依安縣土壤鹽漬化改良措施探討

趙文超，王立權(quán)，張明月，石金磊

(黑龍江大學(xué) 水利電力學(xué)院，哈爾濱 150080)

0 引 言

依安縣位于黑龍江省西部，處于大興安嶺南麓、小興安嶺西南麓、松嫩平原北緣，屬低丘波狀平原。依安縣土壤類型較多，依據(jù)土壤的調(diào)查結(jié)果顯示，在全縣范圍內(nèi)具有46個(gè)土種以及21個(gè)土屬。不僅如此，還包含6種土質(zhì)，16種亞類土質(zhì)，如鹽土堿土、黑鈣土、沼澤土、草甸土、黑土。

依安縣土壤水平分布屬小興安嶺山前臺(tái)地的黑土向平原黑鈣土過(guò)渡地帶，垂直分布因地勢(shì)起伏甚小，土壤立體差異只反映在土壤組合特點(diǎn)上，由于中小地形和相應(yīng)的水文地質(zhì)條件的變化，引起土壤組合規(guī)律的變化。依安縣土壤表土容重較輕的是黑土，最重的是鹽土和堿土，其次是碳酸鹽黑鈣土和碳酸鹽草甸土。

土壤鹽漬化是困擾人類的五大土壤問(wèn)題之一[1]。依安縣長(zhǎng)期以來(lái)使用的耕作栽培制度和土壤類型對(duì)澇災(zāi)的形成有直接關(guān)系。影響鹽堿土生成的主要單項(xiàng)因子有水、鹽、植被和遺留的有機(jī)質(zhì)[2]。

特別是幾年來(lái)，由于翻地次數(shù)少、淺且不及時(shí)，增加了荒、硬田塊，表面團(tuán)粒結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成不透水的隔水層，滲水、保水能力不強(qiáng)，既不抗旱又不抗?jié)常患又腊部h土壤表層多為黑土，堿土、草甸土、質(zhì)地黏重，透水性小，其下部又有黃黏土墊層，保水、透水能力不強(qiáng)，在雨水多的夏季易成澇災(zāi)；作物比例安排不當(dāng)，施用的有機(jī)肥料減少，造成土壤板結(jié)、透水力弱，也是受澇原因之一。鹽脅迫是抑制植物生長(zhǎng)、降低農(nóng)作物產(chǎn)量的主要環(huán)境因素之一[3]。

1 全縣土壤鹽漬化概況

依安縣土壤有27%以上呈堿性反應(yīng)，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤都有不同程度的鹽化、堿化現(xiàn)象。西南澇區(qū)的鹽堿土主要分布在雙陽(yáng)河北岸。

鹽漬化土壤的含鹽量在0.05%～0.12%之間，面積占耕地的1/5左右，其鹽分隨季節(jié)變化，有增有減，土質(zhì)較差，產(chǎn)量較低。造成土壤次生鹽漬化的原因有：①雙陽(yáng)河北岸的沼澤地，由于常年積水，過(guò)去沒(méi)有排水工程，造成土壤次生鹽漬化；②無(wú)限度的盲目開(kāi)荒，導(dǎo)致形成的草原面積銳減，草原草質(zhì)退化，草原覆被率降低，土壤的蒸發(fā)量增強(qiáng)，使土壤干旱、板結(jié)、堅(jiān)硬，從而使草原土壤的鹽化程度增加。鹽土常分布在低河-湖漫灘的沖積和湖積物體上，農(nóng)民稱之為“明堿”，呈小片或斑狀分布[4]。黑鈣土在部分一級(jí)階地水分條件較好的地方，發(fā)育成草甸黑鈣土，在高河漫灘上分布著鹽化草黑鈣土及甸土，低洼處有沼澤土和草甸堿土[5]。

2 土壤鹽漬化形成原因

土壤鹽堿化作為一種有害的土壤演化過(guò)程，極其不利于土壤的生長(zhǎng)。理論上說(shuō)，這個(gè)過(guò)程中存在兩種現(xiàn)象：①土壤里的鹽成分增加；②土壤與可溶性鹽分離；之后在土壤表層發(fā)生積聚，使土壤的理化性質(zhì)有所改變。 根據(jù)程度的不同，將土壤鹽漬化分為初級(jí)和次級(jí)兩類。其中，那些人類影響不到的土壤鹽漬化過(guò)程是鹽漬化發(fā)生的主要形式，而受人類影響的土壤鹽漬化是次要形式。土壤鹽漬化的存在嚴(yán)重阻礙農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展，嚴(yán)重影響各種林業(yè)項(xiàng)目的進(jìn)程，如全國(guó)各地的鹽堿地改良以及沿海地區(qū)的防護(hù)林建造等。

2.1 自然條件

鹽隨水移動(dòng)，土壤和地下水都含有一定量的鹽，因此土壤水的移動(dòng)對(duì)土壤中鹽分的積累具有重要影響。地下水越淺，蒸發(fā)越強(qiáng)，則更有可能導(dǎo)致鹽分在地表堆積?？梢钥闯?，地下水的深度在一定程度上影響了土壤鹽堿化。另外，地下水本身的礦化度也會(huì)影響土壤的鹽漬化進(jìn)程。這種關(guān)系是正向的，也就是說(shuō)礦化度越高，地下水就有越多的鹽提供給土壤。氣候條件不同，水本身的流動(dòng)性也就不同。地表水和地下水的主要來(lái)源都是大氣降水。同時(shí)在大氣水蒸發(fā)的過(guò)程中，土壤水能直接朝上運(yùn)動(dòng)?？梢钥闯?，氣候條件是土壤鹽漬化的重要前提。我國(guó)北部屬于溫帶季風(fēng)性氣候，因此就存在一些干旱以及半干旱地區(qū)，在這些地方由于蒸發(fā)失去的水分遠(yuǎn)大于降雨，蒸發(fā)的過(guò)程中土壤鹽分隨水一起朝上移動(dòng)，造成土壤表面累積了大量鹽分。如果此過(guò)程重復(fù)很長(zhǎng)時(shí)間，將會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化。

2.2 人為活動(dòng)

人類活動(dòng)能夠影響氣候，改變自然條件，而土壤鹽堿化程度就受這些因素的影響。 如果灌溉區(qū)人為過(guò)度灌溉，在排水不暢的情況下，地下水的補(bǔ)給大于排泄，隨著地下水位急劇上升，就會(huì)增加潛水蒸發(fā)的表層土壤中的鹽分積累。

3 土壤鹽漬化改良方法

1) 需要綜合農(nóng)業(yè)舉措以及對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行考量。我國(guó)在過(guò)去實(shí)行的改良農(nóng)業(yè)土質(zhì)舉措有：增施有機(jī)肥料、蓄淡壓堿、開(kāi)溝躲堿、起土刮堿，將灌溉系統(tǒng)、排水系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的灌排措施。為了有效降低地下水位，需要使用機(jī)井灌溉的方式來(lái)降低土壤的含鹽量，結(jié)合井溝渠，將水鹽交換的過(guò)程加快，淡化土壤鹽度。

2) 從物理措施的層面上來(lái)說(shuō)，需要使用土壤改良劑，將黏摻砂、砂摻黏等一類的土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良，由此提升土壤的滲透特性。

3) 通過(guò)以下兩種化學(xué)舉措來(lái)改善堿土質(zhì)量:①進(jìn)行加鈣的代還作用，例如使用煤矸石、磷石膏、石灰石、氧化鈣以及石膏等；②進(jìn)行加酸的化學(xué)作用，在土質(zhì)中添加硫酸鋁、硫酸亞鐵、硫酸以及硫黃等。進(jìn)行加酸操作以后，會(huì)在土中殘留一定的酸，由此導(dǎo)致土壤鹽分的增加。

4) 使用生化舉措。通過(guò)基于生物化學(xué)的作用，將有機(jī)酸因地制宜釋放于一定范圍之內(nèi)，綜合考量地理環(huán)境來(lái)進(jìn)行治理。

5) 水利改良也是一種很有效的方法。具體做法就是優(yōu)化排灌系統(tǒng)，按照順序依次排灌，提升用水效率，地下水保持在合理水位。土壤中的鹽分可以利用多種方法去除，如沖洗、調(diào)洪以及除淤等。

6) 在土壤中添加有機(jī)肥。農(nóng)作物的生存生長(zhǎng)不僅受到鹽漬含量的影響，還會(huì)受到貧瘠干旱的不利影響，鹽漬含量過(guò)高，會(huì)反過(guò)來(lái)加重土壤的鹽化程度，形成惡性循環(huán)。因此，需要采取添加腐殖酸類肥料、翻壓綠肥牧草以及秸稈等措施來(lái)改善鹽堿土，這樣就能夠?yàn)檗r(nóng)作物的生長(zhǎng)生產(chǎn)提供有力的環(huán)境。

7) 推廣種植高耐鹽屬性植物。通常農(nóng)作物的生長(zhǎng)會(huì)受到鹽漬的制約，然而在一定條件下也會(huì)出現(xiàn)耐鹽度較好的植物。種植耐鹽植物不僅可以防風(fēng)固土，調(diào)節(jié)地表徑流，改變土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力和抑制表面積鹽，而且還可以通過(guò)蒸發(fā)水來(lái)降低地下水位和減少表面積鹽。 常用的耐鹽植物包括甜菜、向日葵、苜蓿、棉花、豆類作物、大麻、地下水果作物、小麥等。

8) 暗管排鹽技術(shù)。這種技術(shù)主要來(lái)源于荷蘭，現(xiàn)在已在多個(gè)國(guó)家運(yùn)用，如埃及、伊朗、日本等。 近年來(lái)，在我國(guó)山東、寧夏、河北等地也得到廣泛推廣。 暗管排鹽技術(shù)必須使用專門的機(jī)械設(shè)施，將鉆過(guò)孔的PVC材質(zhì)波紋管以特定的坡度埋入特定的位置——地下水臨界深度之下。那些高度在暗管之上的咸地下水就會(huì)流入暗管，再經(jīng)過(guò)排水溝進(jìn)行排出，這樣可以有效降低地下水位。在管道的埋深以下，地下水與耕作層之間的距離增加，鹽分無(wú)法折返。

暗管排鹽技術(shù)具有無(wú)化學(xué)物質(zhì)污染、易于滲漏沙土區(qū)、土地面積少、對(duì)耕地機(jī)械化生產(chǎn)無(wú)影響的特點(diǎn)。 但是，隱蔽的管道材料和管道的直徑、方向、間距和坡度必須根據(jù)土壤特性和田間排水條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且攤鋪、清潔和維護(hù)過(guò)程中的機(jī)械自動(dòng)化程度和施工精度對(duì)工程排鹽的效率無(wú)影響或者影響很小。

9) 深耕深松：深耕和深松是美國(guó)、加拿大和其他國(guó)家/地區(qū)的主要鹽漬土壤改良技術(shù)，并且經(jīng)常配備秸稈覆蓋以提高效果。 深層疏松可有效降低土壤容重，并有效改善大體積、致密結(jié)構(gòu)和低滲透性的蘇打鹽漬土壤。耕作方法：①振動(dòng)深層松動(dòng)通過(guò)振動(dòng)使犁板前面的土壤松動(dòng)，破壞壓實(shí)層，重塑集料結(jié)構(gòu)，增加土壤中的降雨積聚，并切斷向上移動(dòng)鹽分的土壤毛細(xì)血管。②全向深度疏松技術(shù)可以打破15～20 cm的犁耕底層，增加根系生長(zhǎng)空間，并在疏松土壤層的底部形成“鼠洞”結(jié)構(gòu)，從而增加土壤的滲透性和持水能力。

10) 秸稈覆蓋還田：這種方式是利用一些材料將地表覆蓋，而這些材料能夠吸收降水，并在下滲過(guò)程中去除耕層的鹽堿或是破壞土壤毛管，用降低土壤表層蒸發(fā)的方式阻礙返鹽。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的覆蓋材料有很多，如秸稈、地膜、河沙以及水泥殼等。其中，地膜由于諸多優(yōu)勢(shì)應(yīng)用略為廣泛，它經(jīng)久耐用，透光和保水性能極好，便于增溫、保肥、增產(chǎn)等。而秸稈覆蓋可以視為一個(gè)緩沖層，讓水分一層一層地入滲，減少地表徑流，使土壤水分、容重以及孔隙得到有效調(diào)節(jié)，此外它還是效果良好的隔熱層，可有效調(diào)節(jié)土壤與大氣的熱量交換。秸稈覆蓋還田是一種效用極好的方式，使土壤水分緩慢蒸發(fā)、地表積鹽現(xiàn)象有效緩解、土壤中的氮磷鉀等元素大幅度提升，灌溉脫鹽效果更好。生活中有諸多改土培肥材料，它們主要以秸稈的形式存在，如玉米秸桿、小麥秸稈、棉花秸稈等。秸稈覆蓋還田能夠很大程度上改善生態(tài)環(huán)境，極大地提升土壤肥力，促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收，同時(shí)也是一種資源的再利用。

4 依安縣治理鹽漬化的實(shí)施辦法

依安縣內(nèi)鹽堿地分布較為集中連片，且面積較大，主要分布在雙陽(yáng)河兩岸。為了防止土壤鹽漬化，排水不僅排除灌溉余水，還要排除或降低潛水，應(yīng)以深排為主，深淺結(jié)合。臨界深度以1.3～1.7 m為宜，排水溝以1.8～2.0 m為宜，之間合理間距大約為200 m。

1) 碳酸鹽草甸在進(jìn)行非鹽漬化的實(shí)施下含有的黑鈣土。其土質(zhì)是碳酸鹽草甸黑鈣土，表層含鹽低于0.1%，一般在0.04%～0.08%，滲透系數(shù)0.2～0.5 m/d，礦化度0.58～1.0 g/L，pH8.0～9.0，黑土層厚25～30 cm，腐植質(zhì)含量3%～5%，為中壤～重壤土，土壤肥力較高，此區(qū)多為耕地和天然草源。這類土壤可發(fā)展水田灌溉，灌溉時(shí)解決排水、防止鹽漬化和沼澤化。

2) 在草甸黑鈣土得到堿化的同時(shí)蘇打鹽土區(qū)。該地區(qū)所含有的土質(zhì)大部分是堿化草甸黑鈣土，剩余一部分是鹽化或沒(méi)有鹽化的草甸黑鈣土。表層含鹽量0.05%～0.19%，堿化土壤表層含鹽量不高，但30 cm以下含鹽量較高。滲透系數(shù)0.05～0.5 m/d，黑土層厚20～30 cm，腐植質(zhì)含量3%～4%，pH為8.5～9.65，質(zhì)地為重壤土～輕黏土，這種土壤可著重發(fā)展旱田渠灌和井灌，但必須注意地下水位抬高，防止鹽漬化。

3) 將草甸黑鈣土、草甸土、蘇打鹽土區(qū)三者都進(jìn)行鹽化堿化。呈零散分布，零星全斑點(diǎn)狀與其他土壤類型呈復(fù)區(qū)分布，且面積較小，主要土壤為草甸黑鈣土、黑鈣土、堿化土、鹽化土、草甸土。其中，蘇打鹽土，可溶鹽總量在0.05%～0.19%，1 m以下可溶鹽含量0.6%～1.0%，其中寸草不生，不具有良好的滲透性。渠灌成效甚微，井灌效果更好。

4) 生物緩解能夠有效的改良土壤，具體做法就是植樹(shù)造林、栽種耐鹽植物等。在土壤中添加有機(jī)肥。農(nóng)作物的生存生長(zhǎng)不僅受到鹽漬含量的影響，還會(huì)受到貧瘠干旱的不利影響，鹽漬含量過(guò)高，會(huì)反過(guò)來(lái)加重土壤的鹽化程度，形成惡性循環(huán)。培肥熟化的土質(zhì)，其有機(jī)質(zhì)的含量在位于表層10～20 cm的位置處會(huì)提升到大約1.5%，總孔隙度的數(shù)值會(huì)增長(zhǎng)至>55%，所具有的非毛管孔隙度數(shù)值含量超過(guò)15%，團(tuán)粒當(dāng)中含有直徑>0.25 mm占比超過(guò)2.5%，其中容重不超過(guò)1.25 m3，可有效防止土壤返鹽。根據(jù)相關(guān)資料，在添加了1 500 kg有機(jī)肥以后，和施肥之前的土壤相比，其脫鹽率達(dá)到11.6%，而且還能增加50%～80%的產(chǎn)量。深入研究分級(jí)植物的抗鹽原理，能夠有效種植抗鹽經(jīng)濟(jì)植物，并帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 論

位于雙陽(yáng)河兩岸周邊范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)量和發(fā)展均受到土壤鹽漬化的威脅，解決該問(wèn)題成為提升農(nóng)業(yè)種植效率的重要舉措。影響依安縣土壤鹽漬化主要因素為地下水位上升，因此控制地下水位上升是防治依安縣土壤鹽漬化的主要手段。所以，要整體性、系統(tǒng)性地研究澇區(qū)所含土壤逐漸鹽漬化的解決方案，以改善和提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

目前，我國(guó)鹽漬土資源的利用率不高，但它卻是極其珍貴的后備土壤資源，有關(guān)鹽漬土的利用和管理工作將會(huì)是接下來(lái)的研究重點(diǎn)。關(guān)于鹽漬土的研究工作，必須以長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，堅(jiān)持辯證的眼光，因地制宜優(yōu)化各種措施。此外，綜合技術(shù)和管理措施也極其重要，高度關(guān)注鹽漬土壤的水鹽情況以及肥力狀況，優(yōu)化土壤質(zhì)量，防范于未然。