天津市大港區(qū)鹽堿地現(xiàn)狀及改良措施適用性分析

厲曉飛 王凱瑩 李小華

（華北地質(zhì)勘查局綜合普查大隊(duì)，河北廊坊 065201）

1 引言

鹽堿土也稱鹽漬土，是在自然和人為作用下土壤鹽度與堿度不斷增加，超過植物生長耐受程度的現(xiàn)象。鹽堿地的共同特點(diǎn)是淡水缺乏、土壤含鹽量高、地下水埋深淺、礦化度高、地勢平坦，而且土壤質(zhì)地黏重，透氣性不良，次生鹽漬化嚴(yán)重。

據(jù)全國第二次土壤普查成果，天津市各種鹽化潮土和濱海鹽土總面積為493 300 hm2，占天津市土地總面積的46.67%，目前，中、輕度鹽堿化土絕大部分已經(jīng)開發(fā)利用，但尚未擺脫鹽堿危害，生產(chǎn)能力低下，且始終存在次生鹽堿化的潛在威脅。

大港區(qū)位于天津市的東南部濱海平原，鹽堿地面積為68 713.3 hm2，占該區(qū)土地總面積的61.69%。該區(qū)屬季風(fēng)性氣候，全年蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量。區(qū)內(nèi)有眾多河道，但多處于水位下降或斷流狀態(tài)，地表徑流季節(jié)分配不均。淺層地下水鹽堿度高，水質(zhì)氯化物含量高，近海地帶咸水底界超過200m。

長期以來，國內(nèi)外學(xué)者在鹽堿地改良方面做了大量工作。目前，單一的水利工程改良、土壤耕作和化學(xué)改良等方法已普遍應(yīng)用，雖取得了一定成效，但仍存在諸多局限性，如費(fèi)用高、周期長、淡水資源缺乏、不易于推廣等。因此，本文基于天津市大港區(qū)的鹽堿地現(xiàn)狀以及成因，分析研究不同改良措施在該區(qū)的適用性，提出可行的鹽堿地綜合改良措施。

2 鹽堿地現(xiàn)狀及成因

大港區(qū)鹽堿地的形成一方面受海相堆積、海水入侵的影響，使原生土壤含鹽量高；另一方面由于地下潛水水位埋深淺且礦化度較高，潛水沿毛細(xì)管上升到地表，水分強(qiáng)烈蒸發(fā)，鹽分則保留在土壤中，導(dǎo)致表層土壤進(jìn)一步積鹽［1］。

2.1 氣候

大港區(qū)屬典型的季風(fēng)性氣候，夏熱多雨，冬寒晴燥，全年平均氣溫為11.7℃，全年平均降雨量為420～550mm，多集中于7—8月；蒸發(fā)量大，一般年蒸發(fā)量為1 500～1 700mm，大于降雨量的3～4倍。強(qiáng)烈的蒸發(fā)致使大量鹽分在土壤表層積聚，形成鹽堿地。氣候條件是大港區(qū)土壤鹽堿化的重要因素之一。

2.2 土壤質(zhì)地

大港區(qū)位于天津?yàn)I海地區(qū)的東南部，屬于海退地，形成陸地僅500～700年，受海相堆積、海水朔河倒灌的影響，原生土壤含鹽量極高，為濱海鹽堿土，土壤含鹽量大于1.0%［2］。此外，由于開墾時間短，土壤鹽堿化嚴(yán)重，土壤中有機(jī)肥源缺乏，致使土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)較差，易板結(jié)，透氣性及透水性均較差，進(jìn)一步影響農(nóng)作物及其他植物的生長，形成惡性循環(huán)［3］。土壤原生含鹽量高是直接導(dǎo)致大港區(qū)鹽堿化嚴(yán)重的重要因素。

2.3 地下水

大港區(qū)地勢低平，排水不暢，地下水水位埋深小于2 m，潛水礦化度高于5 g/L，沿海地區(qū)甚至高于40 g/L，海水回滲容易，淡水資源短缺。拋開土壤母質(zhì)含鹽量的影響，表層土壤中鹽分的主要來源即地下水中的可溶鹽，因此，地下水礦化度的高低以及地下水的埋深將直接影響土壤的含鹽量。在土壤母質(zhì)情況基本相同時，地下水埋深越淺，蒸發(fā)的水分越多；且地下水礦化度越高，土壤表層鹽分積聚就越多［4］。大港區(qū)潛水礦化度高，埋深淺，多年無明顯變化，如此高礦化度的地下潛水必然導(dǎo)致表層土壤強(qiáng)烈積鹽，形成次生鹽堿化土壤。

3 鹽堿地改良措施

鹽堿地作為后備土地資源，在利用之前需加以改造［5］。鹽堿地改良應(yīng)遵循“因地制宜，綜合治理”的原則，篩選出水利工程改良、物理改良、化學(xué)改良與生物改良中與地區(qū)情況相適宜的綜合治理技術(shù)，以達(dá)到有效治理的目標(biāo)。

3.1 水利工程改良措施

水利工程改良技術(shù)主要包括灌溉洗鹽、排鹽以及降低地下水位［6］。（1）灌溉洗鹽：利用儲存的雨水或周邊淡水在鹽堿地內(nèi)灌溉洗鹽，以加快土壤脫鹽速度［7］。（2）明溝排鹽：明溝排鹽是挖掘深度低于地下水水位的溝渠，將其與灌溉洗鹽相結(jié)合，土壤鹽分隨灌溉或降雨下滲、側(cè)滲進(jìn)入溝渠并排出，從而使地下水水位降至毛細(xì)管水最大上升高度以下，實(shí)現(xiàn)脫鹽的目的［8］。（3）暗管排鹽：暗管排鹽技術(shù)是在地下埋設(shè)管道來進(jìn)行排鹽，其埋深、間距以及外包濾料是暗管排鹽的關(guān)鍵參數(shù)。暗管排鹽技術(shù)不占用土地，又能有效控制地下水水位，非常符合城市建設(shè)的需要［9］。

通常來說，對于重度鹽漬化土壤，洗鹽排鹽是最快速有效降低土壤鹽堿度的方法，大港區(qū)可根據(jù)實(shí)際情況，建立切實(shí)可行的排灌系統(tǒng)，并通過明溝或暗管調(diào)節(jié)地下水水位，進(jìn)而改良鹽漬化土壤并控制次生鹽漬化的發(fā)生。

淡水資源缺乏是濱海地區(qū)鹽堿地改良的重要制約因素。在淡水缺乏的背景下，咸水灌溉可在一定程度上緩解干旱問題［10］。研究表明［11-12］，微咸水灌溉不僅可以實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)，利用得當(dāng)甚至還可改良鹽堿土壤。一般認(rèn)為［13］，當(dāng)?shù)叵滤V化度小于1 g/L時，基本可作為所有農(nóng)作物的灌溉用水；當(dāng)?shù)V化度為4～6 g/L時，若灌溉、排水條件好，可用于灌溉小麥、棉花、水稻、苜蓿等作物。此外，冬季咸水結(jié)冰灌溉改良技術(shù)與地膜覆蓋相結(jié)合也可降低鹽堿土壤的含鹽量，并抑制土壤返鹽［14］。

3.2 物理改良措施

物理改良主要是土層的整改，通過改善土壤物理結(jié)構(gòu)來影響土壤中水分和營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)動，使其在土壤中合理分布，從而達(dá)到抑制土壤蒸發(fā)、提高入滲淋溶效果的目的。常用方式為平整土地、客土、深耕、地面覆蓋、防鹽堿隔離層鋪設(shè)等，增多土壤中團(tuán)粒數(shù)量，增強(qiáng)土壤的透氣性和透水性，切斷毛細(xì)管水上升的通道，阻斷鹽分向表層移動，降低土壤的鹽堿度，達(dá)到改良鹽堿地和控制返鹽的目的［15］。但物理改良技術(shù)工程量較大，適合于面積較小的重度鹽堿化區(qū)域。

3.3 化學(xué)改良措施

化學(xué)改良技術(shù)是應(yīng)用化學(xué)改良劑來降低pH值及土壤水溶性鹽，促進(jìn)土壤穩(wěn)定團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，減小土壤容重，提高土壤的保水能力的技術(shù)，適用于中度鹽堿化以上的土壤，耗時短、見效快。目前用于鹽堿地改良的化學(xué)材料主要有兩類：一是加鈣材料，主要有石膏、磷石膏、脫硫石膏等；另一類是加酸材料，主要有腐殖酸、硫酸鋁及酸性肥料等［16］。大港區(qū)土壤缺乏氮、磷等土壤礦物質(zhì)元素及有機(jī)質(zhì)，化學(xué)改良劑的添加在改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)保水能力的同時，可補(bǔ)充土壤中的養(yǎng)分含量，提高作物的產(chǎn)量。

3.4 生物改良措施

生物改良措施最常見的方法是種植耐鹽堿植物，其可以增大植物根部的氣體分壓，替換鈉離子，并積聚鹽分，通過土地上部植物的收割從而去除鹽分，從源頭上處理土壤鹽分過多的情況。枝葉數(shù)量多的植物也可減少表層土的水量散失，防止土壤返鹽，其根系進(jìn)入較深層次，增加土粒的透過性，抑制鹽分在土壤表層的積聚，還可以增加有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分比重，并且具有環(huán)境生態(tài)性。生物改良適用于鹽堿化較低的情況，但在短期時間內(nèi)很難達(dá)到改良的效果。大港區(qū)臨海，海風(fēng)大，蒸發(fā)強(qiáng)烈，在前期風(fēng)向調(diào)研的基礎(chǔ)上，得出防風(fēng)林種植是減緩?fù)寥辣韺诱舭l(fā)、防風(fēng)固沙、減少土壤鹽分積聚的有效手段［17］。此外，微生物菌肥的施用也是有效改良鹽堿地的方法。微生物菌肥產(chǎn)生的多糖能夠促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，疏松土壤，阻礙毛細(xì)管水的上升，抑制土壤返鹽［18］。

4 結(jié)論與建議

大港區(qū)土壤鹽堿重，嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展與城市建設(shè)，鹽堿地改良是一項(xiàng)復(fù)雜的長期工程，單一的改良措施在應(yīng)用時存在局限性，應(yīng)根據(jù)大港區(qū)的鹽堿地特點(diǎn)，對水利工程改良、物理改良、化學(xué)改良及生物改良進(jìn)行篩選并有機(jī)結(jié)合，取長補(bǔ)短，形成合理有效的綜合改良措施。

大港區(qū)鹽堿地含鹽量高，水利改良措施可快速沖洗土體中的鹽分，并降低地下水水位，但該區(qū)淡水資源缺乏是灌溉排鹽的制約因素，可考慮以微咸水灌溉或微咸水淡化的方式利用地下水。物理改良方式操作簡單，但工程量大，可選擇平整土地、深耕曬垡的方式進(jìn)行輔助改良。化學(xué)改良方式見效快、可控性高，能夠有效地平衡土壤酸堿度、改善土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及土壤的保水性，同時在一定程度上恢復(fù)由于排鹽洗鹽所流失的土壤養(yǎng)分，應(yīng)用時可優(yōu)先選擇環(huán)境友好型改良劑。生物改良是目前最環(huán)保的改良方式，種植耐鹽堿植物，不但能防風(fēng)固沙，減少表層土壤水分的蒸發(fā)，還能增強(qiáng)土壤的通透性。此外，將耐鹽堿植物進(jìn)行地面覆蓋或打碎還田，既有利于阻斷毛細(xì)管水的上升途徑，又可提高土壤的肥力。

目前，鹽堿地改良已漸漸從單一方式向綜合措施過渡，在今后的鹽堿地治理中，可建立可行的區(qū)域水鹽預(yù)報、監(jiān)測和評價系統(tǒng)，以便進(jìn)一步了解土壤水分和鹽分的動態(tài)變化，更有針對性地改良鹽堿化土壤。此外，鹽堿地改良可進(jìn)行不同改良模式探究，改良后的鹽堿地不僅可作為農(nóng)業(yè)用地，還可以進(jìn)一步擴(kuò)展其用途，作為改善城市生態(tài)環(huán)境的濕地、林地、草地等。