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[摘 要]松嫩平原区内现有盐碱化土地373万m2,是世界三大片苏打盐碱地集中分布区域之一,基于对农业、牧业和生态保护的考虑,国内的不少专家学者对松嫩平原盐碱地进行研究和改良,但收效甚微。本文通过综合多种治理修复措施介绍,秉承可持续发展的理念,提出适合松嫩平原盐碱地治理与修复的综合治理措施。
[关键词]松嫩平原 盐碱地 治理 修复
[中图分类号]S[文献标识码]A[文章编号]1009-5489(2010)06-0165-02
一、松嫩平原地况
松嫩平原是我国最大的平原之一,自20世纪下半叶以来,该区的农、牧业有了很大的发展,并建成了能源工业基地,人口也成倍增长。由于水、土、生物资源被过量地开发、利用和气候日趋干旱化等原因,导致土地沙化、盐碱化和草地退化,盐碱荒漠化迅速发展,生态环境受到严重破坏,因此,对松嫩平原地区大量苏打盐分的来源、分布和盐碱化快速发展原因等问题的研究,改良灌区盐碱地和防止灌区土壤次生盐碱化,对发展农业、提高农业综合生产能力、增加农民收入、改善灌区生产、生态环境和建立可持续发展的和谐社会具有十分重要的意义。
二、松嫩平原盐碱土地成因及危害
(一)盐碱土地成因
土壤盐碱化形成的原因可以分为自然因素和人为因素两大类。自然因素中,松嫩平原三面环山,周围高地岩石风化后,地表径流和地下径流便携带大量可溶性盐类主要是NaHCO和NaCO向平原区汇集,每年可达15万吨,使得该片土地盐分含量不断增加,土壤理化性质遭到破坏。区域内地形平缓,坡降1/8000～1/5000,自然降水或承受高处来水后,水流缓慢,排水不畅,是盐分迁移的富集区。此外,该区土质粘重,透水性差,淋溶作用弱,使大量可溶性盐分聚集于表层土壤中。地下水属NaHCO型,埋藏较浅,潜水位为110～310cm,而且地下水矿化度高,一般为015～110g/L,pH值715～811。深层承压水中含有大量苏打,有可能逐渐上升而积聚于地表。再加上40～100cm土层中存在CaCO不透水层,使得淋滤水不易下渗,滞留于此层之上,形成了一个潜水面。这样溶出的盐分便容易通过地表蒸发作用或植被的蒸腾作用而不断输送到土壤部分。松嫩平原地处半湿润半干旱区,年降水量约450mm,而年蒸发量却为1200～1400mm,远远大于降水量。尤其是春秋两季,在强烈的蒸发作用下,地下水便借助土壤毛管作用上升,携带可溶性盐分向地表迁移并蓄积,使得地表土壤逐渐碱化。
同时人类在生产和生活中的不合理活动也加剧了盐碱化的发生,盲目毁草开荒,过度放牧、樵柴及采草,导致草原严重退化。特别是草原开荒将地下的盐碱翻到了地表,不利于植物生长;植被的大量减少又加剧了地表的蒸发作用,将盐碱带到地表,从而加剧了土地盐碱化,另外,挖草皮、取土、采药材等一些不合理活动也在一定程度上促进了土地盐碱化。
(二)盐碱地的危害
盐碱地直接危害农作物,造成作物减产。盐碱化的土壤是由于可溶性盐分含量大,土壤溶液浓度过高,渗透压力大,致使作物不能正常生长,造成作物减产。原因是作物的吸水借助于植物根毛的渗透作用,当土壤含有较多的可溶性盐分时,土壤溶液浓度增大,故渗透压相应增大,使作物根毛吸水困难,甚至吸不到足够的水分,使作物产生脱水或枯萎,同时盐碱土中有些盐分,对作物的根系直接毒害或腐蚀,也是影响作物正常生长或死亡,造成作物减产或绝收。盐碱含量过高的土壤分散性强,土壤结构恶化,遇水易分散,干时密度坚实,妨碍植物根系生长,不仅影响植物对水、肥的吸收,还降低土壤对水、肥、气、热的供应和协调,而且还限制土壤肥力的进一步的提高和潜在肥力的发挥,由于盐碱的存在使土壤中的腐植质的溶解度大大增加,使土壤中的腐植质含量降低,有机质含量少,同时还降低土壤中微量元素的有效性。这些不利的土壤肥力特征,影响着土壤结构和土壤养分的供给。因此,盐碱的存在,对耕作土壤的物理性状及肥力均可产生不良影响,对土地造成较大的破坏,严重影响了土壤的生产力的发挥和提高。据现有盐碱地改良利用的经验:轻度盐碱化土壤使作物减产10%左右,中度盐碱化土壤减产15%～30%,重度盐碱化土壤则减产30%～40%。其他危害表现为:盐碱地不仅对农作物、土壤造成破坏,而且对灌区内人们的生产、生活及生态环境造成破坏。
三、治理与修复措施
(一)水利工程措施
1.排水防治土壤盐碱化
排水措施是改良盐碱地、防止土壤次生盐渍化极为重要而不可代替的措施。由于盐碱地在土体中、尤其是在其表层积累了过量有害盐类,危害作物生长,因此改良盐碱地,首要的任务就是设法消除土壤中过多的有害盐分和减少盐分的来源。采用排水措施不仅可以将灌溉淋洗的水盐排走,而且还继之逐渐排除心、底土中的盐分和矿化地下水,并将地下水位控制在一定的深度,以防止或削弱盐分在土壤表层重新积累。
2.灌溉淋盐
松嫩平原的大部分处于半干旱和半湿润地区,蒸发量大于降水量,土壤中所含盐分不能被充分淋溶,因此在耕地中,特别是在底土和潜水含盐量较高的干旱地区,土壤往往存在着季节性的反盐现象。反盐时盐分主要集中于土壤表层,而且总含盐量并不太高。为了保证作物的正常生长,灌溉时,在原有为作物需水所需的灌溉定额中,适当增加一部分灌溉水量,使部分水量通过土层下渗淋洗盐分。
3.冲洗改良盐碱地
为了改良盐碱地而大量灌水,使土壤根系活动层的盐分减少到一般植物能正常生长的程度时即可种植作物。不过,重度盐碱地一般多处在地势低洼,自然排水不畅的地区,冲洗改良,必须结合采用人工排水措施。采取人工措施排水冲洗改良,排水沟必须保持通畅,而且一定要选择好适当的排水出路,以防盐分从改良地区排至另外的地区,使另一地区的土壤变坏,或污染水源和环境。
4.建立放淤、防渗系统工程
把含有较细颗粒泥沙的河水引入筑有畦埂的地块,使泥沙沉降下来,并使土壤中的盐分溶解、淋洗,通过排水系统排出灌区。泥沙中含有丰富的有机质和矿物养分,能增加土壤肥力,改良土壤理化性状。大面积放淤要专门进行规划设计,加强灌溉管理,防止淤积河道。放淤要选在水源含沙量大的季节进行,并与种植计划密切结合。
(二)农业生物措施
1.加强耕作管理
在农业生产中,用地与养地相结合,实现土地的持续利用。通过适当耕翻,特别是秋翻晒垡,切断土壤毛管孔隙,抑制土壤深层盐分的上升和由于冻融作用而造成的盐碱化。根据“肥能吃盐”的特点,增加土壤有机肥的投入量和秸秆还田量。实行农作物轮作倒茬,培肥土壤,提高土壤有机质含量,降低盐分含量,提高粮食产量。
2.引种耐盐碱植物
对盐碱较重的耕地可种植耐盐碱的向日葵、甜菜等作物。籽粒苋是一种较耐盐碱的植物,其蛋白质含量高,是优良的牧草,可作为盐碱地改良的先锋植物。棉花耐盐碱性较强,采用地膜覆盖早熟棉花已获得成功,尤其吉林西部地区已发展到几万公顷,利用棉花耐盐碱的优势,在盐碱地治理中发挥作用。黑龙江农牧发展有限公司引进了一种新植物——饲料酸模,田间试验表明有很强的耐盐碱能力,其蛋白质含量高,可作为饲料和食物添加剂,而且产量很高,有良好的推广前景。
3.水稻改良及水旱轮作
种植水稻是中国改良利用盐碱地的一个重要方法。即在插秧前进行泡田洗盐,并通过生长期淹灌和排水换水,冲洗和排走土壤中的盐分,能较快地起到改良盐碱地的作用。种稻改良盐碱地要有健全的灌排工程系统,以保证供水、排盐和控制地下水位。在水旱轮作区,为了减轻淹灌对旱作区的影响,须在稻田周围开挖截渗排水沟,将地下水位控制在临界深度以下。在不适于旱作的洼涝地区推广种稻改良盐碱地,更易取得良好的效果。
4.植树造林
盐渍土地区的植树造林,不仅能提供用材和其他林副产品,同时对盐渍土的改良利用具有积极的作用,植树造林,特别是营造农田防护林,有利于改善农田小气候,可以降低风速,减少蒸发,增加空气湿度。另外农田防护林还起到生物排水的作用,变地面蒸发为植物蒸腾,水分通过植物叶面蒸发散失,更有利于防止土壤盐分的积累。
四、松嫩平原盐碱地的治理与修复措施的比较分析
改良利用盐碱地的途径很多,上述的措施都有其一定的局限性。如排水工程能排出土壤盐分,也能控制和调节土壤水盐的变化,但不能改善土壤的理化性质;井灌井排,可以排灌兼用、防止土壤盐碱化,但它不能改善土壤养分状况等。随着科技的发展和技术的进步,近些年来,利用生物措施治理与修复盐碱地的措施方法层出不穷,通过多种措施的比较分析,以农业生物措施为主,再加上配套合理的水利工程和物理、化学措施有机结合,取长补短,发挥共同的效益,才是治理松嫩平原盐碱地的最佳方案。
[参考文献]
[1]李秀军,等.松嫩平原西部土地盐碱化与农业可持续发展[J].地理科学,2000(1).
[2]李取生,裘善文,等.松嫩平原土地次生盐碱化研究[J].地理科学,1998(3).
[3]盛连喜,等.松嫩平原盐碱化土地的修复与调控研究[J].东北师范大学大学报,2002(1).
[4]王尊亲,等.中国盐渍土[M].上海:科学出版社,1993.
[收稿日期]2010年3月30日
[作者简介]王龄松:吉林市环境保护监测站。
[关键词]松嫩平原 盐碱地 治理 修复
[中图分类号]S[文献标识码]A[文章编号]1009-5489(2010)06-0165-02
一、松嫩平原地况
松嫩平原是我国最大的平原之一,自20世纪下半叶以来,该区的农、牧业有了很大的发展,并建成了能源工业基地,人口也成倍增长。由于水、土、生物资源被过量地开发、利用和气候日趋干旱化等原因,导致土地沙化、盐碱化和草地退化,盐碱荒漠化迅速发展,生态环境受到严重破坏,因此,对松嫩平原地区大量苏打盐分的来源、分布和盐碱化快速发展原因等问题的研究,改良灌区盐碱地和防止灌区土壤次生盐碱化,对发展农业、提高农业综合生产能力、增加农民收入、改善灌区生产、生态环境和建立可持续发展的和谐社会具有十分重要的意义。
二、松嫩平原盐碱土地成因及危害
(一)盐碱土地成因
土壤盐碱化形成的原因可以分为自然因素和人为因素两大类。自然因素中,松嫩平原三面环山,周围高地岩石风化后,地表径流和地下径流便携带大量可溶性盐类主要是NaHCO和NaCO向平原区汇集,每年可达15万吨,使得该片土地盐分含量不断增加,土壤理化性质遭到破坏。区域内地形平缓,坡降1/8000～1/5000,自然降水或承受高处来水后,水流缓慢,排水不畅,是盐分迁移的富集区。此外,该区土质粘重,透水性差,淋溶作用弱,使大量可溶性盐分聚集于表层土壤中。地下水属NaHCO型,埋藏较浅,潜水位为110～310cm,而且地下水矿化度高,一般为015～110g/L,pH值715～811。深层承压水中含有大量苏打,有可能逐渐上升而积聚于地表。再加上40～100cm土层中存在CaCO不透水层,使得淋滤水不易下渗,滞留于此层之上,形成了一个潜水面。这样溶出的盐分便容易通过地表蒸发作用或植被的蒸腾作用而不断输送到土壤部分。松嫩平原地处半湿润半干旱区,年降水量约450mm,而年蒸发量却为1200～1400mm,远远大于降水量。尤其是春秋两季,在强烈的蒸发作用下,地下水便借助土壤毛管作用上升,携带可溶性盐分向地表迁移并蓄积,使得地表土壤逐渐碱化。
同时人类在生产和生活中的不合理活动也加剧了盐碱化的发生,盲目毁草开荒,过度放牧、樵柴及采草,导致草原严重退化。特别是草原开荒将地下的盐碱翻到了地表,不利于植物生长;植被的大量减少又加剧了地表的蒸发作用,将盐碱带到地表,从而加剧了土地盐碱化,另外,挖草皮、取土、采药材等一些不合理活动也在一定程度上促进了土地盐碱化。
(二)盐碱地的危害
盐碱地直接危害农作物,造成作物减产。盐碱化的土壤是由于可溶性盐分含量大,土壤溶液浓度过高,渗透压力大,致使作物不能正常生长,造成作物减产。原因是作物的吸水借助于植物根毛的渗透作用,当土壤含有较多的可溶性盐分时,土壤溶液浓度增大,故渗透压相应增大,使作物根毛吸水困难,甚至吸不到足够的水分,使作物产生脱水或枯萎,同时盐碱土中有些盐分,对作物的根系直接毒害或腐蚀,也是影响作物正常生长或死亡,造成作物减产或绝收。盐碱含量过高的土壤分散性强,土壤结构恶化,遇水易分散,干时密度坚实,妨碍植物根系生长,不仅影响植物对水、肥的吸收,还降低土壤对水、肥、气、热的供应和协调,而且还限制土壤肥力的进一步的提高和潜在肥力的发挥,由于盐碱的存在使土壤中的腐植质的溶解度大大增加,使土壤中的腐植质含量降低,有机质含量少,同时还降低土壤中微量元素的有效性。这些不利的土壤肥力特征,影响着土壤结构和土壤养分的供给。因此,盐碱的存在,对耕作土壤的物理性状及肥力均可产生不良影响,对土地造成较大的破坏,严重影响了土壤的生产力的发挥和提高。据现有盐碱地改良利用的经验:轻度盐碱化土壤使作物减产10%左右,中度盐碱化土壤减产15%～30%,重度盐碱化土壤则减产30%～40%。其他危害表现为:盐碱地不仅对农作物、土壤造成破坏,而且对灌区内人们的生产、生活及生态环境造成破坏。
三、治理与修复措施
(一)水利工程措施
1.排水防治土壤盐碱化
排水措施是改良盐碱地、防止土壤次生盐渍化极为重要而不可代替的措施。由于盐碱地在土体中、尤其是在其表层积累了过量有害盐类,危害作物生长,因此改良盐碱地,首要的任务就是设法消除土壤中过多的有害盐分和减少盐分的来源。采用排水措施不仅可以将灌溉淋洗的水盐排走,而且还继之逐渐排除心、底土中的盐分和矿化地下水,并将地下水位控制在一定的深度,以防止或削弱盐分在土壤表层重新积累。
2.灌溉淋盐
松嫩平原的大部分处于半干旱和半湿润地区,蒸发量大于降水量,土壤中所含盐分不能被充分淋溶,因此在耕地中,特别是在底土和潜水含盐量较高的干旱地区,土壤往往存在着季节性的反盐现象。反盐时盐分主要集中于土壤表层,而且总含盐量并不太高。为了保证作物的正常生长,灌溉时,在原有为作物需水所需的灌溉定额中,适当增加一部分灌溉水量,使部分水量通过土层下渗淋洗盐分。
3.冲洗改良盐碱地
为了改良盐碱地而大量灌水,使土壤根系活动层的盐分减少到一般植物能正常生长的程度时即可种植作物。不过,重度盐碱地一般多处在地势低洼,自然排水不畅的地区,冲洗改良,必须结合采用人工排水措施。采取人工措施排水冲洗改良,排水沟必须保持通畅,而且一定要选择好适当的排水出路,以防盐分从改良地区排至另外的地区,使另一地区的土壤变坏,或污染水源和环境。
4.建立放淤、防渗系统工程
把含有较细颗粒泥沙的河水引入筑有畦埂的地块,使泥沙沉降下来,并使土壤中的盐分溶解、淋洗,通过排水系统排出灌区。泥沙中含有丰富的有机质和矿物养分,能增加土壤肥力,改良土壤理化性状。大面积放淤要专门进行规划设计,加强灌溉管理,防止淤积河道。放淤要选在水源含沙量大的季节进行,并与种植计划密切结合。
(二)农业生物措施
1.加强耕作管理
在农业生产中,用地与养地相结合,实现土地的持续利用。通过适当耕翻,特别是秋翻晒垡,切断土壤毛管孔隙,抑制土壤深层盐分的上升和由于冻融作用而造成的盐碱化。根据“肥能吃盐”的特点,增加土壤有机肥的投入量和秸秆还田量。实行农作物轮作倒茬,培肥土壤,提高土壤有机质含量,降低盐分含量,提高粮食产量。
2.引种耐盐碱植物
对盐碱较重的耕地可种植耐盐碱的向日葵、甜菜等作物。籽粒苋是一种较耐盐碱的植物,其蛋白质含量高,是优良的牧草,可作为盐碱地改良的先锋植物。棉花耐盐碱性较强,采用地膜覆盖早熟棉花已获得成功,尤其吉林西部地区已发展到几万公顷,利用棉花耐盐碱的优势,在盐碱地治理中发挥作用。黑龙江农牧发展有限公司引进了一种新植物——饲料酸模,田间试验表明有很强的耐盐碱能力,其蛋白质含量高,可作为饲料和食物添加剂,而且产量很高,有良好的推广前景。
3.水稻改良及水旱轮作
种植水稻是中国改良利用盐碱地的一个重要方法。即在插秧前进行泡田洗盐,并通过生长期淹灌和排水换水,冲洗和排走土壤中的盐分,能较快地起到改良盐碱地的作用。种稻改良盐碱地要有健全的灌排工程系统,以保证供水、排盐和控制地下水位。在水旱轮作区,为了减轻淹灌对旱作区的影响,须在稻田周围开挖截渗排水沟,将地下水位控制在临界深度以下。在不适于旱作的洼涝地区推广种稻改良盐碱地,更易取得良好的效果。
4.植树造林
盐渍土地区的植树造林,不仅能提供用材和其他林副产品,同时对盐渍土的改良利用具有积极的作用,植树造林,特别是营造农田防护林,有利于改善农田小气候,可以降低风速,减少蒸发,增加空气湿度。另外农田防护林还起到生物排水的作用,变地面蒸发为植物蒸腾,水分通过植物叶面蒸发散失,更有利于防止土壤盐分的积累。
四、松嫩平原盐碱地的治理与修复措施的比较分析
改良利用盐碱地的途径很多,上述的措施都有其一定的局限性。如排水工程能排出土壤盐分,也能控制和调节土壤水盐的变化,但不能改善土壤的理化性质;井灌井排,可以排灌兼用、防止土壤盐碱化,但它不能改善土壤养分状况等。随着科技的发展和技术的进步,近些年来,利用生物措施治理与修复盐碱地的措施方法层出不穷,通过多种措施的比较分析,以农业生物措施为主,再加上配套合理的水利工程和物理、化学措施有机结合,取长补短,发挥共同的效益,才是治理松嫩平原盐碱地的最佳方案。
[参考文献]
[1]李秀军,等.松嫩平原西部土地盐碱化与农业可持续发展[J].地理科学,2000(1).
[2]李取生,裘善文,等.松嫩平原土地次生盐碱化研究[J].地理科学,1998(3).
[3]盛连喜,等.松嫩平原盐碱化土地的修复与调控研究[J].东北师范大学大学报,2002(1).
[4]王尊亲,等.中国盐渍土[M].上海:科学出版社,1993.
[收稿日期]2010年3月30日
[作者简介]王龄松:吉林市环境保护监测站。