陜北鹽堿地綜合治理新模式探討

龐喆++陳田慶++郝起禮

摘 要：為探索陜北鹽堿地治理模式，以陜西省定邊縣堆子梁鎮(zhèn)鹽堿地土地綜合整治項目為例，在基于“改排為蓄、水地共處、和諧生態(tài)”綜合治理模式思想的指導(dǎo)下，進(jìn)行土體有機(jī)重構(gòu)，形成一套兼顧生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的開發(fā)性治理新模式。分析長期田間試驗觀測資料得出：在改排為蓄的治理模式下開發(fā)整理為農(nóng)耕地的鹽堿區(qū)，土壤質(zhì)量及作物產(chǎn)量逐年提高，取得了較好的效果。此治理模式是鹽堿地治理的工程突破口，為鹽堿地的治理提供了依據(jù)。盡管如此，陜北鹽堿地鹽堿化問題依然嚴(yán)峻，仍然是今后治理研究的重點區(qū)域之一。

關(guān)鍵詞：土體有機(jī)重構(gòu)；鹽堿地；改排為蓄

中圖分類號：S156.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171232008

引言

在我國，鹽堿地廣泛分布，我國鹽堿地總面積大3.455×107hm2，土地鹽堿化不僅危害作物賴以生存的土壤條件，而且禍及作物的生長，造成作物缺苗或死亡，從而使農(nóng)作物減產(chǎn)，阻礙農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，土壤鹽堿化是當(dāng)?shù)匕l(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要限制因素[1]。鹽堿土的有機(jī)質(zhì)含量低，pH高，降低了鋅、錳、鐵、銅等中微量元素的有效性；鹽堿土溶液濃度高，滲透壓大，降低了作物吸收水分、養(yǎng)分的能力，影響作物正常的新陳代謝機(jī)能，危及作物的生長發(fā)育，造成作物缺苗、減產(chǎn)，甚至死亡。據(jù)統(tǒng)計，輕度鹽堿化土壤缺苗減產(chǎn) 10%～20% ，中度鹽堿化土壤缺苗減產(chǎn) 20%～50% ，重輕度鹽堿化土壤缺苗減產(chǎn) 50%～80%。鹽堿化土壤結(jié)構(gòu)差，空隙度低，保墑能力差，鹽堿化土壤容易僵硬板結(jié)，肥力下降，地力退化?，F(xiàn)如今，人口、糧食、土地資源壓力不斷增加，鹽堿地作為一種退化的土地資源，加之分布面積的廣泛性，對鹽堿地治理模式的研究，能大大緩解土地資源壓力。

1 項目概況

1.1 項目區(qū)概況

項目區(qū)位于毛烏素沙漠的南沿，距定邊縣城80余km，

距堆子梁鎮(zhèn)8km，地理坐標(biāo)為E1081500～1081845、N373730～374230。沙草灘區(qū)與黃土梁峁區(qū)交界，大部分為鹽堿土，土壤分布有沙蓋壚土，占總面積的12.38%；有沙蒿土（分布于半固定沙丘），占總面積的16.58%；有黃沙土，占總面積的22.39%；有油沙土，占總面積的15.42%；有輕鹽堿土，占總面積的19.37%；有重鹽堿土，占總面積的13.05%；有紅膠土，占總面積的0.81%。耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量0.01%～0.85%，全氮含量0.03%左右，堿解氮含量為24～34mg/kg，速效磷含量為3.7～5.2mg/kg，氮磷比值7.5：1。有機(jī)質(zhì)含量低，土壤肥力不足，且易受風(fēng)蝕和旱災(zāi)危害。

項目區(qū)是20世紀(jì)80年代洪水淤積區(qū)，屬于八里河下游排水泄洪末端，由于地殼構(gòu)造作用，褶皺斷層較多。地表土層1.6m左右有層半膠結(jié)—密實的灰白色河湖相沉積，形成了隔水層，積水不易通過地下滲流，積水逐漸蒸發(fā)成灘。由于毛烏素沙漠邊緣南移入侵，與南部山丘遙相對應(yīng)，形成四周高中間低的槽形封閉式洼地，造成項目區(qū)內(nèi)地下水位上升，土壤鹽分隨毛管水上升到地面，鹽堿化逐漸嚴(yán)重[2]。野生紅柳、小葉蘆葦和鹽蒿為主要的植被。項目區(qū)鹽堿侵蝕分布情況見圖1。

1.2 限制因素分析

1.2.1 干旱

項目區(qū)多年平均降水量318mm，總量少且時空分布不均，7—9月份降雨集中，約占全年降雨量的61.3%，且多暴雨，有效降雨量有限，加上地下水資源沒有得到有效利用，干旱缺水成為土地利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要限制因素。合理開發(fā)地下水，配套現(xiàn)代化的節(jié)水灌溉設(shè)施，發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效節(jié)水型基本農(nóng)田，以工程水利實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和水資源的高效利用。植樹種草，增加植被覆蓋率，減輕風(fēng)沙危害，遏制水土流失，確保充分入滲，增加土壤水分含量，從資源水利的角度促進(jìn)區(qū)域水資源的可持續(xù)利用，是解決干旱的主要措施和根本出路。

1.2.2 水土流失

項目區(qū)風(fēng)力侵蝕。由于下墊面缺乏覆蓋，松散的沙粒在風(fēng)力作用下極易產(chǎn)生侵蝕，沙粒通過吹揚、躍移、堆積完成侵蝕過程，風(fēng)蝕使沙丘移動、表土剝蝕，導(dǎo)致土地肥力下降，甚至破壞土地，吹蝕種子，傾覆作物，導(dǎo)致減產(chǎn)減收，水土流失是項目區(qū)主要的自然災(zāi)害之一。項目建設(shè)經(jīng)過土地平整、土壤改良、農(nóng)田防護(hù)林和防風(fēng)固沙林建設(shè)，優(yōu)化了土壤理化性狀，增強(qiáng)了土壤抗蝕能力，構(gòu)建了水土流失防護(hù)體系，增加了下墊面覆蓋率，有效遏制水土流失的發(fā)生發(fā)展，削弱甚至消除水土流失對土地利用的限制。

1.2.3 土地鹽堿化

項目區(qū)氣候干旱，地下水位高（埋深0.3～2m，礦化度高），太陽輻射強(qiáng)烈（年日照時數(shù)為2743.3h，太陽總輻射熱能為5.75×106 J/m2），強(qiáng)烈的水分蒸發(fā)造成土壤含鹽量逐漸增加，形成鹽堿土，造成土壤板結(jié)與土壤肥力下降，阻礙作物生長[3]。針對這種情況，項目將平整土地，消除鹽分富集的微域地形條件，使土壤在降雨、灌溉條件下的水分入滲和蒸發(fā)均勻，以減少地形因素帶來的土壤次生鹽漬化。同時，建設(shè)排堿系統(tǒng)，排堿溝不但可以排除灌溉退水、降雨所產(chǎn)生的地表徑流，而且可以排除灌溉滲漏水、淋鹽入滲水和部分地下水。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行覆沙和改良工程，進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)和水分蒸發(fā)情況。

2 工程措施

2.1 土地平整工程

根據(jù)項目區(qū)實測地形圖，項目區(qū)除北部沙地需大規(guī)模進(jìn)行土地平整外，其余大部地塊土地較為平整，坡比小于3‰，除了現(xiàn)有的部分小面積地塊使用推土機(jī)進(jìn)行平整外，主要的工程量在于對排堿溝開挖的土方進(jìn)行平整，這樣同時可以增加田面高程。

土地平整時，根據(jù)田塊設(shè)計，將高處的土回填至低洼處，挖、填按分單元，分塊、分區(qū)和整體平衡逐級優(yōu)先考慮，并且每塊田塊盡可能半填半挖，平整工程量較小，運距短。

2.2 覆沙覆土工程

項目區(qū)日照充足，冬冷夏熱，晝夜溫差大。因此，地面蒸發(fā)量大，鹽分表面聚集較強(qiáng)，容易造成土地板結(jié)。為確保將該項目開發(fā)成為旱澇保收耕地，從外調(diào)運沙對土壤進(jìn)行覆蓋，與原有鹽堿土混拌均勻，增加土壤孔隙度，抑制土壤鹽分表面聚集，以改善土壤的理化性質(zhì)，覆沙10cm。沙土具有含鹽量低、結(jié)構(gòu)疏松的性狀，土壤質(zhì)地為砂土，沙地土壤與鹽堿土壤混合，改善土壤質(zhì)地，降低鹽堿土的鹽堿含量。主要依靠破壞鹽堿土中鹽分和水分上移賴以生存的毛管作用來制約鹽分的表聚，沙地土壤毛管空隙大、不能形成毛管吸力的作用，進(jìn)而限制下層鹽堿土的鹽分向上移動。

一般農(nóng)作物生長的耕作層厚度為30cm，覆沙10cm并與原有鹽堿土充分均勻混拌，可以有效的降低原有鹽堿地板結(jié)作用，增大土壤的孔隙度，防止耕作層表面因板結(jié)、蒸發(fā)造成的鹽分大量聚集，降低土壤鹽分。同時覆沙厚度不能過大，因為沙子本身漏水露肥，在陜北風(fēng)沙灘區(qū)本身就干旱、降雨少、蒸發(fā)強(qiáng)，水分對作物至關(guān)重要，需要靠原有粘土保墑保肥。因此考慮綜合因素，覆沙厚度為10cm，在耕作層沙土比例1：2。以增大土壤孔隙度、防止返鹽、增加土壤鹽分的彌散流動。

2.3 排堿溝工程

由于項目區(qū)地下水位較高，為降低表面鹽堿化，需降低地下水位，并在灌溉時洗鹽壓堿。設(shè)計蓄水溝網(wǎng)，規(guī)劃蓄水湖和淹沒區(qū)。地下水位被控制在農(nóng)作物根系生長的有效范圍內(nèi)，滿足作物生長的同時防止土壤次生鹽堿化。在項目區(qū)外圍開挖截水溝，根據(jù)土方開挖工程定額，考慮到項目區(qū)水位埋深較淺，經(jīng)測土壤含水率為19%，故采用1：1的邊坡系數(shù)，并采用陳祖昱《土質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析stab程序》進(jìn)行分析，邊坡系數(shù)穩(wěn)定。

根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》，結(jié)合項目區(qū)實際情況，排水標(biāo)準(zhǔn)采用10a一遇標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計采用的最大地塊面積作為設(shè)計斷面標(biāo)準(zhǔn)，則其他地塊都能滿足排水及洗鹽壓堿要求。規(guī)劃排水干溝、支溝、農(nóng)溝（截水溝）采用梯形斷面土質(zhì)溝渠，排水溝的設(shè)計流量按穩(wěn)定均勻流公式進(jìn)行計算。依據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，結(jié)合項目區(qū)的土質(zhì)、地形和排水排堿要求，確定排水溝沿寬分別為10m、8m、6m，溝深為分別2.4m、2.2m、2m，邊坡系數(shù)m=1：1。經(jīng)計算，面積最大地塊的排水溝的排水能力大于排水設(shè)計流量，以此斷面設(shè)計排水溝可以滿足排水要求。設(shè)計排堿溝，要使溝道能通過排澇設(shè)計流量；還要滿足控制地下水位等要求。排堿溝的設(shè)計水位可以分為排漬水位和排澇水位2種，確定設(shè)計水位是設(shè)計排堿溝的重要內(nèi)容。

2.4 土壤改良工程

2012春，在項目區(qū)試種9hm2玉米試驗田，除了2hm2左右的地因為鹽堿侵蝕嚴(yán)重沒有出苗外，其它6hm2左右的玉米長成并結(jié)果實，秋季秸稈覆蓋還田。2013年對項目區(qū)所有鹽堿地進(jìn)行以土壤改良為目的的種植工作，試驗田塊的出苗率和長勢明顯好于相鄰地塊。本次主要種植耐鹽堿的紫花苜蓿、糜子、蓖麻、玉米等，秋天秸稈還田，作為鹽堿地治理的重要手段之一。在鹽堿地上覆蓋作物秸稈后，明顯地減少了土壤水分蒸發(fā)[4]。它阻止水分與大氣間直接交流，對土壤表層水分上行起到阻隔作用，進(jìn)而減少了鹽分的上移，減少了土壤表層鹽分的聚集，同時還增加光的反射率和熱量傳遞，降低土表溫度，從而降低蒸發(fā)耗水；同時，秸稈還田還能保墑蓄水，調(diào)節(jié)地溫、改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力[5-7]等，土壤改良工程不僅改善了土壤的結(jié)構(gòu)和水分垂向運移，還改善了土壤的養(yǎng)分環(huán)境。

3 結(jié)果與分析

鹽漬化土壤的形成是一個長期而復(fù)雜的過程，鹽漬土改良也是一個復(fù)雜的系統(tǒng)性工程。任何單一的措施，都有其自身適用條件和技術(shù)優(yōu)勢及局限性?！案呐艦樾睢焙徒斩掃€田的方式進(jìn)行土壤改良治理鹽堿地是將農(nóng)業(yè)技術(shù)和水利相結(jié)合的綜合措施，既起節(jié)水作用，又起培肥改良鹽堿土壤的作用，不僅對土壤水鹽環(huán)境產(chǎn)生影響，而且是對土壤生態(tài)環(huán)境的綜合作用?！胞}隨水來，鹽隨水去”是鹽堿地中水鹽運動的特點。有效控制水位，是“改排為蓄”理論的精髓[8]。只要能控制土壤水分蒸發(fā)就可減輕鹽分表聚，達(dá)到改良的目的。

工程實施后，對田間表層土壤土樣進(jìn)行化學(xué)監(jiān)測。對結(jié)果進(jìn)行分析，表明：秸稈覆蓋還田和改排為蓄使鹽堿土壤中HCO3-、Cl-、SO4-2、、Na+、K+、含鹽量、總堿度含量等鹽堿指標(biāo)大幅下降，尤以SO4-2、效果最明顯。由此說明，“改排為蓄、水地共處、和諧生態(tài)”綜合治理模式對于陜北鹽堿地治理效果顯著，值得進(jìn)一步推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]趙振彪.定邊縣推廣旱地玉米全膜雙壟溝播栽培技術(shù)的成效及對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（13）：109-110.

[2]韓霽昌，解建倉，朱記偉，等.陜西鹵泊灘鹽堿地綜合治理模式的研究[J].水利學(xué)報，2009，40（3）：372-377.

[3]韓霽昌，解建倉，成生權(quán)，等.以蓄為主鹽堿地綜合治理工程設(shè)計的合理性研究水利學(xué)報，2009，40（12）：1512-1516.

[4]楊思植.榆林地區(qū)的鹽堿土及其改良利用[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1985（1）：76-85.

[5]袁家富.麥田秸稈覆蓋效應(yīng)及增產(chǎn)作用[J].生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，

1996，4（3）：61-65.

[6] Tebriigge，F(xiàn).，During，R.-A.1999.Reducing tillage intensity-a rewiew of results from a long-term study inGermany[J].Soil and Tillage Research，53（1）：15-28.

[7] Tolk，J.A.，Howell，T.A.，Evett，S.R.1999.Effect of mulch，irrigation，and soil type on water use and yieldof maize[J].Soil and Tillage Research，50（2）：137-147.

[8]韓霽昌，王曙光，李娟，等.定邊縣鹽堿地開發(fā)模式[J].中國土地，2013（5）：40.