广东典型地带垦造水田生态防渗层快速构建工艺研究与应用

作     者：李嘉寅 

作者单位：仲恺农业工程学院 

学位级别：硕士

导师姓名：陈平;李建华;张晖

授予年度：2023年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：垦造水田 防渗层 土壤质地 保水 

摘      要：“耕地是粮食生产的命根子,是中华民族永续发展的根基,耕地资源对于我国产业发展具有重要意义。我国人口众多,耕地后备资源相对缺乏,垦造水田工作可以有效增加耕地指标。目前广东省的垦造水田项目主要为“旱改水,大多通过外运黏土和机械压实构筑犁底层达到田块保水目的,但是过于紧实的犁底层对水稻生长不友好,不符合生态原则,同时不同地形地貌的旱地土体物理性状具有差异性,故通过建立广东典型地带垦造水田项目地周边高产水田土体特征标准作为参考体系,研究在垦造水田过程中不同地形地貌构建生态型防渗层的工艺,应用于实际垦造水田项目,实现生态防渗层快速构建,为广东典型地带垦造水田的“旱改水项目建立新型案例,提供科学参考依据。本研究以分布于广东省山地丘陵区、平原区、沿海丘陵台地区、丘陵地区4种典型地带的垦造水田项目地与其周边的高产水田为研究对象,通过实地调查与土壤采样,测定高产水田的土壤主要指标,构建土体特征标准体系;在山地丘陵区的南雄、丘陵地区的清城、沿海丘陵台地区的惠东的垦造水田项目地进行田间原位试验,快速构建生态防渗层,分析原土注水翻耙（ZF）、原土掺客土翻耙（NF）、客土灌浆（GJ）工艺对防渗层土壤物理性状的影响,比较防渗层的保水性能,主要研究结果如下:（1）以高产水田耕作层与犁底层土壤数据为依据,建立高产水田土体特征标准体系:耕作层土壤厚度在14～18cm、土壤容重在1.16～1.76g/cm、土壤饱和含水量在19～43%、土壤总孔隙度在31～55%、粘粒含量在5～9%、粉粒含量在35～65%、砂粒含量在29～57%、土壤饱和导水率在0.02～0.1mm/min、土壤残留含水率在0.014～0.074cm/cm、土壤水分特征曲线性状系数n在1.21～1.7;犁底层土壤厚度在3～10cm、土壤容重在1.37～1.87g/cm、土壤饱和含水量在14～36%、土壤总孔隙度在26～46%、粘粒含量在6～14%、粉粒含量在40～70%、砂粒含量在15～55%、土壤饱和导水率在0.006～0.026mm/min,土壤残留含水率在0.013～0.073cm/cm、土壤水分特征曲线形状系数n在1.217～3.447。（2）清远项目地通过掺10%的客土可达到55%的保水率,而山地丘陵区的南雄项目地通过注水翻耙即满足保水要求,保水率在50%以上;3种防渗层构建工艺的土壤容重差异性不显著,清城的土壤容重在1.55-1.72g/cm,南雄的土壤容重在1.53-1.61g/cm;清城项目地防渗层构建后其土壤质地为壤土,南雄则为砂质壤土,但清城防渗层中大于2mm粒径的砂粒含量是南雄防渗层的2倍;清城项目地防渗层饱和导水率在0.010-0.020mm/min,南雄项目地防渗层饱和导水率在0.045-0.113mm/min,随着掺客比例的增加,其饱和导水率呈下降趋势,但不同工艺构建的防渗层饱和导水率差异性不显著。（3）惠东项目地通过原土注水翻耙,72小时保水率达30%,原土10%掺黏时,15cm防渗层的保水率达45%以上;原土、原土注水翻耙和原土掺客土翻耙处理的土壤容重分别为1.75g/cm、1.69g/cm,和1.55-1.60g/cm;原土注水翻耙和原土掺客土翻耙的黏粒含量、粉粒含量差异性不显著,在注水翻耙后黏粒含量为3.27%,而原土掺客土翻耙处理的黏粒含量介于4.9%-6.4%,均属于砂质壤土,土壤的饱和导水率在0.036-0.041mm/min。（4）垦造水田生态防渗层快速构建工艺应用于《2021年度汕尾市海丰县公平镇平新、平二村垦造水田项目》,位于丘陵台地区的海丰县实现短期内快速垦田,新增水田面积约1350亩。应用流程大致为场地土体调查、田块保水性初步研究、划分不同垦造工艺片区和确定不同片区施工工序。