一种工业二氧化碳改良盐碱地系统及使用该系统促棉花增产的方法与流程

1.发明技术所属农业领域，特别是一种工业二氧化碳在农业上的应用技术。


背景技术：

2.盐碱地的存在对农业的发展是一个重要的制约因子，严重影响农作物的产量和质量。目前我国不少地区属于盐碱土地，这些土地由于大量的盐分积累，引起土壤结构粘滞,通气性差,容重高,土温上升慢,土壤中好气性微生物活动性差,养分释放慢,渗透系数低,造成植物生理障碍,从而影响植物的营养状况,导致植物盐份胁迫、干旱枯萎，影响农作物的产量和质量。新疆已利用耕地中,土壤的盐分含量平均在0.39％左右，存在不同程度的土壤的盐渍化，造成农作物缺苗、断垄、产量不高，严重制约着农业生的发展。棉花是盐碱地上重要的经济作物，为满足盐碱地种植棉花的需要，现有技术开展洗盐与施用改良剂。但是耕地中盐碱含量较高的土壤多为黏土，黏性土壤保水性隔水性太优，导致冬春灌溉，洗盐效果不佳，而盐碱含量高又造成土壤密实度过大、土壤团粒结构破坏、孔隙度降低、土壤粘性高，如此形成了恶性循环。
3.中国发明专利202111053753.5涉及一种盐碱地种植棉花的方法。本发明通过限定覆沙量和灌溉量，能够改善盐碱地土壤黏性粒子的占比，降低土壤板结程度，稀释表层土壤盐碱含量，达到淋洗土壤盐碱效果，增加了土壤透气性，抑制土壤板结，显著提升棉花出苗率。
4.上述盐碱地种植棉花的方法需要在原有土壤表面覆盖8～12cm厚的沙，需要借助外来物沙子改变盐碱地土壤的结构，按1400千克/立方米进行推算，1亩地需要沙子74.667～112.000吨，因此，上述盐碱地种植棉花的方法的缺点是用量大，成本高。


技术实现要素：

5.本发明所述的工业二氧化碳改良盐碱地系统解决了现有技术存在的用量大，成本高的问题，且降低二氧化碳直接排放，避免造成碳资源浪费。
6.本发明所述系统促棉花增产的方法解决了现有技术存在的用量大，成本高的问题，且降低二氧化碳直接排放，避免造成碳资源浪费，达到棉花增产的目的。
7.本发明的思路是利用工业二氧化碳溶水后形成酸性水溶液，来中和土壤中的盐碱并通过排盐装置将盐碱排出耕地之外，达到彻底改良盐碱地的目的，不需要借助大量外来物来改变土壤结构，因为利用了二氧化碳形成酸性水溶液，减少二氧化碳的排放，达到废气利用，一部分溢出的二氧化碳气体促进棉花光合作用，促进棉花增产，达到降碳、降本、增效的目的。
8.为了达到上述目的，采用一种工业二氧化碳改良盐碱地系统来实现，该系统包括：包括二氧化碳储存装置、二氧化碳溶水装置、控制装置、滴灌系统和排盐装置；上述滴灌系统包括首部与管网；上述的二氧化碳储存装置与二氧化碳溶水装置通过管路相连通且与控
制装置相连；二氧化碳溶水装置通过管路与滴灌系统相连通且与控制装置相连；排盐装置设置于耕作层下方且将土壤淋洗液排出。
9.进一步，所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述二氧化碳溶水装置为一端连接着进水端、进气端，另一端连接着出水端的罐体i；所述进水端、出水端与控制装置相连；所述进气端包括位于罐体i内部的若干一端封闭且圆柱面上设有若干圆形小孔的进气单元，所述进气单元另一端向外延伸，依次连接着逆止阀、管路及控制装置，形成的酸性酸性水溶液的稳定时间在12小时以上。
10.进一步，所述二氧化碳溶水装置为外底部设有支撑腿的罐体ii，所述罐体ii底部设有出水端，所述罐体ii顶部开口设置有压盖及压紧装置，所述罐体ii内部设置有支撑架，所述支撑架中心位置设置有圆形平板，所述圆形平板上设置有两级溶水装置，其中第一级溶水装置位于第二级溶水装置内部，所述第一级溶水装置由一级溶水管和位于一级溶水管内部的进气管组成，所述一级溶水管上部开口下部设置有从罐体ii外进水的进水端，所述进气管的圆柱面上设有若干圆形进气孔，所述进气管底部设置有从罐体外进气的进气端，第二级溶水装置为若干环形的碟片层压在一起形成的筒形的腔体，所述筒形的腔体设置有与罐体相通的微孔，所述进水端、出水端装有控制装置，所述进气端依次连接着逆止阀、管路及控制装置。该溶水装置为二级溶水，溶水效果较好，形成的酸性酸性水溶液的稳定时间在24小时以上。
11.进一步，所述二氧化碳溶水装置为内部设由电机带动的可以高速旋转的转子的密封罐体iii，所述罐体iii上设有进水端、出水端、进气端，所述进水端、出水端装有控制阀；所述进气端连接着逆止阀、管路，所述管路末端设有减压阀。该溶水装置在溶水过程中，利用超重力，溶水效果较好，形成的酸性水溶液的稳定时间在48小时以上。
12.进一步，所述二氧化碳溶水装置的进水端、出水端分别与滴灌系统的首部及管网连接。
13.进一步，所述二氧化碳溶水装置的进水端与滴灌系统的首部相连，二氧化碳溶水装置出水端与滴灌系统的首部与管网之间的管路连接。
14.进一步，所述控制装置为减压阀、电磁阀和dcs控制柜，上述减压阀位于二氧化碳储存装置与二氧化碳溶水装置相连的管路上，上述电磁阀位于二氧化碳溶水装置与滴灌系统相连的管路上且与上述dcs控制柜相连。
15.进一步，所述滴灌系统滴灌系统包括地上管网与地下管网，所述地上管网包括滴灌带；所述滴灌带的流量为1.0-2.8l/h，流道上设置有防逆向扩散机构。该机构可以防止进入流道的酸性水溶液由于压力降低而析出的少量二氧化碳气体回流，继续随着水流前进，接触时间延长后进一步溶入水中。
16.进一步，所述排盐装置为排盐渗漏管，所述排盐渗漏管为若干根平行铺设的渗漏管，渗漏管管径为110-300mm，间距为25-35米，渗漏管顶部距离地表50-100cm。
17.进一步，所述排盐装置为排盐暗沟，所述排盐暗沟为若干条平行铺设的暗沟，暗沟宽度为110-300mm，间距为25-35米，暗沟顶部距离地表50-100cm。
18.进一步，所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还包括工业废气处理系统，所述工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置、脱碳装置、再生装置、脱硫装置、冷却液化装置，经过上述工业废气处理系统处理后的得到的二氧化碳并储存于二氧化碳存储装置，二
氧化碳浓度不小于95％。
19.进一步，所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还包括铺设的地膜。
20.利用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产方法，其特征在于包括如下如下方法：
21.1)测定土壤及水源ph值，判断是否是盐碱地，设计确定工业二氧化碳改良盐碱地系统和方案；
22.2)耕作准备：安装工业二氧化碳改良盐碱地系统；
23.3)播种：铺膜、播种，并灌水20-25方/亩，随水滴施高氮型滴灌肥1-3kg/亩；
24.4)配制酸性水溶液：测定3)中经过灌水后的土壤ph值，利用常规中和反应计算公式，确定酸性水溶液的ph值，结合棉花生长习性、土壤环境要求及需水规律，参考1)测定的水源ph值，利用ph调节计算公式，确定二氧化碳的加入量，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳按量经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中，形成上述ph值的酸性水溶液；
25.5)滴施酸性水溶液：将配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液，全生育期灌水9-13次，灌溉定量300-360方/亩，结合浇水，全生育期随水滴施化肥6-10次，施肥总量为尿素35-41kg/亩，高氮型滴灌肥1-3kg/亩，高磷型滴灌肥25-31kg/亩，高钾型滴灌肥25-31kg/亩；
26.6)排盐装置将上述5)产生的土壤淋洗液排出；
27.每次施入酸性水溶液前，测定土壤ph值，再依次进行上述4)、5)：根据施入酸性水溶液前测定的土壤的ph值，确定本次施入酸性水溶液时酸性水溶液的ph值，根据本次施入酸性水溶液的ph值确定本次施入酸性水溶液时二氧化碳的加入量，全生育期施入酸性水溶液7-11次，二氧化碳用量为65-75kg/亩。
28.进一步，所述4)中，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中时，通过dcs控制柜启动进水端电磁阀，二氧化碳溶水装置内部压力控制在0.05-0.40mpa，调节二氧化碳溶水装置进气端减压阀，二氧化碳溶水装置进气压力不低于二氧化碳溶水装置内部压力，控制在0.055-0.405mpa。
29.进一步，所述5)中，将4)中配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入时，通过dcs控制柜启动出水端电磁阀，控制滴灌系统地上管网压力为0.05-0.15mpa。
30.进一步，所述5)中，从出苗后的第一次灌水开始滴施，苗期补水0-2次，每次灌水0-30方/亩；蕾期灌水2-4次，每次灌水30-35方/亩，每次滴施尿素3-5kg/亩，高磷型滴灌肥2-4kg/亩，高钾型滴灌肥0-2kg/亩；花铃期灌水4-6次，每次灌水25-30方/hm2，每次滴施尿素4-6kg/亩，高磷型滴灌肥3-5kg/亩，高钾型滴灌肥4-6kg/亩；吐絮期灌水1-3次，每次灌水20-25方/亩，吐絮期灌水不施入酸性水溶液。
31.进一步，所述利用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产方法还包括利用工业废气处理系统制备二氧化碳，所述工业废气经过一氧化碳变换装置、脱碳装置、再生装置、脱硫装置、冷却液化装置，得到的二氧化碳并储存于二氧化碳存储装置，二氧化碳浓度不小于95％。
32.本发明所称的工业二氧化碳是指以工业生产中产生的废气为原料制备的二氧化
碳，具体来说是指含有一氧化碳和二氧化碳等的废气，主要包括煤化工、石油化工、氯碱化工、炼钢及发酵酒加工等行业产生的废气。
33.目前，煤化工、石油化工、氯碱化工、炼钢及发酵酒加工等行业产生的废气，根据国家三废排放标准，对其中的含硫、磷等有害物质进行检测处理，二氧化碳直接排放，加剧温室效应，不符合国家的“双碳”政策，造成碳资源浪费。随着碳达峰、碳中和的提出，要求这些企业必须降低二氧化碳直接向空气的排放量，工业二氧化碳改良盐碱地系统及使用该系统降碳增产的方法如果在大面积的盐渍化土地上得以实施，即可综合利用碳资源改善土壤盐渍化、促进作物增产，又可治理因工业废气排放带来的环境污染，帮助工业企业实现碳达峰、碳中和的目的，从而使工农业深度融合，共同发展。
34.工业二氧化碳改良盐碱地系统及使用该系统促棉花增产的方法操作简单，溶有二氧化碳的酸性水溶液随滴灌系统施入作物根层土壤中，不仅可以改善土壤盐渍化，使土壤的ph值及总盐含量出现明显变化,利用二氧化碳水溶液的碳酸氢根离子对土壤的碱金属离子进行中和，形成易于随水移动的碳酸氢盐水，随水移动至排盐装置中，从而排出土壤，最终改良作物根层土壤，而二氧化碳水溶液在棉花根部土壤中部分析出二氧化碳，由于地膜的覆盖作用，这些析出的二氧化碳被截留在土壤根层，通过棉花根系吸收，促进棉花光合作用，促进棉花增产增效。
35.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
附图说明
36.图1为一种工业二氧化碳改良盐碱地系统连接示意图
37.图2为一种工业二氧化碳改良盐碱地系统另外一种连接示意图
38.图3为第一种二氧化碳溶水装置结构示意图
39.图4为第二种二氧化碳溶水装置结构示意图
40.图5为第三种二氧化碳溶水装置结构示意图
41.图6为排盐渗漏管的布置示意图
42.图7为排盐暗沟的布置示意图
43.图8为含有工业废气处理系统的工业二氧化碳改良盐碱地系统连接示意图
44.图9为含有工业废气处理系统的工业二氧化碳改良盐碱地系统另一种连接示意图
具体实施方式
45.为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统及使用该系统促作物增产的方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
46.实施例1
47.依据图1，图3，图6，一种工业二氧化碳改良盐碱地系统包括二氧化碳储存装置8、二氧化碳溶水装置2、控制装置、滴灌系统和排盐装置4；上述滴灌系统包括首部1与管网3；
上述的二氧化碳储存装置8与二氧化碳溶水装置2通过管路26相连通且与控制装置相连；二氧化碳溶水装置2通过管路与滴灌系统相连通且与控制装置相连；排盐装置4设置于耕作层下方且将土壤淋洗液排出。
48.二氧化碳溶水装置为一端连接着进水端21、进气端23，另一端连接着出水端22的罐体i5，所述进水端21、出水端22装有控制装置的电磁阀92，且与dcs控制柜91连接，所述进气端23包括位于罐体i5内部的若干一端封闭且圆柱面上设有若干圆形小孔的进气单元51，所述进气单元51另一端向外延伸且依次连接着逆止阀25、管路26、控制装置的减压阀93。
49.二氧化碳溶水装置设置进水端21、出水端22，所述二氧化碳溶水装置的进水端21、出水端22分别与滴灌系统的首部1及管网3连接。
50.滴灌系统包括地下管网和地上管网，地上管网包括滴灌带31；滴灌带的流道上设置有防逆向扩散机构，流量为1.0l/h。
51.播种时，铺设地膜。
52.排盐装置4为排盐渗漏管41，所述排盐渗漏管为若干根平行铺设的渗漏管，渗漏管管径为110mm，间距为25米，渗漏管顶部距离地表50cm。
53.实施例2
54.依据图1，图4，图6，一种工业二氧化碳改良盐碱地系统包括二氧化碳储存装置8、二氧化碳溶水装置2、滴灌系统和排盐装置4；上述滴灌系统包括首部1与管网3；上述的二氧化碳储存装置8与二氧化碳溶水装置2通过管路26相连通且与控制装置相连；二氧化碳溶水装置2通过管路与滴灌系统相连通且与控制装置相连；排盐装置4设置于耕作层下方且将土壤淋洗液排出。
55.二氧化碳溶水装置2为外底部设有支撑腿的罐体ii6，罐体ii6底部设有出水端22，罐体ii6顶部开口设置有压盖64及压紧装置65，所述罐体ii6内部设置有支撑架67，支撑架67中心位置设置有圆形平板66，圆形平板66上设置有两级溶水装置，其中第一级溶水装置位于第二级溶水装置内部，第一级溶水装置由一级溶水管62和位于一级溶水管62内部的进气管61组成，所述一级溶水管62上部开口下部设置有从罐体ii6外进水的进水端21，所述进气管61的圆柱面上设有若干圆形进气孔，所述进气管61底部设置有从罐体ii6外进气的进气端23，第二级溶水装置为若干环形的碟片63层压在一起形成的筒形的腔体，所述筒形的腔体设置有与罐体相通的微孔，所述进水端21、出水端22装有控制装置的电磁阀92，且与dcs控制柜91连接，所述进气端23依次连接着逆止阀25、管路26、控制装置的减压阀93。
56.二氧化碳溶水装置设置进水端21、出水端22，二氧化碳溶水装置的进水端21、出水端22分别与滴灌系统的首部1及管网3连接。
57.滴灌系统包括地下管网和地上管网，地上管网包括滴灌带31；滴灌带的流道上设置有防逆向扩散机构，流量为2.8l/h。
58.播种时，铺设地膜。
59.排盐装置4为排盐渗漏管41，所述排盐渗漏管为若干根平行铺设的渗漏管，渗漏管管径为300mm，间距为35米，渗漏管顶部距离地表100cm。
60.实施例3
61.依据图1，图5，图6，一种工业二氧化碳改良盐碱地系统包括二氧化碳储存装置8、二氧化碳溶水装置2、滴灌系统和排盐装置4；上述滴灌系统包括首部1与管网3；上述的二氧
化碳储存装置8与二氧化碳溶水装置2通过管路26相连通且与控制装置相连；二氧化碳溶水装置2通过管路与滴灌系统相连通且与控制装置相连；排盐装置4设置于耕作层下方且将土壤淋洗液排出。
62.二氧化碳溶水装置为内部设由电机72带动的可以高速旋转的转子71的密封罐体iii7，罐体iii7上设有进水端21、出水端22、进气端23，进水端21、出水端装有控制装置的电磁阀92，且与dcs控制柜91连接，进气端23连接着逆止阀25、管路26、控制装置的减压阀93。
63.二氧化碳溶水装置设置进水端21、出水端22，二氧化碳溶水装置的进水端21、出水端22分别与滴灌系统的首部1及管网3连接。
64.滴灌系统包括地下管网和地上管网，地上管网包括滴灌带31；滴灌带的流道上设置有防逆向扩散机构，流量为1.9l/h。
65.播种时，铺设地膜。
66.排盐装置4为排盐渗漏管41，所述排盐渗漏管为若干根平行铺设的渗漏管，渗漏管管径为205mm，间距为30米，渗漏管顶部距离地表75cm。
67.实施例4
68.依据图2、图3、图7，与实施例1的不同之处：二氧化碳溶水装置2设置进水端21、出水端22，进水端21与滴灌系统的首部1相连、出水端22与滴灌系统的首部1与管网3之间的管路连接；排盐装置4是排盐暗沟42，排盐暗沟宽度为110mm，间距为25米，排盐暗沟42顶部距离地表50cm。
69.实施例5
70.依据图2、图4、图7，与实施例2的不同之处：二氧化碳溶水装置2设置进水端21、出水端22，进水端21与滴灌系统的首部1相连、出水端22与滴灌系统的首部1与管网3之间的管路连接；排盐装置4是排盐暗沟42，排盐暗沟宽度为300mm，间距为35米，排盐暗沟42顶部距离地表100cm。
71.实施例6
72.依据图2、图5、图7，与实施例3的不同之处：二氧化碳溶水装置设置进水端21、出水端22，进水端21与滴灌系统的首部1相连、出水端22与滴灌系统的首部1与管网3之间的管路连接；排盐装置4是排盐暗沟42，排盐暗沟宽度为205mm，间距为30米，排盐暗沟42顶部距离地表75cm。
73.实施例7
74.依据图8、图3、图6，与实施例1的不同之处：一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还包括工业废气处理系统，所述工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置10、脱碳装置11、再生装置12、脱硫装置13、冷却液化装置14，经过上述工业废气处理系统处理后，煤化工的工业废气(电石炉尾气，其主要成分含量co为80％、h2为9％、n2为9％、co2为1％)，在催化剂作用下，其中的co与水在一氧化碳变换装置10中反应生成co2和h2，进入脱碳装置11处理，再进入再生装置12，所得的混合气体进入脱硫装置13脱硫，最后进入冷却液化装置14，得到的二氧化碳浓度为99.5％，将其储存于二氧化碳存储装置8中。二氧化碳存储装置8与二氧化碳溶水装置2进气端23控制装置的减压阀93连接。
75.实施例8
76.依据图8、图4、图6，与实施例2的不同之处：一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还
包括工业废气处理系统，所述工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置10、脱碳装置11、再生装置12、脱硫装置13、冷却液化装置14，炼钢等工业企业的工业废气(一种石灰窑气含二氧化碳35％，其余为氮气63％，氧和一氧化碳含量为1.9％，此外，还含有微量h2s和cos)，在催化剂作用下，其中的co与水在一氧化碳变换装置10中反应生成co2和h2，进入脱碳装置11处理，再进入再生装置12，所得的混合气体进入脱硫装置13脱硫，最后进入冷却液化装置14，得到的二氧化碳浓度为99％，将其储存于二氧化碳存储装置8中。氧化碳存储装置8与二氧化碳溶水装置2进气端23控制装置的减压阀93连接。
77.实施例9
78.依据图8、图5、图6，与实施例3的不同之处：一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还包括工业废气处理系统，工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置10、脱碳装置11、再生装置12、脱硫装置13、冷却液化装置14，石油化工企业的工业废气(含二氧化碳20％，其余为氮气53％，氧和一氧化碳含量为25％，此外，还含h2s和cos2％)，在催化剂作用下，其中的co与水在一氧化碳变换装置10中反应生成co2和h2，进入脱碳装置11处理，再进入再生装置12，所得的混合气体进入脱硫装置13脱硫，最后进入冷却液化装置14，得到的二氧化碳浓度为98％，将其储存于二氧化碳存储装置8中。氧化碳存储装置8与二氧化碳溶水装置2进气端23末端控制装置的减压阀93连接。
79.实施例10
80.依据图9、图3、图7，与实施例4的不同之处：一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还包括工业废气处理系统，工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置10、脱碳装置11、再生装置12、脱硫装置13、冷却液化装置14，纯碱生产企业工业废气(另一种石灰窑气含二氧化碳40％，氮气59％，氧和一氧化碳含量约为0.9％)，在催化剂作用下，其中的co与水在一氧化碳变换装置10中反应生成co2和h2，进入脱碳装置11处理，再进入再生装置12，所得的混合气体进入脱硫装置13脱硫，最后进入冷却液化装置14，得到的二氧化碳浓度为97％,将其储存于二氧化碳存储装置8中。氧化碳存储装置8与二氧化碳溶水装置2进气端23末端控制装置的减压阀93连接。
81.实施例11
82.依据图9、图4、图7，与实施例5的不同之处：一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还包括工业废气处理系统，工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置10、脱碳装置11、再生装置12、脱硫装置13、冷却液化装置14，经过上述工业废气处理系统处理后的得到的二氧化碳并储存于二氧化碳存储装置，二氧化碳浓度为96％。
83.实施例12
84.依据图9、图5、图7，与实施例6的不同之处：一种工业二氧化碳改良盐碱地系统还包括工业废气处理系统，工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置10、脱碳装置11、再生装置12、脱硫装置13、冷却液化装置14，经过上述工业废气处理系统处理后的得到的二氧化碳并储存于二氧化碳存储装置，二氧化碳浓度为95％。
85.以下是使用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产的方法的实施例
86.实施例13
87.使用上述实施例1中的工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产的方法，包括如下步骤：
88.1)测定土壤及水源ph值，判断是否是盐碱地，设计确定工业二氧化碳改良盐碱地系统和方案；
89.2)耕作准备：安装工业二氧化碳改良盐碱地系统；
90.3)播种：铺膜、播种，并灌水20方/亩，随水滴施高氮型滴灌肥1kg/亩；
91.4)配制酸性水溶液：测定3)中经过灌水后的土壤ph值，利用常规中和反应计算公式，确定酸性水溶液的ph值，结合棉花生长习性、土壤环境要求及需水规律，参考1)测定的水源ph值，利用ph调节计算公式，确定二氧化碳的加入量，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳按量经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中，形成上述ph值的酸性水溶液；
92.5)滴施酸性水溶液：将配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液，全生育期灌水9次，灌溉定量300方/亩，结合浇水，全生育期随水滴施化肥6次，施肥总量为尿素35kg/亩，高氮型滴灌肥1kg/亩，高磷型滴灌肥25kg/亩，高钾型滴灌肥25kg/亩；
93.6)排盐装置将上述步骤三产生的土壤淋洗液排出；
94.每次施入酸性水溶液前，测定土壤ph值，再依次进行上述4)、5)：根据施入酸性水溶液前测定的土壤的ph值，确定本次施入酸性水溶液时酸性水溶液的ph值，根据本次施入酸性水溶液的ph值确定本次施入酸性水溶液时二氧化碳的加入量，全生育期施入酸性水溶液7次，二氧化碳用量为65kg/亩。
95.其中，关键点如下：
96.4)中，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳经减压阀减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中时，通过dcs控制柜启动进水端电磁阀，二氧化碳溶水装置内部压力控制在0.05mpa，调节二氧化碳溶水装置进气端减压阀，二氧化碳溶水装置进气压力不低于二氧化碳溶水装置内部压力，控制在0.055mpa。
97.5)中，将4)中的配制酸性水溶液通过控制阀调节加入到滴灌系统中进行施入时，通过dcs控制柜启动出水端电磁阀，控制滴灌系统地上管网压力为0.05mpa。
98.5)中，从出苗后的第一次灌水开始滴施酸性水溶液：苗期补水2次，每次灌水15方/亩；蕾期灌水2次，每次灌水30方/亩亩，每次滴施尿素3kg/亩，高磷型滴灌肥2kg/亩；花铃期灌水4次，每次灌水25方/亩，每次滴施尿素4kg/亩，高磷型滴灌肥3kg/亩，高钾型滴灌肥4kg/亩；吐絮期灌水1次，每次灌水20方/亩。
99.实施例14
100.使用上述实施例2中的工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产的方法，包括如下步骤：
101.1)测定土壤及水源ph值，判断是否是盐碱地，设计确定工业二氧化碳改良盐碱地系统和方案；
102.2)耕作准备：安装工业二氧化碳改良盐碱地系统；
103.3)播种：铺膜、播种，并灌水25方/亩，随水滴施高氮型滴灌肥3kg/亩；
104.4)配制酸性水溶液：测定3)中经过灌水后的土壤ph值，利用常规中和反应计算公式，确定酸性水溶液的ph值，结合棉花生长习性、土壤环境要求及需水规律，参考1)测定的水源ph值，利用ph调节计算公式，确定二氧化碳的加入量，将二氧化碳储存装置中的工业二
氧化碳按量经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中，形成上述ph值的酸性水溶液；
105.5)滴施酸性水溶液：将配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液，全生育期灌水13次，灌溉定量360方/亩，结合浇水，全生育期随水滴施化肥10次，施肥总量为尿素41kg/亩，高氮型滴灌肥3kg/亩，高磷型滴灌肥31kg/亩，高钾型滴灌肥31kg/亩；
106.6)排盐装置将上述5)中产生的土壤淋洗液排出；
107.每次施入酸性水溶液前，测定土壤ph值，再依次进行上述4)、5)：根据施入酸性水溶液前测定的土壤的ph值，确定本次施入酸性水溶液时酸性水溶液的ph值，根据本次施入酸性水溶液的ph值确定本次施入酸性水溶液时二氧化碳的加入量，全生育期施入酸性水溶液11次，二氧化碳用量为75kg/亩。
108.其中，关键点如下：
109.4)中，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳经减压阀减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中时，通过dcs控制柜启动进水端电磁阀，二氧化碳溶水装置内部压力控制在0.40mpa，调节二氧化碳溶水装置进气端减压阀，二氧化碳溶水装置进气压力不低于二氧化碳溶水装置内部压力，控制在0.405mpa。
110.5)中，将4)中的配制酸性水溶液通过控制阀调节加入到滴灌系统中进行施入时，通过dcs控制柜启动出水端电磁阀，控制滴灌系统地上管网压力为0.15mpa。
111.5)中，从出苗后的第一次灌水开始滴施酸性水溶液：蕾期灌水4次，每次灌水35方/亩，每次滴施尿素5kg/亩，高磷型滴灌肥4kg/亩，高钾型滴灌肥2kg/亩；花铃期灌水6次，每次灌水30方/亩，每次滴施尿素6kg/亩，高磷型滴灌肥5kg/亩，高钾型滴灌肥6kg/亩；吐絮期灌水3次，每次灌水25方/亩。
112.实施例15
113.使用上述实施例3中的工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产的方法，包括如下步骤：
114.1)测定土壤及水源ph值，判断是否是盐碱地，设计确定工业二氧化碳改良盐碱地系统和方案；
115.2)耕作准备：安装工业二氧化碳改良盐碱地系统；
116.3)播种：铺膜、播种，并灌水22.5方/亩，随水滴施高氮型滴灌肥2kg/亩；
117.4)配制酸性水溶液：测定3)中经过灌水后的土壤ph值，利用常规中和反应计算公式，确定酸性水溶液的ph值，结合棉花生长习性、土壤环境要求及需水规律，参考1)测定的水源ph值，利用ph调节计算公式，确定二氧化碳的加入量，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳按量经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中，形成上述ph值的酸性水溶液；
118.5)滴施酸性水溶液：将配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液，全生育期灌水11次，灌溉定量330方/亩，结合浇水，全生育期随水滴施化肥8次，施肥总量为尿素38kg/亩，高氮型滴灌肥2kg/亩，高磷型滴灌肥28kg/亩，高钾型滴灌肥28kg/亩；
119.6)排盐装置将上述5)产生的土壤淋洗液排出；
120.每次施入酸性水溶液前，测定土壤ph值，再依次进行上述4)、5)：根据施入酸性水溶液前测定的土壤的ph值，确定本次施入酸性水溶液时酸性水溶液的ph值，根据本次施入酸性水溶液的ph值确定本次施入酸性水溶液时二氧化碳的加入量。
121.其中，关键点如下：
122.4)中，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳经减压阀减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中时，通过dcs控制柜启动进水端电磁阀，二氧化碳溶水装置内部压力控制在0.225mpa，调节二氧化碳溶水装置进气端减压阀，二氧化碳溶水装置进气压力不低于二氧化碳溶水装置内部压力，控制在0.230mpa。
123.5)中，将4)中的配制酸性水溶液通过控制阀调节加入到滴灌系统中进行滴施时，通过dcs控制柜启动出水端电磁阀，滴灌系统的压力为0.10mpa。
124.5)中，从出苗后的第一次灌水开始滴施酸性水溶液：苗期补水1次，每次灌水30方/亩；蕾期灌水3次，每次灌水32.5方/亩，每次滴施尿素4kg/亩，高磷型滴灌肥3kg/亩，高钾型滴灌肥1kg/亩；花铃期灌水5次，每次灌水27.5方/hm2，每次滴施尿素5kg/亩，高磷型滴灌肥4kg/亩，高钾型滴灌肥5kg/亩；吐絮期灌水2次，每次灌水22.5方/亩。
125.实施例16
126.在2022年天业化工园区试验地的棉花栽培管理过程中，采用一种工业二氧化碳改良盐碱地系统促作物增收的方法进行棉花种植管理，包括如下方法：
127.1)测定土壤及水源ph值分别为9.1、7.9，判断是否是盐碱地，设计确定工业二氧化碳改良盐碱地系统和方案；
128.2)耕作准备：将实施例7中的设备安装到位，由于天业化工园区试验地就在化工园区，离电石炉尾气的工业废气处理系统较近，经过一氧化碳变换装置、脱碳装置、再生装置、脱硫装置、冷却液化装置，得到的二氧化碳(纯度为99.9％)直接通过管道输送到位于天业化工园区试验地滴灌系统首部所在位置的二氧化碳溶水装置，并与控制装置的减压阀相连接；
129.3)播种：铺膜、播种，并灌水24方/亩，随水滴施高氮型滴灌肥2kg/亩；
130.4)配制酸性水溶液：测定3)中经过灌水后的土壤ph值为9.1，利用常规中和反应计算公式，确定酸性水溶液的ph值为5.7，结合棉花生长习性、土壤环境要求及需水规律，参考1)测定的水源ph值，利用ph调节计算公式，确定二氧化碳的加入量，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳按量经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中，形成上述ph值的酸性水溶液；
131.5)滴施酸性水溶液：将配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液；
132.6)排盐装置将上述5)产生的土壤淋洗液排出。
133.每次施入酸性水溶液前，测定土壤ph值，再依次进行上述4)、5)：根据施入酸性水溶液前测定的土壤的ph值，确定本次施入酸性水溶液时酸性水溶液的ph值，根据本次施入酸性水溶液的ph值确定本次施入酸性水溶液时二氧化碳的加入量。
134.其中4)配制酸性水溶液中，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳经减压阀减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中时，通过dcs控制柜启动进水端电磁阀，二氧化碳溶水装置内部压力控制在0.100mpa，调节二氧化碳溶水装置进气端减压阀，二氧化碳溶水装置进气
压力不低于二氧化碳溶水装置内部压力，控制在0.105mpa。
135.其中5)滴施酸性水溶液中，将4)配制酸性水溶液中配制的酸性水溶液通过控制阀调节加入到滴灌系统中进行滴施时，通过dcs控制柜启动出水端电磁阀，滴灌系统的压力为0.08mpa。
136.从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液，每次灌水的时间、灌水前土壤ph值及水量、肥料量、二氧化碳用量、酸性水溶液ph值如下表：
[0137][0138][0139]
利用本发明方案的种植区比常规方法种植区的产量高32.78％，考种数据如下表：
[0140][0141]
实施例17
[0142]
2021年在新疆天业农业研究所院内的棉花栽培管理过程中，采用工业二氧化碳改良盐碱地促棉花增产的方法进行棉花种植管理，包括如下方法：
[0143]
1)测定土壤及水源ph值分别为9.2、8.7，判断是否是盐碱地，设计确定工业二氧化碳改良盐碱地系统和方案；
[0144]
2)耕作准备：将实施例1的系统中的设备安装到位，由于酒厂发酵气二氧化碳浓度高，一般含二氧化碳95～99％，工业废气处理系统仅保留脱硫装置、冷却液化装置，制备的二氧化碳纯度为99.9％；
[0145]
3)播种：铺膜、播种，并灌水23方/亩，随水滴施高氮型滴灌肥2kg/亩；
[0146]
4)配制酸性水溶液：测定3)中经过灌水后的土壤ph值，利用常规中和反应计算公式，确定酸性水溶液的ph值为5.6，结合棉花生长习性、土壤环境要求及需水规律，参考1)测定的水源ph值，利用ph调节计算公式，确定二氧化碳的加入量，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳按量经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中，形成上述ph值的酸性水溶液；
[0147]
5)滴施酸性水溶液：将配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液；
[0148]
6)排盐装置将上述5)产生的土壤淋洗液排出；
[0149]
每次施入酸性水溶液前，测定土壤ph值，再依次进行上述4)、5)：根据施入酸性水溶液前测定的土壤的ph值，确定本次施入酸性水溶液时酸性水溶液的ph值，根据本次施入酸性水溶液的ph值确定本次施入酸性水溶液时二氧化碳的加入量。
[0150]
其中4)配制酸性水溶液中，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳经减压阀减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中时，通过dcs控制柜启动进水端电磁阀，二氧化碳溶水装置内部压力控制在0.100mpa，调节二氧化碳溶水装置进气端减压阀，二氧化碳溶水装置进气压力不低于二氧化碳溶水装置内部压力，控制在0.105mpa。
[0151]
其中5)滴施酸性水溶液中，将4)配制酸性水溶液中配制的酸性水溶液通过控制阀调节加入到滴灌系统中进行滴施时，通过dcs控制柜启动出水端电磁阀，滴灌系统的压力为0.08mpa。
[0152]
从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液，每次灌水每次灌水的时间、灌水前土壤ph值及水量、肥料量、二氧化碳用量、酸性水溶液ph值如下表：
[0153][0154]
经过上述步骤处理后，土壤中的含盐水经过排盐渗漏管排出。
[0155]
在其他管理条件相同的状况下，利用上述方法种植的棉花与常规方法种植的蕾铃总数调查数据(个/株)如下：
[0156][0157]
蕾铃总数调查数据可以看出，利用本发明方案的种植区的蕾铃总数比常规方法种植区要高，利用本发明方案的种植区的蕾铃总数在7月17日达到最大值，而常规方法种植区到7月27日才达到最大值，说明利用本发明方案的种植区的生育进程至少比常规方法种植区要提早10天左右。考种数据如下表：
[0158][0159]
利用本发明方案的种植区比常规方法种植区的理论产量高19.21％，而最终的实收产量高25.97％，这两个数据存在较大差异，是由于常规方法种植区比利用本发明方案的种植区生育进程延后，造成常规方法种植区有部分棉铃在霜来临时未完全成熟，导致部分
棉铃无法正常吐絮，无法形成最终产量。
[0160]
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：包括二氧化碳储存装置、二氧化碳溶水装置、控制装置、滴灌系统和排盐装置；上述滴灌系统包括首部与管网；上述的二氧化碳储存装置与二氧化碳溶水装置通过管路相连通且与控制装置相连；二氧化碳溶水装置通过管路与滴灌系统相连通且与控制装置相连；排盐装置设置于耕作层下方且将土壤淋洗液排出。2.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述二氧化碳溶水装置为一端连接着进水端、进气端，另一端连接着出水端的罐体i；所述进水端、出水端与控制装置相连；所述进气端包括位于罐体i内部的若干一端封闭且圆柱面上设有若干圆形小孔的进气单元，所述进气单元另一端向外延伸，依次连接着逆止阀、管路及控制装置。3.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述二氧化碳溶水装置为外底部设有支撑腿的罐体ii，所述罐体ii底部设有出水端，所述罐体ii顶部开口设置有压盖及压紧装置，所述罐体ii内部设置有支撑架，所述支撑架中心位置设置有圆形平板，所述圆形平板上设置有两级溶水装置，其中第一级溶水装置位于第二级溶水装置内部，所述第一级溶水装置由一级溶水管和位于一级溶水管内部的进气管组成，所述一级溶水管上部开口下部设置有从罐体ii外进水的进水端，所述进气管的圆柱面上设有若干圆形进气孔，所述进气管底部设置有从罐体外进气的进气端，第二级溶水装置为若干环形的碟片层压在一起形成的筒形的腔体，所述筒形的腔体设置有与罐体相通的微孔，所述进水端、出水端装有控制装置，所述进气端依次连接着逆止阀、管路及控制装置。4.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述二氧化碳溶水装置为内部设由电机带动的可以高速旋转的转子的密封罐体iii，所述罐体iii上设有进水端、出水端、进气端，所述进水端、出水端装有控制装置，所述进气端连接着逆止阀、管路及控制装置。5.根据权利要求2、3或4所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述二氧化碳溶水装置的进水端、出水端分别与滴灌系统的首部及管网连接。6.根据权利要求2、3或4所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述二氧化碳溶水装置的进水端与滴灌系统的首部相连、二氧化碳溶水装置的出水端与滴灌系统的首部与管网之间的管路连接。7.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述控制装置为减压阀、电磁阀和dcs控制柜，上述减压阀位于二氧化碳储存装置与二氧化碳溶水装置相连的管路上，上述电磁阀位于二氧化碳溶水装置与滴灌系统相连的管路上且与上述dcs控制柜相连，二氧化碳储存装置中的二氧化碳为液态。8.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述滴灌系统包括地上管网与地下管网，所述地上管网包括滴灌带；所述滴灌带的流道上设置有防逆向扩散机构，流量为1.0-2.8l/h。9.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述排盐装置为排盐渗漏管，所述排盐渗漏管为若干根平行铺设的渗漏管，渗漏管管径为110-300mm，间距为25-35米，渗漏管顶部距离地表50-100cm。10.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：所述排盐
装置为排盐暗沟，所述排盐暗沟为若干根平行铺设的暗沟，暗沟宽度为110-300mm，间距为25-35米，暗沟顶部距离地表50-100cm。11.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：还包括工业废气处理系统，所述工业废气处理系统包括一氧化碳变换装置、脱碳装置、再生装置、脱硫装置、冷却液化装置，经过上述工业废气处理系统处理后的得到的二氧化碳并储存于二氧化碳存储装置，二氧化碳浓度不小于95％。12.根据权利要求1所述的一种工业二氧化碳改良盐碱地系统，其特征在于：还包括铺设的地膜。13.根据权利要求1-12任一所述的利用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产方法，其特征在于包括如下方法：1)测定土壤及水源ph值，判断是否是盐碱地，设计确定工业二氧化碳改良盐碱地系统和方案；2)耕作准备：安装工业二氧化碳改良盐碱地系统；3)播种：铺膜、播种，并灌水20-25方/亩，随水滴施高氮型滴灌肥1-3kg/亩；4)配制酸性水溶液：测定3)中经过灌水后的土壤ph值，利用常规中和反应计算公式，确定酸性水溶液的ph值，结合棉花生长习性、土壤环境要求及需水规律，参考1)测定的水源ph值，利用ph调节计算公式，确定二氧化碳的加入量，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳按量经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中，形成上述ph值的酸性水溶液；5)滴施酸性水溶液：将配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液，全生育期灌水9-13次，灌溉定量300-360方/亩，结合浇水，全生育期随水滴施化肥6-10次，施肥总量为尿素35-41kg/亩，高氮型滴灌肥1-3kg/亩，高磷型滴灌肥25-31kg/亩，高钾型滴灌肥25-31kg/亩；6)排盐装置将上述5)产生的土壤淋洗液排出；每次施入酸性水溶液前，测定土壤ph值，再依次进行上述4)、5)：根据施入酸性水溶液前测定的土壤的ph值，确定本次施入酸性水溶液时酸性水溶液的ph值，根据本次施入酸性水溶液的ph值确定本次施入酸性水溶液时二氧化碳的加入量，全生育期施入酸性水溶液7-11次，二氧化碳用量为65-75kg/亩。14.根据权利要求13所述利用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产方法，其特征在于：所述4)中，将二氧化碳储存装置中的工业二氧化碳经控制装置减压后溶于二氧化碳溶水装置的水中时，通过dcs控制柜启动进水端电磁阀，二氧化碳溶水装置内部压力控制在0.05-0.40mpa，调节二氧化碳溶水装置进气端减压阀，二氧化碳溶水装置进气压力不低于二氧化碳溶水装置内部压力，控制在0.055-0.405mpa。15.根据权利要求13所述利用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产方法，其特征在于：所述5)中，将4)配制的酸性水溶液通过控制装置加入到滴灌系统中进行施入时，通过dcs控制柜启动出水端电磁阀，控制滴灌系统地上管网压力为0.05-0.15mpa。16.根据权利要求13所述的利用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产方法,其特征在于:所述5)中，从出苗后的第一次灌水开始施入酸性水溶液：苗期补水0-2次，每次灌水0-30方/亩，每次施入酸性水溶液；蕾期灌水2-4次，每次灌水30-35方/亩，每次施入酸性水溶液，每次滴施尿素3-5kg/亩，高磷型滴灌肥2-4kg/亩，高钾型滴灌肥0-2kg/亩；花铃期灌
水4-6次，每次灌水25-30方/亩，每次施入酸性水溶液，每次滴施尿素4-6kg/亩，高磷型滴灌肥3-5kg/亩，高钾型滴灌肥4-6kg/亩；吐絮期灌水1-3次，每次灌水20-25方/亩。17.根据权利要求13所述利用工业二氧化碳改良盐碱地系统促棉花增产方法，其特征在于：还包括利用工业废气处理系统制备二氧化碳，所述工业废气经过一氧化碳变换装置、脱碳装置、再生装置、脱硫装置、冷却液化装置，得到的二氧化碳并储存于二氧化碳存储装置，二氧化碳浓度不小于95％。

技术总结
一种工业二氧化碳改良盐碱地系统及使用该系统促棉花增产的方法，采用如下技术方案：利用工业二氧化碳改良盐碱地系统对地块进行改造，从出苗后的第一次灌水开始滴施二氧化碳水溶液，全生育期灌水9-14次，灌溉定量300-360方/亩，结合浇水，全生育期随水滴施化肥6-10次，施肥总量为尿素45-51kg/亩，高氮型滴灌肥1-3kg/亩，高磷型滴灌肥25-31kg/亩，高钾型滴灌肥25-31kg/亩，全生育期采用随水滴施的施入方式滴入二氧化碳水溶液7-12次，滴施二氧化碳气体量为65-75kg/亩。75kg/亩。75kg/亩。


技术研发人员：宋晓玲 黄东 王圣毅 李学宽 王肖娟 李高华 郝玉峰 冯海平 周鑫
受保护的技术使用者：新疆天业（集团）有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/10/11