新疆孔雀河流域下游平原灌區(qū)土壤鹽堿化改良的原則與治理措施研究

郭 健，郭 琳，張 兵

(1．昌吉學(xué)院，新疆 昌吉831100;2．新疆水電院地質(zhì)勘察所，新疆 烏魯木齊830052)

新疆灌區(qū)耕地面積達(dá)5981．76萬畝(不包括旱地)，其中鹽堿化面積為1918．4萬畝，占灌區(qū)耕地面積的32．07%，根據(jù)鹽堿化程度分，輕度鹽堿化面積占總鹽堿化面積的75．85%，中度鹽堿化面積占總鹽堿化面積的15．54%，重度鹽堿化面積占總鹽堿化面積的4．56%。盡管近年來灌區(qū)續(xù)建配套、節(jié)水改造工程的實(shí)施，老灌區(qū)鹽堿化程度有所減輕，但隨著新墾耕地的不斷增加，鹽堿化耕地也逐漸增加。由此可知，灌區(qū)的鹽堿化嚴(yán)重制約了新疆農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、土地資源高效利用和農(nóng)民增收農(nóng)業(yè)增效。在當(dāng)前和一個(gè)時(shí)期內(nèi)，高度重視新疆鹽堿地改良，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境，依然是農(nóng)田基本建設(shè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文試圖以孔雀河流域下游平原灌區(qū)為例，提出鹽堿地改良的一些措施，供大家研究參考。

1 平原灌區(qū)自然地理基本特征

孔雀河源自博斯騰湖，穿過阿克塔格山鐵門關(guān)峽谷，經(jīng)庫爾勒市區(qū)，經(jīng)和什力克普、惠折向東南，向東蜿蜒曲折，最后經(jīng)塔里木盆地東北部注入羅布泊地區(qū)，全長(zhǎng)785km。地勢(shì)是西北高東南低，地形相對(duì)平坦，自然坡降1/4000。

平原區(qū)深處歐亞大陸腹部，干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，呈現(xiàn)出典型的大陸性荒漠性氣候特征。多年平均氣溫11℃，最高氣溫達(dá) 26．2℃，最低氣候溫 -30℃;多年平均降水量62．7mm，多年平均蒸發(fā)量高達(dá)2773mm。

自1983年博斯騰湖西泵站建成運(yùn)行以來，將博斯騰湖作為多年調(diào)節(jié)水庫，孔雀河的來水基本實(shí)現(xiàn)了人為控制，水量相對(duì)穩(wěn)定。據(jù)巴州水管處多年測(cè)流資料，孔雀河來水量全年內(nèi)分配比較均勻，多年平均徑流量為 12．52×108m3。［1］

平原區(qū)第四系堆積較厚，主要由細(xì)顆粒物質(zhì)組成。據(jù)地勘資料，平原區(qū)主要埋藏分布著第四系松散巖類孔隙水，主要賦存著潛水和承壓水。平原區(qū)上部潛水埋藏深度在5m左右，向下部過渡為1～3m，潛水埋深上部為60m過渡到下部30m，直至消失。由西北至東南部，含水層巖性由細(xì)砂、中細(xì)砂變?yōu)榉奂?xì)砂，富水性逐漸變?nèi)?，單井出水量由大?000 m3/d到小于600m3/d，礦化度由1～3g/L變?yōu)?～5g/L，甚至高達(dá)數(shù)十g/L，水化學(xué)類型皆為SO4·Cl—Na型水。

承壓水富水性較好，單井涌水量300～500m3/d，礦化度較低，通常在1～3g/L，多為Cl—Na型水。

平原區(qū)土壤表層巖性多為粘土、粉質(zhì)粘土，0～60cm，含鹽量多在10g/kg以上，地下水埋藏較淺，地形坡度又小，地下徑流緩慢或呈滯流狀態(tài)，地下水排泄以蒸發(fā)作用為主，加之成土母質(zhì)所帶鹽份較多，致使平原區(qū)土壤鹽堿化嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)鹽堿地約占平原灌區(qū)面積的60%。

2 土壤鹽堿化產(chǎn)生的原因

據(jù)調(diào)查分析，平原灌區(qū)形成鹽堿地主要原因有:

(1)博斯騰湖水質(zhì)礦化度比較高，加之沿途溶解沉積物質(zhì)，致使土壤母質(zhì)含鹽量增高;

(2)氣候干旱，蒸發(fā)強(qiáng)烈是造成土壤鹽堿化的主要因素;

(3)地下水位埋深淺，水質(zhì)礦化度又高，在強(qiáng)烈蒸發(fā)條件下，加速了土壤表層的積鹽強(qiáng)度;

(4)地形坡度小，加之排水系統(tǒng)不健全，表層積存的鹽份無法排走，增強(qiáng)了土壤的鹽堿化;

(5)灌水方法落后，多為地面灌溉且灌溉定額偏大，在重灌輕排的情況下，地下水位居高不下，加重了土壤鹽堿化。

由此可知，在平原形成的過程中，成土母質(zhì)本身含有大量的鹽份，且成土母質(zhì)巖性顆粒較細(xì)，地下水埋深又淺且排水不暢，在灌排不當(dāng)且又在強(qiáng)烈的蒸發(fā)作用下，潛水經(jīng)毛細(xì)管輸水至地面后而蒸發(fā)，鹽分被滯留在地表淺層土壤中，長(zhǎng)此以往，積累的鹽份多了，又沒有足夠的淡水稀釋并將其排走，即形成了土壤的鹽堿化。

3 土壤鹽堿化改良的指導(dǎo)原則

在土壤鹽堿化改良中，應(yīng)堅(jiān)持如下的原則:

3.1 防治并重，以防為主

在已經(jīng)發(fā)生鹽堿地的灌區(qū)，在進(jìn)行治理過程中，防治并舉，即在得到治理的地區(qū)應(yīng)堅(jiān)持以防為主，防止治理好的地區(qū)再次鹽堿化。對(duì)未發(fā)生鹽堿化的灌區(qū)，要全力以防，即對(duì)可能導(dǎo)致發(fā)生鹽堿化的原因尤為重視，加以防范。

3.2 綜合治理，以水利為先

眾所周知，“鹽隨水來，鹽隨水去”，可見水是土壤積鹽的媒介，也是土壤脫鹽的動(dòng)力。那么土壤改良中要實(shí)現(xiàn)合理的灌排平衡，既要控制合理的灌溉定額，又不要使地下水位抬升過高，就是我們常研究的最佳的地下水臨界水位。因此，在以水利土壤改良為先的情況下，必須配以農(nóng)藝改良利用和生物改良措施。

3.3 因地制宜，照顧全局

應(yīng)從流域水鹽平衡著手，因地制宜的劃分出土壤鹽堿化改良利用分區(qū)，正確處理灌區(qū)生態(tài)環(huán)境與灌區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，建立完善的排水、排鹽系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)改良鹽堿地的目的。

3.4 工程措施與非工程措施相結(jié)合

實(shí)施工程措施的目的在于降低地下水位，減少蒸發(fā)積鹽和排鹽出灌區(qū)，相應(yīng)地非工程措施如實(shí)施節(jié)水灌溉、降低灌溉定額，控制地下水位，也是防止產(chǎn)生土壤次生鹽堿化的重要保證。

4 鹽堿地治理最主要的措施

鹽堿地治理的目標(biāo):一是通過供需水平衡，使平原灌區(qū)農(nóng)田得到適時(shí)適量的灌溉，使地下水保持在一定高度，減少潛水蒸發(fā)積鹽，即鹽控水位;二是通過水鹽平衡，在平原灌區(qū)采取排水工程措施降低地下水位，并將積鹽搬出區(qū)外，有利于降低土壤含鹽量，提高土壤肥力。由此可見，若要將這兩個(gè)平衡做好，就能使平原灌區(qū)實(shí)現(xiàn)合理的排灌比，鹽堿地改良利用就有希望。為此，在制定治理鹽堿地改良利用措施時(shí)，應(yīng)依據(jù)平原灌區(qū)的自然地理特征，及其鹽堿地形成的原因、鹽堿土的嚴(yán)重程度及分布情況，首先進(jìn)行治理分區(qū)，在充分認(rèn)識(shí)排水、平整土地是基礎(chǔ)，灌溉是脫鹽的動(dòng)力，培肥是改良土壤的根本和鞏固改良效果的保證的基礎(chǔ)上，提出實(shí)施排、灌、平、肥綜合改良措施。

4.1 灌溉系統(tǒng)

根據(jù)該流域平原灌區(qū)多采用的灌溉方式，即地表水渠道灌溉及地表水高新節(jié)水灌溉。

1)渠道灌溉

根據(jù)州水管處統(tǒng)計(jì)資料，平原灌區(qū)灌溉系統(tǒng)比較健全，干支渠基本防滲完畢，部分支斗渠防滲待加強(qiáng)，到2009年為止，灌溉水利用系數(shù)見表1。

表1 2009年常規(guī)灌溉水利用系數(shù)

按照“孔雀河流域農(nóng)田水利用基本建設(shè)規(guī)劃”和鹽堿地改良要求，到2010年，各級(jí)渠道水利用系數(shù)均要提高，詳見表2。

表2 2010年常規(guī)灌溉水利用系數(shù)

2)高新節(jié)水灌溉

根據(jù)對(duì)灌區(qū)水利調(diào)研，當(dāng)?shù)卣娃r(nóng)民對(duì)發(fā)展高新節(jié)水灌溉積極性很高，實(shí)施滴灌技術(shù)在3～5年內(nèi)完全是有可能的。

若在近5年內(nèi)，渠道防滲和高新節(jié)水灌溉能達(dá)到上述指標(biāo)，即可以減少地表水入滲，降低地下水位，防止土壤次生鹽堿化，從而可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)約用水，達(dá)到土壤改良的目的。

4.2 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)完善與否，是鹽堿地治理成功與否的關(guān)鍵。為此，必須做好灌區(qū)排水系統(tǒng)的布置和建設(shè)。

排水系統(tǒng)的設(shè)置主要依據(jù)水鹽平衡分析。在通常情況下，水鹽平衡的表達(dá)式為

式中:ΔS為進(jìn)入灌區(qū)和排出灌區(qū)總鹽量之差，kg;Si為灌溉水帶入灌區(qū)的總鹽量，kg;S0為排出灌區(qū)的總鹽量，kg;Vi為引入灌區(qū)總水量，m3;Ci為灌溉水的平均濃度，g/L;Vd為灌區(qū)排出的總水量，m3;Cd為排水的平均濃度，g/L;Ac和An為分別為灌溉和非灌溉面積，hm2;Sc和Sn為分別為單位灌溉面積和非灌溉面積的植物吸鹽量，kg/hm2。

為了保證灌區(qū)范圍內(nèi)不積鹽，至少使ΔS=0，則排出的水量與引入灌溉水量的比值應(yīng)滿足水鹽平衡方程:

Vd/Vi=Ci/Cd

根據(jù)國內(nèi)外鹽堿地改良經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合該平原區(qū)氣象、土壤及水文地質(zhì)條件，排灌比控制在15%～20%左右是比較合適的。

目前排水方式有水平排水和豎井排水，究竟采用何種排水方式主要視平原灌區(qū)不同地段的水文地質(zhì)條件而定，然后按有關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行排水工程設(shè)計(jì)。

4.3 農(nóng)藝改良措施

農(nóng)藝改良治理措施是水利改良的鞏固與發(fā)展。洗鹽排水使得土壤養(yǎng)分大量消失，土壤物理性質(zhì)遭到破壞，只有通過農(nóng)藝改良措施才得以改善。

1)精耕細(xì)作，深翻曬垡

目的在于增加土壤的孔隙度，促進(jìn)微生物活動(dòng)，增加土壤有機(jī)質(zhì)，調(diào)節(jié)水、土、肥、氣和熱狀況;松土耙耱，減少蒸發(fā)，抗旱保墑。

2)深松、深耕、淺耕相結(jié)合

這種方式主要是加強(qiáng)土壤的保水、保肥能力，改良土壤提高作物產(chǎn)量。

3)平整土地

土壤平整的目的在于灌水更加均勻，不易積水積鹽，使土地更適宜種植。當(dāng)灌水洗鹽土地穩(wěn)定后，精細(xì)平地，可起到提高土地利用率，保證作物穩(wěn)產(chǎn)。

4.4 生物改良措施

對(duì)鹽堿地改良的生物改良措施，主要是植樹造林擋風(fēng)蔽蔭，改善田間小氣候，吸水蒸騰，降低地下水位，減少返鹽，改善土壤物理性狀等。

5 結(jié)論與建議

征，為查明灌區(qū)鹽堿地形成原因與分布，奠定了基本依據(jù)。

(2)土壤鹽堿化發(fā)生的原因是多方面的，但主要原因是不合理的灌溉造成地下水位的抬高，在強(qiáng)烈的蒸發(fā)條件下，致使土壤表層鹽份大量聚集，加之排水系統(tǒng)不健全，鹽份不能搬出區(qū)外，造成大面積的鹽堿地。

(3)防治鹽堿化必須遵循:防治并重，以防為主;綜合治理，以水為先;因地制宜，照顧全局;工程措施與非工程措施相結(jié)合等原則。

(4)通過以水利改良措施為主，農(nóng)藝、生物改良為輔的綜合治理措施，只有使農(nóng)、林、水各項(xiàng)措施有機(jī)結(jié)合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，才能取得最佳的改良效果，從而有效地提高耕地質(zhì)量，改善生態(tài)環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量，增加農(nóng)民收入，促進(jìn)平原灌區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

［1］王遵親等．中國鹽漬土．北京:科學(xué)出版社，1993．

［2］田長(zhǎng)彥，周宏飛，劉國慶．21世紀(jì)新疆土壤鹽漬化調(diào)控與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展研究建議．干旱區(qū)地理，2000(2)．

［3］江林，甘泓，于福亮等．西北地區(qū)鹽漬土及其開發(fā)利用存在問題的對(duì)策．水利學(xué)報(bào)，2001(6):90-95．

［4］Braoten，RO;Flaherty，M．SaltBalanceofIncandShrimppondsin Thailand:ImplicationsforLandandwaterSalinization．Environmention［EnvironConserv］Vol．28，No．4Dec2001．