天津滨海新区盐碱土绿化综合治理技术研究

张金龙　王振宇　张清　李婧男

摘要：论述了天津滨海新区自然条件与土壤盐碱化关系，当前滨海新区城市绿化盐碱土综合治理模式与技术，并提出了今后滨海新区盐碱土治理研究重点和方向。当前滨海新区盐碱土治理模式以“抬”为基础，以“排”为核心，并辅助农业措施、物理化学措施和生物措施；主要技术方法包括土方填垫、暗管排水、翻土晒垡、施肥整地、客土改良、盐生植物改土、绿肥改土、耐盐碱园林植物改土等。

关键词：盐碱土综合治理；土方填垫；暗管排水；滨海新区

中图分类号： S156.4 文献标识码：ADOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2012.06.038

天津滨海新区位于渤海湾畔，东经117°20′～118°00′、北纬38°40′～39°00′，包括开发区、保税区、天津港3个功能区和原塘沽、汉沽、大港3个行政区以及东丽区、津南区的部分区域[1]。滨海新区规划总面积2 270 km2，其中盐碱土面积1 958.9 km2，占土地总面积的86.3%。由于土壤严重盐渍化，区域自然植被稀少，生态环境比较脆弱。天津滨海新区已纳入国家整体发展战略布局，目标是把滨海新区建设成经济繁荣、社会和谐、环境优美的宜居生态型新城区，成为服务中国区域经济发展新的增长极。为了实现滨海新区建设目标，必须对盐碱土进行生态治理。

盐碱土的综合治理包括工程、物理、化学、生物改良等技术和方法[2]。一些盐碱地区根据区域特点建立了独具特色的盐碱土综合治理措施，如“改排为蓄、水地共处、和谐生态”模式[3]， “三系统”治理模式[4]，“基塘系统”模式[5]，“井灌井排、井渠结合”模式[6]等。笔者在分析滨海新区自然条件与土壤盐碱化关系基础上，对该区域盐碱土生态治理的合理模式进行了分析研究。

1天津滨海新区自然条件与土壤盐碱化

1.1地形地貌

天津滨海新区地形地貌主要是海积低平原和海积冲积低平原类型[7]。海积低平原沿东部滨海地带呈条带状分布，宽度不等，地面高程1～3 m，地势低平，微倾向海面，坡降约1/10 000；低平原上有较多的盐滩、盐水沼泽和湿地景观。海积冲积低平原由近代海侵层和河流冲积而成，地面高程小于5 m；平原上有较多泻湖、洼淀、湿地、残留故道，较大的洼地有东七里海、团泊洼等。近些年，为了增加发展空间，海堤不断向外（海）推进，部分海涂或浅滩变为永久性陆地。

天津滨海新区自然地势低平，地表、地下径流不畅，加剧了土壤盐碱化程度，也增加了土壤脱盐治理难度[8]。一般离海越近，地势越低，土壤盐碱化程度越重；离海越远，地势相对较高，土壤盐碱化程度也相对较轻。

1.2气候条件

滨海新区位于中纬度欧亚大陆东岸，属暖温带半湿润大陆性季风气候[9]。气候特征表现为四季分明，春季太阳辐射强，空气干燥，多风少雨；夏季气温高，湿度大，降水多；秋季气温下降快，以晴为主，冷暖适中；冬季以晴为主，雨雪稀少，气候寒冷干燥，大地封冻。全年日照时数2 470.9～2 768.9 h，年平均气温11.4～12.9 ℃，年降水量522.0～663.4 mm，年蒸发量1 558.7～2 070.2 mm。

随季节性气候变化，土壤剖面盐分运动也发生变化[10]。春季水分蒸发强烈，盐分强烈积聚；初夏蒸发量和降水量接近，盐分相对稳定；雨季（7、8月）降水淋洗，盐分下移；秋季蒸发量较大，盐分略有上升；冬季表层土冻结，盐分基本稳定。

1.3水文地质条件

天津滨海新区地下水位埋深1～3 m ， 近海和南部区域多在1 m左右，高于地下水位临界深度。地下水矿化度一般在3～10 g·L-1之间，最大达30 g·L-1左右。水化学类型为Cl-Na 型、局部为Cl-Na/Mg、Cl-HCO3-Na/Mg 型。地下水主要接受大气降水和地表水入渗以及海水侧渗补给，而蒸发是其唯一有效排泄渠道。

天津滨海新区地下水位埋深浅、矿化度较高，是土壤盐渍化重要原因之一。研究表明[10]，地下水位埋深小于1 m 时，土壤的盐渍化程度随地下水矿化度增加呈近乎直线上升，土壤中盐的积聚增长较快。地下水位埋深在1～1.5 m 时，蒸发作用相对减弱，土壤的盐渍化程度与地下水矿化度呈曲线关系，盐量积聚增长相对缓慢。

1.4土壤条件

天津滨海新区盐碱土类型主要是滨海盐土和盐化潮土[11]。滨海盐土发育于海积成土母质，在成土过程之前和成土过程中，受海水浸渍而积盐，是土壤盐渍化主要成因。滨海盐土不仅表层含盐量高，心底土含盐量也高，有时底土含盐量还高于表层土壤，盐分以氯化钠为主，约占全盐量的80%左右。土壤质地与成土母质来源相关，主要有粘土、粉砂粘壤土和粉砂壤土。

盐化潮土主要分布在海积冲积平原的洼地及其边缘地带，是由各种类型潮土逐步积盐演化而成。盐化潮土含盐量变化较大，呈现季节性积盐与脱盐，盐分组成北部多以重碳酸盐-氯化物或氯化物-重碳酸盐为主，南部以硫酸盐-氯化物或氯化物-硫酸盐为主。

2 天津滨海新区盐碱土综合治理模式

3天津滨海新区盐碱土综合治理主要技术措施

3.1 工程技术措施

3.1.1 土方填垫土方工程措施抬高地面高程，相对地降低地下水位，是地势低平地区盐碱土治理的重要措施。农林业上常采用筑台条田（地）的方法来抬高微地形。天津滨海新区地势低洼，为了城市的安全，开发建设前一般对地面进行整体填垫抬升，地面标高抬升到大沽高程4.5 m左右，相应的地下水位相对降低到2.0 m左右，这为盐碱土有效治理创造了有利条件。滨海新区地表填垫土方主要有两种方式，一是从河口、海底（航道疏浚等）抽泥水吹填低洼地，再采用真空预压分离泥和水并排走水[12]；二是用工程废土、废渣，挖养殖池、水库的杂土填垫洼地。

3.1.2 给排水措施 “盐随水来、盐随水去”，建立有效的给排水系统是重盐碱土治理的核心。盐碱土治理排水方式有明沟排水、竖井排水、暗管排水等。暗管排水技术不占用土地，有效控制地下水位，排水排盐效果好，非常适合城市环境和符合城市建设的需要。滨海新区盐碱土生态治理采用了二级暗管排盐系统（图2），支排盐管（吸水管）把地下水或淋洗下渗水汇集到主排盐管（集水管），主排盐管连通市政管网把收集的水排到城市雨水管网。

暗管埋深、间距是暗管排水技术的关键参数，决定着暗管排水排盐效果和施工成本。研究人员针对区域自然条件、园林植物特性和市政排水条件，通过反复试验和实践，提出了“允许深度”理论[13]，依据该理论结合实践经验确定适宜的暗管排水排盐关键参数（表1）。“允许深度”是指在土壤积盐时期允许植物根系主要分布层土壤短时期内出现积盐，但不影响植物生长，经过人工或自然淋洗能较快脱盐，周年盐分基本稳定的地下水埋深。暗管外包滤料是暗管排水系统正常工作的关键。滨海新区暗管外包滤料主要采用碎石屑、砂子，成本较高。目前科研人员正在研究利用工业固体废弃物作为暗管排水外包滤料。滨海新区采用暗管排水技术治理盐碱土已有二十多年历史，经过长期的跟踪调查，暗管排水工程运行稳定，排水排盐效果明显[14]。

3.2物理化学措施

天津滨海新区土壤成土时间短，紧实板结，通透性较差，渗透系数大多为K×10-5～K×10-6 cm·s-1。为了提高土壤盐分淋洗效果，减少改良时间，采取了掺拌炉渣、河砂 、液态渣、山皮砂等物质来改善土壤通透性能，其中土壤与河砂的掺拌比例一般在4∶1（体积比）左右。此外，为了改善土壤结构、降低土壤酸碱度、防止土壤脱盐碱化，在盐碱土改良中普遍施用工业固体废弃物磷石膏或脱硫石膏，石膏施用量一般在5 000 kg·hm-2左右。

3.3农业措施

滨海新区盐碱土治理采用的农业措施主要有深翻晒垡、施肥整地、置换客土等。深翻晒垡打乱了土壤的层次结构，特别是打破河、海泥吹填土分层沉积形成的夹粘层等阻隔层，保证土壤水分运动通畅；深翻晒垡也增加了土壤孔隙度，降低土壤容重，改善土壤结构，提高土壤渗透性能。“肥能吃盐，肥能吃碱”，施有机肥是盐碱土改良重要措施之一。滨海新区盐碱土改良主要施牛粪和盐碱土专用有机肥，牛粪施用量0.1～0.2 m3·m-2土地。

采用客土置换技术能快速改良绿化盐碱土，尽快发挥绿地景观效果和生态效应。用作种植土的客土，其理化性状应能满足植物正常生长的基本要求。为了增加客土来源，同时利用园林植物的耐盐性，滨海新区制定了绿化用客土最基本标准，即土壤全盐含量≤0.3%、pH≤8.5。实际上，滨海新区绿化建设利用的客土盐分含量普遍在0.25%～0.35%之间、pH值在7.5～9.0之间，属中度盐化土壤。客土回填深度与园林植物根系主要分布深度一致，一般栽植乔木的绿地客土回填深度为100 cm，花灌木绿地客土回填深度60 cm，纯草坪绿地客土回填深度30～40 cm。为了防止客土被原盐碱土“污染”，盐渍化程度加重，在原盐碱土与客土之间铺设了一层隔盐层。隔盐层切断土壤毛细管、阻止盐分离子向上迁移。隔盐层采用孔隙度大、渗水性强的材料，如炉渣、液态渣、砂石、有机肥料等，厚度10～20 cm。

3.4生物措施

利用盐生植物治理盐碱土是一项经济有效的措施，但目前开发的具有较高观赏价值的盐生植物资源较少。滨海新区盐碱土绿化栽植的盐生植物主要有柽柳（Tamarix juniperina）和白刺（Nitraria tangutorum）等。柽柳主要用做绿篱、景观树和行道树，白刺主要做地被植物。这些盐生植物能在含盐量较高的盐碱土上正常生长（表2），景观效果也较好。可见，观赏盐生植物资源的开发研究有很大发展空间。

种植绿肥植物能改善土壤理化性状，减少地面水分蒸发，抑制土壤返盐，降低盐害。滨海新区在城市生态防护林网中套种紫花苜蓿、田菁等豆科植物。这些植物抗逆性较强，能在含盐量0.3%以上的盐碱土上生长。林下套种这些植物既美化环境，又改良了盐碱土壤。

栽植园林植物也可以改善土壤理化性状，减少地表蒸发，降低地下水位，改良盐碱土。选择耐盐碱能力较强的园林植物作为“先锋植物”，然后逐步引入耐盐碱能力弱的园林植物，是盐碱土生态绿化的一条有效途径。适应滨海新区环境的耐盐碱能力较强的园林植物主要有白蜡属植物（Fraxinus）、杨属（Populus）、柳属（Salix）、国槐（Sophora japonica）、刺槐（Robinia pseudoacia）、臭椿（Ailanthus altissima）、栾树（Koelreuteria paniculata）、构树（Broussonetia papyrifera）、合欢（Albizzia julibrissin）、梅属（桃、杏等）（Prunus）、榆属（Ulmus）、杜梨（Pyrus betulaefolia）、枣树（Zizyphus jujuba）、火炬树（Rhus typhina）、海棠类（Malus）、侧柏（Platycladus orientalis）、龙柏（Sabina chinensis cv. Globosa）、黑松（Pinus thunbergii）、油松（Pinus tabulaaeformis）、接骨木属（Sambucus）、忍冬属（Lonicera）、紫穗槐（Amorpha fruticosa）、蔷薇类（Rosa）、马蔺（Iris ensata）、萱草（Hemercollis fulva）、紫菀属（Aster）等。

4结论

天津滨海新区采用的以“抬”为基础，以“排”为核心，辅以物理化学措施、农业措施、生物措施的盐碱土综合治理模式经过长期的实践检验，效果明显，这为天津滨海新区生态城区建设提供了技术保障。但是，该项技术体系还有一些不足之处，如技术参数模糊不精确、技术体系实施成本较高、水土资源消耗较大。今后应继续完善盐碱土绿化生态治理技术体系，主要加强这些方面的研究，建立多目标（治理时间、治理成本等）暗管排水排盐关键参数决策模型，优化暗管排水设计，满足建设需求；因地制宜，把盐碱土生态治理与湿地构建结合，降低治理成本；开发观赏盐生植物资源，利用盐生植物治理盐碱土，丰富景观多样性，塑造区域特色；开发利用咸水、微咸水改良盐碱土，节约淡水资源。

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