具有含盐量高、物理结构差、土壤肥力水平低、季节性水盐运动强烈等特点，严重影响植物的生长甚至植物导致死亡。因此，滨海盐碱地治理及造林是一项极为艰巨的工作，目前滨海地区的原生盐碱土防护林营造技术方面尚未取得根本性突破。

根据滨海盐碱土的特点和利用目的，可采取相应的工程措施、耕作措施和综合措施等进行盐碱土的修复与利用。客土法是造林工程中常用的措施，通过全部换土或部分换土的方式可快速、有效地降低土壤含盐量。然而客土法所需土方量大，来源和运输都成问题，因而生产成本较高。目前，客土法在造林工程上的成本在50-60元/m3。同时，客土法也存在易损坏农田、土壤盐碱易反复的特点，不具有可持续性。因此，探究对环境友好的、生态绿色的原位土壤脱盐技术对于盐碱土的改良利用具有重要意义。

从现有技术情况来看，目前针对滨海盐碱地原位造林积累的技术主要是从灌溉洗盐、台田-浅池/深沟排盐、暗管排盐等工程措施方面展开。已有的树穴式植树方法虽辅以改良剂、有机肥或营养土等土壤培肥技术，但由于缺乏有效的土壤隔盐、抑盐措施，植物栽植两年后所受的盐碱胁迫作用逐渐增强，甚至导致植物死亡。盐碱地的修复与利用是一个系统整体工程，需综合考虑土壤灌排、水盐调控、培肥改土等多方面因素，才能实现滨海盐碱地生态修复和高效利用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明针对滨海地区盐碱地造林绿化过程中土壤盐碱障碍严重、植物难以成活等实际问题，提出了一种滨海盐碱地原位立体造林结构及方法，通过树穴微域换土与工程措施相结合的方式，实现对滨海地区盐碱土水、盐、肥、土的综合调控。具有成本低、制备简单、施用便捷的特点，能有效消减土壤盐碱障碍，促进滨海地区培肥改土，为植物提供良好生存环境，保证选定苗木成活率在90％以上。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种滨海盐碱地原位立体造林结构，包括种植穴及毛沟，所述种植穴内由下到上依次设有排盐暗沟、原土缓冲层、石硝层、种植土层、土壤培肥层及地表控蒸抑盐系统，所述石硝层的上方围绕所述种植穴的内侧壁设有隔盐膜；所述排盐暗沟的一端与所述毛沟连通。

其中，毛沟及排盐暗沟构成区域地下水位控制系统，毛沟用于外排种植穴内上层土体中淋洗出的盐分，原土缓冲层则在排盐暗沟和上层结构之间发挥着缓冲作用，避免上层土体水分的过分流失。

石硝层和隔盐膜构成种植穴槽排盐系统，石硝层可促进穴内土壤盐分向下淋洗，切断土壤毛管作用，阻隔土壤返盐，隔盐膜可隔离土壤侧向返盐，有效降低土壤季节性水盐运移对植物生长的危害。

土壤培肥层构成种植穴土壤培肥系统。

地表控蒸抑盐系统可抑制地表蒸发，防止土壤返盐。

进一步的，所述排盐暗沟向所述毛沟方向坡降为3‰。确保上层土体淋洗至排盐暗沟的盐分能顺利进入毛沟中。

进一步的，所述排盐暗沟内填充有石硝，所述排盐暗沟与填充的石硝之间以及所述填充的石硝的上表面均设有无纺布。

其中，无纺布选择的规格可以为20g/m²，无纺布可呈“u”字型铺于排盐暗沟中后，再向排盐暗沟内填充石硝。

进一步的，所述排盐暗沟的一端与所述毛沟之间通过盲管连接。盲管的长度可根据实际情况选择。

进一步的，所述石硝层与所述原土缓冲层之间，所述石硝层与所述种植土之间均设有无纺布。

进一步的，所述土壤培肥层包括土壤调理剂和种植土，所述土壤调理剂包括按质量百分比计的如下组分：过磷酸钙7％～8％，黄腐酸1％～4％，糠醛渣8％～10％，蚯蚓粪75％～85％，各组分质量百分比之和为100％。

根据实际情况按照上述组分配制土壤调理剂，再根据实际使用情况将土壤调理剂和种植土进行搅拌混匀，回填到种植穴内构成土壤培肥层。

进一步的，所述地表控蒸抑盐系统为对所述种植穴地表覆盖的塑料薄膜。

进一步的，所述排盐暗沟的深度为0.15m，所述原土缓冲层的厚度为0.2m，所述石硝层的厚度为0.1m，所述种植土层的厚度为0.35m，所述土壤培肥层的厚度为0.3m。

本发明还包括一种滨海盐碱地原位立体造林方法，包括以下步骤：

(1)定位；

(2)开挖种植槽及排盐暗沟：开挖种植槽后沿槽底中心挖掘排盐暗沟，排盐暗沟具有一定的倾斜坡度；

(3)开挖毛沟，毛沟与排盐暗沟通过盲管连接，排盐暗沟向毛沟方向向下倾斜；

(4)排盐暗沟的铺设与回填：在排盐暗沟中铺设无纺布，并回填石硝，盲管的一端埋于石硝中，另一端延伸至与毛沟连通，回填的石硝上铺设无纺布后，回填原土至与原土面齐平；

(5)树穴定位及树穴隔盐系统铺设：对树穴进行定位后，开挖树穴，在树穴底部铺设石硝层，石硝层的上下表面均铺设有无纺布，在树穴内壁铺设隔盐膜，再向树穴内回填一定厚度的种植土；

(6)土壤培肥：向树穴内填入混匀的土壤调理剂和种植土，并进行土地平整；所述土壤调理剂包括按质量百分比计的如下组分：过磷酸钙7％～8％，黄腐酸1％～4％，糠醛渣8％～10％，蚯蚓粪75％～85％，各组分质量百分比之和为100％；

(7)地表控蒸抑盐：在树穴中栽植完成后，在地表对整行树穴采取地表覆盖的方式抑制地表蒸发，防止土壤返盐。

进一步的，所述步骤(2)中，所述排盐暗沟的深度为0.15m，宽为0.25m；所述步骤(3)中，所述排盐暗沟向所述毛沟方向坡降为3‰；所述步骤(5)中，所述石硝层的厚度为0.1m，所述石硝层底部到所述排盐暗沟的垂直距离为0.2m，所述种植土的厚度为0.35m；所述步骤(6)中，树穴内填入混匀的土壤调理剂和种植土的厚度为0.3m；所述步骤(7)中，在地表对整行树穴采取地表覆盖的方式抑制地表蒸发的具体为，以树穴中栽植植物为中心，两边呈条带状铺设塑料薄膜。

相对于现有技术，本发明所述的一种滨海盐碱地原位立体造林结构及方法具有以下优势：

(1)本发明所述的滨海盐碱地原位立体造林结构及方法通过树穴微域开槽复合改良实现盐碱地复绿。通过底部开槽与种植穴微域换土组合利用的立体造林技术，有效减少绿化工程所需土方量，达到节约成本、高效治理盐碱地的目的。

(2)本发明所述的滨海盐碱地原位立体造林结构及方法通过种植穴综合措施实现土壤水盐调控。基于穴内隔盐、穴下排水与地表覆膜复合调控，有效防控土壤水盐上行，及时将上层淋洗的盐分排出土体，为植物生长提供良好的水盐环境，保证植物成活率。

(3)本发明所述的滨海盐碱地原位立体造林结构及方法可实现盐碱障碍消减、土壤培肥与复绿协同增效多重目标。在盐碱地造林工程中，将水、盐、肥、土等因素视作整体进行统筹规划，提出一套包括地表控蒸抑盐、地下水位控制、种植穴槽排盐与土壤培肥四位一体的滨海盐碱地造林优化运筹技术，实现水盐调控、培肥改土与绿化造林协同效应。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例1所述滨海盐碱地原位立体造林结构的结构示意图；

图2为实施例1所述滨海盐碱地原位立体造林结构的另一方向上的结构示意图；

图3为土壤调理剂组分及用量的合理性测试部分所述不同黄腐酸施用量下的土壤调理剂对土壤脱盐率的影响；

图4为土壤调理剂组分及用量的合理性测试部分所述不同蚯蚓粪施用量下的土壤调理剂对土壤脱盐率的影响。

附图标记说明：

1-种植穴；2-毛沟；3-排盐暗沟；4-原土缓冲层；5-石硝层；6-种植土层；7-土壤培肥层；8-地表控蒸抑盐系统；9-隔盐膜；10-盲管。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下面结合实施例及附图来详细说明本发明。

实施例1

如图1和2所示，一种滨海盐碱地原位立体造林结构，包括种植穴1及毛沟2，种植穴1内由下到上依次设有排盐暗沟3、原土缓冲层4、石硝层5、种植土层6、土壤培肥层7及地表控蒸抑盐系统8；

其中，排盐暗沟3的深度为0.15m，宽度为0.25m，沿种植穴1槽底中心设置，排盐暗沟3向毛沟2方向坡降为3‰，以保证由上层土壤淋洗至排盐暗沟3的盐分能顺利排至毛沟2中。排盐暗沟3内填充有石硝，排盐暗沟3与填充的石硝之间以及填充的石硝的上表面均铺设有无纺布，无纺布规格为20g/m²。排盐暗沟3和毛沟2之间由盲管10连接，盲管10的直径约为6cm，长度为1～1.5m，盲管10的一端插入到排盐暗沟3的石硝中，另一端伸至毛沟2中，伸入毛沟2的长度约为0.5m。毛沟2为倒梯形，下宽0.75m，原土面处上宽2.3m，深度为1.3m，用于外排上层土体中淋洗出的盐分。排盐暗沟3上方设有20cm厚的原土缓冲层4，原土缓冲层4在排盐暗沟3和原土缓冲层4的上层结构(可称为树穴部分)之间发挥着缓冲作用，避免上层土体水分的过分流失。

石硝层5设于原土缓冲层4上，石硝层5的厚度为0.1m，石硝层5的上下表面均覆盖有无纺布，无纺布的规格为20g/m²，石硝层5可促进树穴内土壤盐分向下淋洗，切断土壤毛管作用，阻隔土壤返盐。树穴的内侧壁设有隔盐膜9，隔盐膜9可选用塑料膜，可隔离土壤侧向返盐，有效降低土壤季节性水盐运移对植物生长的危害；石硝层5上设有厚度为0.35m的种植土层6。

土壤培肥层7为土壤调理剂和种植土混匀后填充到种植土层6上形成，其中土壤调理剂可根据待填满的树穴的体积来计算，如待填满的树穴的体积为0.18m³，则使用6kg土壤调理剂，其余的为种植土，混匀后填入树穴种植土层6上，至与原土齐平。土壤调理剂包括按质量百分比计的如下组分：过磷酸钙7％～8％，黄腐酸1％～4％，糠醛渣8％～10％，蚯蚓粪75％～85％，各组分质量百分比之和为100％。

地表控蒸抑盐系统8为对种植穴1地表覆盖的塑料薄膜，在树穴中栽植完成后，在地表对整行树穴，以树穴中栽植植物为中心，两边呈条带状铺设塑料薄膜，塑料薄膜可选用宽度为60cm的黑色塑料薄膜。

性能测试

1.土壤脱盐率及树木成活率实验

天津沿海地区是我国滨海土壤盐碱化发育的典型地区。本发明技术的试验地位于天津市津南区双城之间绿色屏障构建项目三标段。试验地土壤平均含盐量为8.61g/kg，属于中重度盐碱土。于2019年3月-2019年12月在项目试验区开展了总面积为15亩的小区试验，以本发明所述技术方案(实施例2)与传统造林技术进行对比。试验区和对照区所栽植树种为金叶榆。

实施例2

(1)定位：在规划的绿化区域进行作业路放线、区域放线、毛沟放线、排盐暗沟放线，明确造林过程中盲沟及排盐暗沟的准确位置。

(2)开挖种植槽及排盐暗沟：开挖种植槽，其深度为0.95m，相邻种植槽中线的间距为3m，后沿种植槽底中心挖掘深度为0.15m，宽度为0.25m的排盐暗沟，排盐暗沟具有一定的倾斜坡度；

(3)开挖毛沟：毛沟为倒梯形，下宽0.75m，原土面处上款2.3m，深度为1.3m。毛沟与排盐暗沟由长1.5-2.0m的盲管连接，排盐暗沟向毛沟方向坡降为3‰；

(4)排盐暗沟的铺设与回填：在排盐暗沟中呈“u”字型铺设无纺布，无纺布规格为20g/m²，并回填0.15m厚度的石硝，盲管的一端埋于石硝中，另一端延伸至与毛沟连通，回填的石硝上铺设无纺布后，回填原土至与原土面齐平；

(5)树穴定位及树穴隔盐系统铺设：整地后按3m×3m行列进行树穴放线并对试验小区进行标记，对树穴进行定位后，开挖宽0.8m。深0.65m的树穴，在树穴底部铺设0.1m厚的石硝层，石硝层的上下表面均铺设有无纺布(规格为20g/m²)，在树穴内壁铺设隔盐膜，再向树穴内回填0.35m厚的种植土；

(6)土壤培肥：每个树穴(按0.18m³计)施用土壤调理剂6kg，土壤调理剂先与种植土混匀后再填入树穴内，并进行土地平整；土壤调理剂包括按质量百分比计的如下组分：过磷酸钙8％，黄腐酸3％，糠醛渣9％，蚯蚓粪80％；

(7)苗木栽植：栽植金叶榆，其规格为胸径5cm左右。移栽后采用门字支撑或三角支撑对树木进行进一步加固。用种植土修筑水圈后进行浇水及后续养护；

(8)地表控蒸抑盐：栽植完成后，以树穴为中心，采用60cm宽塑料薄膜对整行树穴进行地表覆盖，两边呈条带状各铺设一层。

(9)植物生长过程监测：括树木成活率统计、不同层次土壤含盐量变化。

将采用本发明技术方案(实施例2)的试验结果与牛粪掺拌山皮沙、树穴隔盐(石硝层+隔盐膜)、树穴下部石硝淋层排水等常规造林技术结果进行对比分析。结果见表1和表2。

表1不同技术方案下0-60cm土壤脱盐率

表1为不同技术方案下0-60cm土壤脱盐率情况。可以看出，与常规技术方案相比，采用本发明技术方案0-60cm土体整体脱盐可达75.69％，从而保证金叶榆根系活动范围处于良好生境。进一步分析可知，与其他技术方案相比，本技术方案措施下0-20cm、20-40cm、40-60cm土壤盐分均显著降低，土壤脱盐率分别为78.67％、80.87％和67.52％。

表2不同技术方案下金叶榆成活率统计

由表2可知，采用本技术方案措施的试验区金叶榆成活率可达到98.12％。

2.土壤调理剂组分及用量的合理性测试

为说明本技术方案中种植穴土壤调理剂组分及用量的合理性，选取调理剂中的核心成分黄腐酸和蚯蚓粪分别进行用量梯度试验。试验位于天津市津南区双城之间绿色屏障构建项目三标段。试验地土壤平均含盐量为8.61g/kg，属于中重度盐碱土。于2019年3月-2019年12月在项目试验区开展了总面积为5400m2的小区试验，对比添加黄腐酸和蚯蚓粪对土壤盐碱障碍的调控效果及最佳用量。试验区所栽植树种为金叶榆。

主要实施环节如下(未设置排盐暗沟、毛沟及地表控蒸抑盐系统)：

(1)定位：在规划的绿化区域进行作业路放线、区域放线、毛沟放线、排盐暗沟放线，明确造林过程中盲沟准确位置。

(2)开挖种植槽：开挖种植槽，其深度为0.95m，相邻种植槽中线的间距为3m；

(3)树穴定位及树穴隔盐系统铺设：整地后按3m×3m行列进行树穴放线并对试验小区进行标记，对树穴进行定位后，开挖宽0.8m。深0.65m的树穴，在树穴底部铺设0.1m厚的石硝层，石硝层的上下表面均铺设有无纺布(规格为20g/m²)，在树穴内壁铺设隔盐膜，再向树穴内回填0.35m厚的种植土；

(4)土壤培肥：每个树穴(按0.18m³计)施用土壤调理剂6kg，土壤调理剂先与种植土混匀后再填入树穴内，并进行土地平整；

a.土壤调理剂中过磷酸钙、糠醛渣、蚯蚓粪施用量(同实施例2)不变的条件下，黄腐酸的用量梯度设置为80、160、320g/树穴，对应的质量百分含量分别为1.8％、3.5％、6.8％；

b.土壤调理剂中过磷酸钙、糠醛渣、黄腐酸施用量(同实施例1)不变的条件下，蚯蚓粪的用量梯度设置为0、0.0025、0.005、0.0075和0.01m³/树穴，即0、1.67、3.34、5.00、6.67kg/树穴，对应的质量百分含量分别为0％、58％、73％、81％、85％。

(5)苗木栽植：栽植金叶榆，其规格为胸径5cm左右。移栽后采用门字支撑或三角支撑对树木进行进一步加固。用种植土修筑水圈后进行浇水及后续养护；

(6)植物生长过程监测：不同层次土壤含盐量变化。

在盐碱土壤修复实践中，0～60cm土壤脱盐率是衡量土壤调理剂降盐效果的重要指标。由表层至深层的土壤脱盐率越高，调理剂的降盐效果越显著。

试验结果显示：由图3可知，黄腐酸施用量在80-160g/树穴时，表层土壤含盐量可降至2‰以下，0-20cm、20-40cm、40-60cm通体土壤脱盐效果显著。

由图4可知，与对照相比，施用蚯蚓粪能有效促进土壤脱盐，不同层次土壤含盐量可降至4‰以下，且0-20cm土壤的脱盐效果最显著。其中，蚯蚓粪的施用量为0.0075m³/树穴时，对0-60cm通体土壤结构已有良好的调控作用，0-20cm、20-40cm、40-60cm土壤的脱盐率分别为51.03％、62.71％、41.34％。在工程实践中随着施用量的增加，蚯蚓粪有助于盐分向深层土体淋洗，提高土壤整体脱盐效果，对盐碱土的培肥改良效果逐渐增强。但考虑工程成本的限制，蚯蚓粪施用量以不低于0.0075m³/树穴左右为宜。

综上，在树穴培肥系统中土壤调理剂的核心组分黄腐酸和蚯蚓粪在调控土壤盐碱方面有良好的效果，最佳施用量为黄腐酸：80-160g/树穴，蚯蚓粪不低于0.0075m3/树穴(5kg/树穴)左右，在土壤调理剂中的质量百分数为：黄腐酸1-4％、蚯蚓粪80％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。