陕北盐碱地综合治理新模式探讨

庞喆++陈田庆++郝起礼

摘 要：为探索陕北盐碱地治理模式，以陕西省定边县堆子梁镇盐碱地土地综合整治项目为例，在基于“改排为蓄、水地共处、和谐生态”综合治理模式思想的指导下，进行土体有机重构，形成一套兼顾生态和经济效益的开发性治理新模式。分析长期田间试验观测资料得出：在改排为蓄的治理模式下开发整理为农耕地的盐碱区，土壤质量及作物产量逐年提高，取得了较好的效果。此治理模式是盐碱地治理的工程突破口，为盐碱地的治理提供了依据。尽管如此，陕北盐碱地盐碱化问题依然严峻，仍然是今后治理研究的重点区域之一。

关键词：土体有机重构；盐碱地；改排为蓄

中图分类号：S156.4 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20171232008

引言

在我国，盐碱地广泛分布，我国盐碱地总面积大3.455×107hm2，土地盐碱化不仅危害作物赖以生存的土壤条件，而且祸及作物的生长，造成作物缺苗或死亡，从而使农作物减产，阻碍农业生产的发展，土壤盐碱化是当地发展农业经济的重要限制因素[1]。盐碱土的有机质含量低，pH高，降低了锌、锰、铁、铜等中微量元素的有效性；盐碱土溶液浓度高，渗透压大，降低了作物吸收水分、养分的能力，影响作物正常的新陈代谢机能，危及作物的生长发育，造成作物缺苗、减产，甚至死亡。据统计，轻度盐碱化土壤缺苗减产 10%～20% ，中度盐碱化土壤缺苗减产 20%～50% ，重轻度盐碱化土壤缺苗减产 50%～80%。盐碱化土壤结构差，空隙度低，保墒能力差，盐碱化土壤容易僵硬板结，肥力下降，地力退化。现如今，人口、粮食、土地资源压力不断增加，盐碱地作为一种退化的土地资源，加之分布面积的广泛性，对盐碱地治理模式的研究，能大大缓解土地资源压力。

1 项目概况

1.1 项目区概况

项目区位于毛乌素沙漠的南沿，距定边县城80余km，

距堆子梁镇8km，地理坐标为E1081500～1081845、N373730～374230。沙草滩区与黄土梁峁区交界，大部分为盐碱土，土壤分布有沙盖垆土，占总面积的12.38%；有沙蒿土（分布于半固定沙丘），占总面积的16.58%；有黄沙土，占总面积的22.39%；有油沙土，占总面积的15.42%；有轻盐碱土，占总面积的19.37%；有重盐碱土，占总面积的13.05%；有红胶土，占总面积的0.81%。耕层土壤有机质含量0.01%～0.85%，全氮含量0.03%左右，碱解氮含量为24～34mg/kg，速效磷含量为3.7～5.2mg/kg，氮磷比值7.5：1。有机质含量低，土壤肥力不足，且易受风蚀和旱灾危害。

项目区是20世纪80年代洪水淤积区，属于八里河下游排水泄洪末端，由于地壳构造作用，褶皱断层较多。地表土层1.6m左右有层半胶结—密实的灰白色河湖相沉积，形成了隔水层，积水不易通过地下渗流，积水逐渐蒸发成滩。由于毛乌素沙漠边缘南移入侵，与南部山丘遥相对应，形成四周高中间低的槽形封闭式洼地，造成项目区内地下水位上升，土壤盐分随毛管水上升到地面，盐碱化逐渐严重[2]。野生红柳、小叶芦苇和盐蒿为主要的植被。项目区盐碱侵蚀分布情况见图1。

1.2 限制因素分析

1.2.1 干旱

项目区多年平均降水量318mm，总量少且时空分布不均，7—9月份降雨集中，约占全年降雨量的61.3%，且多暴雨，有效降雨量有限，加上地下水资源没有得到有效利用，干旱缺水成为土地利用和农业生产发展的主要限制因素。合理开发地下水，配套现代化的节水灌溉设施，发展优质高效节水型基本农田，以工程水利实现农业增产和水资源的高效利用。植树种草，增加植被覆盖率，减轻风沙危害，遏制水土流失，确保充分入渗，增加土壤水分含量，从资源水利的角度促进区域水资源的可持续利用，是解决干旱的主要措施和根本出路。

1.2.2 水土流失

项目区风力侵蚀。由于下垫面缺乏覆盖，松散的沙粒在风力作用下极易产生侵蚀，沙粒通过吹扬、跃移、堆积完成侵蚀过程，风蚀使沙丘移动、表土剥蚀，导致土地肥力下降，甚至破坏土地，吹蚀种子，倾覆作物，导致减产减收，水土流失是项目区主要的自然灾害之一。项目建设经过土地平整、土壤改良、农田防护林和防风固沙林建设，优化了土壤理化性状，增强了土壤抗蚀能力，构建了水土流失防护体系，增加了下垫面覆盖率，有效遏制水土流失的发生发展，削弱甚至消除水土流失对土地利用的限制。

1.2.3 土地盐碱化

项目区气候干旱，地下水位高（埋深0.3～2m，矿化度高），太阳辐射强烈（年日照时数为2743.3h，太阳总辐射热能为5.75×106 J/m2），强烈的水分蒸发造成土壤含盐量逐渐增加，形成盐碱土，造成土壤板结与土壤肥力下降，阻碍作物生长[3]。针对这种情况，项目将平整土地，消除盐分富集的微域地形条件，使土壤在降雨、灌溉条件下的水分入渗和蒸发均匀，以减少地形因素带来的土壤次生盐渍化。同时，建设排碱系统，排碱沟不但可以排除灌溉退水、降雨所产生的地表径流，而且可以排除灌溉渗漏水、淋盐入渗水和部分地下水。在此基础上进行覆沙和改良工程，进一步改善土壤结构和水分蒸发情况。

2 工程措施

2.1 土地平整工程

根据项目区实测地形图，项目区除北部沙地需大规模进行土地平整外，其余大部地块土地较为平整，坡比小于3‰，除了现有的部分小面积地块使用推土机进行平整外，主要的工程量在于对排碱沟开挖的土方进行平整，这样同时可以增加田面高程。

土地平整时，根据田块设计，将高处的土回填至低洼处，挖、填按分单元，分块、分区和整体平衡逐级优先考虑，并且每块田块尽可能半填半挖，平整工程量较小，运距短。

2.2 覆沙覆土工程

項目区日照充足，冬冷夏热，昼夜温差大。因此，地面蒸发量大，盐分表面聚集较强，容易造成土地板结。为确保将该项目开发成为旱涝保收耕地，从外调运沙对土壤进行覆盖，与原有盐碱土混拌均匀，增加土壤孔隙度，抑制土壤盐分表面聚集，以改善土壤的理化性质，覆沙10cm。沙土具有含盐量低、结构疏松的性状，土壤质地为砂土，沙地土壤与盐碱土壤混合，改善土壤质地，降低盐碱土的盐碱含量。主要依靠破坏盐碱土中盐分和水分上移赖以生存的毛管作用来制约盐分的表聚，沙地土壤毛管空隙大、不能形成毛管吸力的作用，进而限制下层盐碱土的盐分向上移动。

一般农作物生长的耕作层厚度为30cm，覆沙10cm并与原有盐碱土充分均匀混拌，可以有效的降低原有盐碱地板结作用，增大土壤的孔隙度，防止耕作层表面因板结、蒸发造成的盐分大量聚集，降低土壤盐分。同时覆沙厚度不能过大，因为沙子本身漏水露肥，在陕北风沙滩区本身就干旱、降雨少、蒸发强，水分对作物至关重要，需要靠原有粘土保墒保肥。因此考虑综合因素，覆沙厚度为10cm，在耕作层沙土比例1：2。以增大土壤孔隙度、防止返盐、增加土壤盐分的弥散流动。

2.3 排碱沟工程

由于项目区地下水位较高，为降低表面盐碱化，需降低地下水位，并在灌溉时洗盐压碱。设计蓄水沟网，规划蓄水湖和淹没区。地下水位被控制在农作物根系生长的有效范围内，满足作物生长的同时防止土壤次生盐碱化。在项目区外围开挖截水沟，根据土方开挖工程定额，考虑到项目区水位埋深较浅，经测土壤含水率为19%，故采用1：1的边坡系数，并采用陈祖昱《土质边坡稳定分析stab程序》进行分析，边坡系数稳定。

根据《灌溉与排水工程设计规范》，结合项目区实际情况，排水标准采用10a一遇标准。本设计采用的最大地块面积作为设计断面标准，则其他地块都能满足排水及洗盐压碱要求。规划排水干沟、支沟、农沟（截水沟）采用梯形断面土质沟渠，排水沟的设计流量按稳定均匀流公式进行计算。依据《灌溉与排水工程设计规范》规定，结合项目区的土质、地形和排水排碱要求，确定排水沟沿宽分别为10m、8m、6m，沟深为分别2.4m、2.2m、2m，边坡系数m=1：1。经计算，面积最大地块的排水沟的排水能力大于排水设计流量，以此断面设计排水沟可以满足排水要求。设计排碱沟，要使沟道能通过排涝设计流量；还要满足控制地下水位等要求。排碱沟的设计水位可以分为排渍水位和排涝水位2种，确定设计水位是设计排碱沟的重要内容。

2.4 土壤改良工程

2012春，在项目区试种9hm2玉米试验田，除了2hm2左右的地因为盐碱侵蚀严重没有出苗外，其它6hm2左右的玉米长成并结果实，秋季秸秆覆盖还田。2013年对项目区所有盐碱地进行以土壤改良为目的的种植工作，试验田块的出苗率和长势明显好于相邻地块。本次主要种植耐盐碱的紫花苜蓿、糜子、蓖麻、玉米等，秋天秸秆还田，作为盐碱地治理的重要手段之一。在盐碱地上覆盖作物秸秆后，明显地减少了土壤水分蒸发[4]。它阻止水分与大气间直接交流，对土壤表层水分上行起到阻隔作用，进而减少了盐分的上移，减少了土壤表层盐分的聚集，同时还增加光的反射率和热量传递，降低土表温度，从而降低蒸发耗水；同时，秸秆还田还能保墒蓄水，调节地温、改善土壤结构，提高土壤肥力[5-7]等，土壤改良工程不仅改善了土壤的结构和水分垂向运移，还改善了土壤的养分环境。

3 结果与分析

盐渍化土壤的形成是一个长期而复杂的过程，盐渍土改良也是一个复杂的系统性工程。任何单一的措施，都有其自身适用条件和技术优势及局限性。“改排为蓄”和秸秆还田的方式进行土壤改良治理盐碱地是将农业技术和水利相结合的综合措施，既起节水作用，又起培肥改良盐碱土壤的作用，不仅对土壤水盐环境产生影响，而且是对土壤生态环境的综合作用。“盐随水来，盐随水去”是盐碱地中水盐运动的特点。有效控制水位，是“改排为蓄”理论的精髓[8]。只要能控制土壤水分蒸发就可减轻盐分表聚，达到改良的目的。

工程实施后，对田间表层土壤土样进行化学监测。对结果进行分析，表明：秸秆覆盖还田和改排为蓄使盐碱土壤中HCO3-、Cl-、SO4-2、、Na+、K+、含盐量、总碱度含量等盐碱指标大幅下降，尤以SO4-2、效果最明显。由此说明，“改排为蓄、水地共处、和谐生态”综合治理模式对于陕北盐碱地治理效果显著，值得进一步推广。

参考文献

[1]赵振彪.定边县推广旱地玉米全膜双垄沟播栽培技术的成效及对策[J].现代农业科技，2011（13）：109-110.

[2]韩霁昌，解建仓，朱记伟，等.陕西卤泊滩盐碱地综合治理模式的研究[J].水利学报，2009，40（3）：372-377.

[3]韩霁昌，解建仓，成生权，等.以蓄为主盐碱地综合治理工程设计的合理性研究水利学报，2009，40（12）：1512-1516.

[4]杨思植.榆林地区的盐碱土及其改良利用[J].陕西师范大学学报（自然科学版），1985（1）：76-85.

[5]袁家富.麦田秸秆覆盖效应及增产作用[J].生态农业研究，

1996，4（3）：61-65.

[6] Tebriigge，F.，During，R.-A.1999.Reducing tillage intensity-a rewiew of results from a long-term study inGermany[J].Soil and Tillage Research，53（1）：15-28.

[7] Tolk，J.A.，Howell，T.A.，Evett，S.R.1999.Effect of mulch，irrigation，and soil type on water use and yieldof maize[J].Soil and Tillage Research，50（2）：137-147.

[8]韓霁昌，王曙光，李娟，等.定边县盐碱地开发模式[J].中国土地，2013（5）：40.