兩種工程技術(shù)對(duì)濱海鹽堿地土壤改良效果研究

焦宏彬

（北京星河園林景觀工程有限公司，北京 100018）

濱海鹽堿地是指濱海地區(qū)土壤含鹽量超過(guò)0.1%的地區(qū)，是鹽堿地中一種較為典型的地域。主要分布在東部沿海地區(qū)，特別天津?yàn)I海新區(qū)，鹽堿地面積約7800km2，約占天津市總土地面積的65.8%，其中土壤含鹽量大于0.2%的土地有4700km2，占總面積的39.3%。因此，鹽堿地的治理和開(kāi)發(fā)對(duì)城市的建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義[1～2]。目前我國(guó)在鹽堿土改良工程措施方面，如盲溝、暗管、隔離層、集水井、截滲等的綜合應(yīng)用相對(duì)較少[3～4]。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)為天津市鴨淀湖沿湖景觀帶工程項(xiàng)目，屬水庫(kù)周邊的濱海區(qū)域，位于天津市西郊區(qū)東南部，距區(qū)政府駐地楊柳青45km。土壤為未開(kāi)發(fā)的重度鹽堿土，地下水位平均＜1m，礦化度高，其0～20cm土壤含鹽量平均1.0～4.0%，pH值為7.95。氣候類型是海洋性溫帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季干燥。年均降水量600mm，年均氣溫13.6℃，極端高溫41℃。試驗(yàn)地自然生長(zhǎng)的植物群落單一，分布少量耐鹽植物堿蓬和檉柳等。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 排鹽暗管施工方法。試驗(yàn)區(qū)南側(cè)地下約1m處，有可直接利用的市政排水管道，排鹽暗管采用D=10cm的PVC螺紋管，凹槽內(nèi)均勻打孔，孔徑0.5cm。土工布包裹管外側(cè)，尤其是接口及兩端，以防堵塞管壁上的小孔。暗管整體深約1m，每5m設(shè)置與市政排水管道平行的一級(jí)排鹽管；垂直方向上每10m設(shè)置二級(jí)排鹽管，坡降1%。暗管底部及兩側(cè)鋪10cm厚粒徑3cm級(jí)配碎石作為濾料；最后鋪設(shè)土工織物。

1.2.2 薄膜隔鹽層施工方法。試驗(yàn)區(qū)采取鋪設(shè)合成材料薄膜隔鹽層的改良方式，在1m深處鋪設(shè)厚度為20cm濾層和薄膜隔鹽層，其上鋪設(shè)土工布防止土壤顆粒進(jìn)入薄膜間隙。

1.2.3 綜合應(yīng)用2種技術(shù)。試驗(yàn)區(qū)先按照隔鹽層設(shè)置方式布設(shè)薄膜隔鹽層，在隔鹽層基礎(chǔ)上，回填10cm厚粒徑3cm級(jí)配碎石作為濾料，然后按照排鹽暗管的施工方法布設(shè)PVC螺紋管。

1.2.4 對(duì)照組試驗(yàn)處理。選取不適宜布設(shè)排鹽暗管或隔鹽層區(qū)域，作為對(duì)照（CK）；該區(qū)域不采取工程改良措施，僅清除原土中遺留的“二灰土”及礦渣，其余不做任何處理。工程措施施工完成后，回填種植土至地面標(biāo)高。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年3月初完成工程排鹽措施施工，試驗(yàn)地總計(jì)400m2，每處理組100m2，各處理組隨機(jī)排列，四周施做圍堰，堰高0.4m，并埋設(shè)防滲薄膜，以保證處理組之間獨(dú)立排水排鹽。試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理：A（排鹽暗管技術(shù)）、B（設(shè)置隔鹽層施工）、C（2種技術(shù)綜合應(yīng)用）、CK（對(duì)照組），每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.4 數(shù)據(jù)采集和分析

采集方法：各處理區(qū)（暗管、隔鹽層、綜合應(yīng)用、CK）隨機(jī)選3個(gè)具有代表性的試驗(yàn)點(diǎn)采集土壤樣品，深度為10～20cm，試驗(yàn)結(jié)果取平均值。2019年3～10月每月中旬，在各采樣點(diǎn)附近選取新的樣點(diǎn)進(jìn)行土壤采集，總計(jì)8次。灌溉后2～3d當(dāng)“手握成團(tuán)，松手即散”時(shí)，采集土壤樣品，避免灌溉后立即采樣。

土壤樣品經(jīng)自然風(fēng)干，敲碎過(guò)篩后按水土比例5∶1制備土壤溶液進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。Cl-采用硝酸銀滴定法進(jìn)行測(cè)定；HCO3-、CO32-采用雙指示劑和滴定法進(jìn)行測(cè)定；SO42-采用EDTA絡(luò)合滴定法進(jìn)行測(cè)定；Mg2+、Ca2-采用EDTA滴定法進(jìn)行測(cè)定；Na+、K+采用火焰光度法進(jìn)行測(cè)定；全鹽量為上述8種離子含量之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)區(qū)土壤全鹽量變化

試驗(yàn)各處理組10～20cm土壤鹽分變化（如圖1）。對(duì)照組CK土壤鹽分在夏季出現(xiàn)了返鹽高峰期。由于當(dāng)年7～9月，平均降雨量比往年低35%，造成試驗(yàn)區(qū)中度以上干旱。受干旱影響，土壤表層水分蒸發(fā)加劇，從而出現(xiàn)夏季返鹽高峰現(xiàn)象。

如圖1，隔鹽層改良方式土壤全鹽量明顯降低，且3～6月趨于平緩，7月開(kāi)始回升，8～9月急劇上升并呈累積狀態(tài)。主要因?yàn)楦酐}層是通過(guò)阻斷上下層土之間的水分聯(lián)系，減輕鹽離子向上積累，但隔鹽層上方的鹽分不能及時(shí)排出，夏季蒸發(fā)加劇，反倒會(huì)促進(jìn)土壤鹽分的轉(zhuǎn)移并重新分布，積累在表層土壤。排鹽暗管雖然采用相同的灌溉方式，但采取了有效排鹽措施，在夏季（7～9月）蒸降比較高的環(huán)境下，灌溉達(dá)到洗鹽排鹽目的，向上集聚的土壤鹽分隨灌溉水排入暗管，故未造成土壤鹽分明顯升高，有效防止土壤進(jìn)一步發(fā)生次生鹽漬化。

圖1 試驗(yàn)區(qū)土壤全鹽量含量變化

2.2 試驗(yàn)區(qū)土壤鈉離子和氯離子含量變化

圖2 試驗(yàn)區(qū)土壤Na+含量變化

圖3 試驗(yàn)區(qū)土壤Cl-含量變化

如圖2、圖3顯示，各處理方式及對(duì)照組表層（10～20cm）土壤中的Na+和Cl-含量變化類似土壤全鹽量變化趨勢(shì)。Na+和Cl-在土壤中隨水分運(yùn)移速率較快，故動(dòng)態(tài)變化受氣候及降雨影響更明顯。由于試驗(yàn)期間夏季高溫干旱，蒸發(fā)劇烈，土壤中以Na+和Cl-為代表的土壤鹽分隨著高鹽度地下水分向表層集聚，7～10月沒(méi)有采取工程改良措施的對(duì)照組CK土壤表層Na+和Cl-含量迅速升高。

3 討論

研究結(jié)果顯示，試驗(yàn)中隔鹽層和對(duì)照組CK在不同程度上出現(xiàn)表層鹽分集聚。隔鹽層能在一定程度上避免土壤返鹽，但沒(méi)有有效的排鹽設(shè)施及時(shí)排出被淋洗出的鹽分；當(dāng)試驗(yàn)地短期內(nèi)大量降水時(shí)，隨著地下水位升高，隔鹽層受水浸泡，隔鹽效果就會(huì)明顯降低，且其鋪設(shè)后會(huì)影響地下設(shè)施施工和苗木栽植，因此，在城市園林綠化中不宜使用。

地下排鹽暗管技術(shù)利用水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律“鹽隨水來(lái)，鹽隨水去”[5]，通過(guò)水的重力作用，大水壓鹽，土壤中的鹽分隨雨水和澆灌水的作用被淋洗出土壤本身，然后順著排鹽暗管流入市政管道，使土壤鹽分降低，有效避免鹽分積聚。

4 結(jié)論

2種工程技術(shù)措施，均可有效抑制土壤表層鹽分的劇烈變化，且工程所需成本都在70元/m2。但布設(shè)排鹽暗管降鹽效果優(yōu)于鋪設(shè)薄膜隔鹽層，需額外加設(shè)與其配套的排水溝，能夠有效節(jié)約土地資源；而同時(shí)設(shè)隔鹽和排鹽暗管的綜合改良措施，施工成本為140元/m2，雖在一定程度上進(jìn)一步降低了土壤含鹽量，但施工成本高，且土壤含鹽量并未大幅度降低，性價(jià)比較低。故在濱海鹽土區(qū)域進(jìn)行城市綠化工程時(shí)，建議布設(shè)排鹽暗管，鞏固濱海地區(qū)城市綠化的成果。