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重度盐渍化农田生态修复技术-板结盐碱地粉垄深松改良技术

成果类型:: 实用新型专利,新技术

发布时间: 2023-09-25 14:17:31

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 赵爱琴 | 2023-09-25 14:17:31

盐碱地综合治理与地力提升是干旱区农业可持续发展的必然需求。新疆灌区耕地总面积为3.99×106 hm2 ,其中盐碱化面积1.28×106 hm2,占灌区耕地面积总数的32.07%,其中受到中度、重度盐渍化威胁的低产田占总耕地的22.06%。长期以来,水资源短缺与土壤盐碱化已成为威胁新疆农业和生态环境的重要因素,严重影响当地社会经济的可持续发展。

石河子大学绿洲盐碱地改良团队针对重度盐渍化农田普遍存在着盐分表聚、耕作层板结严重、土壤肥力低下、农业综合生产能力严重不足等问题,开展粉垄耕作+春灌、粉垄耕作+改良肥、引进盐生植物,创新集成干旱区重度盐渍化农田生态修复技术-板结盐碱地粉垄深松改良技术。

通过本项目的实施,使土壤盐分下降10%,改善土壤结构和平衡酸碱度,改良土壤微生物环境,减少盐碱土壤对作物产生危害,提高出苗率和作物产量,作物出苗率由30%提升至60%,作物产量提高25%,田间管理成本减少10%,增加土壤有机质含量,极大程度地改良了当地的盐碱地,使当地土壤情况得到有效改善,地力明显提升,实现棉花稳产高产,促进农业生产上水平,实现新疆低产田的农业生产力提升和持续利用,实现了重大的经济、生态和社会综合效益。

针对重度盐渍化土壤开发利用难的问题,团队着力解决以下问题:

1)南疆地区不合理的冬春灌淋洗方式、淋洗定额导致土壤始终处于洗盐-积盐-洗盐的恶性循环过程中。因此,项目组引进粉垄机械,60 cm粉垄深度+加400 m3/亩的春灌模式,棉田墒情较好、盐碱轻,棉花出苗率提高15%。

2)南疆地区盐渍化农田肥力低下、土壤板结严重,由此造成棉花出苗率低、产量低和品质差等问题。棉花灌头水随水滴施0.5 kg/亩强酸性水溶肥;黄腐酸钾在棉花全生育期施肥5次,每次随水滴施6 kg/亩,第一次灌水和最后一次灌水不施肥;蚯蚓肥氮素在棉花全生育期施肥8次,每次随水滴施5 kg/亩,第一次灌水和最后一次灌水不施肥。粉垄耕作+改良肥模式与当地传统模式相比较棉田产量提高26.92%。

3)重度盐渍化土壤物理结构不良、化学性质恶劣,导致作物生长缓慢或不能生存。对于南疆地区寸草不生的盐碱荒地,项目组引进盐地碱蓬改良技术,盐地碱蓬不仅能够正常生长,且能产生可观的生物量。基于“作物适应盐碱地”的学术思想,借助盐地碱蓬耐盐碱和吸盐能力,采用“边利用边改良”思路,盘活盐碱荒地,产生一定经济效益。

长期以来,水资源短缺与土壤盐碱化已成为威胁干旱区农业和生态环境的重要因素,本成果可快速改良重度盐渍化土壤,在干旱区具有广阔的应用前景,推广粉垄耕作+春灌+改良肥模式,棉花全生育期用水量从550 m3/亩减少到450 m3/亩,节约灌溉水量18.18%,灌溉水利用效率从0.47 kg/m3提高到0.73 kg/m3,水分生产效率提高35.61%,脱盐率提高32.79%,田间管理成本减少11.75%,棉花增产26.92%。项目实施既有利于提高经济效益,又有利于保护环境,真正实现南疆地区农业的可持续发展。

南疆地区存在着大量盐碱荒地,因其土壤物理结构不良、化学性质恶劣,危害农作物的生长发育,造成农作物产量低,甚至弃耕。利用盐碱荒地种植盐地碱蓬,在苗期可采摘三茬,每年产量为300.15 kg/亩,售价在15元/kg左右,产生经济效益4502.25 元/亩。盐地碱蓬收获后作为青贮饲料,获得饲草为1.53 t/亩,可缓解南疆地区饲料缺乏现状。采用“边利用边改良”思路,盘活盐碱荒地,产生一定经济效益。

石河子大学绿洲盐碱地综合治理团队长期从事节水灌溉理论与技术的研究,针对新疆干旱区特点持续开展绿洲农业高效用水理论研究。先后承担完成兵团科技支疆计划项目“特色瓜果高效节水综合技术集成与示范”、国家自然科学基金“滴灌农田暗管排水排盐条件下的水盐运移规律及暗管工程设计参数优化研究”、国家自然科学基金“长期膜下滴灌棉田盐碱土壤离子时空迁移机理研究”、国家自然科学基金“新疆无膜移栽地下滴灌棉花需水规律研究”等国家级和省部级的科研项目,在农田SPAC系统、旱作物非充分灌溉的灌溉制度模式化、农田水-肥-盐运移规律及综合调控技术、微灌技术理论体系、节水灌溉工程设计参数等方面开展了长期研究,并取得了很好的成果产出,为本项目的完成提供了良好的工作基础。团队针对绿洲干旱区水资源短缺、土壤盐渍化严重、土壤改良困难问题,开展节水灌溉条件下水盐运动机理及盐分演变规律、劣质水质处理理论与技术、灌排协同调控理论与技术、盐渍化农田综合治理技术等研究,并与中亚地区合作开展节水灌溉和土壤盐渍化治理工作。在盐碱地治理方面先后主持/参与国家自然科学基金重大项目1项,重点项目2项,主持国家自然科学基金一般项目9项,参与国家科技支撑/重点研发项目4项、省部级科技计划和委托科技项目23项。获省部级科技进步奖5项,授权发明专利5项,发表论文100余篇,其中SCI/EI论文38篇。

团队目前有正高职称5人、副高职称4人,博士7人、在读博士5人、硕士1人,博士生导师4人、硕士生导师5人。国务院特贴专家1人,兵团突出贡献专家1人,农业部农业水土工程专家1人,“天山英才” 1人、兵团青年五四奖章1人、宝钢优秀教师1人、中科院百人计划1人,陕西省青年突击手1人。项目成员坚持科技工作要为地方经济建设服务,促进兵团高校企业联合办学,坚持走产学研道路,企校共同搭建研发和人才培养平台实现共赢,培养出市场急需的综合素质高,具有创新能力的高级工程技术人才,更好更快的将科技成果转化为生产力,持续不断的助力企业、农户增收,促进农业和农村经济持续稳定发展。

本技术在“五共同一促进”巴楚县土壤盐渍化综合治理与示范项目的资助下,创新集成干旱区重度盐渍化农田生态修复技术-板结盐碱地粉垄深松改良技术。为了研发相关成果,本团队开展了连续多年的研究工作,各类经费投入共计约100万元,相关技术成果在南疆喀什地区巴楚县进行了技术推广示范并取得一定成效。

项目推进盐碱地地农艺-工程-生物综合防治关键技术集成应用与示范,通过节约水资源成本、降低土壤盐渍化、提升作物产量与品质途径,大幅度提升盐碱中低产田增产增效能力,建立核心示范区面积1000亩,科技帮扶对象4户,户均增收10000元;雇佣剩余劳动力人口开展田间管理等工作,带动剩余劳动力人口20人就业,人均年纯收入21600元。

构建适度规模的盐渍化农田节水控盐增效示范样板和科普培训基地。分对象、分层次进行培训,以点带面,辐射周围,强化基层干部、骨干人员的综合技术能力,完成省部级以上新闻报道4次,开展民族团结和技术发展党员座谈会1次,开展科学讲座3次,分对象、分层次培训职工412人次,培养当地科技骨干人员8人,建立盐渍化土壤治理团队1个,用户对粉垄耕作+改良肥技术模式的满意度达100%。

课题实施在提高经济作物产量的同时,将大大提高水资源和土地资源利用效率,减少无效的水分养分损耗。其中,棉田节约灌溉用水11.18%,土壤全氮从622.33 mg/kg提高到1143.33 mg/kg,提高了83.72%;总磷从689.67 mg/kg提高到1289.33 mg/kg,提高了86.95%;全钾从1.55%提高到1.81%,提高了16.74%;有机质从8.23 g/kg提高到16.77 g/kg,提高了103.64%。田间管理成本减少11.75%。

课题实施促进了重度盐碱地的改良利用,改变了传统以盐碱地改良适应作物生长的农业生产模式,引进盐地碱蓬种植改良盐碱地,体现了循环可持续发展模式,对于拓展农业资源用空间,提升土地生产力。播种前盐荒地土壤0~40 cm平均含盐量为37.44 g/kg;碱蓬种植期间0~40 cm土壤平均含盐量为15.49 g/kg,脱盐率为58.63%;碱蓬收获后,土壤平均含盐量为21.18g/kg,脱盐率为43.43%。

该成果可以采取技术合作或技术服务的方式进行转化,具体内容有:

(1)技术合作

我们愿意与有意向的企业、单位或个人进行相关技术合作,基于干旱区重度盐渍化农田生态修复技术-板结盐碱地粉垄深松改良技术推广与应用,提升土地和水资源利用效率及作物产量与品质。对技术合作方的要求是:具有良好的信誉和资质,有相同或相近的研究方向和目标,能够提供一定的技术支持和资源投入,能够遵守合作协议和分配原则,并能够与我们保持良好的沟通和协调。

(2)技术服务

我们愿意为有意向的企业、单位或个人提供相关技术服务,包括粉垄耕作技术、棉花栽培、水肥管理和盐地碱蓬栽培技术等相关内容,开展技术服务培训课程,发放相关技术培训手册。对技术服务方的要求是:具有合法的需求,能够按时支付技术服务费,并能够与我们保持良好的行人和评价。