本發(fā)明涉及生態(tài)產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于生態(tài)島嶼構(gòu)建的濱海低洼鹽堿地綜合治理系統(tǒng)。
（二）
背景技術(shù)：
濱海低洼鹽堿地區(qū)域，存在地下水位高，鹽堿含量高，微地形下地表積水嚴(yán)重，農(nóng)林業(yè)種植困難，植被覆蓋率較低，土地生產(chǎn)力低下。目前，傳統(tǒng)的單一臺田整地模式是其主要的治理方法，但該方法存在工程量大、土地利用率低，易形成死水區(qū)，并且利用時間短；單一的水渠-臺田整地模式，因缺少配套的植物材料防護(hù)，土壤次生鹽漬化嚴(yán)重，難以形成持續(xù)、高效的農(nóng)林產(chǎn)業(yè)。
從退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的角度，基于生態(tài)學(xué)島嶼理論，本方法發(fā)明了基于水系循環(huán)、水鹽運移、土壤改良、水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)田防護(hù)于一體的濱海低洼鹽堿地治理技術(shù)。本著簡單、有效和易操作的原則，經(jīng)連續(xù)3年的試驗監(jiān)測，特發(fā)明一種基于生態(tài)島嶼構(gòu)建的濱海低洼鹽堿地綜合治理技術(shù)。
（三）
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種水體循環(huán)、降鹽改土、高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基于生態(tài)島嶼構(gòu)建的濱海低洼鹽堿地綜合治理系統(tǒng)。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種基于生態(tài)島嶼構(gòu)建的濱海低洼鹽堿地綜合治理系統(tǒng)，以濱海地區(qū)中度鹽堿化地段為實施對象，其特征在于：（1）在濱海低洼地，采用工程整地措施，構(gòu)建“|—|”型水渠：（2）“—”型水渠內(nèi)設(shè)置生物池，兩側(cè)均修筑臺田：（3）臺田外圍設(shè)置平行于“—”型水渠且長度對應(yīng)的條田；（4）兩個“|”型水渠外側(cè)均修筑條田。
本發(fā)明依據(jù)生態(tài)島嶼理論，從水鹽運移、水分循環(huán)及高效利用、改良土壤和農(nóng)田防護(hù)的角度，在濱海低洼鹽堿地段，采用優(yōu)化集成技術(shù)“外圍水渠循環(huán)-內(nèi)置生物池養(yǎng)殖-間隔臺田種植-四周防護(hù)林材料配置”，即在傳統(tǒng)臺田整地的基礎(chǔ)上，構(gòu)建水體可循環(huán)并高效利用，植物材料可降鹽改土并防風(fēng)護(hù)田，農(nóng)田可高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，能有效解決水分及生物連通性和抑制次生鹽漬化等問題，起到較好的壓堿抑鹽效果，提高了植被成活率及其防護(hù)功能，顯著提高了土地利用率和生產(chǎn)力。
本發(fā)明的更優(yōu)技術(shù)方案為：
所述“|—|”型水渠、臺田、條田的數(shù)量配比為1:2:4，且條田和臺田以水渠作為隔斷進(jìn)行分割，呈現(xiàn)“島嶼”狀。
所述“—”型水渠通過四個隔斷均勻間隔為三個生物池，隔斷修整為操作道路，隔斷底部淹水處用石材鋪墊，以保持水分及生物的連通性，且與“—”型水渠連接的隔斷，鋪設(shè)100目的尼龍絲網(wǎng)，防止養(yǎng)殖水產(chǎn)外逃；生物池中上部2/3水深位置處留有2-3個管道，管道直徑為60cm，三個生物池能夠通過上述管道控制水分的流通，并能夠連通到“|”型水渠，以利于水分蓄集、排水和水體交換。
所述“—”型水渠和“|”型水渠的長度比為2:1，寬度和深度保持一致，以利于水體交換和控制潛水水位；優(yōu)選的參數(shù)是所述“—”型水渠的長度為300m，“|”型水渠的長度為150m，兩者的寬度均為60m，渠底距離路面均為4m，水深均為2-3m，坡度比均為0.75。
所述臺田以農(nóng)林業(yè)種植為主，條田以防護(hù)林植物材料營建為主；所述營建主林帶的條田配置以栽植喬木為主的喬灌混交防護(hù)林帶；營建副林帶的條田配置以營建灌木為主的灌草混交防護(hù)林帶。
所述條田寬度依據(jù)主、副林帶的寬度來確定，營建主林帶的條田寬度為8m，營建副林帶的條田寬度為6m，條田或臺田面距離水渠底部的垂直距離為5-6m，可適當(dāng)留出利于農(nóng)林業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的操作道路。
所述條田和臺田周圍均設(shè)置適當(dāng)?shù)奶锕?，上?.5m，下寬1.0m，高度0.5m，坡度比0.75，以利于防止水土流失和蓄水保土。
所述“—”型水渠路面以上以及臺田的斜坡段，以種植鹽生或耐鹽植物的灌木和草本植物為主，主要用于防止水土流失和降鹽抑堿。
本發(fā)明配置簡單、生態(tài)環(huán)保，有效蓄集低洼地水分，使水分得到高效利用，植物成活率高，降鹽改土功能好；防護(hù)林生態(tài)效益顯著，農(nóng)作物產(chǎn)量顯著提高。
（四）附圖說明
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1臺田，2水渠，3生物池，4條田，5田埂；代表操作道路，代表控水管道，代表排水溝及其排水方向。
（五）具體實施方式
實施例1：系統(tǒng)具體技術(shù)措施
1.實施地段的土壤環(huán)境
本發(fā)明主要應(yīng)用于濱海地區(qū)中度鹽堿化地段，0-60cm土層全鹽含量在0.3%-0.6%。pH在7.5-8.0之間。土壤容重在1.48-1.52g/cm3，地勢較低，積水嚴(yán)重，基本無農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)，植被覆蓋率較低，主要以水生植物蘆葦、茅草等為主。
2.構(gòu)建“外圍水渠-內(nèi)置生物池-間隔條/臺田”于一體的水工整地
在濱海低洼地，首先采用工程整地措施，構(gòu)建“|—|”型水渠。其中：1）“—”型水渠設(shè)置為3隔斷養(yǎng)殖池，在其兩側(cè)均修筑為2個臺田，以農(nóng)林業(yè)種植為主（即可進(jìn)行農(nóng)作物小麥、玉米和棉花等的種植，也可農(nóng)林間作或作為苗圃基地進(jìn)行植物材料的繁育）；2）平行于“—”型水渠，臺田外圍設(shè)置對應(yīng)長度的2個條田，以防護(hù)林植物材料營建為主；3）兩個“|”型水渠外側(cè)均修筑為2個條田，以防護(hù)林植物材料營建為主；4）上述水渠:臺田:條田配比數(shù)量為1:2:4，并且條田和臺田以水渠作為隔斷進(jìn)行分割，整個被水渠分割的條田/臺田呈現(xiàn)“島嶼”狀。其中“—”型和“|”型水渠長度比控制為2:1，寬度和深度保持一致，以利于水體交換和控制潛水水位。在條田和臺田的邊坡上，可修建利于排水的排水溝和利于操作的小道。
上述水渠、條田和臺田的具體參數(shù)設(shè)置為：1）“—”型水渠，長度為300m；“|”型水渠，長度為150m，兩類型水渠寬度均為60m，渠底距離路面均為4m，水深控制均在2-3m，坡度比均為0.75。2）依據(jù)“|—|”型水渠，設(shè)置對應(yīng)平行于水渠長度的條/臺田，其中條田寬度依據(jù)主、副林帶的寬度來確定，營建主林帶的條田寬度設(shè)置為8m，營建副林帶的條田寬度設(shè)置為6m，條/臺田面距離水渠底部控制在5-6m，可適當(dāng)留出利于農(nóng)林業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的操作道路，道路寬2m，長度以對應(yīng)渠道或臺田的長度為準(zhǔn)。3）條/臺田周圍均設(shè)置適當(dāng)?shù)奶锕?，上?.5m，下寬1.0m，高度0.5m，坡度比0.75，以利于防止水土流失和蓄水保土。
該工程措施的主要功能為改變水鹽運移，增強水系循環(huán)和水分利用效率，為農(nóng)林業(yè)種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖提供合適的生境，以充分提高土地生產(chǎn)力。
3.“—”型水渠中生物池的構(gòu)建
構(gòu)建利于水分及生物連通的生物池。1）將300m的“—”型水渠，均勻間隔為3個生物池，需設(shè)置4個隔斷。每隔斷可修整為操作道路，其中隔斷底部淹水處需用不規(guī)則石塊和鵝卵石等石質(zhì)材料進(jìn)行鋪墊，以保持水分及生物的連通性，隔斷上部修整為4m寬的道路，長度對應(yīng)于“—”型水渠的寬度，在具體施工時，可形成一定的坡度，利于水產(chǎn)養(yǎng)殖；但與“|”型水渠連接的隔斷，需鋪設(shè)100目的尼龍絲網(wǎng)，防止養(yǎng)殖水產(chǎn)外逃；2）生物池中上部2/3水深位置處，留有可控制水分流通的2~3個管道，管道直徑在60cm左右，3個生物池能夠通過該系列管道控制水分的流通，并能夠連通到“|”型水渠，以利于水分蓄集、排水和水體交換。3）生物池水分來源以原低洼地蓄集水為主，同時匯集農(nóng)田灌溉和降雨入滲等水分。生物池中依據(jù)水的咸度來進(jìn)行蝦類和魚類的養(yǎng)殖。4）“—”型水渠路面以上以及臺田的斜坡段，以種植鹽生或耐鹽植物的灌木和草本植物為主，主要用于防止水土流失和降鹽抑堿。
該生物池的主要作用為控制地下水位，促進(jìn)水體交換，改善了生物的連通性，提高了水分利用效率和土地生產(chǎn)力。
4.“|”型水渠的外圍條田和臺田外圍防護(hù)林植物材料的配置
將4條田營建為不同植物材料配置的主、副防護(hù)林帶，與農(nóng)田一起形成農(nóng)田林網(wǎng)格。1）如“|”型水渠為東西走向，則該水渠外圍條田防護(hù)林帶垂直于該區(qū)域主害風(fēng)北風(fēng)，可稱之為主林帶。主林帶配置以栽植喬木為主的喬灌混交防護(hù)林帶，該主林帶主要起到防護(hù)農(nóng)田、改變水鹽運移、降鹽改土以及減少蒸發(fā)、改善微氣候環(huán)境的作用。喬木樹種以白蠟、白榆和旱柳為主，灌木樹種以檉柳、沙棗、唐古特白刺為主，林下可播種星星草、紫野麥和獐茅等耐鹽堿的草本植物，栽植方式采用品字型配置，喬木樹種的株行距為2.0m×2.0m，灌木樹種株行距為2.0m×1.0m，林帶行數(shù)為4行，三年后疏透度可控制在30%。2）如“—”型水渠為南北走向，則農(nóng)田外圍對應(yīng)防護(hù)林帶垂直于該區(qū)域次害風(fēng)東風(fēng)，可稱之為副林帶。副林帶配置以營建灌木為主的灌草混交防護(hù)林帶，主要起到降鹽改土、防風(fēng)護(hù)田和調(diào)節(jié)小氣候的作用。灌木樹種以檉柳、紫穗槐和沙棗等為主，草本植物以堿蓬、星星草、苜蓿和堿谷等耐鹽堿品種為主。灌木栽植方式采用塊狀混交，株行距為2.0m×1.0m，林帶行數(shù)為3行，三年后疏透度可控制在25%。即無論水渠走向如何，以東西向的條田防護(hù)林作為主林帶，對應(yīng)配置喬灌混交防護(hù)林帶；以南北向的條田防護(hù)林作為副林帶，對應(yīng)配置灌草混交防護(hù)林帶。
實施例2：系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)及效果分析
1.技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明主要應(yīng)用于濱海地區(qū)中度鹽堿化地段，0-60cm土層全鹽含量在0.3%-0.6%。pH在7.5-8.0之間。土壤容重在1.48-1.52g/cm3，地勢較低，積水嚴(yán)重，植被覆蓋率較低，農(nóng)林業(yè)種植困難。
（1）水利工程整地措施，形成“外圍水渠-內(nèi)置生物池-間隔條/臺田”于一體的治理模塊。構(gòu)建以“|—|”型水渠為核心，對應(yīng)配套設(shè)置2個臺田和4個條田，形成一水渠二臺田四條田的單元配置模塊，四條田可為水渠生物池和臺田的農(nóng)林業(yè)種植起到防護(hù)作用，因此水渠:臺田:條田配比數(shù)量需設(shè)置為1:2:4，并且條田和臺田以水渠作為隔斷進(jìn)行分割，整體呈現(xiàn)“島嶼”狀；同時“—”型水渠: “—”型水渠長度配比為2:1。水渠、條/臺田等具體參數(shù)設(shè)置見上文。該配置模塊主要起到改變水鹽運移，控制好地下水位深度（大于地下水臨界深度+初栽時植物根系深度），并可起到較好的降鹽改土、改善小氣候和防護(hù)農(nóng)田的功能。
（2）構(gòu)建可實現(xiàn)水分和生物連通的生物養(yǎng)殖池?！啊毙退?nèi)部改造為3個生物池，中間設(shè)置4個利于水分和生物連通的道路作為間隔段，每道路底部設(shè)置可控制水分流通的2-3個管道。該生物池以養(yǎng)殖蝦、蟹等水產(chǎn)品為主；3個生物池設(shè)置成能夠和“|”型水渠彼此連通的養(yǎng)殖池，可充分實現(xiàn)水分及其生物連通性，避免形成單一死沉水體，利于水鹽循環(huán)交換和動物成活率的提高。
（3）條田防護(hù)林植物材料的配置。將垂直于主害風(fēng)北風(fēng)的條田林帶設(shè)置為主林帶，以栽植喬木為主，營建喬灌混交防護(hù)林帶，栽植方式采用品字型配置，喬木樹種的株行距為2.0m×2.0m，灌木樹種的株行距為2.0m×1.0m，林帶行數(shù)為4行，三年后疏透度可控制在30%。將垂直于次害風(fēng)東風(fēng)的條田林帶設(shè)置為副林帶，以栽植灌木為主，營建灌草混交防護(hù)林帶，栽植方式采用塊狀混交，株行距為2.0m×1.0m，林帶行數(shù)為3行，三年后疏透度控制在25%。即主林帶以喬木樹種為主，形成喬灌混交，而副林帶以灌木為主，形成灌草混交樹種配置，可形成疏透度不同的防護(hù)體系，具體防護(hù)林植物材料見上文。該條田防護(hù)林帶主要對臺田和水渠生物養(yǎng)殖池起到改善小氣候、防災(zāi)害風(fēng)和農(nóng)作物增產(chǎn)的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效益；并通過植物材料的生長，改變“|”型水渠和條/臺田土壤體的水鹽運移，起到較好的降鹽抑堿和改良土壤等作用。
2.效果分析
（1）有效蓄集低洼地水分，水分得到高效利用
通過一水渠二臺田四條田的配比設(shè)置，較好蓄集了低洼地的水分，使分散于地表及微地形下的蓄水坑等中的水分均收集于“|—|”型水渠中，農(nóng)田灌溉及降雨入滲的水分也可蓄集到水渠中；而植物根系通過吸收土壤深層的水分，并以汽態(tài)形式進(jìn)行蒸騰散失，可有效控制地下水位，抑制土壤返鹽；這均為生物池的構(gòu)建及地下水位的降低起到了較好的控制作用。同時，通過構(gòu)建利于水分及生物連通的生物養(yǎng)殖池和水渠，水體得到了良好的循環(huán)，給微生物和小型動物提供了較好的棲息地，利于水生生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。
（2）植物成活率高，降鹽改土功能好
通過“|—|”型水渠的構(gòu)建，有效控制了潛水水位，使條田和臺田的地下水位控制在地下水臨界深度+初栽時植物根系深度以上，將耕作層土壤鹽分控制在農(nóng)作物和防護(hù)林植物材料正常生長的范圍之內(nèi)。因此，主林帶的喬木、灌木，以及副林帶的灌木和草本等防護(hù)林植物材料成活率高，三年成活率平均達(dá)85%以上，林分郁閉度達(dá)到0.7以上，植被覆蓋率達(dá)75%以上。通過防護(hù)林植物材料的根系生長、枯落物形成腐殖質(zhì)層及植物吸鹽等的影響，栽植三年后，耕作層土壤含鹽量將至0.12%以下，土壤孔隙度提高20%以上，土壤有機質(zhì)含量增加30%以上，起到了較好的降鹽抑堿作用，土壤通氣、透水性能也得到較好改善。
（3）防護(hù)林生態(tài)效益顯著，農(nóng)作物產(chǎn)量顯著提高
4條田防護(hù)林帶可顯著改善小氣候，栽植三年后，農(nóng)田林網(wǎng)內(nèi)在生長旺盛期夏季氣溫可下降0.7-1.5℃，空氣相對濕度提高10%-20%，蒸發(fā)量降低20%-25%，林帶風(fēng)速下降55%-62%，農(nóng)作物小麥增加18%-25%以上，玉米增產(chǎn)12-16%，糧食單產(chǎn)平均增加18%左右。