節(jié)水灌溉在新疆灌區(qū)鹽堿地改良治理中的應(yīng)用

張 龍

(新疆水利水電勘測設(shè)計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 概況

新疆地處干旱半干旱地區(qū)，降水稀少，蒸發(fā)強烈，灌區(qū)土壤鹽堿化危害嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)表明[1]，全區(qū)鹽漬化耕地3496萬畝，占耕地總面積的37.7%，14個地(州、市)均有分布，其中輕度、中度和重度鹽漬化耕地面積占鹽漬化耕地總面積的76.5%、20.5%和3%。長期以來，新疆在土壤鹽漬化治理改良的水利工程措施方面進行了堅持不懈的探索，從20世紀(jì)50—60年代的“干排鹽”法，70—80年代的干排渠，90年代干、支、斗排的連通，到近20年的流域綜合治理、水鹽調(diào)控等治理以及鹽土高效利用等措施，新疆灌區(qū)土壤鹽漬化治理技術(shù)和研究不斷進步，取得一定實效進展。對于農(nóng)業(yè)新技術(shù)、新的耕作栽培措施應(yīng)用引發(fā)的灌區(qū)土壤鹽漬化新問題，因地制宜地推廣農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)、建立完善的水利工程體系，不斷提高灌溉水平，對加快灌區(qū)鹽堿地改良、改善生態(tài)環(huán)境、保障糧食安全、實現(xiàn)農(nóng)民增收、促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義[2]。

2 新疆灌區(qū)鹽堿地主要成因及危害

2.1 自然方面原因

新疆地形地貌呈現(xiàn)“三山夾兩盆、山盆相間”的特征，前山地帶主要分布著含鹽的第三紀(jì)和第四紀(jì)地層，母巖和母質(zhì)含鹽量高，鹽分含量達到50～900g/kg，一些山前沖積物在10m深土層的含鹽量達到50～100g/kg。內(nèi)陸河從山區(qū)淋溶鹽分，通過地表水和地下水徑流輸送到盆地，然而平原區(qū)降水稀少，鹽分聚積在土壤表層難以淋溶，加之氣候蒸發(fā)強烈，造成含鹽的地下水聚集到地表不能排出[3]。

2.2 水利方面原因

(1)水利基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，引發(fā)灌區(qū)土壤次生鹽漬化問題。目前，新疆已建水庫的總庫容僅占河流徑流量的14%，多數(shù)河流缺少山區(qū)控制性水利樞紐；平原水庫約占水庫總數(shù)的70%左右，庫區(qū)滲漏造成周邊地下水位上升，水庫下游耕地土壤鹽堿地程度相對較高。據(jù)統(tǒng)計，新疆大、中型灌區(qū)渠道防滲率分別為48.6%和57.7%，田間斗農(nóng)渠的防滲率更低，加之灌溉工程的管護機制不健全，農(nóng)業(yè)灌溉畝均定額偏高[4]，水資源浪費嚴(yán)重。渠道滲漏和田間滲漏累加，不僅增加了排水系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，而且大部分滲漏水量補給地下水，抬高灌區(qū)地下水位，直接引發(fā)灌區(qū)土壤次生鹽漬化問題。

(2)水利管理重灌輕排，造成灌區(qū)土壤鹽漬化程度加重。新疆較多地區(qū)不能充分認(rèn)識灌區(qū)排水工程是灌區(qū)水利工程建設(shè)的重要組成部分，排水工程與灌溉工程沒有統(tǒng)一規(guī)劃布局、協(xié)調(diào)建設(shè)和運行管理。經(jīng)過近60多年的建設(shè)，大部分灌區(qū)已建成較完善的灌溉體系，但排水系統(tǒng)或系統(tǒng)不完整，或排水渠深度不夠、間距過寬，或排水渠淤積坍塌，或無排水容泄區(qū)，起不到排水效果或排水效果不明顯，使得地下水水位升高，并使灌區(qū)表土積鹽，耕地次生鹽漬化程度加重。

2.3 農(nóng)業(yè)方面原因

(1)新疆水資源空間分布不均，呈現(xiàn)“春旱夏洪秋缺冬枯”的特點。受山區(qū)控制性水利樞紐調(diào)節(jié)能力的限制，種植業(yè)結(jié)構(gòu)單一，小麥、玉米、棉花等作物比重大，苜蓿、綠肥等養(yǎng)地類作物比重很低，用地不養(yǎng)地，造成土地用養(yǎng)失衡。

(2)隨著無機肥的廣泛、大量使用，土壤結(jié)構(gòu)破壞造成土壤板結(jié)、肥效降低，不僅影響到土壤蓄水保墑，而且降低了農(nóng)作物的抗鹽能力。

2.4 灌區(qū)鹽堿地主要危害

(1)造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量下降。新疆灌區(qū)土壤次生鹽漬化問題是造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量下降的主要原因，鹽堿通過土壤溶液直接危害農(nóng)作物細(xì)胞，影響作物正常的吸收和代謝機能，雖然農(nóng)業(yè)成本增加但農(nóng)民收益降低。部分鹽堿化嚴(yán)重的灌區(qū)土壤退化，甚至被迫棄耕，導(dǎo)致土地荒漠化。新疆鹽漬化耕地造成的低產(chǎn)田面積多，輕度、中度和重度鹽堿化土減產(chǎn)10%、15%～30%和30%～50%，每年造成的農(nóng)業(yè)損失在20億元以上[5]，給農(nóng)民帶來很大經(jīng)濟損失。

(2)影響了生態(tài)環(huán)境。新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)用水的矛盾十分突出，部分區(qū)域地下水超采，生態(tài)環(huán)境脆弱。由于排水容泄區(qū)選擇不當(dāng)，農(nóng)區(qū)中高礦化度鹽堿水排放到綠洲邊緣，使自然植被遭到破壞。地表的鹽堿聚集，遇到干旱大風(fēng)將形成鹽塵暴天氣，污染甚至危害周邊環(huán)境，如：艾比湖的鹽沙塵已經(jīng)影響到烏蘇、沙灣、奎屯、石河子、烏魯木齊等區(qū)域；塔里木流域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展直接影響著南疆地區(qū)各族群眾的生產(chǎn)生活水平和幸福指數(shù)。

(3)破壞了地下水環(huán)境。由于灌區(qū)排水系統(tǒng)不完善，進入灌區(qū)的鹽分聚集在耕地土壤中，或通過“大水壓鹽”的淋洗作用進入淺層地下水，地下水礦化度升高、水質(zhì)惡化，導(dǎo)致水環(huán)境破壞。焉耆盆地大量排水進入博斯騰湖，湖水礦化度2000年達到1.5～2.0g/L，博斯騰湖由淡水湖變?yōu)槲⑾趟??？κ驳貐^(qū)上游排水進入下游水庫，西克爾水庫礦化度一度達到5g/L?？κ驳貐^(qū)伽師縣水質(zhì)不達標(biāo)，導(dǎo)致多發(fā)慢性腹泄和地方性伽師病，危害人民健康。

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉在鹽堿地治理中的應(yīng)用

灌區(qū)地下水位高低，直接影響到土壤鹽漬化程度，要使土壤次生鹽漬化得到有效控制，必須合理降低地下水位，使其大于臨界深度。以農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)為主的水利工程措施在灌區(qū)鹽堿地治理方面的有益探索，取得了可復(fù)制推廣的成效。

3.1 加快灌溉渠道防滲建設(shè)

近20年來，國家和自治區(qū)利用大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造、小型灌區(qū)“最后一公里”等項目建設(shè)大力推進骨干渠道和末級渠系防滲，既減少了渠道損失，又提高了渠系利用率，防止了地下水位升高，降低了灌區(qū)土壤鹽堿[6]。據(jù)調(diào)查，大中型灌區(qū)防滲率分別為48.6%和57.7%，現(xiàn)澆混凝土、預(yù)制混凝土板、砌石等渠道防滲方式廣泛應(yīng)用，通過疏浚骨干河道、完善各級渠系防滲、建立合理灌溉制度，灌區(qū)渠系水有效利用率大幅提高。

3.2 積極推廣高效節(jié)水灌溉技術(shù)

自2008年以來，新疆在自治區(qū)人民政府主導(dǎo)、高位推動下，快速發(fā)展以膜下滴灌為主的農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉技術(shù)，形成了具有新疆區(qū)域特色的高效節(jié)水灌溉發(fā)展模式[7]，截止2018年底，高效節(jié)水灌溉面積累計發(fā)展到3778萬畝，占全區(qū)灌溉面積的40%以上。以往大水漫灌時灌區(qū)的毛灌溉定額高達1200m3/畝，實施高效節(jié)水后灌溉定額下降到500m3/畝以下，大大減少了田間滲漏對地下水的補給，有效降低了灌區(qū)地下水位，控制了土壤鹽漬化程度；并在作物根系周圍形成低鹽區(qū)，促進幼苗成活和農(nóng)作物生長。

3.3 實施病險水庫除險加固建設(shè)

1998—2015年，國家和自治區(qū)對新疆360多座水庫實施了病險水庫除險加固建設(shè)，通過除險加固工程措施，有效減少了水庫滲漏對地下水的補給，水庫下游灌區(qū)耕地鹽漬化范圍和影響程度有效減輕。如瑪納斯河流域的夾河子、大泉溝等平原水庫過去在水庫壩下500～1000m范圍內(nèi)都是沼澤鹽堿地，現(xiàn)在影響范圍減少到50～100m[8]。

3.4 配套改造骨干及田間排水渠系

為提高灌區(qū)水利工程治漬排水和排鹽能力，自20世紀(jì)70—80年代開始，新疆在明溝系統(tǒng)基礎(chǔ)上開始開挖干、支、斗、農(nóng)、毛排堿渠，合適土壤條件增設(shè)田間暗排，在水文地質(zhì)條件適宜的地方實行豎井排灌，合理控制地下水位，防止下層土壤鹽分返到上層，取得了較好效果[9]。在灌區(qū)鹽堿地尤其是南疆鹽堿地上采用70～150m3/畝的較大田間定額進行灌溉洗鹽、壓鹽，溶解土壤耕作層鹽分，促使鹽分下滲，通過排水系統(tǒng)排到下游排水容泄區(qū)。但排堿渠需定期進行清淤、整修，國家和自治區(qū)未進行專項補貼和資金支持。

4 灌區(qū)鹽堿地治理面臨的嚴(yán)峻形勢

4.1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展對治理提出新要求

中共中央國務(wù)院發(fā)布的2020年中央一號文件《關(guān)于落實發(fā)展新理念加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化 實現(xiàn)全面小康目標(biāo)的若干意見》明確提出要持續(xù)夯實現(xiàn)代農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)，提高農(nóng)業(yè)質(zhì)量效益和競爭，大規(guī)模推進高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)。灌區(qū)鹽堿地基本都是中低產(chǎn)田，作為重要的后備耕地戰(zhàn)略資源，利用潛力大，迫切需要開展鹽堿地治理，盡快將鹽堿地改造成集中連片、旱澇保收、穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、生態(tài)友好的高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田。

4.2 水利改革發(fā)展總基調(diào)對治理提出新要求

為深入落實“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的治水思路，推動“水利工程補短板、水利行業(yè)強監(jiān)管”總基調(diào)向縱深發(fā)展，迫切要求補齊農(nóng)田水利建設(shè)的短板，完善灌溉和排水的鹽堿地治理水利工程體系建設(shè)，加強水質(zhì)、水鹽平衡的監(jiān)測，優(yōu)化耕作制度和灌排制度，鞏固灌區(qū)鹽堿地治理成果，防止因不合理灌溉、施肥、耕作等利用方式導(dǎo)致耕地次生鹽漬化程度加深，以及已防治的鹽堿地返堿。

4.3 農(nóng)業(yè)環(huán)境治理對治理提出新要求

黨的十八屆五中全會通過的《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》提出要牢固樹立和深入貫徹落實創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念，新疆脆弱的生態(tài)環(huán)境，迫切要求重視農(nóng)業(yè)環(huán)境治理，加強、加快灌區(qū)鹽堿地治理，建立良好的生態(tài)環(huán)境。通過科學(xué)配置水資源，控制灌區(qū)規(guī)模，降低農(nóng)業(yè)用水比重，合理開發(fā)利用地下水，做好灌區(qū)鹽堿地治理，保障生態(tài)環(huán)境用水，加強生態(tài)脆弱流域和區(qū)域的綜合治理與生態(tài)修復(fù)。

5 主要節(jié)水灌溉治理措施

5.1 加快灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程建設(shè)

2020年全面完成大中型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造建設(shè)任務(wù)，繼續(xù)開展小型灌區(qū)“最后一公里”建設(shè)。以打造現(xiàn)代化灌區(qū)為目標(biāo)，按照大中型灌區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理指導(dǎo)意見的要求，編制完成“十四五”水利發(fā)展規(guī)劃，梳理各類灌區(qū)水利工程的建設(shè)思路、建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)規(guī)模和建設(shè)投資，提出明確時間表，制定路線圖。力爭到2025年，全區(qū)干支斗三級渠道防滲率達到70%以上，完成排渠的疏浚、聯(lián)通，加快推進農(nóng)業(yè)水價改革，充分發(fā)揮水價的杠桿作用，統(tǒng)籌中央、自治區(qū)、地方和社會資金，完成灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造，大幅減少渠道損失，防治灌區(qū)次生鹽漬化[10- 13]。

5.2 加快田間高效節(jié)水工程建設(shè)

新疆農(nóng)業(yè)高效節(jié)水建設(shè)發(fā)展到現(xiàn)階段，有成效、亮點，也有經(jīng)驗、教訓(xùn)。應(yīng)全面總結(jié)高效節(jié)水建設(shè)在規(guī)劃、布局、建設(shè)、管理、運營等方面的成果經(jīng)驗，分類、歸納具有地域特色的有效做法，認(rèn)真梳理問題、查找不足，按照標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化建設(shè)要求。北、東疆部分高效節(jié)水工程已到使用年限，應(yīng)抓好已建高效節(jié)水設(shè)施的升級改造；南疆高效節(jié)水灌溉技術(shù)推廣滯后、使用率較低，應(yīng)借鑒、復(fù)制沙雅縣渭干河灌區(qū)高效節(jié)水增收試點項目的成功經(jīng)驗，推廣、建設(shè)一批示范區(qū)。加強對已建節(jié)水工程的維護管理，降低灌溉定額，減少灌溉水量，有效控制地下水位。

5.3 加快推進灌溉試驗研究

充分利用昌吉中心試驗站、福海重點試驗站等10個試驗站的作用，結(jié)合灌溉分區(qū)和種植業(yè)結(jié)構(gòu)，重視和加強灌溉試驗工作，尤其是大宗農(nóng)作物與灌溉方式、灌溉制度的結(jié)合，堅持長期開展灌溉試驗工作，及時修訂農(nóng)業(yè)灌溉用水定額，完善灌溉用水定額體系。結(jié)合山區(qū)控制性水利樞紐、灌區(qū)骨干工程防滲情況和流域、區(qū)域“三條紅線”控制指標(biāo)，編制水量調(diào)度方案，并嚴(yán)格執(zhí)行。正確處理好節(jié)水與鹽堿地防治之間的關(guān)系，通過科學(xué)試驗結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H，科學(xué)選擇節(jié)水灌溉配套治理鹽堿地的技術(shù)，改善農(nóng)田土壤環(huán)境，促進灌區(qū)鹽堿地治理取得實效。

6 結(jié)語

新疆灌區(qū)鹽堿化受水利、農(nóng)業(yè)、生態(tài)等多種因素的影響，復(fù)雜多變，鹽堿地治理必須堅持系統(tǒng)治理理念，久久為功。鹽堿地較嚴(yán)重地區(qū)相繼開展改良試點治理項目建設(shè)表明，以農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉為主的水利措施取得了較好的改良效果。但單一的改良利用方法和措施，難以滿足區(qū)域鹽堿地治理以及社會、經(jīng)濟、生態(tài)的多目標(biāo)需求。應(yīng)以流域和灌區(qū)土壤鹽漬化分區(qū)為整體，多方位、多措并舉、多種技術(shù)集成綜合治理，并與退耕還林還草、生態(tài)建設(shè)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整相適應(yīng)[14- 15]。