[发明专利]一种膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂的改良方法和装置

说明书

本发明公开了一种膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂的改良方法，其步骤包括：测量土壤田间持水量；监测膨胀性砂姜黑土的土壤水势，并监测土壤表面形态；当耕层土壤水势小于‑70kpa或土壤表面出现肉眼可见裂隙时，对其进行灌溉；灌水量以0‑50cm土层达到田间持水量为标准，通过监测耕层(0‑20cm)和耕层以下(20‑50cm)土壤含水量进行确定。并公开了一种砂姜黑土的控水防龟裂装置。采用本发明所述方法和装置，将农田土壤含水量维持在龟裂点含水量之上，一方面可以减少土壤干湿循环次数，提高土壤缩限，减少土壤胀缩性；另一方面能维护良好的土壤墒情，利于作物生长。与现有的施用改良剂或耕作改良技术相比，可以通过控水减少土壤龟裂，达到改良土壤的目的。

技术领域

本发明涉及到一种变性土型旱地农田土壤的控水防龟裂改良方法和装置，属于农田土壤改良技术领域。

背景技术

膨胀性土壤(如砂姜黑土等)在失水干燥过程中，土表容易发生严重龟裂。农田土壤严重龟裂会损伤作物根系，使得根系的水肥吸收能力下降，影响作物产量；会促进土壤水分蒸发，引起干旱和土壤进一步开裂；还会影响土壤温度、氧化还原环境和气体循环过程等。因此，龟裂是膨胀性土壤农田生产过程中的重要障碍因子之一，提高膨胀性土壤的生产力必须要对其龟裂特性进行抑制和改良【1】。

目前，对膨胀性土壤的改良思路以改变土壤固有的龟裂点含水量值，减少土壤的龟裂强度为主。常见的方式有：添加物理或化学改良剂、科学耕作等。改良剂的作用机理主要在于降低土壤颗粒间的内聚力，降低土壤胀缩系数，来达到减少土壤开裂，改良土壤的目的。常见的土壤物理和化学改良剂包括作物秸秆、粗砂、粉煤灰、生物炭、泥炭、石灰、石膏、有机肥等。科学耕作则通过机械外力打散粘闭的土壤结构，同样可以使得土壤龟裂障碍得到阶段性缓解。实际生产中，各种改良剂和耕作改良技术均因地制宜的得到了推广应用。通过添加物料来改良膨胀性土壤的方法虽然可行，但改良剂投入量大，操作较为复杂。改良物料成本和人力成本成为限制其推广的重要因素。科学的耕作处理虽然可以在一定时期内起到疏松土壤，减少内聚力，减缓开裂的目的，但其时效性较短，而且由于膨胀性土壤的耕作阻力大，深耕相对成本也较高【2-4】。

研究证明，土壤的膨胀作用会随干湿交替次数的增加而增强。因此，通过有效监控土壤含水量，减少土壤干湿循环次数，可以减少土壤膨胀势，同样可以有效抑制土壤胀缩对农业生产的危害。这将是一种低成本、易推广且可以与其他改良技术配合应用的新型膨胀性土壤改良技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种膨胀性土壤的控水防龟裂改良方法。

本发明采用的技术方案为：一种膨胀性砂姜黑土的控水防龟裂改良方法，其步骤包括：

(1)测量0-20cm耕层土壤田间持水量θ_1f和20-50cm耕层以下土壤田间持水量θ_2f；

(2)利用土壤张力计监测土壤水势，利用图像采集传输装置监测土壤表面形态；

(3)当被监测的0-20cm耕层土壤水势小于-70kpa或被监测的土壤表面出现肉眼可见明显裂隙时，确定需要对土壤进行灌溉；

(4)利用土壤含水量监测系统监测0-20cm耕层土壤含水量θ₁和20-50cm耕层以下土壤含水量θ₂，并根据0-20cm耕层土壤田间持水量θ_1f和20-50cm耕层以下土壤田间持水量θ_2f确定灌溉水量，灌溉量的计算方法为：I＝[(θ_1f-θ₁)×0.2+(θ_2f–θ₂)×0.3]×10⁴，式中，I为灌溉量，单位为m³/hm²，θ_1f、θ_2f、θ₁、θ₂单位为cm³/cm³；