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摘要:介绍了中新天津生态城绿化中存在的主要困难及实现绿化的主要技术,包括采用盐土原地改造不换种植土、通过排水排成、伏雨洗盐、快速培肥等,并对这些技术进行了生态环境效益分析。
关键词:滨海盐土;改土绿化;保护耕地;节约淡水;生态良性循环
中图分类号:S732 文献标识码:B 文章编号:1006-6500(2008)04-0001-03
中新天津生态城是中国和新加坡两国政府合作的重要项目,是中国乃至世界第一个全新的生态城市。中新天津生态城选址在滨海新区海滨休闲旅游区,位于汉沽和塘沽两区之间,规划面积30km2(塘沽区约10km2,汉沽区约20km2),其中大部分土地是滨海盐土,部分是近年围海吹填而成的新陆地。生态城建设不占用耕地,要把盐碱滩打造成为一个重视环境保护和讲究资源节约的生态宜居城市,为全国和世界的生态城市建设提供“样板”和借鉴的经验。
中新天津生态城建设的宗旨是:“生态、环保、自然、宜居、节能、和谐”。而实现其中的任何一项目标,都要以绿化为先。滨海盐土被视为“绿化禁区”,围海造地形成的新陆地绿化更是公认的世界性难题。
1 中新天津生态城绿化的主要困难
1.1成陆和垦殖年代短,土壤盐碱重
中新天津生态城位于退海成陆仅500~700年的海积平原上,现大部分土地是盐田、苇地和盐碱荒地,土壤含盐量大于1.0%。部分已垦殖的农田,也因为开垦年代短(一般为60-70年,有的仅40~50年),土壤盐碱重(0~30cm含盐量0.4%-0.6%,pH 8.5以上),而影响园林植物的正常生长。
1.2地下水埋藏浅、矿化度高
本区地下水埋深一般小于1.0m,有的仅20~30cm。地下水为海水型潜水,矿化度在10g/L以上,高者达46g/L。
1.3土壤潜育化作用强,水分物理性状恶劣
由于地势低洼和季节性积水,土壤潜育化作用强烈。土壤颜色灰暗,心底土有明显的潜育层。土壤体积质量一般在1.2-1.4g/cm3。水分物理性状恶劣,湿时泞,干时硬;土温低,土性冷,通透性差,不利于园林植物的生长和发育。
1.4气候干旱,水源短缺
本区为暖温带大陆性季风气候,春季干旱少雨。春季降雨量仅占全年雨量(572.7mm)的10%,而蒸发量却是降雨量的10倍。春旱不仅影响苗木成活和生长,而且引起土壤强烈返盐,危害同林植物。
蓟运河是本区唯一的地上水灌溉水源,但由于处在最下游,加之近年干旱缺雨,故水量少且水质差(属劣五类)。本区深层地下水全部为咸水,咸水体厚度达80-90m,矿化度20-50g/L。
2 “节水型盐碱滩地物理-化学-生态综合改良及植被构建技术”要点
天津开发区海林园艺公司的“节水型盐碱滩地物理一化学一生态一综合改良及植被构建技术”,2004年申请国家专利,2006年通过天津市科技成果鉴定,2007年取得国家发明专利证书。经过专家论证和招标,中新天津生态城选用了上述专利技术进行改土与绿化。该技术是一项水利工程、农业措施和生物技术集成的系统工程。其技术要点是:
(1)地下排水排咸工程。由碴石盲沟,淋层和集水井组成。碴石盲沟分为主干沟与支沟,两者垂直相交呈鱼骨状。支沟的间距依土壤盐碱及地下水埋深、矿化度状况而定。干、支沟在地面以下100-130cm,截面积30cm×20cm,沟内填满直径3-4cm的石碴。淋层为直径6-8mm的石屑组成,位于盲沟之上,厚度为10cm。主干沟每隔一定距离设一口集水井。集水井与市政排水系统相连,或自成体系把咸水排出区外。
地下排水排咸工程起到夏季排水(雨沥水),春秋两季排咸(浅潜地下咸水),降低和控制地下水位,以及排除土壤盐分的作用。
(2)田间蓄雨入渗工程。平整土地,或随高就低,做畦打埂,畦内整平,最大限度拦蓄降雨,做到不产生地表径流或少产流。
从地面至地下淋层,每隔50-100cm打一个直径4cm的小孔,孔内注沙使其成为沙柱,并在田间形成沙柱孔群,使伏雨能蓄积能渗漏,以提高伏雨洗盐的效果。
地下排水工程与田间蓄雨入渗工程,保证了降雨或灌溉后,被淋溶的土壤盐分经沙柱到淋层、进入盲沟至排水井,最后排出区外。
(3)截渗工程。因地制宜地采取各种截渗措施,以防止周边地下咸水和土壤水盐侵入绿地而引起“次生”盐渍化。截渗工程布设在绿地与水域,或绿地与未改造土地之间。各项截渗工程的深度均大于或等于地下淋层的深度,使其与淋层、肓沟等排水系统相连。
(4)快速培肥和提高通透性的农艺措施。重施有机肥料和草炭,配施硫酸亚铁,提高土壤肥力,增加团粒结构,调节土壤pH。地面铺沙,再加上沙柱孔群的作用,提高土壤透水通气性能,改善土壤水分物理性状。通过排水脱盐以及各项培肥改土的农艺措施,使滨海盐土在短时间内就具备园林植物所需的立地环境和适宜的水、肥、气、热条件。
(5)咸水灌溉洗盐。旱季时利用3-5g/L咸水(地上水或地下水)大定额灌溉冲洗改良盐土。由于具备完善的排水工程体系,利用咸水灌溉可同样取得排水脱盐效果。
(6)引进、筛选耐盐植物。引进、筛选耐盐园林植物,并在当地驯化。同时采取适宜的种、养、管技术,以适应盐渍环境。
3 “节水型盐碱滩地物理-化学-生态综合改良及植被构建技术”的生态环境效益
近年来,在我国华北滨海盐土(天津塘沽、汉沽、大港,山东东营)和苏北盐土(江苏启东)以及在启东圆陀角围海吹填的新陆地上推广应用“节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良及植被构建技术”取得显著的生态环境效益和社会经济效益。
3.1保护耕地资源
滨海盐土的改良多采用农田耕层熟化土壤、更换盐土后再种植园林植物。这是“绿一方、毁一方”,破坏耕地资源的做法。“节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良及植被构建技术”对盐土进行就地改造,不需要更换种植土。以天津海林园艺公司正在施工中的中新天津生态城门区绿化工程(面积8.7hm2)为例,按更换种植土50cm(一般草坪换土30cm、灌木60cm、乔木100cm)、土源地挖土深度100cm计算,就需要周边4.3hm2农田的0~100cm土层作为绿化的种植土。而采用上述专利技术就可以使4.3hm2农田免受破坏。
3.2节省淡水资源和节约工程投资
旱季时利用咸水灌溉冲洗,雨季时蓄存雨水、伏雨洗盐,可节省绿化用水30%以上。按天津盐碱地区年绿化用水量0.8m3/m2计算,中新天津 生态城(绿地率按40%计算)每年可节省绿化用自来水28.8万m3。
目前普遍采用的换土种植、暗管排水的工程投资约为95元/m2(2008年价,下同),而“节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良技术”约为55元/m2。利用该项技术,实现中新天津生态城的全部改土绿化可节省工程投资348万元。
3.3不污染环境、土壤不返盐
处于地下排水工程之上的土壤盐分,经灌溉和降雨淋洗后通过淋层到盲沟至集水井,并随市政排水系统或自成体系排出区外直接人海,因此,不会发生咸水污染环境和引起土壤次生盐化。
处于排水工程之下的土壤盐分因受到淋层和盲沟的阻隔(由碴石和石屑构成的大孔隙阻断了毛管上升水),不仅使地下水有效控制在临界水位(1.5m),而且土壤盐分也难以继续上升和表聚,故土壤不再返盐。
3.4滨海盐土成为轻度盐渍化土壤
地下排水排盐工程完成后随即进行灌溉洗盐,或经过一个雨季(天津、河北、山东等地雨季集中降雨,占全年降雨量70%以上),盐土脱盐成为轻度盐渍土。如全长4650m,面积4.9万m2的天津滨海新区大港十米河绿化带工程,灌水洗盐4次,每次灌水量1200m3/hm2,0-60cm土壤含盐量由9.46g/kg降至2.98g/kg。
江苏启东工业园滨海大道一期绿化工程,全长5600m,面积17.4万m2,灌水洗盐2次(个别3次),每次灌水量1200m3/hm2,0-60cm土壤含盐量由7.06g/kg降至2.61g/kg。
3.5乔、灌木生长良好,生态良性循环
经过改造和改良,由原来只生长碱蓬、黄须等盐生植物或不长植物的光板地,变成能生长当地适生的所有乔灌草的林带和绿地。
如江苏启东工业园滨海大道栽种的雪松、东方杉、国槐、垂柳、樱花等乔木,紫薇、红叶李、西府海棠、夹竹桃、南天竹等灌木,以及麦冬、白三叶、紫叶醡浆草等成活率均达到100%。
天津大港十米河绿化带栽种的国槐、法桐、白蜡、毛白杨、千头椿、银杏等乔木,碧桃、木槿、金叶女贞、紫叶小檗、榆叶梅等花灌木,沙地柏、红三叶、五叶地锦等地被植物,以及桧柏、雪松、云杉、大叶女贞等常绿树种,成活率都达到95%以上。
滨海盐土(土壤含盐量>6.0g/kg)演变为轻度盐渍化土壤(土壤含盐量<3.0g/kg),以及乔、灌、草等植被的构建与生长,不仅促进了土壤生物演变过程,丰富了生物多样性,而且绿化美化了环境,促进了生态良性循环。
参考文献:
1 天津市农业区划委员会土壤普查办公室,天津市土壤普查报告(郊区、县),天津:出版者不祥,1985
2 地质矿产部天津地质矿产研究所天津市地下咸水及微咸水利用的研究,天津:地质矿产部天津地质矿产研究所,1987
3 毛建华,陆文龙,潘洁,等天津滨海盐土的脱盐碱化及其防治,华北农学报,1996,11(1):87-92
4 刘太祥,马履一,毛建华,天津滨海新区土壤盐渍化及节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良与植被构建技术,全国土壤污染监测与控制修复、盐渍化利用技术交流研讨会论文集,北京:中国环境科学学会,2007:209-213
5 毛建华,刘太祥,天津滨海东丽湖地区改土绿化的对策及措施,天津农业科学,2008,14(1):1-3
关键词:滨海盐土;改土绿化;保护耕地;节约淡水;生态良性循环
中图分类号:S732 文献标识码:B 文章编号:1006-6500(2008)04-0001-03
中新天津生态城是中国和新加坡两国政府合作的重要项目,是中国乃至世界第一个全新的生态城市。中新天津生态城选址在滨海新区海滨休闲旅游区,位于汉沽和塘沽两区之间,规划面积30km2(塘沽区约10km2,汉沽区约20km2),其中大部分土地是滨海盐土,部分是近年围海吹填而成的新陆地。生态城建设不占用耕地,要把盐碱滩打造成为一个重视环境保护和讲究资源节约的生态宜居城市,为全国和世界的生态城市建设提供“样板”和借鉴的经验。
中新天津生态城建设的宗旨是:“生态、环保、自然、宜居、节能、和谐”。而实现其中的任何一项目标,都要以绿化为先。滨海盐土被视为“绿化禁区”,围海造地形成的新陆地绿化更是公认的世界性难题。
1 中新天津生态城绿化的主要困难
1.1成陆和垦殖年代短,土壤盐碱重
中新天津生态城位于退海成陆仅500~700年的海积平原上,现大部分土地是盐田、苇地和盐碱荒地,土壤含盐量大于1.0%。部分已垦殖的农田,也因为开垦年代短(一般为60-70年,有的仅40~50年),土壤盐碱重(0~30cm含盐量0.4%-0.6%,pH 8.5以上),而影响园林植物的正常生长。
1.2地下水埋藏浅、矿化度高
本区地下水埋深一般小于1.0m,有的仅20~30cm。地下水为海水型潜水,矿化度在10g/L以上,高者达46g/L。
1.3土壤潜育化作用强,水分物理性状恶劣
由于地势低洼和季节性积水,土壤潜育化作用强烈。土壤颜色灰暗,心底土有明显的潜育层。土壤体积质量一般在1.2-1.4g/cm3。水分物理性状恶劣,湿时泞,干时硬;土温低,土性冷,通透性差,不利于园林植物的生长和发育。
1.4气候干旱,水源短缺
本区为暖温带大陆性季风气候,春季干旱少雨。春季降雨量仅占全年雨量(572.7mm)的10%,而蒸发量却是降雨量的10倍。春旱不仅影响苗木成活和生长,而且引起土壤强烈返盐,危害同林植物。
蓟运河是本区唯一的地上水灌溉水源,但由于处在最下游,加之近年干旱缺雨,故水量少且水质差(属劣五类)。本区深层地下水全部为咸水,咸水体厚度达80-90m,矿化度20-50g/L。
2 “节水型盐碱滩地物理-化学-生态综合改良及植被构建技术”要点
天津开发区海林园艺公司的“节水型盐碱滩地物理一化学一生态一综合改良及植被构建技术”,2004年申请国家专利,2006年通过天津市科技成果鉴定,2007年取得国家发明专利证书。经过专家论证和招标,中新天津生态城选用了上述专利技术进行改土与绿化。该技术是一项水利工程、农业措施和生物技术集成的系统工程。其技术要点是:
(1)地下排水排咸工程。由碴石盲沟,淋层和集水井组成。碴石盲沟分为主干沟与支沟,两者垂直相交呈鱼骨状。支沟的间距依土壤盐碱及地下水埋深、矿化度状况而定。干、支沟在地面以下100-130cm,截面积30cm×20cm,沟内填满直径3-4cm的石碴。淋层为直径6-8mm的石屑组成,位于盲沟之上,厚度为10cm。主干沟每隔一定距离设一口集水井。集水井与市政排水系统相连,或自成体系把咸水排出区外。
地下排水排咸工程起到夏季排水(雨沥水),春秋两季排咸(浅潜地下咸水),降低和控制地下水位,以及排除土壤盐分的作用。
(2)田间蓄雨入渗工程。平整土地,或随高就低,做畦打埂,畦内整平,最大限度拦蓄降雨,做到不产生地表径流或少产流。
从地面至地下淋层,每隔50-100cm打一个直径4cm的小孔,孔内注沙使其成为沙柱,并在田间形成沙柱孔群,使伏雨能蓄积能渗漏,以提高伏雨洗盐的效果。
地下排水工程与田间蓄雨入渗工程,保证了降雨或灌溉后,被淋溶的土壤盐分经沙柱到淋层、进入盲沟至排水井,最后排出区外。
(3)截渗工程。因地制宜地采取各种截渗措施,以防止周边地下咸水和土壤水盐侵入绿地而引起“次生”盐渍化。截渗工程布设在绿地与水域,或绿地与未改造土地之间。各项截渗工程的深度均大于或等于地下淋层的深度,使其与淋层、肓沟等排水系统相连。
(4)快速培肥和提高通透性的农艺措施。重施有机肥料和草炭,配施硫酸亚铁,提高土壤肥力,增加团粒结构,调节土壤pH。地面铺沙,再加上沙柱孔群的作用,提高土壤透水通气性能,改善土壤水分物理性状。通过排水脱盐以及各项培肥改土的农艺措施,使滨海盐土在短时间内就具备园林植物所需的立地环境和适宜的水、肥、气、热条件。
(5)咸水灌溉洗盐。旱季时利用3-5g/L咸水(地上水或地下水)大定额灌溉冲洗改良盐土。由于具备完善的排水工程体系,利用咸水灌溉可同样取得排水脱盐效果。
(6)引进、筛选耐盐植物。引进、筛选耐盐园林植物,并在当地驯化。同时采取适宜的种、养、管技术,以适应盐渍环境。
3 “节水型盐碱滩地物理-化学-生态综合改良及植被构建技术”的生态环境效益
近年来,在我国华北滨海盐土(天津塘沽、汉沽、大港,山东东营)和苏北盐土(江苏启东)以及在启东圆陀角围海吹填的新陆地上推广应用“节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良及植被构建技术”取得显著的生态环境效益和社会经济效益。
3.1保护耕地资源
滨海盐土的改良多采用农田耕层熟化土壤、更换盐土后再种植园林植物。这是“绿一方、毁一方”,破坏耕地资源的做法。“节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良及植被构建技术”对盐土进行就地改造,不需要更换种植土。以天津海林园艺公司正在施工中的中新天津生态城门区绿化工程(面积8.7hm2)为例,按更换种植土50cm(一般草坪换土30cm、灌木60cm、乔木100cm)、土源地挖土深度100cm计算,就需要周边4.3hm2农田的0~100cm土层作为绿化的种植土。而采用上述专利技术就可以使4.3hm2农田免受破坏。
3.2节省淡水资源和节约工程投资
旱季时利用咸水灌溉冲洗,雨季时蓄存雨水、伏雨洗盐,可节省绿化用水30%以上。按天津盐碱地区年绿化用水量0.8m3/m2计算,中新天津 生态城(绿地率按40%计算)每年可节省绿化用自来水28.8万m3。
目前普遍采用的换土种植、暗管排水的工程投资约为95元/m2(2008年价,下同),而“节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良技术”约为55元/m2。利用该项技术,实现中新天津生态城的全部改土绿化可节省工程投资348万元。
3.3不污染环境、土壤不返盐
处于地下排水工程之上的土壤盐分,经灌溉和降雨淋洗后通过淋层到盲沟至集水井,并随市政排水系统或自成体系排出区外直接人海,因此,不会发生咸水污染环境和引起土壤次生盐化。
处于排水工程之下的土壤盐分因受到淋层和盲沟的阻隔(由碴石和石屑构成的大孔隙阻断了毛管上升水),不仅使地下水有效控制在临界水位(1.5m),而且土壤盐分也难以继续上升和表聚,故土壤不再返盐。
3.4滨海盐土成为轻度盐渍化土壤
地下排水排盐工程完成后随即进行灌溉洗盐,或经过一个雨季(天津、河北、山东等地雨季集中降雨,占全年降雨量70%以上),盐土脱盐成为轻度盐渍土。如全长4650m,面积4.9万m2的天津滨海新区大港十米河绿化带工程,灌水洗盐4次,每次灌水量1200m3/hm2,0-60cm土壤含盐量由9.46g/kg降至2.98g/kg。
江苏启东工业园滨海大道一期绿化工程,全长5600m,面积17.4万m2,灌水洗盐2次(个别3次),每次灌水量1200m3/hm2,0-60cm土壤含盐量由7.06g/kg降至2.61g/kg。
3.5乔、灌木生长良好,生态良性循环
经过改造和改良,由原来只生长碱蓬、黄须等盐生植物或不长植物的光板地,变成能生长当地适生的所有乔灌草的林带和绿地。
如江苏启东工业园滨海大道栽种的雪松、东方杉、国槐、垂柳、樱花等乔木,紫薇、红叶李、西府海棠、夹竹桃、南天竹等灌木,以及麦冬、白三叶、紫叶醡浆草等成活率均达到100%。
天津大港十米河绿化带栽种的国槐、法桐、白蜡、毛白杨、千头椿、银杏等乔木,碧桃、木槿、金叶女贞、紫叶小檗、榆叶梅等花灌木,沙地柏、红三叶、五叶地锦等地被植物,以及桧柏、雪松、云杉、大叶女贞等常绿树种,成活率都达到95%以上。
滨海盐土(土壤含盐量>6.0g/kg)演变为轻度盐渍化土壤(土壤含盐量<3.0g/kg),以及乔、灌、草等植被的构建与生长,不仅促进了土壤生物演变过程,丰富了生物多样性,而且绿化美化了环境,促进了生态良性循环。
参考文献:
1 天津市农业区划委员会土壤普查办公室,天津市土壤普查报告(郊区、县),天津:出版者不祥,1985
2 地质矿产部天津地质矿产研究所天津市地下咸水及微咸水利用的研究,天津:地质矿产部天津地质矿产研究所,1987
3 毛建华,陆文龙,潘洁,等天津滨海盐土的脱盐碱化及其防治,华北农学报,1996,11(1):87-92
4 刘太祥,马履一,毛建华,天津滨海新区土壤盐渍化及节水型盐碱滩地物理一化学一生态综合改良与植被构建技术,全国土壤污染监测与控制修复、盐渍化利用技术交流研讨会论文集,北京:中国环境科学学会,2007:209-213
5 毛建华,刘太祥,天津滨海东丽湖地区改土绿化的对策及措施,天津农业科学,2008,14(1):1-3