干旱灌区盐碱地形成及改良利用区划综述

王 敏，周金龙，2

(1.中国地质大学 环境学院，湖北 武汉 430074;2.新疆农业大学 水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

干旱灌区盐碱地形成及改良利用区划综述

王 敏1，周金龙1，2

(1.中国地质大学 环境学院，湖北 武汉 430074;2.新疆农业大学 水利与土木工程学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

一直以来，干旱灌区盐碱地形成机理研究、盐碱地改良利用研究是干旱灌区盐碱地研究的主要内容。本文比较系统地阐述了盐碱地形成的影响因素、近年来国内干旱灌区水盐运动机理研究概况，并对盐碱地改良利用方法作了比较全面的总结，对盐碱地的合理开发利用和改良实践中所用的一些区划方法做了综合阐述。

干旱灌区，盐碱地，改良利用，区划

土壤盐碱化问题是干旱区可持续发展和改善环境质量的战略问题［1］。根据联合国教科文组织和粮农组织的不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.54亿公顷，我国约为9913万公顷，且分布范围广，是盐渍化危害最为严重的国家之一，尤其是生态系统脆弱的西部干旱、半干旱地区绿洲土壤盐渍化问题异常突出［2－4］，土壤盐碱化问题已成为我国粮食安全的重要威胁。土地盐碱荒漠化不仅导致土地数量的减少和土地质量的降低，影响植被的生长发育，使作物减产，而且影响整个生态系统的平衡，造成区域水盐平衡的破坏，对生物圈和生态平衡构成威胁［5］。

1 盐碱地形成的影响因素

干旱灌区分布在年降水量一般不足250 mm的干旱气候带及年降水量250～500 mm的半干旱气候带，降水稀少，蒸发强烈，盐碱地分布广泛。一般认为，盐碱地是在一定环境条件下形成和发育的，盐碱地的形成因素主要有气候、地形及地貌、水文及水文地质、成土母质、生物因素及人为因素［6］。

1.1 气候因素

区域性气候决定着一个地区水量分布，从根本上决定着一个地区盐碱危害形势。我国西北内陆地区是干旱灌区的主要分布区，气候干热，降水稀少，为盐碱危害的发生创造了条件。王遵亲［6］在《中国盐渍土》一书中将气候因素对盐碱地形成的影响作了全面的论述，阐述了干旱气候、季风气候、冻融、风在盐碱地形成中所起的重要作用。罗家雄［7］对我国干旱灌区分布最广的新疆垦区特殊的区域性气候在盐碱地形成过程中所起的作用做了比较深入的分析。

1.2 地形地貌因素

地形及地貌影响土壤盐碱化形成。地表水和地下水从上游向下游流动的过程中，矿化度会随之逐渐升高，土壤盐碱化程度也从低到高，往往形成不同盐碱地地球化学分异带。从大、中地形来看，土壤盐分的累积是从高处往低处逐渐加重的，一些地势较低洼的汇水区常常是盐碱危害比较严重的地区。如我国内陆干旱地区，一些内流封闭盆地、半封闭的出流滞缓的河谷平原和冲积平原往往分布有大量的盐碱地。但是，在一个大区域范围内，由于内外营力作用而引起的地表形态差异，又常常造成水热状况不同，并导致水盐的重新分配。赵晓彬［8］研究分析了榆林沙区无排灌条件盐碱地水盐运动的时空变化过程，表明地形因素起着重要作用;罗金明［9］等通过野外定位观测和室内分析，表明松嫩平原盐渍化区4种微地貌单元碱化层出现的高度和含盐量均不相同。

1.3 水文及水文地质条件

干旱灌区土壤盐碱化主要受地表径流和地下径流的影响。地表径流影响土壤盐碱化有两种主要方式:一是通过地表径流淹没地面，进入土体中，使水溶性盐分残留于土壤中;二是地表水向地下水渗漏，增补水盐量，增加矿化度。浅层地下径流则是影响土壤现代盐分运动非常活跃的因素，是土体盐分运移的基本动力，对于土壤盐分的累积及组成，都具有十分重要的作用。刘广明通过土柱实验研究了地下水作用条件下土壤的积盐规律，表明地下水对土壤积盐影响显著［10］。干旱灌区的地下水埋深往往控制着盐分的积累，人们通过调控水位来改良盐碱地。

1.4 成土母质

我国西北干旱地区盐碱地成土母质主要是第四纪沉积物，主要包括湖相沉积物、洪积物、风积物等，由于水资源缺乏，地下水淋洗迁移作用不如湿润地区强烈，这里的岩石一般都不同程度的含有可溶性盐分，岩石风化物和其析出的盐分随水搬运至盆地，成为盆地土壤母质盐分的主要来源;一些地区存在盐岩可作为盐的来源;不少成土母岩中都含有一定量的苏打。除成土母质的物质内容外，成土母质的结构也是影响土壤积盐的重要因素。如成土母质多具层状结构存在厚度不同的粘土夹层，会对水盐运移产生很大影响，成土母质中不同的颗粒级配，会影响土壤毛细水的赋存与运动，影响盐分的积累与淋脱。方文松等［11］通过土壤性质对渗透深度的影响的研究表明，当土壤质地由轻变重，或由砂变粘，则渗透深度由深变浅。殷波等［12］通过对不同土壤质地新疆棉田膜下滴灌盐分的运移与积累规律的研究，发现在壤土和粘土中呈现不同的规律。

1.5 生物积盐作用

在土壤形成的生物小循环中，植物具有十分重要的作用，在土壤的盐碱化过程中，植物对盐分在土壤中的累积作用，也是不可忽视的。一些植物体内含盐量大，如新疆北部的玛纳斯地区的盐穗木含盐量达到26.7%，更干旱的阿克苏，植株含盐量已达到57.8%，这些植物遗体被分解后，形成钙盐和钠盐，在附近高浓度分布［6］。干旱灌区往往植被覆盖率很高，由于气候干旱，蒸发极其强烈，往往水走盐留，盐分在浅层土壤中积累。

1.6 人为因素的影响

干旱灌区人为因素对土壤盐碱化影响主要有以下几个方面:一是由于灌溉和排水工程不完善导致的地下水位上升，造成土壤积盐;二是农业技术措施不当，如土地未平整，往往容易导致局部积盐;农作物安排不当引起的覆盖度降低，最终加剧了蒸发，造成表土积盐;三是长期引用高矿化度水进行灌溉。陈雯龙［13］对新疆和田县的盐碱地现状进行了研究，结果表明人为因素是灌区盐碱地形成的主要因素。

2 干旱灌区水盐运移研究

水文及水文地质条件和土壤质地控制着盐碱地的水盐运移状况，而水盐运移状况直接控制着盐碱危害的发生。干旱灌区是盐碱地改良利用和次生盐碱化防治的主战区。近年来，围绕灌区盐碱地的研究已做了大量的工作，从不同的角度对干旱区水盐运移的规律和机制进行了探索。主要有以下几种:结合特殊灌溉方式的水盐运移研究，如张伟［14］、王一民［15］、吕殿青［16］等对覆膜滴灌下水盐运移规律的研究以及结合农田特有的不同灌溉方式下水盐运移规律比较研究［17］;结合生物生长状态下的水盐运移研究，如以王伟［18］、虎胆·吐马尔白［19］、张展羽［20］开展的干旱地区的实验研究;结合特殊土壤质地的水盐运移研究，如张殿发［21］针对冻融条件下土壤中水盐运移规律做了模拟研究，王巧焕［22］对灌溉条件下黄土层中水盐运移的研究;生物作用下的水盐运移研究也是研究重点。如在新疆巴州试验站针对棉田所做的滴灌条件下的水盐研究;结合干旱地区淡水资源匮乏，近年来不少学者做了咸水及微咸水灌溉条件下的水盐运移研究［23－26］;其中结合覆膜滴灌的微咸水灌溉方式正得到大面积推广，产生了很高的经济价值。此外一些学者对水、盐、热的运移机理进行了探索，由于这方面的实验研究相当困难，目前仅停留在对一些已有理论的试验与建模验证阶段，离实际应用还有相当长的距离［27］。

3 干旱灌区改良利用研究

盐碱地的改良利用方法，大致可分为水利改良、物理改良、化学改良和生物改良等。

干旱灌区由于仅靠自然降水无法满足农业需水要求，必须发展水利灌溉满足农业需要，这使得水利改良在盐碱土的改良利用中被摆在了举足轻重的位置。目前水利改良以农田排水的方法为主，将土壤中盐分排出农田，降低土壤盐分含量，为作物生长提供良好的水盐环境。农田排水主要有明沟、暗管、竖井等排水形式［28］。我国农田灌溉一直以来都是用淡水灌溉，一些学者打破传统的淡水洗盐模式，改用微咸水或咸水灌溉，并取得成功。

物理改良主要通过平整土地、深耕晒堡、松土施肥、抬高地形、微区改土、铺砂压碱等措施，改善土壤物理结构，增加土壤透气透水能力，提高土壤盐分向深层迁移的能力，降低根区土壤盐分含量，进而为作物生长创造良好的水盐环境。刘虎俊［29］在河西走廊将深耕、客土等措施与淡水洗盐相结合，应用地表覆盖、免耕和沟植技术改良土壤，取得了良好的效果。

化学改良方法主要通过向盐碱地中投放土壤化学药剂(改良剂)改善土壤适作条件。其原理是利用添加高价离子，置换土壤颗粒上吸附的单价钠离子，增加钠离子的可移动性和颗粒间的连接力，形成有利于农业生产的团粒结构。由于化学药剂具有周期短，见效快，且效果显著等特点，目前化学药剂已被广泛用于盐碱地改造。化学药剂主要有石膏、磷石膏、过磷酸钙、腐殖酸、泥炭、醋渣等［30－31］，改良剂主要有 PK剂增效剂［32］、禾康［33］、康地保［34］等。

生物改良盐碱地主要是指通过现代生物技术，培育高耐盐植物在盐碱地中直接种植，或者使用有机肥料或微生物菌肥，增加土壤有机质，培肥土壤，逐步改善土壤物理化学特性。由于寻求耐盐度高的作物是生物改良的基础，美国、俄罗斯、印度、以色列、巴基斯坦和中国等国家分别利用常规育种法、辐射育种和基因工程等方法选育出了一系列耐盐碱植物。植被修复是盐渍化土地恢复最经济有效的措施，盐碱地修复的最终目标是实现植被的恢复与重建。随着科学技术的不断进步，对植物耐盐性、耐盐生理、耐盐遗传等方面的研究不断深入，应用盐碱地植被构建技术，有效利用耐盐性植物品种进行盐碱地改良，必将大大加快盐碱地改良利用的进程［35］。

目前盐碱地的改良利用技术方法的应用研究很多，在生产实践中很少用单一的方法，一般综合以上各种方法，因地制宜。

4 盐碱地区划方法

要实现盐碱土土地资源及其合理开发利用和改良，正确的做好分区规划是必要前提。分区采取先取指标，后划区的原则，指标选取要抓主放次，通过影响盐碱地积盐的主要因素来选取，如气候类型、水文及水文地质、土壤质地、地形地貌、人类活动等;通过盐土成因类型划分为:草甸盐土、沼泽盐土、洪积盐土、残余盐土、碱化盐土等作为亚类划分的指标等。选取指标的方法主要有:因素分解法、成因及结果表现分析法、指标赋权方法、层次分析法、熵值法等。周金龙［36］通过对新疆尉犁县平原灌区盐碱地形成的主要影响因素分权赋值，利用加权求和函数对盐碱地进行了划分，此方法简便易行，实用性强。土地区划方法主要有:模糊综合模型、灰度关联度模型、物元模型、人工神经网络模型、主成分分析法、聚类分析法、判别分析法等，目前这些方法已相继被学者应用在盐碱地的改良利用分区中。盐碱地区划往往根据形成盐碱地的影响因素划分，确定主要的影响因素为划分依据，如刘延峰［37］在对新疆焉耆盆地土地积盐的分析中就运用了人工神经网络的方法，分析了盐碱地形成各影响因素的相关度，这对于分区十分关键。盐碱地的类型可根据土壤水中主要离子类型确定，黄运祥［38］运用主成分分析法，确定了新疆阿瓦提地区盐碱地的主要离子类型，可作为分区的依据。目前，关于盐碱地分区方法缺少系统的研究，应用新方法对盐碱土进行分区的研究还鲜有人涉及，分区在盐碱地改良利用实践中的重要作用还有待在今后的工作中引起研究者们的重视。

5 干旱灌区盐碱地的研究展望

“十二五”期间，我国提出发展完善现代农业产业体系，发展高产、优质、高效、生态、安全农业，全面加强农田水利建设，完善建设和管护机制，加快大中型灌区的灌排泵站配套设施改造。加强干旱灌区盐碱地的研究，为大面积的干旱灌区盐碱地综合治理提供技术支撑成为盐碱地治理改造工作中的关键环节。相信在国家政策鼓励和强有力的资金支持下，盐碱地的研究也必将进入一个新的历史机遇期。结合目前我国干旱灌区盐碱地研究的现状，新时期盐碱地治理工作将主要从以下几个方面获得突破:

(1)区域差异性影响因素调查分析结合水盐运移理论研究成果在盐碱地改良利用与防治实践中的应用，有待进一步加强。现有的盐碱地理论很多，然而如何区分这些理论在实践中的指导效果，还需要研究人员做进一步分析甄别。现有模型是基于实验和经验得出的，由于地域不同，水文地质条件、土壤质地状况会有很多的差异，因此模型的适应性问题将变得突出，针对不同地区的模型校正与改善将成为研究的重点。此外，随着研究技术水平的提高，使得更加微观深入的理论研究成为可能，多学科宽领域交叉性的研究也是一种发展趋势。

(2)盐碱地改良综合利用成为必然，如何更好地融合水利、物理、化学、生物等众多学科，使之成为综合的治理系统成为一种研究的新趋势。在保证系统效果大幅提高的前提下，而又不损害治理方案的经济性和可持续性，将成为盐碱地改良综合利用的新挑战。此外，新理论催生出的新方法将值得期待。

(3)完善盐碱地信息收集将成为工作的重点。遥感技术成本低、速度快、历史资料积累丰富、信息量巨大，这是传统方法所不可比拟的。现阶段利用 RS、GIS、GPS和数学模型是进行盐渍土定性、定量、动态分析、管理、信息提取、监测与预报研究和土地区划的重要手段。基于遥感影像的土壤盐渍化程度分级提取和基于GIS手段的土壤盐渍化分析与模拟预测技术日趋成熟。随着我国在卫星技术、自动化控制、大型计算机、导航定位系统等高精尖技术领域的高速发展，我国空间信息和遥感技术的在农田水利上的应用将发生巨大的改观。

6 结语

综上所述，查明干旱灌区区域水资源分布及水文地质条件，综合影响盐碱地形成其他各方面的影响因素，从土壤水盐运移基本原理出发，结合干旱灌区农业生产的实际，发展适合干旱灌区盐碱化土壤开发利用方法，选择合理的区划方法进行改良利用区划，以及建立现代化的农田水利排灌系统，是解决干旱灌区土壤盐碱化问题的根本途径。

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Summary on Formation of the Saline－alkali land，Its Improvement and Utilization Zoning of in the arid Irrigation Area

WANG Min1，ZHOU Jin － long1，2
(1. School of Environmental Studies，China University of Geosciences，Wuhan 430074，Hubei;2. College of Water Conservancy and Civil Engineering，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China)

Formation mechanism and improve0ment and utilization of the saline－alkali soil are the main research contents in the arid irrigation areas. The paper systematically expatiates on the factors that have influenced the formation of the salinealkali soil and general descriptions on mechanism of water－salt transport researches in the arid irrigation area in recent years in China，and comprehensively summarizes the methods of its improvement and utilization，and also elaborates some zoning methods of reasonable development and practical utilization.

The arid irrigation area;the saline－alkali land and improving and utilization;zoning

S287

A

1004－1184(2012)01－0074－03

2011－09－26

国家自然科学基金项目(51069016;50969010)和新疆自治区水文学及水资源重点学科基金(xjswszyzdxk20101202)资助。

王敏(1986－)，男，湖南岳阳人，在读硕士研究生，主攻方向:地下水利用与保护、盐碱地改良利用。