天津?yàn)I海新區(qū)鹽堿土綠化綜合治理技術(shù)研究

張金龍　王振宇　張清　李婧男

摘要：論述了天津?yàn)I海新區(qū)自然條件與土壤鹽堿化關(guān)系，當(dāng)前濱海新區(qū)城市綠化鹽堿土綜合治理模式與技術(shù)，并提出了今后濱海新區(qū)鹽堿土治理研究重點(diǎn)和方向。當(dāng)前濱海新區(qū)鹽堿土治理模式以“抬”為基礎(chǔ)，以“排”為核心，并輔助農(nóng)業(yè)措施、物理化學(xué)措施和生物措施；主要技術(shù)方法包括土方填墊、暗管排水、翻土?xí)褊?、施肥整地、客土改良、鹽生植物改土、綠肥改土、耐鹽堿園林植物改土等。

關(guān)鍵詞：鹽堿土綜合治理；土方填墊；暗管排水；濱海新區(qū)

中圖分類號(hào)： S156.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2012.06.038

天津?yàn)I海新區(qū)位于渤海灣畔，東經(jīng)117°20′～118°00′、北緯38°40′～39°00′，包括開發(fā)區(qū)、保稅區(qū)、天津港3個(gè)功能區(qū)和原塘沽、漢沽、大港3個(gè)行政區(qū)以及東麗區(qū)、津南區(qū)的部分區(qū)域[1]。濱海新區(qū)規(guī)劃總面積2 270 km2，其中鹽堿土面積1 958.9 km2，占土地總面積的86.3%。由于土壤嚴(yán)重鹽漬化，區(qū)域自然植被稀少，生態(tài)環(huán)境比較脆弱。天津?yàn)I海新區(qū)已納入國家整體發(fā)展戰(zhàn)略布局，目標(biāo)是把濱海新區(qū)建設(shè)成經(jīng)濟(jì)繁榮、社會(huì)和諧、環(huán)境優(yōu)美的宜居生態(tài)型新城區(qū)，成為服務(wù)中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展新的增長(zhǎng)極。為了實(shí)現(xiàn)濱海新區(qū)建設(shè)目標(biāo)，必須對(duì)鹽堿土進(jìn)行生態(tài)治理。

鹽堿土的綜合治理包括工程、物理、化學(xué)、生物改良等技術(shù)和方法[2]。一些鹽堿地區(qū)根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)建立了獨(dú)具特色的鹽堿土綜合治理措施，如“改排為蓄、水地共處、和諧生態(tài)”模式[3]， “三系統(tǒng)”治理模式[4]，“基塘系統(tǒng)”模式[5]，“井灌井排、井渠結(jié)合”模式[6]等。筆者在分析濱海新區(qū)自然條件與土壤鹽堿化關(guān)系基礎(chǔ)上，對(duì)該區(qū)域鹽堿土生態(tài)治理的合理模式進(jìn)行了分析研究。

1天津?yàn)I海新區(qū)自然條件與土壤鹽堿化

1.1地形地貌

天津?yàn)I海新區(qū)地形地貌主要是海積低平原和海積沖積低平原類型[7]。海積低平原沿東部濱海地帶呈條帶狀分布，寬度不等，地面高程1～3 m，地勢(shì)低平，微傾向海面，坡降約1/10 000；低平原上有較多的鹽灘、鹽水沼澤和濕地景觀。海積沖積低平原由近代海侵層和河流沖積而成，地面高程小于5 m；平原上有較多瀉湖、洼淀、濕地、殘留故道，較大的洼地有東七里海、團(tuán)泊洼等。近些年，為了增加發(fā)展空間，海堤不斷向外（海）推進(jìn)，部分海涂或淺灘變?yōu)橛谰眯躁懙亍?/p>

天津?yàn)I海新區(qū)自然地勢(shì)低平，地表、地下徑流不暢，加劇了土壤鹽堿化程度，也增加了土壤脫鹽治理難度[8]。一般離海越近，地勢(shì)越低，土壤鹽堿化程度越重；離海越遠(yuǎn)，地勢(shì)相對(duì)較高，土壤鹽堿化程度也相對(duì)較輕。

1.2氣候條件

濱海新區(qū)位于中緯度歐亞大陸東岸，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候[9]。氣候特征表現(xiàn)為四季分明，春季太陽輻射強(qiáng)，空氣干燥，多風(fēng)少雨；夏季氣溫高，濕度大，降水多；秋季氣溫下降快，以晴為主，冷暖適中；冬季以晴為主，雨雪稀少，氣候寒冷干燥，大地封凍。全年日照時(shí)數(shù)2 470.9～2 768.9 h，年平均氣溫11.4～12.9 ℃，年降水量522.0～663.4 mm，年蒸發(fā)量1 558.7～2 070.2 mm。

隨季節(jié)性氣候變化，土壤剖面鹽分運(yùn)動(dòng)也發(fā)生變化[10]。春季水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，鹽分強(qiáng)烈積聚；初夏蒸發(fā)量和降水量接近，鹽分相對(duì)穩(wěn)定；雨季（7、8月）降水淋洗，鹽分下移；秋季蒸發(fā)量較大，鹽分略有上升；冬季表層土凍結(jié)，鹽分基本穩(wěn)定。

1.3水文地質(zhì)條件

天津?yàn)I海新區(qū)地下水位埋深1～3 m ， 近海和南部區(qū)域多在1 m左右，高于地下水位臨界深度。地下水礦化度一般在3～10 g·L-1之間，最大達(dá)30 g·L-1左右。水化學(xué)類型為Cl-Na 型、局部為Cl-Na/Mg、Cl-HCO3-Na/Mg 型。地下水主要接受大氣降水和地表水入滲以及海水側(cè)滲補(bǔ)給，而蒸發(fā)是其唯一有效排泄渠道。

天津?yàn)I海新區(qū)地下水位埋深淺、礦化度較高，是土壤鹽漬化重要原因之一。研究表明[10]，地下水位埋深小于1 m 時(shí)，土壤的鹽漬化程度隨地下水礦化度增加呈近乎直線上升，土壤中鹽的積聚增長(zhǎng)較快。地下水位埋深在1～1.5 m 時(shí)，蒸發(fā)作用相對(duì)減弱，土壤的鹽漬化程度與地下水礦化度呈曲線關(guān)系，鹽量積聚增長(zhǎng)相對(duì)緩慢。

1.4土壤條件

天津?yàn)I海新區(qū)鹽堿土類型主要是濱海鹽土和鹽化潮土[11]。濱海鹽土發(fā)育于海積成土母質(zhì)，在成土過程之前和成土過程中，受海水浸漬而積鹽，是土壤鹽漬化主要成因。濱海鹽土不僅表層含鹽量高，心底土含鹽量也高，有時(shí)底土含鹽量還高于表層土壤，鹽分以氯化鈉為主，約占全鹽量的80%左右。土壤質(zhì)地與成土母質(zhì)來源相關(guān)，主要有粘土、粉砂粘壤土和粉砂壤土。

鹽化潮土主要分布在海積沖積平原的洼地及其邊緣地帶，是由各種類型潮土逐步積鹽演化而成。鹽化潮土含鹽量變化較大，呈現(xiàn)季節(jié)性積鹽與脫鹽，鹽分組成北部多以重碳酸鹽-氯化物或氯化物-重碳酸鹽為主，南部以硫酸鹽-氯化物或氯化物-硫酸鹽為主。

2 天津?yàn)I海新區(qū)鹽堿土綜合治理模式

3天津?yàn)I海新區(qū)鹽堿土綜合治理主要技術(shù)措施

3.1 工程技術(shù)措施

3.1.1 土方填墊土方工程措施抬高地面高程，相對(duì)地降低地下水位，是地勢(shì)低平地區(qū)鹽堿土治理的重要措施。農(nóng)林業(yè)上常采用筑臺(tái)條田（地）的方法來抬高微地形。天津?yàn)I海新區(qū)地勢(shì)低洼，為了城市的安全，開發(fā)建設(shè)前一般對(duì)地面進(jìn)行整體填墊抬升，地面標(biāo)高抬升到大沽高程4.5 m左右，相應(yīng)的地下水位相對(duì)降低到2.0 m左右，這為鹽堿土有效治理創(chuàng)造了有利條件。濱海新區(qū)地表填墊土方主要有兩種方式，一是從河口、海底（航道疏浚等）抽泥水吹填低洼地，再采用真空預(yù)壓分離泥和水并排走水[12]；二是用工程廢土、廢渣，挖養(yǎng)殖池、水庫的雜土填墊洼地。

3.1.2 給排水措施 “鹽隨水來、鹽隨水去”，建立有效的給排水系統(tǒng)是重鹽堿土治理的核心。鹽堿土治理排水方式有明溝排水、豎井排水、暗管排水等。暗管排水技術(shù)不占用土地，有效控制地下水位，排水排鹽效果好，非常適合城市環(huán)境和符合城市建設(shè)的需要。濱海新區(qū)鹽堿土生態(tài)治理采用了二級(jí)暗管排鹽系統(tǒng)（圖2），支排鹽管（吸水管）把地下水或淋洗下滲水匯集到主排鹽管（集水管），主排鹽管連通市政管網(wǎng)把收集的水排到城市雨水管網(wǎng)。

暗管埋深、間距是暗管排水技術(shù)的關(guān)鍵參數(shù)，決定著暗管排水排鹽效果和施工成本。研究人員針對(duì)區(qū)域自然條件、園林植物特性和市政排水條件，通過反復(fù)試驗(yàn)和實(shí)踐，提出了“允許深度”理論[13]，依據(jù)該理論結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定適宜的暗管排水排鹽關(guān)鍵參數(shù)（表1）?！霸试S深度”是指在土壤積鹽時(shí)期允許植物根系主要分布層土壤短時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)積鹽，但不影響植物生長(zhǎng)，經(jīng)過人工或自然淋洗能較快脫鹽，周年鹽分基本穩(wěn)定的地下水埋深。暗管外包濾料是暗管排水系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。濱海新區(qū)暗管外包濾料主要采用碎石屑、砂子，成本較高。目前科研人員正在研究利用工業(yè)固體廢棄物作為暗管排水外包濾料。濱海新區(qū)采用暗管排水技術(shù)治理鹽堿土已有二十多年歷史，經(jīng)過長(zhǎng)期的跟蹤調(diào)查，暗管排水工程運(yùn)行穩(wěn)定，排水排鹽效果明顯[14]。

3.2物理化學(xué)措施

天津?yàn)I海新區(qū)土壤成土?xí)r間短，緊實(shí)板結(jié)，通透性較差，滲透系數(shù)大多為K×10-5～K×10-6 cm·s-1。為了提高土壤鹽分淋洗效果，減少改良時(shí)間，采取了摻拌爐渣、河砂 、液態(tài)渣、山皮砂等物質(zhì)來改善土壤通透性能，其中土壤與河砂的摻拌比例一般在4∶1（體積比）左右。此外，為了改善土壤結(jié)構(gòu)、降低土壤酸堿度、防止土壤脫鹽堿化，在鹽堿土改良中普遍施用工業(yè)固體廢棄物磷石膏或脫硫石膏，石膏施用量一般在5 000 kg·hm-2左右。

3.3農(nóng)業(yè)措施

濱海新區(qū)鹽堿土治理采用的農(nóng)業(yè)措施主要有深翻曬垡、施肥整地、置換客土等。深翻曬垡打亂了土壤的層次結(jié)構(gòu)，特別是打破河、海泥吹填土分層沉積形成的夾粘層等阻隔層，保證土壤水分運(yùn)動(dòng)通暢；深翻曬垡也增加了土壤孔隙度，降低土壤容重，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤滲透性能?！胺誓艹喳}，肥能吃堿”，施有機(jī)肥是鹽堿土改良重要措施之一。濱海新區(qū)鹽堿土改良主要施牛糞和鹽堿土專用有機(jī)肥，牛糞施用量0.1～0.2 m3·m-2土地。

采用客土置換技術(shù)能快速改良綠化鹽堿土，盡快發(fā)揮綠地景觀效果和生態(tài)效應(yīng)。用作種植土的客土，其理化性狀應(yīng)能滿足植物正常生長(zhǎng)的基本要求。為了增加客土來源，同時(shí)利用園林植物的耐鹽性，濱海新區(qū)制定了綠化用客土最基本標(biāo)準(zhǔn)，即土壤全鹽含量≤0.3%、pH≤8.5。實(shí)際上，濱海新區(qū)綠化建設(shè)利用的客土鹽分含量普遍在0.25%～0.35%之間、pH值在7.5～9.0之間，屬中度鹽化土壤?？屯粱靥钌疃扰c園林植物根系主要分布深度一致，一般栽植喬木的綠地客土回填深度為100 cm，花灌木綠地客土回填深度60 cm，純草坪綠地客土回填深度30～40 cm。為了防止客土被原鹽堿土“污染”，鹽漬化程度加重，在原鹽堿土與客土之間鋪設(shè)了一層隔鹽層。隔鹽層切斷土壤毛細(xì)管、阻止鹽分離子向上遷移。隔鹽層采用孔隙度大、滲水性強(qiáng)的材料，如爐渣、液態(tài)渣、砂石、有機(jī)肥料等，厚度10～20 cm。

3.4生物措施

利用鹽生植物治理鹽堿土是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)有效的措施，但目前開發(fā)的具有較高觀賞價(jià)值的鹽生植物資源較少。濱海新區(qū)鹽堿土綠化栽植的鹽生植物主要有檉柳（Tamarix juniperina）和白刺（Nitraria tangutorum）等。檉柳主要用做綠籬、景觀樹和行道樹，白刺主要做地被植物。這些鹽生植物能在含鹽量較高的鹽堿土上正常生長(zhǎng)（表2），景觀效果也較好?？梢?，觀賞鹽生植物資源的開發(fā)研究有很大發(fā)展空間。

種植綠肥植物能改善土壤理化性狀，減少地面水分蒸發(fā)，抑制土壤返鹽，降低鹽害。濱海新區(qū)在城市生態(tài)防護(hù)林網(wǎng)中套種紫花苜蓿、田菁等豆科植物。這些植物抗逆性較強(qiáng)，能在含鹽量0.3%以上的鹽堿土上生長(zhǎng)。林下套種這些植物既美化環(huán)境，又改良了鹽堿土壤。

栽植園林植物也可以改善土壤理化性狀，減少地表蒸發(fā)，降低地下水位，改良鹽堿土。選擇耐鹽堿能力較強(qiáng)的園林植物作為“先鋒植物”，然后逐步引入耐鹽堿能力弱的園林植物，是鹽堿土生態(tài)綠化的一條有效途徑。適應(yīng)濱海新區(qū)環(huán)境的耐鹽堿能力較強(qiáng)的園林植物主要有白蠟屬植物（Fraxinus）、楊屬（Populus）、柳屬（Salix）、國槐（Sophora japonica）、刺槐（Robinia pseudoacia）、臭椿（Ailanthus altissima）、欒樹（Koelreuteria paniculata）、構(gòu)樹（Broussonetia papyrifera）、合歡（Albizzia julibrissin）、梅屬（桃、杏等）（Prunus）、榆屬（Ulmus）、杜梨（Pyrus betulaefolia）、棗樹（Zizyphus jujuba）、火炬樹（Rhus typhina）、海棠類（Malus）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）、龍柏（Sabina chinensis cv. Globosa）、黑松（Pinus thunbergii）、油松（Pinus tabulaaeformis）、接骨木屬（Sambucus）、忍冬屬（Lonicera）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）、薔薇類（Rosa）、馬藺（Iris ensata）、萱草（Hemercollis fulva）、紫菀屬（Aster）等。

4結(jié)論

天津?yàn)I海新區(qū)采用的以“抬”為基礎(chǔ)，以“排”為核心，輔以物理化學(xué)措施、農(nóng)業(yè)措施、生物措施的鹽堿土綜合治理模式經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐檢驗(yàn)，效果明顯，這為天津?yàn)I海新區(qū)生態(tài)城區(qū)建設(shè)提供了技術(shù)保障。但是，該項(xiàng)技術(shù)體系還有一些不足之處，如技術(shù)參數(shù)模糊不精確、技術(shù)體系實(shí)施成本較高、水土資源消耗較大。今后應(yīng)繼續(xù)完善鹽堿土綠化生態(tài)治理技術(shù)體系，主要加強(qiáng)這些方面的研究，建立多目標(biāo)（治理時(shí)間、治理成本等）暗管排水排鹽關(guān)鍵參數(shù)決策模型，優(yōu)化暗管排水設(shè)計(jì)，滿足建設(shè)需求；因地制宜，把鹽堿土生態(tài)治理與濕地構(gòu)建結(jié)合，降低治理成本；開發(fā)觀賞鹽生植物資源，利用鹽生植物治理鹽堿土，豐富景觀多樣性，塑造區(qū)域特色；開發(fā)利用咸水、微咸水改良鹽堿土，節(jié)約淡水資源。

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