秸砂隔层水平交错排列的盐碱地固定种植系统的制作方法

本实用新型涉及土壤耕作技术领域，具体涉及秸砂隔层水平交错排列的盐碱地固定种植系统。

背景技术：

土壤盐碱化是一个世界性的环境问题。据不完全统计，全世界盐渍土面积约近10亿公顷。我国是土壤盐碱化较为严重的国家之一，总面积大约1亿公顷，主要分布在东北、华北以及西北内陆地区。由于我国人口快速增长和国民经济高速发展的需要，建设用地激增和耕地保护之间的矛盾日益突出，为了缓解这种冲突，我们需要提高现有土地生产力或开垦新的土地。盐碱地是一种潜在的土地资源，目前尚有80％左右的盐渍土未得到利用，若能得到合理的开发和利用，可以带来巨大的生态和经济效益。

目前常用的盐碱地改良措施主要包括四类：1.工程改良措施：如钻灌水井、修筑台田、埋设暗管等。2.农艺改良措施：是建立在“盐随水来，盐随水去”的水盐运移规律基础上的，通过不同农艺耕作方式，抑制或减少土壤水分的蒸发，减轻盐分的表聚，淡化耕作层，进而达到改良的目的。它主要包括合理的耕作与栽培技术，通过翻耕、耙地、镇压、中耕等田间作业，创造良好的土壤表层结构，促进脱盐；通过合理灌溉、施肥和地表覆盖等措施，增加土壤墒情，抑制盐分表聚，调节土壤水肥气热状况，为作物高产创造良好的土壤环境。3.生物改良措施：耐盐植物的选择是盐碱地生物改良的前提，培育和种植耐盐植物对盐碱地的改良利用极为重要。4.化学改良措施：是利用酸碱中和原理来改良盐碱土理化性质的方法。其效果主要表现在以下两个方面：一是改善土壤结构，提高盐碱土排盐降渍的能力；二是增加盐基代换，调节土壤酸碱度。以上方法各有优缺点：工程措施工程量大，投入高，加大了农业生产成本；农艺措施存在返盐的潜在危险；生物措施切实可行且最具生态效益和经济效益，技术发展迅速；化学改良措施治标不治本，使用不当易造成二次污染。

现有的盐碱地改良技术中，申请号为201110320898.7的发明公开了“盐碱地控抑盐方法及盐碱地控抑盐系统”，包括地膜和埋入地下的秸秆层，采用地膜覆盖和秸秆深埋相结合的方法，通过地表地膜覆盖达到抑制土壤盐分向土壤表层聚集，通过作物根系密集层以下铺设控抑盐隔离层达到抑制下层土壤盐分上升、以及加速作物根系密集层土壤盐分向下淋洗的目的。但这种控盐方法由于膜间地表裸露而造成其盐分表聚现象严重，而且深埋的秸秆随着年限的增长会腐解，所以其改良盐碱地的效果非常有限，一般仅维持3年。

技术实现要素：

为了弥补以上领域的不足，减小膜间距地表盐分表聚并强化秸秆层的隔抑盐效果，本实用新型提供了一种可以强化秸秆层的隔抑盐效果，集控盐、保墒、培肥增产于一体的盐碱地固定种植系统。

本实用新型采用如下技术方案：

从地表1自上而下依次包含第一土壤层3、秸砂隔层和第二土壤层6；所述秸砂隔层由秸秆隔层4和砂隔层5水平交替排列组成；所述地表1上对应于所述秸秆隔层4的位置覆盖地膜2；所述地表1上对应于所述砂隔层5的位置覆盖砂层7；所述秸秆隔层4和所述砂隔层5的厚度均为3～5cm，所述地表1覆盖砂层的厚度为2～3cm；所述第一土壤层3的厚度为35～40cm；所述地膜2内种植作物。

所述秸秆隔层的宽度为40～45cm，所述砂隔层5的宽度为75-80cm。

所述地表1上覆盖地膜2的宽度为40～45cm，所述地膜2之间的间距为75-80cm。

所述秸秆隔层4是由长度为5～10cm的秸秆铺设而成。

所述砂隔层5由粒径为0.5～2mm的粗砂铺设而成。

所述地膜2上打孔种植作物。

所述地膜2内固定种植作物；所述地膜2之间的砂层7不进行任何耕作处理，只作为田间作业的固定车道。

所述作物为食葵。

所述第一土壤层3和第二土壤层6为盐碱地土壤。

本实用新型所提供的秸砂隔层水平交错排列的盐碱地固定种植系统，其优势在于：

(1)秸秆隔层的存在减缓水分入渗，同时切断了土壤毛细管的连续性，形成了土壤毛管水的上移障碍层，从而抑制了底土和地下水中盐分随水分的蒸发上移；

(2)覆盖地膜使土表与空气的接触面变小，降低了表层土壤水分潜在蒸发，整个表层土壤水分变化平缓，土壤水势较为稳定，由于表层蒸发减少，使得深层土壤与表层土壤的水势差减少，降低水分向表层运移的能力，从而深层土壤盐分向表层运移的可能性大大减少；

(3)粗砂隔层可使地膜间裸地土壤水分减小入渗，促进盐分淋洗，结合地表覆盖粗砂层进一步抑制盐分向上运动。

(4)每年收获的秸秆在同一位置还田形成隔层，秸秆不断腐解后能增加土壤有机质，提高土壤肥力，增加土壤非毛管孔隙数量，破除土壤板结层，改善土壤结构，提高土壤对盐分变化的缓冲性。

附图说明

图1盐碱地固定种植系统示意图；

其中，1-地表，2-地膜，3-第一土壤层，4-秸秆隔层，5-砂隔层，6-第二土壤层，7-砂层。

具体实施方式

实施例1、盐碱地固定种植系统

一、秸砂隔层水平交错排列的盐碱地种植系统的结构如下：

本实用新型所提供的秸砂隔层水平交错排列的盐碱地固定种植系统，从地表1自上而下依次包含第一土壤层3、秸砂隔层和第二土壤层6；所述秸砂隔层由秸秆隔层4和砂隔层5水平交替排列组成；所述地表1上对应于所述秸秆隔层4的位置覆盖地膜2；所述地表1上对应于所述砂隔层5的位置覆盖砂层7；所述秸秆隔层4和所述砂隔层5的厚度均为3cm，地表1覆盖砂层的厚度为2cm；所述第一土壤层3的厚度为35cm；地膜2内种植作物。所述秸秆隔层的宽度为40cm，所述砂隔层5的宽度为75cm。所述地表1上覆盖的地膜2的宽度为40cm，所述地膜之间的间距为75cm。所述秸秆隔层4是由长度为5cm的秸秆铺设而成。所述砂隔层5由粒径为0.5～2mm的粗砂铺设而成。所述地膜2上打孔种植作物，作物固定种植在地膜2内；所述地膜2之间的砂层7不进行任何耕作处理，只作为田间作业的固定车道。所述第一土壤层3和第二土壤层6为盐碱地土壤。

在土壤表面铺设地膜，使土壤蒸发强度减小，同时由于地膜下土层含水率的提高，降低土壤盐分的浓度，减少土壤表层盐分的积聚，从而起到保墒、抑盐的效果；在覆盖地膜的地表下铺设秸秆隔层，能够切断土壤毛细管，阻隔盐分向上运移，且秸秆隔层腐解后还能有效改善土壤结构、增加土壤有机质；在没有覆盖地膜的膜间距地表下铺设粗砂隔层，粗砂隔层具有良好的阻水性，使土体的持水能力增加，使入渗率及入渗锋面湿润速度明显减小，有利灌水淋盐，同时结合地表覆盖粗砂层进一步抑制盐分向上运动。

二、得到秸砂隔层水平交错排列的盐碱地固定种植系统的方法如下：

(1)秋季食葵作物收获后，将秸秆铺设在需要覆盖所述地膜的地表，所述地膜宽度为40cm，同时在所述地膜间裸露的地表上铺设粒径为0.5～2mm的粗砂，所述地膜间距75cm，然后依次将所述秸秆、所述粗砂翻埋到地表下35cm处形成所述秸秆隔层和所述砂隔层，压实后所述秸秆隔层和所述砂隔层厚度均为3cm，随后大水灌溉压盐；

(2)春季食葵种植前，进行灌溉压盐，播种前在所述秸秆层上方的地表上覆地膜，在所述砂隔层上方的地表上覆盖砂层，厚度2cm，在所述地膜膜面打孔播种作物；

(3)以后每年食葵作物收获后，将作物秸秆铺设在所述地膜覆盖的地表，然后翻埋到有所述地膜覆盖的地表下35cm，而地膜间裸露的地表铺设砂层后不再进行任何耕作处理，只作为田间作业的固定车道。

三、该盐碱地固定种植系统的效果

经过多年连续实验，本发明的盐碱地固定种植系统的效果如下：

1、保墒抑盐增产效果显著：与农户传统单一地膜覆盖种植模式相比较，2015-2017年在食葵苗期，本发明技术其膜内、膜间土壤水分含量比传统单一地膜覆盖种植模式分别提高1.67-2.83％、2.86-4.15％(表1)，为食葵生长前期发育提供了充足的水分。本发明技术在食葵作物的整个生育期内能显著抑制膜内、膜间0-40cm土层盐分返盐，2015-2017年本发明技术平均比传统单一地膜覆盖种植模式的膜内、膜间相同位置返盐率降低28.60-45.60％、118.97％-173.97％(表2)；采用本发明技术在重度盐碱地中食葵出苗率、成苗率比传统单一地膜覆盖种植模式相比平均提高19.86-20.96％、21.02-21.38％(表3)，增产46.26-50.17％(表4)。

表1 2015-2017年不同耕作方式0-40cm土层苗期土壤质量含水量变化比较

表2 2015-2017年不同耕作方式0-40cm土层土壤返盐率变化比较

注：返盐率＝(收获后盐分含量-播种前盐分含量)/播种前盐分含量*100

表3 2015-2017年不同耕作方式重度盐碱地食葵出苗情况比较

表4 2015-2017年不同耕作方式食葵产量比较

2、强化土壤培肥效果：采用本技术发明可以每年将收获的作物秸秆通过专用机具翻埋到同一位置，然后在对应地表位置覆盖地膜种植食葵，这样可以利用有限的秸秆资源建立秸秆隔层，而且此秸秆隔层由于每年秸秆不断补充从而更好的强化土壤培肥的效果，2015-2017年采用本发明技术其膜内0-40cm有机质含量比传统单一地膜覆盖种植模式提高9.36-20.47％(表5)；

表5 2015-2017年收获后不同耕作方式膜内0-40cm土层有机质变化比较

3、减少土壤压实：在地膜间裸露的地表下翻埋砂层以及地表覆盖砂层后，以后不再进行任何耕作处理，膜间只作为田间作业的固定车道，这样可以减少机械长期作业对农田特别是膜内土壤的压实，更利于作物生长。采用本技术2017年膜内0-20cm、20-40cm土壤容重分别比2015年降低0.09g/cm³、0.07g/cm³，而传统地膜单一覆盖模式2017年膜内0-20cm、20-40cm土壤容重分别比2015年降低0.03g/cm³、0.03g/cm³(表6)。

表6 2015-2017年收获后不同耕作方式膜内0-40cm土层土壤容重比较

实施例2、盐碱地固定种植系统

一、秸砂隔层水平交错排列的盐碱地种植系统的结构如下：

本实用新型所提供的秸砂隔层水平交错排列的盐碱地固定种植系统，从地表1自上而下依次包含第一土壤层3、秸砂隔层和第二土壤层6；所述秸砂隔层由秸秆隔层4和砂隔层5水平交替排列组成；所述地表1上对应于所述秸秆隔层4的位置覆盖地膜2；所述地表1上对应于所述砂隔层5的位置覆盖砂层7；所述秸秆隔层4和所述砂隔层5的厚度均为5cm，地表覆盖砂层的厚度为3cm；所述第一土壤层3的厚度为40cm；地膜2内种植作物。所述秸秆隔层的宽度为45cm，所述砂隔层5的宽度为80cm。所述地表1上覆盖的地膜2的宽度为45cm，所述地膜之间的间距为80cm。所述秸秆隔层4是由长度为10cm的秸秆铺设而成。所述砂隔层5由粒径为0.5～2mm的粗砂铺设而成。所述地膜2上打孔种植作物，作物固定种植在地膜2内。所述第一土壤层3和第二土壤层6为盐碱地土壤。

在土壤表面铺设地膜，使土壤蒸发强度减小，同时由于地膜下土层含水率的提高，降低土壤盐分的浓度，减少土壤表层盐分的积聚，从而起到保墒、抑盐的效果；在覆盖地膜的地表下铺设秸秆隔层，能够切断土壤毛细管，阻隔盐分向上运移，且秸秆隔层腐解后还能有效改善土壤结构、增加土壤有机质；在没有覆盖地膜的膜间距地表下铺设粗砂隔层，粗砂隔层具有良好的阻水性，使土体的持水能力增加，使入渗率及入渗锋面湿润速度明显减小，有利灌水淋盐，同时结合地表覆盖粗砂层进一步抑制盐分向上运动。

二、得到秸砂隔层水平交错排列的盐碱地固定种植系统的方法如下：

(1)秋季食葵作物收获后，将秸秆铺设在需要覆盖所述地膜的地表，所述地膜宽度为45cm，同时在所述地膜间裸露的地表上铺设粒径为0.5～2mm的粗砂，所述地膜间距80cm，然后依次将所述秸秆、所述粗砂翻埋到地表下40cm处形成所述秸秆隔层和所述砂隔层，压实后所述秸秆隔层和所述砂隔层厚度均为5cm，随后大水灌溉压盐；

(2)春季食葵种植前，进行灌溉压盐，播种前在所述秸秆层上方的地表上覆地膜，在所述砂隔层上方的地表上覆盖砂层，厚度3cm，在所述地膜膜面打孔播种作物；

(3)以后每年食葵作物收获后，将作物秸秆铺设在所述地膜覆盖的地表，然后翻埋到有所述地膜覆盖的地表下40cm，而地膜间裸露的地表铺设砂层后不再进行任何耕作处理，只作为田间作业的固定车道。

三、该盐碱地固定种植系统的效果

本实施例盐碱地固定种植系统的效果与实施例1无显著差异。