疏勒河流域中游地區(qū)鹽漬形成條件及改良措施

倫國星，喻生波

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，甘肅 蘭州 730050)

疏勒河流域位于河西走廊西端，深居內(nèi)陸，具有降水稀少、蒸發(fā)強烈、風多且強、日照時數(shù)高，晝夜溫差大等氣候特征，疏勒河是區(qū)內(nèi)主要的地表徑流。疏勒河發(fā)源于祁連山區(qū)，屬降水、冰雪融水、地下水混合補給型河流，多年平均出山徑流量10.31億 m3(昌馬峽站)。昌馬、雙塔兩灌區(qū)位于疏勒河中游，為流域內(nèi)主要農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)，行政區(qū)劃屬玉門市、瓜州縣管轄。灌區(qū)內(nèi)水土資源豐沛，地表水資源利用率僅為64.5%，有宜農(nóng)荒地180.71萬畝，其中昌馬灌區(qū)106.59萬畝，雙塔灌區(qū)74.12萬畝。為了開發(fā)利用水土資源，甘肅省人民政府在疏勒河流域?qū)嵤┝恕稗r(nóng)業(yè)灌溉塈移民安置綜合開發(fā)工程”，從甘肅中部干旱貧困地區(qū)向工程區(qū)移民7.5萬人，新開墾荒地42.8萬畝，項目于2006年12月竣工。新開墾的荒地中，鹽漬土面積占有50%以上，且多為輕、中、重鹽土，如何實行合理的鹽漬化改良措施，對于流域社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 鹽漬土形成的條件

1.1 氣候條件

疏勒河中游平原區(qū)氣候干燥，多年平均降水量50～70 mm，最高氣溫達40℃，多年平均蒸發(fā)量2 800～3 000 mm。蒸發(fā)量是降雨量的約50倍，因此土壤中可溶性鹽類的淋濾作用十分微弱，蒸發(fā)積鹽作用強烈，地下水中鹽分沿著土壤毛細管不斷地隨水分上升，逐漸積聚在天然表層，這是夏季積鹽的主要方式，冬春季隨著氣溫的降低，土壤中向上形成溫差，相應(yīng)地形成鹽份濃度差異，使鹽分由高溫區(qū)向低溫區(qū)遷移，當?shù)蜏貐^(qū)的鹽分濃度達到飽和狀態(tài)時，多余的鹽分開始聚積，從而使土壤中的鹽分在3—4月份達到峰值，昌馬及雙塔兩灌區(qū)鹽漬化分布區(qū)地下水位埋深都較淺，地下水礦化度較高，其中硫酸鹽型水分布區(qū)鹽漬化更重，而在氯化物型水分布區(qū)土壤鹽漬化較輕，主要原因是各種鹽類在不同溫度條件下的溶解度不同所致。

1.2 土壤質(zhì)地

土壤質(zhì)地及結(jié)構(gòu)對鹽漬化的影響主要表現(xiàn)為毛細作用的上升速度及高度兩方面，粘性土毛細上升高度大，速度慢，砂性土毛細上升快，但高度較低，地表蒸發(fā)的水位能較快的補償，易于地表積鹽，據(jù)調(diào)查資料，潛水位埋深大致相同時，耕作層內(nèi)粉細砂平均含鹽量為7.6%，亞砂土1.9%，亞粘土1.1%，即土壤含鹽量按土的性質(zhì)是粉細砂＞亞砂土＞亞粘土。垂向上亞粘土層的存在部位及相對厚度對地下水的水鹽交替影響很大，據(jù)調(diào)查和資料顯示，在包氣帶中，粘土或亞粘土厚度大于40 cm時，對水鹽的運移起阻隔作用，而小于40 cm時阻隔作用不太明顯(圖1)。

圖1 粘性土對鹽分垂向運移的影響

1.3 水文地質(zhì)條件

灌區(qū)內(nèi)氣候、土壤質(zhì)地等都是相對穩(wěn)定的因素，對土壤鹽漬化的影響是緩慢的，而水文地質(zhì)條件是比較活躍的因素之一，尤其是水利化的不斷完善與發(fā)展，必然引起地下水鹽系統(tǒng)的變化。

地下水對土壤鹽漬化作用集中表現(xiàn)在地下水的埋深和地下水水質(zhì)兩方面。一般情況下，地下水埋藏越淺，礦化度越高，土壤鹽漬化越重。據(jù)實地調(diào)查，在礦化度較高地區(qū)，即使水位埋深較大，地表積鹽程度也較深(圖2)。

圖2 土壤積鹽與地下水位埋深關(guān)系曲線

從灌區(qū)地下水化學特征而言，土壤鹽漬化的地下水位臨界埋深為1.5～2.5 m，強烈積鹽的臨界深度不超過3 m(圖3)。因此，灌區(qū)內(nèi)地下水位控制在2.5～3.0 m以下就不會使土壤發(fā)生次生鹽漬化。

圖3 潛水埋深與蒸發(fā)量關(guān)系曲線

另外，土壤含鹽量與地下水礦化度成正比，根據(jù)土鹽動態(tài)資料分析，在臨界深度內(nèi)，當?shù)叵滤V化度＜1.5 g/L時，土壤的含鹽量是較低的，但當?shù)V化度＞1.5 g/L時，土壤中的含鹽量顯著增加。

當?shù)叵滤宦裆睿?.0 m時，土壤含鹽量(y:g/kg)與在下水礦化度(x:g/L)關(guān)系如下:

當?shù)叵滤裆?～2 m時，關(guān)系如下:

1.4 人為因素

人類的生產(chǎn)活動直接或間接地影響土壤鹽漬化的程度，由于單純追求糧食產(chǎn)量和經(jīng)濟效益而缺乏環(huán)境保護，大量開荒，大面積漫灌，在破壞植被的同時引起了地下水位的抬升，加劇了土壤的次生鹽漬化，也是造成灌區(qū)內(nèi)土壤次生鹽漬化的主要原因之一。

2 鹽漬化的分類及分布規(guī)律

2.1 鹽漬化的類型及劃分標準

土壤中易溶鹽的含鹽量超過一定數(shù)量后，就會對植物生長造成危害，在相同條件下，土壤中含鹽量越高危害越大。一般以土體中易溶鹽含量來評價土壤鹽漬化的程度，通常以0～100 cm和0～30 cm土層的平均含鹽量來進行劃分，前者稱為主級，適用于制定開荒洗鹽的沖洗定額，后者稱為次級，對土壤改良有意義。根據(jù)每千克土體中含鹽量的平均值，將本區(qū)土壤化分為非鹽漬土、鹽漬土、輕鹽土、中鹽土、重鹽土和特重鹽土六級，主級、次級各類土型劃分標準見表1。

表1 土壤鹽份分級表

各種易溶鹽離子對農(nóng)作物的危害程度不同，在相同條件下氯化物鹽類危害最大，而硫酸鹽較輕，根據(jù)［Cl－］、［SO4

2－］濃度之比，劃分土壤中的化學類型，見表2。

表2 鹽漬土的化學類型

影響農(nóng)作物生長的主要是0～100 cm深度以內(nèi)的土體，100 cm以下土壤對農(nóng)作物的影響較輕，鹽份在土體中的垂向分異有以下幾個類型:

1)鹽份主要聚集在土壤表層，中下部鹽份含量較小且穩(wěn)定，為鹽漬化程度較輕，鹽分垂向交替迅速的鹽土及殘余鹽土的主要類型，如疏勒河北岸七墩灘等地。

2)鹽份含量較小，上下基本一致，為鹽漬土的鹽份垂向分布規(guī)律，由于長期灌溉或地下水積極交替，土壤處于溶濾脫鹽狀態(tài)，易溶氯化物、硫酸鹽淋洗遷移，重硫酸鹽成為主要鹽類型，如柳河鄉(xiāng)灌區(qū)南緣荒地。

3)鹽分中部高，上下較低，這是洗鹽不徹底的墾地棄耕地的主要類型，由于洗鹽使鹽分下移并停留在土體中部，或由于棄耕而造成返鹽，如黃花農(nóng)場南部。

4)鹽分底部高于表部，土層含鹽量較高，排泄鹽困難的荒地，如飲馬農(nóng)場南灘荒地，典型的灌溉洗鹽條件下，鹽分下移也出現(xiàn)此種類型。

5)鹽分含量較高而且上下基本一致，為重鹽土，特重鹽土鹽分垂向分布的主要類型，如安西瓜州盆地四工農(nóng)場西部荒地。

2.2 鹽漬土的分布規(guī)律

灌區(qū)內(nèi)鹽漬土的分布受地貌、水文地質(zhì)條件、土壤質(zhì)地等因素的控制，呈帶狀分布。其總的趨勢是由洪積扇南部向北部泉水溢出帶土壤含鹽量加重，從非鹽漬化過渡為重鹽土，流域由上游到下游土壤含鹽量加重。如玉門—踏實盆地土壤鹽漬化程度由洪積扇前緣的非鹽漬化及鹽漬化土壤演變?yōu)楸辈科叨諡嬹R農(nóng)場北部和黃花農(nóng)場一帶的輕鹽土以及青山、兔葫蘆—橋子以西的中、重鹽土。瓜州盆地土壤鹽漬化程度由中東部鹽土向西湖轉(zhuǎn)為中鹽土、重鹽土等，并發(fā)育有現(xiàn)代鹽池。根據(jù)土壤中含鹽量分級標準，灌區(qū)內(nèi)各類土壤的分布如下:

1)非鹽漬土(Ⅰ)0～100 cm土層平均含鹽量＜4 g/kg，按次級有兩類。

非鹽漬化土(Ⅰ1)0～30 cm土層平均含鹽量＜4 g/kg，灌區(qū)內(nèi)廣泛分布。昌馬灌區(qū)東起玉門鎮(zhèn)、下東號，沿洪積扇前緣至踏實鄉(xiāng)，中游疏勒河南岸的東湖—七道溝的大片地帶，瓜州盆地的小宛農(nóng)場、雙塔農(nóng)場、環(huán)城鄉(xiāng)—瓜洲、南岔、七工、八工、九工農(nóng)場，均有此類土分布，由于良好的徑流條件，土壤化學類型以SO42－－ Cl－、Cl－－ SO42－為主，大部分已被耕植利用，而且熟化程度較高。

鹽漬土(Ⅰ2)0～30 cm土層平均含鹽量為4～20 g/kg，主要分布在鞏昌河西側(cè)、黃花、飲馬、黃閘灣、三道溝、布隆吉、瓜州盆地的小宛、雁脖子、瓜州農(nóng)場、干河口以北的狹長的地帶均為此類土，部分已墾為耕地，屬可利用地類型。

2)鹽漬化土(Ⅱ)0～100 cm土層平均含鹽量為4～15 g/kg，在全區(qū)廣泛分布，且較易改良利用，次級有三分布:

非鹽漬土(Ⅱ1)0～30 cm土層平均含鹽量＜4 g/kg，主要分布在黃花農(nóng)場的草甸沼澤地帶，疏勒河干流及各支溝西側(cè)狹長地帶，兔葫蘆、瓜州盆地的雙塔農(nóng)場以東、中溝—十工農(nóng)場有大面積分布。

鹽漬化(Ⅱ2)0～30 cm土層平均含鹽量為4～20 g/kg，主要分布在下東號、塔爾灣、黃花、飲馬農(nóng)場、七墩灘、七道溝—布隆吉、兔葫蘆、踏實鄉(xiāng)新溝—破城子一帶;瓜州雙塔農(nóng)場、小宛農(nóng)場、瓜州城北、十工、四工、百旗堡、西城灣以西大片荒地屬之。

輕鹽土(Ⅱ3)0～30 cm土層平均含鹽量為20～40 g/kg，主要分布在塔爾灣北、黃閘灣西、七道溝、吳家沙窩—踏實農(nóng)場、榆林洪積扇前緣地帶，安西盆地小宛農(nóng)場，雁脖子林場、四工農(nóng)場及十工農(nóng)場南部。

3)輕鹽土(Ⅲ)0～100 cm土層平均含鹽量為15～30 g/kg，基本為荒地，全區(qū)分布較分散，屬可利用土地，按次級有四類分布:

鹽漬化(Ⅲ2)0～30 cm土層平均含鹽量為4～20 g/kg，僅在七墩灘有零量分布。

輕鹽土(Ⅲ3)0～30 cm土層平均含鹽量為20～40 g/kg，分布在七墩灘、河東鄉(xiāng)、腰站子、三道溝、飲馬農(nóng)場、安西小宛、十工、四工—六工破城子一帶。

中鹽土(Ⅲ4)0～30 cm土層平均含鹽量為40～8 0 g/kg，主要分布在黃花、飲馬、七墩灘、柳河鄉(xiāng)、布隆吉，安西的小宛農(nóng)場東部、南岔—十工農(nóng)場南部。

重鹽土(Ⅲ5)0～30 cm土層平均含鹽量為80～160 g/kg，主要分布在布隆吉，瓜州盆地十工—小宛有零分布，

4)中鹽土(Ⅳ)0～100 cm土層平均含鹽量為30～60 g/kg，大部分為鹽堿地，屬質(zhì)量較差的易農(nóng)荒地，按次級有三類分布，

中鹽土(Ⅳ4)0～30 cm土層平均含鹽量40～80 g/kg，主要分布在北橋子以西，七墩灘、三道溝有少量分布，安西農(nóng)場以南、七工分場有少量分布。

重鹽土(Ⅳ5)0～30 cm土層平均含鹽量為80～160 g/kg，主要分布在黃花、飲馬、黃閘灣、七墩灘、腰站子、布隆吉、兔葫蘆，安西盆地的小宛、南岔、安西農(nóng)場、六工、四工、干河口西有此類土分布。

特重鹽土(Ⅳ6)0～30 cm土層平均含鹽量＞160 g/kg，主要分布在飲馬、黃花、下東號、布隆吉，安西的六工、七工、九工南也有少量分布。

5)重鹽土(Ⅴ)0～100 cm土層平均含鹽量60～120 g/kg，屬較難利用的荒地，本區(qū)次級有兩類:

重鹽土(Ⅴ5)0～30 cm土層平均含鹽量為80～160 g/kg，主要分布于飲馬、布隆吉、大樹窩以北的山前狹長地帶，面積較小，難以開發(fā)利用。

特重鹽土(Ⅴ6)0～30 cm土層平均含鹽量＞160 g/kg，主要分布在下東號、塔爾灣西北、黃花、飲馬、七墩灘、布隆吉、腰站子、兔葫蘆，安西的四工農(nóng)場，南岔至百旗堡一帶均有此類土。

6)特重鹽土(Ⅵ)0～100 cm土層平均含鹽量 ＞120 g/kg，0～30 cm土層平均含鹽量＞160 g/kg，主要分布在七道溝工區(qū)、踏實新溝北和瓜州四工農(nóng)場西部，屬極難利用的土地類型。

3 鹽漬土的改良措施

3.1 排水措施

通過降低地下水位到臨界深度以控制土壤鹽漬化的發(fā)展，臨界深度是指土壤表層開始積鹽時地下水最大埋深，其與礦化度有較大關(guān)系，且受土壤質(zhì)地及其剖面上不同巖性土層的組合和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況的約束，根據(jù)調(diào)查，灌區(qū)不同土壤地下水臨界深度見表3。

表3 昌馬、雙塔灌區(qū)土壤鹽漬化地下水位臨界深度值

灌區(qū)內(nèi)普遍存在淺層粘土層，對地下水排水不利，一般在1 m土層內(nèi)無粘土時，地下水臨界深度1.4～1.6 m，建議排水溝深度為1.6～1.8 m，有中高位厚度粘土時，采用淺密排水，深度80～100 cm，間距50～100 m。

除水平排水外，在水平排水不利的地段，在合理的技術(shù)經(jīng)濟條件下，進行井排井灌措施，特別是瓜州盆地的小宛、環(huán)城、瓜洲、南岔、四工等地可進行井排、井灌，既可合理開采地下水，又可控制和降低地下水位，達到防治和改良土壤的目的。

3.2 沖洗淋濾措施

土壤的沖洗脫鹽包括兩個指標:土壤允許含鹽量和脫鹽層厚度。允許含鹽量由作物的耐鹽極限值決定，是鹽堿地改良的重要指標，脫鹽層厚度主要根據(jù)作物的根系分布深度而定。兩灌區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)以春小麥及棉花為主，根據(jù)新疆墾區(qū)作物耐鹽能力試驗，土壤最大含鹽量確定為6.0 g/kg，脫鹽層厚度為1.0 m。

對于新墾地區(qū)，應(yīng)采取逐步過渡的辦法，改良初期階段，土壤含鹽量可降到7～8 g/kg或10 g/kg左右，脫鹽層厚度達到0.6 m后，可選種植耐鹽性較強的作物，如小麥、甜菜、草木棲等，在生產(chǎn)過程中逐步達到脫鹽標準。

沖洗定額受土壤含鹽量、鹽份組成、土壤質(zhì)地、土體結(jié)構(gòu)型及排水條件等諸多因素的影響，其中主要的是土壤含鹽量，土壤含鹽越高，沖洗定額越大，沖洗定額可根據(jù)土壤含鹽量采用當?shù)佧}堿地沖洗改良的經(jīng)驗值，根據(jù)前人試驗成果，結(jié)合經(jīng)驗公式進行計算修正，推薦昌馬、雙塔兩灌區(qū)采用以下沖洗定額，見表4。

表4 沖洗定額表

沖洗時間應(yīng)選擇在溫度較高的夏秋季最好，此時地下水位較低，鹽分的溶解度較高，有利于洗鹽水的下滲和排出，河水也較豐沛，與正常灌溉矛盾較小，沖洗后應(yīng)及時耕翻松土，防止蒸發(fā)返鹽。

3.3 農(nóng)業(yè)綜合措施

主要有以下幾個方面:(1)平整土地，只有土地平整，才能灌水均勻，脫鹽一致，減少和消滅鹽斑。(2)壓沙，壓沙不僅能改善土壤的物質(zhì)組成，還能改善土壤的理化性質(zhì)，消除土壤板結(jié)，減少地面蒸發(fā)，對防止表土積鹽有顯著作用。(3)精耕細作，深翻曬壟，增加土壤孔隙，減少蒸發(fā)，抑制表土積鹽。

3.4 生物措施

生物措施主要是種植綠肥，選擇耐鹽性較強、密蓋度較好的密植作用，增加地面覆蓋度，減少返鹽，提高土壤肥力，加快土壤脫鹽和鹽化。灌區(qū)處于干旱多風地帶，為防止風沙對農(nóng)業(yè)區(qū)的危害，保護農(nóng)田，必須加強林業(yè)建設(shè)，林帶除防風固沙外，因其枝繁葉茂，根系發(fā)達，可以從土壤中深處吸收水分，通過葉面蒸騰消耗，降低地下水位，達到生物排水的作用，促使土壤脫鹽，同時還能改善田間小氣候。

4 結(jié)語

土壤鹽漬化的形成受氣候、土壤質(zhì)地、水文地質(zhì)條件和人為因素的影響，根據(jù)0～100 cm土層平均含鹽量，流域中游土壤可分為非鹽漬土、鹽漬土、輕鹽土、中鹽土、重鹽土和特重鹽土六級。鹽漬土的改良可采取排水措施、沖洗淋濾措施、農(nóng)業(yè)綜合措施和生物措施。在鹽漬土改良的前期以排水和沖洗淋濾為主，在水利改良的中后期，應(yīng)相繼實施農(nóng)業(yè)管理和生物改良措施，包括平田整地、壓沙、增加肥料、選擇耐鹽抗堿作物、改進灌溉技術(shù)、植樹造林等方法，才能達到鹽堿地改良治理的最終目的。

［1］余興業(yè)，郭輝玲等.疏勒河中游水文地質(zhì)普查報告［R］.地質(zhì)部甘肅省地質(zhì)局.1966.

［2］丁宏偉，崔振卿等.疏勒河昌馬灌區(qū)鹽漬土特征及改良措施研究［J］.甘肅地質(zhì)學報.2001，10(2).

［3］屈君霞，喻生波.疏勒河中游鹽漬土改良中水利措施的可行性分析［J］.甘肅科技.2007，5