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西北地區鹽堿地改良與整理利用優化技術及集成應用

所屬領域: 土壤污染防治
地      區: 北京
成  熟 度: 推廣階段
關  鍵 詞: 鹽堿地 治理與利用
合作方式: 其他合作方式 ,其他合作方式
信息來源: 2020年綠色“一帶一路”技術
點  擊 數: 400

我要對接

基本信息

技術概述

基本原理: 遵循“取于自然,用于自然”理念,針對西北地區鹽堿地分布、鹽害程度、區域氣候、土壤水肥等特征,通過高溫、高壓等工藝方法作用篩選的天然礦物,研制具有吸附、交換與固定鹽堿離子的礦質土壤調理劑;篩選耐鹽堿的土著微生物,研發高抗逆、耐鹽堿的微生物菌劑;采用“吸水管+檢查井+集水管+集水井”的設計優化暗管排鹽工程技術,示范工程建設優化礦質土壤調理劑、耐鹽堿微生物菌劑和暗管排鹽的工程技術參數,集成建立西北地區鹽堿地改良與整理利用優化技術及集成應用模式,解決高效土壤脫鹽和控制土壤返鹽等問題,實現鹽堿地土壤酸堿平衡、離子平衡和微生態平衡,消減土壤障礙、提升土壤肥力,促進農業增產和農民增收。

技術優勢

與目前主流工藝相比,本技術具有以下優勢:
(1)對比產品多采用磷石膏、鈣化劑、凹凸棒尾礦等材料制成土壤改良劑,功能單一。本技術研制納米-微米級的微粒環保型礦質土壤調理劑,通過物理化學吸附方式降低土壤鹽離子濃度,土壤調理劑顆粒類似土壤團粒結構,可增加土壤孔隙度和比表面,有效改善土壤質地,土壤含鹽量降低35%-43%,提高土壤保水保肥能力,出苗率提高30%-50%,產量提高30%-60%。;
(2)對比菌劑產品組成多為芽孢桿菌、菌株成分單一,而且多用于濱海鹽堿地改良,適用性有限制。本技術產品復配解淀粉芽孢桿菌、短小芽孢桿菌和植物乳桿菌等多種抗鹽堿微生物菌株的高抗逆、耐鹽堿的微生物菌劑,最高抗鹽濃度達到120g/L,菌劑產品的總菌數達8.51億CFU/mL,菌劑中有益微生物菌群可將土壤中礦化物質轉化成營養元素,改善土壤結構和微生物菌群構成,降低土壤pH值,明顯改善土壤肥力,還可以抑制病原菌的生長繁殖,可以誘導植物系統抗病性,減少病害的發生,提高植物抗逆性,作物出苗率提高30%-50%,產量提高30%-60%;
(3)對比技術采用明溝排水的方式,排水溝道占地面積大,造成耕地資源和水資源的浪費,鹽堿地治理效果不佳。本技術優化了暗管排鹽技術,采用“吸水管+檢查井+集水管+集水井”設計,有效代替漫灌的洗鹽方式,有效節約水資源,回填明溝可增加5%以上的耕地面積,土壤脫鹽率達40%,輕度鹽堿耕地保苗率提高10%-15%,畝保苗達到95%以上,中度鹽堿耕地保苗率提高20%-30%,畝保苗達到90%以上,重度鹽堿地保苗率提高40%以上,畝保苗達到85%以上;農作物產量提高30%-60%,畝凈增值50元-70元。

適用范圍
適用于沿海灘涂鹽堿地和內陸次生鹽堿地治理與利用。
鑒定評估
(一)組織鑒定單位:中國土壤學會
(二)鑒定時間:2018年9月20日
(三)鑒定意見
鑒定委員會一致認為(中土鑒字[2018]第0907-1號):該技術整體達到國內領先水平。
市場前景

本技術通過在濰坊市濱海新區、內蒙古自治區巴彥淖爾市、浙江舟山市等區域鹽堿地的四年(2016~2019年)工程實施驗證,應用面積近萬畝,改良后的土壤含鹽量降低25%-43%,提高土壤有機質含量,輕度鹽堿耕地保苗率可提高10%-15%,畝保苗可達到95%以上,中度鹽堿耕地保苗率可提高20%-30%,畝保苗達到90%以上,重度鹽堿地保苗率可提高40%以上,畝保苗達到85%以上,農業增產30%-60%,農民增收50元-70元/畝。此外,該技術替代了大水漫灌的洗鹽方式,有效節約水資源;可將明溝回填作為耕地利用,增加5%以上的耕地面積。經過多個項目的應用實踐,證實該技術工藝成熟、運行可靠,已經具備大范圍工程化應用的實力,可以在“一帶一路”沿線國家內推廣應用。

應用案例

案例名稱:杭錦后旗三道橋鹽堿地暗管排鹽示范項目

案例概述:改良后的土壤含鹽量降低25%-43%,提高土壤有機質含量,輕度鹽堿耕地保苗率可提高10%-15%,畝保苗可達到95%以上,中度鹽堿耕地保苗率可提高20%-30%,畝保苗達到90%以上,重度鹽堿地保苗率可提高40%以上,畝保苗達到85%以上,農業增產30%-60%,農民增收50元-70元/畝。

技術詳情

一、技術指標及使用條件

表1 西北地區鹽堿地改良與整理利用優化技術及集成技術方案

(一)技術指標

工藝參數:土壤調理劑的技術參數:SiO2≤40%、CaO≥5%、MgO≥3%、K2O≥40%、pH 6-8、As≤10 mg/kg、Cd≤10 mg/kg、Pb≤50 mg/kg、Cr≤50 mg/kg、Hg≤5 mg/kg。

抗鹽堿微生物菌劑的技術指標:有效活菌數≥5×108 CFU/mL、As≤75 mg/kg、Cd≤10 mg/kg、Pb≤100 mg/kg、Cr≤150 mg/kg、Hg≤5 mg/kg。

暗管排鹽工程技術采用“吸水管+檢查井+集水管+集水井”設計,吸水管采用PE單臂波紋管,管徑根據項目區立地條件及土壤質地選擇75mm~110mm不等。管壁上進水孔應處于波谷底部,寬度不大于2.0 mm,同一圓周上進水孔個數不少于三個,每米管長進水孔面積應不少于31 cm2。吸水管鋪設沸石球(1~3 mm顆粒)濾料,集水管采用DN200 mm PE管材。檢查井連接吸水管與集水管,整個暗管系統的水流經集水管匯到集水井,并設置光伏泵站。工程項目的施工過程使用GPS定位系統和激光精平系統控制埋管深度和坡降比。

修復效果:土壤含鹽量下降35%~43%。

運行成本:土壤調理劑和耐鹽堿菌劑投入300元/畝,效果可以持續3年,投資回收年限1-2年。暗管排水系統投入1200元/畝,設備可運行15~20年,投資回收年限6~8年。

環境影響:無廢氣、廢水產生、環境友好。

2、出水水質:

出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準要求。

(二)條件要求

該技術在工程應用過程中施用的土壤調理劑和抗鹽堿微生物菌劑可根據鹽堿地障礙具體情況調整用量,暗管排鹽技術根據氣候類型、土壤類型、地下水深度等條件調整技術參數,因此可適用于沿海灘涂鹽堿地和內陸次生鹽堿地。

二、關鍵設備及運行管理

(一)主要設備

關鍵設備主要由開溝鋪管機、上料設備、回填設備、光伏泵站系統組成。

(二)運行管理

開溝鋪管機及上料回填設備僅填埋暗管時使用,工程完工后不再使用。泵站所需供電,采用光伏設備供電,運行過程無需人工干預。

三、投資效益分析

以杭錦后旗三道橋鹽堿地暗管排鹽示范項目為例

(一)投資情況

總投資約90.00萬元,其中暗管一次投入1200元/畝,可以使用15~20年,土壤調理劑和耐鹽堿菌劑的費用投入300元/畝,效果可以持續3年,暗管系統的主體設備壽命15~20年,投資回收年限6~8年。

(二)運行費用

年運行費用僅泵站所需供電費用,因采用光伏設備供電,運行費用僅為光伏設備折舊費,大約4元/畝·年。

(三)效益分析

1、經濟效益分析

本技術應用后重度鹽堿荒地可逐步恢復土壤肥力,改良周期結束后土壤肥力恢復到中等級別;中輕度鹽堿地改良后提升耕地質量等級,增加農業播種茬口,實現輪作倒茬種地養地;改良后的鹽堿耕地土壤含鹽量降低25%-43%,土壤有機質逐年提高,輕度鹽堿耕地保苗率可提高10%-15%,畝保苗可達到95%以上,中度鹽堿耕地保苗率可提高20%-30%,畝保苗達到90%以上,重度鹽堿地保苗率可提高40%以上,畝保苗達到85%以上,農作物產量提高30%-60%,畝凈增收50元-70元;還可以有效替代傳統鹽堿地治理的明溝控鹽技術,將明溝回填作為耕地利用,預計增加5%以上的耕地面積。

2、環境效益分析

該技術使用的土壤調理劑和耐鹽堿微生物菌劑屬于綠色環保型產品,并經過第三機構鑒定:土壤調理劑屬于實際無毒級物質,符合登記肥料毒性評價要求;抗鹽堿菌劑為實際無毒。土壤調理劑和耐鹽堿微生物菌劑在工程應用過程不會產生廢水廢氣,不存在二次污染狀況。

該技術的應用有效增加地表植物覆蓋率,增強水土保持能力,提升生態系統自演替、自修復功能,緩解產糧區的糧食壓力和人畜爭糧矛盾,緩解生態與環境壓力,有效促進鹽堿地生態環境的良性循環和農業的可持續發展。

四、推廣與應用示范情況

(一)推廣情況

本技術通過在濰坊市濱海新區、內蒙古自治區巴彥淖爾市、浙江舟山市等區域鹽堿地的四年(2016~2019年)工程實施驗證,應用面積近萬畝,改良后的土壤含鹽量降低25%-43%,提高土壤有機質含量,輕度鹽堿耕地保苗率可提高10%-15%,畝保苗可達到95%以上,中度鹽堿耕地保苗率可提高20%-30%,畝保苗達到90%以上,重度鹽堿地保苗率可提高40%以上,畝保苗達到85%以上,農業增產30%-60%,農民增收50元-70元/畝。此外,該技術替代了大水漫灌的洗鹽方式,有效節約水資源;可將明溝回填作為耕地利用,增加5%以上的耕地面積。經過多個項目的應用實踐,證實該技術工藝成熟、運行可靠,已經具備大范圍工程化應用的實力,可以在“一帶一路”沿線國家內推廣應用。

(二)應用情況

1、主要用戶名錄

2、用戶意見

該技術為當地生態農業健康發展帶來了顯著的經濟環境效益,可有效促進耕地質量提升和農民增產增收,是值得推廣應用的示范工程。技術應用后各項技術指標優良。建議大面積推廣應用。希望對該技術的后期農藝配套措施進行完善改進,在控制鹽漬化的同時確保土壤肥力提升效果。

五、專利及獲獎情況

(一)專利情況

六、技術服務方式

本技術的設計、實施、技術配套、售后服務等可全部由北京本農科技發展有限公司獨立操作,高效、規范的工作保證項目保質保量地完成。該公司有專人負責售后服務,能夠為客戶提供最佳的售后服務。

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