夾馬口灌區(qū)改擴建工程對土壤的影響分析

□馮小明（山西省水利水電勘測設計研究院）

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夾馬口灌區(qū)改擴建工程對土壤的影響分析

□馮小明（山西省水利水電勘測設計研究院）

摘要：文章通過對夾馬口灌區(qū)的土壤類型的分布及特征分析，對土壤肥力的特征分析，得出該灌區(qū)土壤沒有鹽漬化，不屬于土壤鹽漬化地區(qū)；并對灌溉水水質(zhì)進行調(diào)查，該灌溉水除泥沙含量高以外，其他水質(zhì)均可以達到灌溉標準。通過灌區(qū)建設對土壤的影響以及灌溉水對土壤的影響兩方面分析可知，工程建設對土壤的影響主要體現(xiàn)在對土壤的機械物理性質(zhì)；灌溉水可以補充現(xiàn)狀土壤的有機質(zhì)、總磷、總氮的含量，灌溉水的泥沙通過輸水渠道落淤沉沙，到灌區(qū)時對土壤基本沒有影響，總體來看，灌溉水對土壤有利。

關鍵詞：夾馬口灌區(qū)；土壤；灌溉水；影響

1　工程概況

夾馬口改擴建工程灌區(qū)水源從黃河小北干流龍門下游64.50 km的吳王渡口附近取水，涉及灌區(qū)面積2.71萬hm2。項目組成包括：水源站、泵站工程、灌區(qū)工程、輸電工程、施工便道、施工臨建及棄渣場等。

2　土壤現(xiàn)狀調(diào)查與評價

2.1土壤類型分布及特征

夾馬口改擴建灌區(qū)地貌是由黃土臺垣和山前傾斜平原組成，其成土母質(zhì)以黃土為主，土壤類型屬褐土類。分為褐土性土和碳酸鹽褐土兩個亞類,七個土屬、十九個土種，土壤的分布規(guī)律由高到低為：褐土性土、碳酸鹽褐土。

褐土性土的土壤發(fā)育性差。主要分布在山前或黃土丘陵的陡坎上，分布面積為0.49萬hm2，占總耕地面積的18.00%。

碳酸鹽褐土是褐土類土的主要亞類，土層深厚，土體中碳酸鹽和粘粒在心土或心土以下聚集，形成了穩(wěn)定的粘化層和鈣積層作為本亞類鑒別的主要特征。本土壤分布面積廣，灌區(qū)整個臺垣平面上都有分布,為灌區(qū)內(nèi)分布最廣的土壤。分布面積可達2.22萬hm2，占總耕地面積的82%。

2.2土壤肥力特征及現(xiàn)狀評價

2.2.1褐土性土

據(jù)農(nóng)化土樣分析資料，耕作層有機質(zhì)平均含量為0.76%，全氮為0.06%，全磷為0.07%，土壤陽離子代換量為9.47 ml/100 g。速效磷平均含量為4.70 ppm，最大值為11.30 ppm，最小值為0.20 ppm，速效鉀平均含量為136.88 ppm，最大值為198 ppm，最小值為87 ppm。物理試驗結(jié)果為：天然含水量14.20%，毛管持水量36.20%，田間持水量20%，飽和含水量43.30%，總孔隙度51.71%，毛管孔隙度45%，非毛管孔隙度6.71%，最大吸濕水3.40%，凋萎含水量5.10%。本土壤由于受洪積影響、土壤構型多為通體型，保肥保水能力差。

2.2.2碳酸鹽褐土

以耕種黃土質(zhì)碳酸鹽褐土為代表，據(jù)土樣分析，耕作層有機質(zhì)平均含量為0.80%，最大值為1.56%，最小值為0.03%；速效磷平均含量為3.40 ppm，最大值為13.10 ppm，最小值為0.40 ppm；速效鉀平均含量為134 ppm，最大值為244 ppm，最小值為42 ppm。物理試驗為：天然含水量16.70%，毛管持水量38%，田間持水量21.42%，飽和含水量49.80%，總孔隙度58.31%，毛管孔隙度44.20%，非毛管孔隙度14.10%，凋萎含水量5.30%。從土壤土體構型上看多為蒙金型，粘料多含量多在30%～45%之間。砂粒含量適中，土壤呈上松下緊，通氣透水性良好，粘粒層蓄水保肥，具有良好的保水保肥和供水供肥性。水、氣、熱狀況較協(xié)調(diào)，屬溫性土。在可耕性方面，既發(fā)小苗，又發(fā)老苗，可耕性好。

從以上分析可知，該灌區(qū)土壤有機質(zhì)含量屬國家五級，有機質(zhì)含量比較貧乏，肥力較低；全氮含量屬于國家五級，耕地缺氮；速效磷平均含量屬國家五級，土壤缺磷；速效鉀分屬一、二、三級，土壤速效鉀含量豐富。

通過對土壤調(diào)查，該灌區(qū)土壤沒有鹽漬化，不屬于土壤鹽漬化地區(qū)。

3　灌溉水的現(xiàn)狀調(diào)查與評價

本工程灌區(qū)的農(nóng)作物以小麥、玉米、棉花、果樹為主，灌溉水質(zhì)執(zhí)行《農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)標準》二類農(nóng)作物灌溉指標。灌溉水質(zhì)見表1。

表1　灌溉水質(zhì)表

從表1可以看出，灌溉水中只有SS不符合灌溉水質(zhì)標準，主要是泥沙引起的，汛期平均含沙量為31.20 kg/m3，非汛期為11.60 kg/m3，泥沙中值粒徑為1.97×10-2mm和3.80×10-2mm。水源含沙量較大，通過夾馬口近幾年的資料可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道落淤沉沙，水的含沙量大大降低，到夾馬口一級站泥沙含量較小，剩余泥沙進入田間。近年夾馬口平均年輸水量為5000萬m3，干渠年清淤量為10萬m3，到夾馬口一級站時減少了2.70 kg/m3，沉積在浪店輸水渠道的泥沙，采用泥漿泵抽排到河邊。

4　灌溉對土壤的影響分析

4.1施工期對項目區(qū)土壤的影響

灌區(qū)建設對土壤影響范圍較廣泛，包括施工活動的所有區(qū)域，主要影響體現(xiàn)在：表層土壤清除，根本上改變地表覆蓋層類型和性質(zhì)；客土，根本改變土壤類型和性質(zhì)；改變土壤的堅實度、通透性；影響土壤的機械物理性質(zhì)。

4.1.1人工建（構）造物占地區(qū)

泵站工程以及排灌渠道、橋涵等人工建（構）造物占地區(qū)，地表土壤在施工過程中將被徹底清除或覆蓋，施工結(jié)束后被水泥建（構）造物等替代，從而根本上改變了占地區(qū)地表覆蓋層類型和性質(zhì)，地表土壤永久不可恢復。

4.1.2棄渣場區(qū)

施工過程中，棄渣場地表土壤將被徹底清除，施工結(jié)束后場地生態(tài)環(huán)境將會得到恢復和重建，此時土壤來源有兩種：一是回填原來地表清除的土壤；二是客土回填?；靥钤瓉淼乇砬宄耐寥罆r，由于機械擾動等影響，土壤的堅實度、通透性、機械物理性質(zhì)都已經(jīng)受到影響，需要一個自然恢復過程，地表土壤的影響是短期的；客土回填時，客土中包含老路面的瀝青表層等有害物質(zhì)，如不采取防護措施而直接回填，這些有害物質(zhì)將會污染棄渣場區(qū)域及其周邊的土壤，對生態(tài)環(huán)境的不利影響將是長期的。

4.1.3臨時占地區(qū)

臨時占地區(qū)以及施工活動的所有區(qū)域的土壤、由于施工人員的踐踏和施工機械的碾壓，將改變土壤的堅實度，通透性，對土壤的機械物理性質(zhì)有所影響，施工棄方在沿線不合理的堆放，不僅會擴大占地面積而且使地表高有機質(zhì)的表層土壤被掩蓋而影響景觀，而且對地表植被恢復造成困難，同時產(chǎn)生新的水土流失。施工人員所排放的污水、生活垃圾的不合理處理排放，也會污染土壤。

這些影響的共同特點是不改變土壤類型，施工結(jié)束后，地表會得到恢復和保護，土壤的功能可逐步恢復，恢復程度和周期與擾動程度、恢復措施等有關。

4.2灌溉水對項目區(qū)土壤的影響

4.2.1土壤熱狀況變化

當灌溉后，土壤水分的增多，提高了土壤的導熱性，由于濕土易導熱，灌溉土壤表面白天吸收的熱量很快向下傳導，表土的溫度不易升高。夜間則下層熱量因?qū)α飨蛏蟼鲗В硗翜囟纫膊粫芸煜陆?，灌區(qū)土壤晝夜的溫差較小。

4.2.2土壤微生物和養(yǎng)分狀況變化

在灌水后一兩天內(nèi)，微生物數(shù)量有所減少，但接著就很快增加，至4-5 d時達到最大值，然后在緩慢恢復至初始狀況。受灌溉影響最大的有硝化細菌、放線菌、反硝化細菌和破壞纖維素的細菌等。隨著土壤的干燥，硝化過程則逐步減弱。土壤的水分狀況、微生物活動、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化在土壤水分條件下呈連鎖反應。

灌溉能提高作物對土壤中鉀的吸收能力，灌水過多，有效養(yǎng)分就可能隨水流失，污染地面水。同時，土壤水分過多，通氣不良，在腐殖質(zhì)化時，還積累大量有機酸、醇、酮等中間產(chǎn)物和硫化氫、甲烷等還原性物質(zhì)，對作物和微生物有毒害作用。在通氣不良的土壤中，速效性的硝態(tài)氮還容易受到反硝化細菌的作用變成游離氮消失在大氣中。

合理灌溉用水，“用水調(diào)肥”，可以促進和控制土壤養(yǎng)分的分解和轉(zhuǎn)化，使之有利于作物的吸收和培肥土壤。灌溉不當不僅可導致水、肥、土的流失、土壤中出現(xiàn)不良的化學反應，而且水還會破壞土壤結(jié)構，增加土壤容重，造成地面板結(jié)，使土壤水、肥、氣、熱嚴重失調(diào)。

4.2.3土壤鹽分的變化

灌區(qū)引水量越多，輸入灌區(qū)的鹽分愈多，同時隨著地下水位的上升，土壤蒸發(fā)量強烈，轉(zhuǎn)移到土壤表層的鹽量就愈多。由于引、蓄、灌、排措施處置不當，使地下水位上升超過當?shù)氐牡叵滤R界深度，是灌區(qū)土壤鹽漬化的主要原因。

該灌區(qū)地下水埋深較深，且澆灌方式為井灌和黃河水澆灌相結(jié)合的方式，不會抬高地下水位，而且通過精細耕作，深耕深翻，適時翻耙可切斷毛細管，減少蒸發(fā)；間種、套種、輪作，增加地表覆蓋可減少地面蒸發(fā)。

該灌區(qū)的灌溉制度比較合理，通過合理灌溉和合理耕作，就不會引起土壤鹽漬化。

4.2.4土壤物理性質(zhì)和結(jié)構的變化

灌溉水可以破壞通過草田輪作建立起來的土壤團體顆粒結(jié)構，使土壤膠質(zhì)膨脹，并減弱粘結(jié)力，使與水接觸的表土形成板結(jié)層；還會減少土壤的孔隙率，使耕作和肥力條件相應惡化，因此，必須防止大水漫灌。

灌溉還會改變土壤顆粒的粘結(jié)力，土壤水分愈多，粘土就會變得愈軟，沙土則變得愈板實。對土壤耕作非常有利的情況一般是含水量保持在飽和持水量的50%～60%。

4.2.5灌溉對土壤沙化的影響

灌溉水水源含沙量較大，通過夾馬口近幾年的資料可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道落淤沉沙，水的含沙量大大降低，到夾馬口一級站泥沙含量較小，剩余泥沙進入田間。近年夾馬口灌溉經(jīng)驗可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道后，到夾馬口一級站時泥沙減少了2.70 kg/m3，多年灌溉經(jīng)驗可知，該泥沙沒有引起土壤沙化，該灌溉水含有一定的肥分，有利于改良沙荒和鹽堿地，灌溉不會引起土壤沙化。

4.2.6土壤的污染和破壞

本工程灌區(qū)的農(nóng)作物以小麥、玉米、棉花、果樹為主，灌溉水質(zhì)執(zhí)行《農(nóng)業(yè)灌溉水質(zhì)標準》二類農(nóng)作物灌溉指標。

通過現(xiàn)狀調(diào)查，灌溉水中只有SS不符合灌溉水質(zhì)標準，主要是泥沙引起的，通過夾馬口近幾年的資料可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道落淤沉沙，到一級站時水的含沙量已大大降低，對土壤基本沒有影響。

該灌溉水的重金屬含量均達到地表水Ⅲ類水標準，不會引起土壤重金屬污染。

該灌溉水的全鹽量含量為489.67 mg/L，明顯低于灌溉水質(zhì)標準，不會引起土壤鹽漬化，跟地下水澆灌對比，該灌溉水的有機物含量、總磷、總氮均高于地下水的含量，跟地下水澆灌相比，黃河水更適合澆灌，可以提高土壤的有機質(zhì)、總磷、總氮的含量，補充現(xiàn)狀土壤的有機質(zhì)、總磷、總氮的含量。

5　土壤環(huán)境影響評價結(jié)論

5.1土壤現(xiàn)狀調(diào)查和評價

夾馬口改擴建灌區(qū)的土壤包括褐土性土和碳酸鹽褐土。

該灌區(qū)土壤有機質(zhì)含量屬國家五級，有機質(zhì)含量比較貧乏，肥力較低；全氮含量屬于國家五級，耕地缺氮；速效磷平均含量屬國家五級，土壤缺磷；速效鉀分屬一、二、三級，土壤速效鉀含量豐富。

通過對土壤調(diào)查，該灌區(qū)土壤沒有鹽漬化，不屬于土壤鹽漬化地區(qū)。

5.2灌溉對土壤的影響

灌區(qū)建設對土壤影響：表層土壤清除，根本上改變地表覆蓋層類型和性質(zhì)；客土，根本改變土壤類型和性質(zhì)；改變土壤的堅實度、通透性；影響土壤的機械物理性質(zhì)。

灌溉水對土壤的影響：灌溉水的全鹽量含量為489.67 mg/L，明顯低于灌溉水質(zhì)標準，不會引起土壤鹽澤化，跟地下水澆灌對比，該灌溉水的有機物含量、總磷、總氮均高于地下水的含量，跟地下水澆灌相比，黃河水更適合澆灌，可以提高土壤的有機質(zhì)、總磷、總氮的含量，補充現(xiàn)狀土壤的有機質(zhì)、總磷、總氮的含量貧瘠狀況。灌溉水中只有SS不符合灌溉水質(zhì)標準，主要是泥沙引起的，但通過輸水渠道落淤沉沙，到灌區(qū)時對土壤基本沒有影響。

總的來說，用黃河水對灌區(qū)進行澆灌對土壤有利。

（責任編輯：劉青）

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：馮小明(1979-)，男，工程師，主要從事水利水土保持方案編制和土地復墾工作。

中圖分類號：S274. 1

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）03-0023-03