干旱扬水灌区盐碱化成因及综合治理对策研究

何玉琛，聂俊坤，徐存东

（1.甘肃省景泰川电力提灌管理局，730400，景泰；2.华北水利水电大学水利学院，450045，郑州）

大面积的土地荒漠化已成为威胁干旱区人们生存和社会可持续发展的重大环境和社会问题。甘肃省景泰川电力提灌灌区（以下简称“景电灌区”）通过建设梯级扬水工程发展荒漠人工绿洲，40多年来极大地改善了区域农业生产条件，创造了良好的经济社会效益。但景电灌区长期不合理的大水漫灌、串灌和有灌无排、渠系渗漏，农业技术粗放以及相对封闭的地质地形条件等原因造成灌区大面积耕地出现盐碱化和次生盐碱化问题，严重制约着灌区农业可持续发展。本文分析了景电灌区土壤盐碱化和次生盐碱化产生的机理，并提出相应的盐碱地改良与综合治理措施。

一、研究区概况

景电灌区地处甘肃省河西走廊地区，灌溉面积39.33万hm2，属于干旱大陆型气候，多年平均年降水量186 mm，年蒸发量 3 600 mm，且风大沙多，年均风速为3.5 m/s，年均气温8.2℃，年日照时数为2 726 h。灌区内的地质构造是第三系统上的内陆河湖相地层和十分发育的第四系地层。灌区耕地土壤以荒漠灰钙土为主，土壤有机质含量低且结构松散，土壤中毛管发育多且连续程度好，利于水盐的运移。灌区内裸露的灰钙土地区为半农半牧区，水土流失严重，需进行水土保持、发展灌溉以提高土壤肥力，但同时灌区土壤盐碱化和次生盐碱化问题逐渐显露出来。因此探寻景电灌区盐碱地的形成机理，进行相应的恢复治理工作迫在眉睫。

二、灌区盐碱地成因分析

1.自然条件因素

一是干旱的气候条件。景电灌区深居内陆，属高蒸发低降水的温带干旱大陆型气候。稀少的雨量和有限的淋溶决定了进入土壤的水分大部分通过蒸发排泄到大气中。在地表蒸发过程中，土壤中的携盐水分沿着土壤毛细管上移，水分由蒸发耗散于大气，而盐分则留于土壤表层，随着盐分的不断积累即造成土壤盐碱化。

二是低洼封闭的地形条件。地表水和地下水从上游向下游流动的过程中，矿化度会逐渐升高，土壤盐碱化程度也由低到高。景电灌区内封闭、半封闭的盆地地形出流滞缓，排泄不畅，往往分布形成大量盐碱地。灌区内的草窝滩盆地四周环山，地形较为封闭，只在盆地东南角娃娃水地区形成一个自然汇水中心，再加上西部山地裂隙水和灌溉水渗入补给，致使该盆地地下水水位逐年上升，在地势低洼处地下水已经露出地表，造成大面积的盐沼地和弃耕地。

三是较高的成土母质含盐量。景电灌区的土壤母质富含残余盐和洪积盐土，并广泛分布着第三纪地层湖相沉积物、洪积物、风积物等。灌区表层100～150 cm为含盐量较高的风成黄土，在黄土与下层砂岩之间存在一层厚度约30～50 cm的红锈色泥质胶结砂层，该土层结构密实且隔水性强，阻碍了水盐下渗，致使表层土壤积聚盐分而发生盐碱化。

2.人工灌溉因素

一是粗放的灌溉模式。景电灌区普遍存在着大水漫灌、串灌等不合理的灌溉模式，相当部分农户仍错误地坚持高定额带来高产量的观念。过量的灌溉远超过作物生长需求量，并引发地下水水位升高，导致低洼处耕地大面积次生盐碱化发生。

二是匮乏的排水系统。景电灌区普遍存在重灌轻排的观念，有灌无排、蓄而不泄现象严重。为使土壤稳定脱盐，灌水与排水的比例应达到2∶1～4∶1，而景电灌区多数地区的这一比例超过10∶1，仅依靠潜水蒸发与天然形成的排碱沟来排泄灌溉回归水会造成灌排的严重失调，并引发土壤次生盐碱化。灌区兰石农场等地区排碱沟疏于管理，淤积堵塞严重，基本丧失排碱功能，亟待疏浚。

三是持续抬升的地下水水位。景电灌区人工提水灌溉前，高地土壤含盐量高，坡洼地含盐量低，未浇水土壤含盐量则更少。人工提灌前的地下水处于补给与排泄基本相等的平衡状态，地下水水位基本稳定。灌区上水后年均提水达3.9亿m3,除去因蒸散发消耗的水分每年有超过6000万m3灌溉水渗漏补给地下水，打破了灌区地下水原有补排平衡，造成灌区地下水水位逐年持续抬升。景电灌区自然条件下地下潜水蒸发的临界深度为2.0m，当地下水水位上升至潜水蒸发的临界深度以内时，盐分便会向表层土壤迅速积聚，最终造成灌区土壤的次生盐碱化。

灌区地势较低的草窝滩、梁家槽子等地曾是高产稳产区，但因地下水水位上涨带来的土壤次生盐碱化，导致亩产不足60 kg且部分耕地弃耕。相反，在灌区内地势较高地区的盐渍斑块则由大变小，盐碱化程度逐年缓解。如地势较高的西干六、七、八支灌溉区，因人工灌溉淋洗土壤，土壤逐渐脱盐，如今亩产可达300 kg。综上可知人工灌溉直接导致了灌区高处土壤淋洗脱盐，而低洼处因地下水水位上升而发生土壤次生盐碱化，过高的地下水水位是景电灌区低洼地土壤次生盐碱化的重要原因。

四是较高的地下水矿化度。景电灌区人工灌溉水在入渗、汇集和下泄的过程中溶入大量的氮、磷、钾等肥料元素和土壤盐分，具有较高的“肥力”。检测表明， 灌区地下水中的 P2O5、NH4+、NO2-等的含量较引黄水分别高出2.8倍、1.7倍和14.6倍以上，地下水矿化度多年平均值在1.3～12g/L之间，普遍较高。高矿化度的地下水通过土壤毛管上升至表层，或在汇水聚盐带蒸发失水，将盐分积留于地表，进而加剧土壤盐沼化。

三、灌区盐碱地综合治理对策

1.农业、生物及化学改良措施

（1）农业改良措施

一是土地整治。通过平整土地缩小畦块可消除局部洼坡积盐的不利地形，提高灌水均匀度和灌溉水利用率，从而有效防止土壤斑状盐碱化。灌区内的芦阳盆地、草窝滩盆地开展的土地平整工作,有效降低了碱斑面积,使农作物获得增产。

二是合理培肥。采取增施有机肥和种植绿肥相结合的培肥方式，不仅可提高土壤有机质含量,还可增加覆盖层,起到减少蒸发和抑盐的作用。灌区有机肥增施量取30000～45000 kg/hm2为宜，同时宜将有机肥均匀铺撒,并逐年深翻,从而增强土壤的熟化度。

三是深耕深翻。对灌区盐碱地进行深耕深翻，可及时破除板结,改善土壤通气和土壤透水性，同时也使得毛细管阻断，抑制土壤盐分的上移积聚。深耕深翻深度一般为25～35 cm，宜在夏收后及时进行。

四是覆盖地膜。通过对灌区土壤覆盖地膜，可使表层土壤水盐由垂向运移变为横向地膜侧向运移，从而降低地膜覆盖区内的土壤盐分，有效改良中轻度盐碱土地。

（2）生物改良措施

一是营造防护林。建设防护林能够扩大灌区地表植被覆盖，改善小气候环境，降低土壤和空气间的水热交换速率，通过减少地表积盐的动力，达到降低土壤盐碱积聚的效果。

二是种植耐盐牧草。对于灌区宜农宜牧且盐碱化程度较轻的土地，可推广种植耐盐碱抗贫瘠的绿肥作物，如碱茅、油葵、苜蓿等优良品种。通过种植耐盐牧草不仅可减少土壤盐分，还可为发展畜牧业创造条件。

三是化学改良措施。灌区盐碱地施用土壤化学改良剂，可中和土壤盐碱成分，改善土壤适作条件。目前主要的化学改良剂有PK剂增效剂、禾康、康地保等。施用化学改良剂时应综合采用深翻、松土、施有机肥、客土掺沙等农业辅助措施。

2.水利灌排改良措施

（1）合理灌溉，控制定额

景电灌区普遍采用漫灌、串灌等粗放的灌溉方式，致使地下水水位年均上升约0.2m。因此，可将漫灌改为畦灌、沟灌、小块灌等节水灌溉模式，同时严格控制灌溉定额，以提高灌溉水利用率。灌区目前全年灌溉定额约为6000～6750m3/hm2，若采取节水灌溉模式，则可年节约灌溉水近1 200 m3/hm2。另外，在井灌、引黄交叉灌区，可将井水与黄河水适当混掺利用，这样不仅减少了对引黄水源的依赖，还加速了地下水盐循环条件，改良了盐碱化土壤。

（2）推广节水灌溉技术

喷灌、滴灌具有省水、省工、省地、地形适应性强、灌溉水利用率高、投资运营成本高的特点。如灌区条山农场拥有滴灌耕地约900 hm2，灌溉水利用率可达65%，年均可减少灌溉渗漏水量66万m3。

膜上灌溉技术具有节水保温且投资较少的特点，近年在灌区推广迅速。目前，灌区已发展地膜小麦约1.6万hm2,玉米、蔬果等0.45万hm2，年均节水850m3/hm2，减少下渗量近35万m3。

（3）完善明沟与暗管排水系统

景电灌区次生盐碱化的重要原因是地下水水位过高。因此加强排水、调控灌区地下水水位是防治灌区土壤次生盐碱化的关键举措。灌区局部低洼区、重度盐渍化区应根据实际地形特征，开挖明沟、坎儿井，建设暗管暗道排水工程，疏通地下水排泄途径，从而降低地下水水位。如灌区内的马鞍山盐渍化区在建设排水工程后，地下水水位显著降低，上万亩的盐碱耕地得以改良，亩产小麦达250 kg以上。另外对排水沟渠严重淤塞地区，应经常不定期地开展对各级干支排水沟渠的清淤治理与维护工作，确保灌区排水系统的畅通。

（4）开发井灌利用地下水

景电灌区地下水矿化度较高，pH值平均为7.67，这种水质的地下水可由机井开采出来与引黄渠水混合，作为耐盐作物的灌溉水源使用。如东漫水滩开挖有62眼机井，年开采地下水量约1 100万m3用于居民及农业灌溉，不仅降低了对引黄渠水的依赖，更有效降低了地下水水位，缓解了土壤次生盐碱化。

（5）明沟、爆破式排碱

在灌区漫灌洗盐的治理模式下，通过开挖明渠排碱沟可使溶虑土壤盐碱成分的灌溉回归水顺利排出，从而有效降低土壤含盐量。如草窝滩开挖排碱沟之后，地下水矿化度由9.43 g/L降至9.08 g/L，地下水水位同时下降0.5～1.0 m，有效遏制了当地的次生盐碱化趋势。另外，在有红锈沙隔层的地区，可采取点线爆破的方式打通地下水盐运移通道。如在漫水滩总干三支附近，通过爆破法打通红锈沙层的阻隔，使得表层积盐随灌溉水下渗，从而缓解了土壤盐碱化。

（6）减小渠系渗漏

渠系渗漏是灌区地下水的重要补给水源。通过对输水渠道衬砌、铺设塑料防渗膜、砂砾垫层、聚苯乙烯保温板及防渗垫层等措施，可减少输水过程中渠道缝隙及冻胀破坏所引起的渠系渗漏，提高输水效率，并有效减少渠系渗漏对地下水的补给量。

3.健全灌区水资源管理机制

一是总量控制，合理调度。灌区应按照总量控制、定额分配、超量不补、节约归己的原则配置用水，并逐步引入水权观念。根据灌区供需水情况，按照夏、冬灌自上而下，春、秋灌自下而上的原则制定配水计划。依据耕地面积、灌溉进度，按比例将灌溉水分配至各级渠道、村组，促使用户节水灌溉。另外，灌区配水调度需满足各泵站区间、各分水口的流量要求，确保泵站前池水位维持在设计水位与加大水位之间运行，从而提高泵站提水效率与渠系水利用率。

二是推行季节水价。通过在灌区实行季节水价，采取经济手段压夏扩秋，促使种植结构更趋合理。目前，灌区夏秋作物的种植比例约为6.5∶3.5，接近6∶4的设计标准，季节水价调控效果逐渐显现，并达到缓解季节性供需水矛盾的目标。

三是强化用水效率考核。宜在灌区完善人工计量设施并全面推行水自动化建设，在各总干及独斗渠处安装自记式测水仪，不仅可提高量水精度，还可有效监督由跑、冒、滴、漏等管理不善导致的水量损失，促使水管理人员提升管理水平，从而提高渠系用水效率。

四、结 语

景电灌区盐碱地的综合治理是一项系统工程，必须注重工程、农艺、化学、生物等措施的相互配套，注重传统技术与新型实用技术的配套，注重水利、农业和土地管理部门的协调配合，注重工程排水在灌区土壤盐碱化治理中起到的关键作用。景电灌区盐碱地的综合治理对改善灌区耕地质量、改善区域小气候、恢复植被、增强灌区农作物抵御自然灾害能力以及促进灌区农业和地方经济持续发展均具有重要意义。

[1]缑倩倩,等.中国西北干旱区灌区土壤盐渍化问题研究进展[J].中国农学通报,2011(29).

[2]杨思存,等.甘肃沿黄灌区土壤盐渍化特征及其成因[J].干旱区研究,2014(1).

[3]徐德辉,等.干旱扬水灌区的水盐引排特点研究 [J].灌溉排水学报,2011(4).