專利名稱：灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬農(nóng)林業(yè)中的鹽堿地改良治理、種植技術(shù)，具體涉及一種沿海灘涂鹽 堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方法。
二背景技術(shù)：
當(dāng)前我國水、土資源的擁有量，僅能保證大約5億噸糧食的生產(chǎn)能力，遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不能滿足人口日益增長的巨大需求；同時(shí)，我國能源緊缺矛盾日趨尖銳，開發(fā)生 物質(zhì)能源，可以在一定程度上緩解能源緊缺矛盾，而生物質(zhì)能源的發(fā)展也會與糧 食生產(chǎn)爭奪耕地。我國目前擁有的總面積近4000多萬畝的各類沿海灘涂，是我 國重要的后備土地資源，沿海灘涂鹽堿土的開發(fā)利用，不僅可以擴(kuò)大耕地資源、 提供食物來源，還可成為生物質(zhì)能源生產(chǎn)中某些重要耐鹽植物的生產(chǎn)載體。利用 海水替代淡水作為農(nóng)業(yè)水源、利用沿海灘涂鹽堿地等后備土地資源進(jìn)行耐鹽植物 種植，可以滿足社會對食物和能源不斷增長的需要。因此，利用濱海灘涂鹽堿土 地、咸水和耐鹽植物資源發(fā)展"濱海鹽土農(nóng)業(yè)"和"海水農(nóng)業(yè)"，具有十分重大 的意義。
我國沿海地區(qū)耐鹽植物的篩選、馴化和作物化種植已有一定歷史，取得了巨 大的社會、經(jīng)濟(jì)效益，為沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)展、保護(hù)耕地動(dòng)態(tài)平衡做出了重要貢獻(xiàn)。然 而，在利用鹽堿地發(fā)展鹽土種植業(yè)的同時(shí)，如何維持灘涂土壤質(zhì)量不退化、控制 耐鹽植物根區(qū)不積聚過多土壤鹽分、控制耕層土壤鹽分平衡已成為制約海涂地區(qū) 鹽土農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)問題。
灌水洗鹽是控制耕層土壤返鹽的有效手段，在雨量相對較為豐沛的濱海灘涂 地區(qū)具有較好的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)階段灘涂地區(qū)普遍使用的灌水洗鹽，沒有充 分考慮復(fù)雜的水鹽土壤運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，灌水洗鹽往往以經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏精準(zhǔn)的灌溉水 量計(jì)算和高效的灌溉過程控制。這些因素導(dǎo)致了灌水洗鹽過程的水資源利用效率
低下、使用不科學(xué)，往往使得控鹽效果不能達(dá)到預(yù)期要求或者水資源浪費(fèi)嚴(yán)重， 導(dǎo)致鹽土農(nóng)業(yè)區(qū)土壤質(zhì)量惡化并制約土地生產(chǎn)力發(fā)展。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前濱海灘涂地區(qū)耕層土壤i空鹽方法的水資源利用效率 低、技術(shù)使用不科學(xué)與監(jiān)控手段落后、控鹽效果差等現(xiàn)實(shí)問題，提出一套適合在 濱海灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案為 一種灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方 法，根據(jù)土壤鹽分含量本底、種植植物的耐鹽閾值、不同時(shí)段實(shí)際測定的土壤鹽 分?jǐn)?shù)據(jù)、土壤含水量、近日降雨與蒸發(fā)概率預(yù)報(bào)和土壤通透性確定應(yīng)使用的淡水淋鹽灌水量，其特征是采用四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測 耕層土壤的水鹽動(dòng)態(tài)狀況。
首先通過對灘涂鹽堿地種植區(qū)域開展土壤含鹽量調(diào)查，獲得種植地土壤鹽分 的深度分布數(shù)據(jù)；結(jié)合對擬種植耐鹽植物耐鹽閾值的資料檢索，確定不同深度土
壤的控鹽目標(biāo)值；利用四電極土壤鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀測定土壤 鹽分含量和水分含量；根據(jù)監(jiān)測的土壤鹽分含量、水分含量狀況和土壤控鹽目標(biāo) 值，考慮土壤鹽分本底值、土壤通透性、近期蒸發(fā)量和近期降水量的估計(jì)，綜合 確定土i裏控鹽灌溉需水量，并才艮據(jù)該需水量實(shí)施灌溉淋鹽；在灌溉淋鹽過程中繼 續(xù)使用四電極土壤鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀實(shí)施耕層土壤的水鹽動(dòng)態(tài) 監(jiān)測，根據(jù)淋鹽進(jìn)程的鹽分變動(dòng)數(shù)據(jù)對原先確定的土壤控鹽灌溉需水量進(jìn)行修 正，并依據(jù)修正結(jié)果確定灌水淋鹽過程結(jié)束的總水量和時(shí)間，獲得灘涂鹽堿地種 植耐鹽植物的耕層土壤最佳控鹽效果。
四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀對土壤鹽分和水分動(dòng)態(tài)的響應(yīng)具 有實(shí)時(shí)、無滯后、數(shù)據(jù)穩(wěn)定等特點(diǎn)，使用四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān) 測儀測定耕層土壤的水鹽動(dòng)態(tài)，不僅可為是否需要進(jìn)行灌溉淋鹽提供判斷依據(jù)， 同時(shí)可實(shí)時(shí)監(jiān)控灌溉淋鹽過程的動(dòng)態(tài)效果，亦為灌溉淋鹽需水量的精準(zhǔn)確定提供 數(shù)據(jù)支撐。
新型四電;f及鹽分傳感器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)、原理可參見CN ZL 200710020347.2,其 輸出信號對原位土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化實(shí)時(shí)響應(yīng)，無時(shí)間滯后，無測量累積誤差；輸 出模擬量對土壤鹽分含量的線性響應(yīng)優(yōu)良，能適應(yīng)寬范圍的田間原位土壤鹽分測 量；由于在傳感器內(nèi)集合了電導(dǎo)率和溫度兩種不同物理量的測量，溫度模擬量單 獨(dú)輸出，并同時(shí)應(yīng)用于電導(dǎo)率的溫度校正；輸出信號既可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采 集，也可用普通數(shù)碼式電壓表直接測量。該型傳感器，現(xiàn)已由中國科學(xué)院南京土 壤研究所定型批量生產(chǎn)。
數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀采用市售設(shè)備，如中國科學(xué)院南京土壤研究所定型生 產(chǎn)的SM-1型數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀。SM-1型土壤水勢監(jiān)測儀是測定土壤水勢的 便攜式土壤水測定儀，它保證了水勢測定的精度，適用于農(nóng)田和盆栽土壤的水分 測定。監(jiān)測儀由裝于測筒中的傳感器，顯示器，水勢探頭等部分組成。水勢探頭 埋設(shè)于田間，壓力傳感器與測筒相連，壓力傳感器獲得的測量信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換處理 后在顯示器上顯示。
四

圖1為灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方法示意框圖2為四電極鹽分傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1為變送器體，2為信號發(fā)
生、信號處理電路板，3為傳感器體，4為釆集電極，5為激勵(lì)電極，6為溫度傳
感器，7為數(shù)據(jù)引出線。
五具體實(shí)施例方式
實(shí)施例
耕層土壤控鹽的主要環(huán)節(jié)如下
a.調(diào)查確定土:l裏鹽分的剖面分布和季節(jié)性動(dòng)態(tài)特征
4在灘涂鹽堿地耐鹽植物的種植區(qū)域，通過對土壤鹽分調(diào)查數(shù)據(jù)的分析，確定 不同季節(jié)條件下土^t裏鹽分的剖面分布特點(diǎn)以及同剖面土i裏鹽分的時(shí)序動(dòng)態(tài)和周期 性變動(dòng)規(guī)律，如季節(jié)性積鹽期、雨季洗鹽期和鹽分平衡期；
b. 根據(jù)種植品種耐鹽閾值確定年內(nèi)和土壤不同深度的控鹽標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)灘涂剖面土壤鹽分的周期性動(dòng)態(tài)規(guī)律，結(jié)合耐鹽植物品種的耐鹽閾值范 圍確定土壤的控鹽標(biāo)準(zhǔn)。確定依據(jù)為在耐鹽植物生育期內(nèi)的重要鹽分敏感期，耕 層土壤鹽分應(yīng)不高于耐鹽閾值。例如
苗期是油葵的鹽分敏感期，其耐鹽閾值為不大于5 g/kg土壤鹽分含量； 苗期和花期是菊芋的鹽分敏感期，其耐鹽閾值為不大于6 g/kg 土壤鹽分含量。
等等……
c. 根據(jù)土壤水鹽本底、種植植物的耐鹽閾值、控鹽目標(biāo)值、土壤鹽分動(dòng)態(tài) 的實(shí)際測定數(shù)據(jù)、田間土壤含水量、近日降雨量與蒸發(fā)量估計(jì)(預(yù)報(bào))值和土壤 通透性確定淡水淋鹽灌水量；
而土壤鹽分與水分動(dòng)態(tài)的實(shí)際測定數(shù)據(jù)，完全依靠四電極鹽分傳感器和數(shù)字 式土壤水勢監(jiān)測儀來監(jiān)測獲取。
四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀配套使用，根據(jù)監(jiān)測區(qū)域土壤鹽 分本底調(diào)查確定的鹽分空間分布特性，確定監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)密度。 一般為每1~10 畝地布設(shè)一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過通用分組無線傳輸(GPRS——General Packet Radio Service )方式匯總到灌溉管理人員處進(jìn)4亍集中處理。
管理人員根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合確定土壤控鹽灌溉需水量，并根據(jù)該需水量實(shí)施 灌溉淋鹽；在灌溉淋鹽過程中繼續(xù)使用四電極土壤鹽分傳感器和數(shù)字式土壤土壤 水勢監(jiān)測儀實(shí)施耕層土壤的水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測，根據(jù)淋鹽進(jìn)程的鹽分變動(dòng)數(shù)據(jù)對原先 確定的土壤控鹽灌溉需水量進(jìn)行修正，并依據(jù)修正結(jié)果確定灌水淋鹽過程結(jié)束的 總水量和時(shí)間，獲得灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤最佳控鹽效果。
四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀對土壤鹽分和水分動(dòng)態(tài)的響應(yīng)具 有實(shí)時(shí)、無滯后、數(shù)據(jù)穩(wěn)定等特點(diǎn)，利用采用四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水 勢監(jiān)測儀測定耕層土壤的水鹽動(dòng)態(tài)， 一方面可為是否需要進(jìn)行灌溉淋鹽提供判斷 依據(jù)，另一方面可根據(jù)其測定值計(jì)算獲得當(dāng)次的土壤控鹽灌溉水量，同時(shí)還可實(shí) 時(shí)監(jiān)控灌溉淋鹽過程的動(dòng)態(tài)效果，為灌溉淋鹽需水量的精準(zhǔn)確定提供數(shù)據(jù)支撐。
有益效果
本發(fā)明應(yīng)用四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀實(shí)時(shí)測定耕層土壤的 鹽分動(dòng)態(tài)狀況，精確掌握土壤鹽分，實(shí)現(xiàn)了灌溉過程和洗鹽效果的實(shí)時(shí)監(jiān)控，不 僅保證將耕層土壤鹽分含量準(zhǔn)確控制在植物抗鹽閾值以下，還實(shí)現(xiàn)了灌溉洗鹽水 量的精準(zhǔn)控制和洗鹽效果的全程監(jiān)控。
權(quán)利要求
1.一種灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方法，根據(jù)土壤鹽分含量本底、種植植物的耐鹽閾值、控鹽目標(biāo)值、鹽分動(dòng)態(tài)的實(shí)際測定數(shù)據(jù)、土壤水分含量實(shí)測數(shù)據(jù)、近日降雨與蒸發(fā)的預(yù)測值和土壤通透性確定淡水淋鹽灌水量，其特征是采用四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測耕層土壤的水鹽動(dòng)態(tài)狀況。
2. 如權(quán)利要求1所述的灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方法，其 特征是四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土^t裏水勢監(jiān)測儀配套使用，每1~10畝布設(shè)一 個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)收集的監(jiān)測信號集中處理。
全文摘要
一種灘涂鹽堿地種植耐鹽植物的耕層土壤控鹽方法，根據(jù)土壤鹽分含量本底、種植植物的耐鹽閾值、控鹽目標(biāo)值、鹽分動(dòng)態(tài)的實(shí)際測定數(shù)據(jù)、土壤水分含量實(shí)測數(shù)據(jù)、近日降雨與蒸發(fā)的預(yù)測值和土壤通透性確定淡水淋鹽灌水量，其特征是采用四電極鹽分傳感器和數(shù)字式土壤水勢監(jiān)測儀實(shí)時(shí)監(jiān)測耕層土壤的水鹽動(dòng)態(tài)狀況，每1～10畝布設(shè)一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)收集的監(jiān)測信號集中處理，實(shí)現(xiàn)了灌溉過程和洗鹽效果的全程實(shí)時(shí)監(jiān)控。
文檔編號A01B79/00GK101647336SQ20091018450
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者劉廣明, 姚榮江, 楊勁松, 趙秀芳, 韓建均 申請人:中國科學(xué)院南京土壤研究所