黃河三角洲鹽堿地改良對(duì)冬春地下水鹽運(yùn)動(dòng)的影響

郝繼祥 ，王一帆，鄒榮松，張華新 ，喬來(lái)秋

（1.東營(yíng)市自然資源和規(guī)劃局，山東東營(yíng)257000；2.北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京100083；3.國(guó)家林業(yè)和草原局鹽堿地研究中心，北京100091；4.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院黃河三角洲綜合試驗(yàn)中心，山東東營(yíng)257000）

我國(guó)鹽堿土分布區(qū)域廣泛，面積約3.6×107hm2，占全國(guó)可利用土地面積的4.88%[1]，對(duì)鹽堿地進(jìn)行整治和改良使其成為高質(zhì)量的戰(zhàn)略儲(chǔ)備耕地，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和糧食安全保障具有重要意義。黃河三角洲是由黃河攜帶并沉積在河口的大量沉積物形成的新土地區(qū)域[2,3]，是由陸海相互作用形成的回歸區(qū)，該地區(qū)地勢(shì)平坦，平均海拔4.5 m，夏季降雨集中，再加上海水入侵，導(dǎo)致地下水埋深淺、含鹽量高，同時(shí)該地區(qū)蒸發(fā)量大于降雨量，年平均降雨581.41 mm，蒸發(fā)量高達(dá)1 800 mm，使得土壤易鹽漬化[4,5]，加之近年來(lái)由于地表植被破壞，土地裸露，可溶鹽在蒸發(fā)作用下向表土迅速聚集也是該地區(qū)土壤鹽漬化加重的一個(gè)重要原因[6]。

鹽堿土改良目前主要采用的措施有灌溉洗鹽、客土轉(zhuǎn)移、鹽生植物生態(tài)修復(fù)等[7,8]，黃河三角洲濱海鹽堿地水鹽運(yùn)動(dòng)年周期大致分4 個(gè)階段：冬季轉(zhuǎn)春季階段無(wú)降雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈，土壤鹽分積累嚴(yán)重；雨季階段，土壤鹽分得到充分淋洗，含鹽量最小，但地下水位高；秋季蒸發(fā)量增大，土壤鹽分又有所積累；凍土期土壤鹽分含量基本保持不變[9]。根據(jù)實(shí)踐，春季地下微咸水、咸水通過(guò)土壤毛細(xì)作用爬升到地表，土壤返鹽嚴(yán)重，導(dǎo)致土壤反復(fù)鹽漬化，致使鹽堿地治理失敗，這是困擾黃河三角洲濱海鹽堿地土壤治理的一個(gè)難題。因此，如何有效防止春季土壤返鹽，是該地區(qū)鹽堿地治理和防止土壤反復(fù)鹽堿化的關(guān)鍵。本研究以典型黃河三角洲鹽堿地——東營(yíng)市墾利區(qū)東部鹽堿地為研究對(duì)象，調(diào)查當(dāng)?shù)囟杭竟?jié)地下水礦化度高、埋深淺等實(shí)際情況，觀察土地整理結(jié)合暗管排鹽技術(shù)對(duì)鹽堿地土壤改良的效果，以期對(duì)該地區(qū)的鹽堿地改良治理提供支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)選擇在東營(yíng)市墾利區(qū)土地整理項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)域位于墾利區(qū)墾利街道、縣道009、鄉(xiāng)道005、博興路附近。該地屬于中溫帶季風(fēng)氣候帶，年均降水量574.4 mm，年均蒸發(fā)量1 908.2 mm，冬春季土壤鹽分表聚現(xiàn)象嚴(yán)重。試驗(yàn)區(qū)0～100 cm 層土壤為粉沙壤土，平均容重為1.45～1.50 g/cm3，0～40 cm土層有機(jī)質(zhì)9.54 g /kg、全氮0.51 g/kg、速效磷3.09 mg/kg、速效鉀 118.93 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 土地整理 2019 年對(duì)土地進(jìn)行整平，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)水平，改善灌溉條件和方法，提高水土保持水平、土地肥力、土地利用率、土壤保肥保水性能。鋪設(shè)排鹽暗管，平均深度為1 m，密度根據(jù)土壤質(zhì)地和滲透性設(shè)置：黏土，8～14 m；壤土，14～20 m；沙土，20～24 m 不等[10]，提高土壤滲透性，加快洗鹽效率。

1.2.2 地下水鹽調(diào)查 在項(xiàng)目區(qū)選擇4 個(gè)觀察樣點(diǎn)，區(qū)外設(shè)置3 個(gè)對(duì)照樣點(diǎn)（見表1）。

表1 地下水取樣點(diǎn)分布

利用打井工具，鉆取直徑50 mm、深4 m 的取樣井，放置Φ50 mm PVC 管，PVC 下段鉆取直徑5 mm的流水孔，包裹紗濾布，讓地下水可以和取樣井內(nèi)水分充分接觸。

參照《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》，采用手工法測(cè)量地下水埋深和采集地下水樣品[11]，地下水礦化度采用重量法進(jìn)行檢測(cè)[12]。分別在2020 年12 月和2021 年3 月份2 次檢測(cè)上述觀察井的地下水埋深和地下水礦化度。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)《地下水資源儲(chǔ)量分類分級(jí)》，淡水礦化度＜1 g/L，微咸水礦化度1～＜3 g/L，咸水礦化度3～＜10 g/L，鹽水礦化度10～＜50 g/L，鹵水礦化度≥50 g/L[13]，該試驗(yàn)區(qū)地下水仍然以咸水、鹽水為主。土地整理對(duì)地下水礦化度無(wú)影響。在秋冬枯水期，土地整理對(duì)地下水埋深也無(wú)顯著影響，春季土地整理后的地下水埋深明顯大于對(duì)照處理（見表 2）。

表2 各觀測(cè)井地下水埋深和地下水礦化度

3 結(jié)論

土壤的鹽漬化和土壤水鹽運(yùn)動(dòng)有著很大的關(guān)系，“鹽隨水來(lái)，鹽隨水去”[14]。根據(jù)所受作用力不同，土壤水分為重力水、毛管水和束縛水[15]，其中毛管上升水可以沿著土壤毛管上升，在地下水埋深淺和地下水礦化度高的地區(qū)，水分蒸發(fā)速度和返鹽強(qiáng)度與毛管水的上升高度有直接關(guān)系。在黃河三角洲，土壤毛管水的上升高度取決于上層土的毛管吸力，而與土壤質(zhì)地?zé)o關(guān)[16,17]，試驗(yàn)區(qū)通過(guò)排鹽暗管控制了地下水的上升，也就控制了土壤返鹽速度。

通過(guò)土地整理及在暗管排鹽作用，冬季枯水期試驗(yàn)區(qū)內(nèi)外地下水埋深都在大于1.5 m，土地整理對(duì)地下水埋深和礦化度都無(wú)顯著影響，在春季地下水有所升高，土地整理后的地下水埋深明顯大于對(duì)照處理，表明通過(guò)土地整理和安置排鹽暗管，可以有效排出試驗(yàn)區(qū)地下水，從而增加地下水的埋深。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)的地下水礦化度和試驗(yàn)區(qū)外的礦化度差別不大，說(shuō)明土地整理對(duì)地下水水質(zhì)的影響不大。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，黃河三角洲地區(qū)土質(zhì)毛管水快速上升高度1.0～1.15 m[18]，故而認(rèn)為土壤整理改良試驗(yàn)區(qū)發(fā)生二次鹽漬化程度不高。調(diào)查表明：通過(guò)土地整理，改善了土地立地條件，提高了灌溉利用效率，與暗管排鹽措施結(jié)合，能有效控制春季地下水位，降低春季土壤返鹽的危害。