吉林西部河湖连通供水工程覆盖区域土壤盐碱化分析

胡 岚，孙述海

1.江苏省环境科学研究院，江苏 南京 210036；2.长春工程学院，吉林 长春 130000

0 引言

吉林西部供水工程旨在合理调配及利用洪水等资源，向工程覆盖区域的自然保护区，包括湿地、湖泡、水库等进行补水、蓄水，以达到河流与湖泡间相互补给，水量动态平衡，在恢复和改善区域生态环境方面具有至关重要的作用[1,2]。在吉林西部供水工程实施之前，需要对工程所覆盖区域的环境水文地质状况进行勘查分析。

土壤盐碱化已经发展为全球性问题，它能够影响土壤生态稳定、限制作物生长，同时也制约了干旱、半干旱地区的农业生产与发展，危害农田生态健康与粮食安全[3-8]。因此，掌握土壤盐碱化空间分布、程度、类型、动态变化及其影响因素，有助于人们更好地保护土地资源，提高农业生产[9-12]。

近年来，国内外对土壤盐碱化区域分布及影响因素做了较多研究[13-18]。在国内，北方降雨量少，且大棚菜或果园种植中使用化肥较多，长期大量施用会增加耕层土壤中的盐分，导致土壤盐碱化严重。

本文结合吉林西部供水工程环境影响评价——地下水环境影响评价，在水文地质勘查的基础上，结合工程特点及所在区环境水文地质特征，探究了工程补水覆盖区土壤盐碱化概况及成因，以期为吉林省西部供水工程环境影响评价论证及今后吉林西部地区盐渍化土地整治研究提供一定的理论依据及指导意义。

1 工程概况分析

项目覆盖区内现有莫莫格、向海、查干湖以及波罗湖国家级自然保护区，工程以国家级自然保护区、湿地公园为核心，构筑以莫莫格、向海、查干湖、波罗湖为核心的4个生态板块，形成莫莫格、向海、查干湖和波罗湖生态区。

根据工程覆盖区内的哈达山水利枢纽工程、引嫩入白供水工程、大安灌区、松原灌区环境影响评价，哈达山水利枢纽工程、引嫩入白供水工程、大安灌区引水工程对下游水文情势有一定的影响，但这种影响基本在可接受的范围内；根据《吉林省哈达山松原灌区环境影响报告书》，松原灌区在项目运行后也并未导致灌区潜水水位持续升高的现象发生。本工程主要利用松花江、嫩江、洮儿河、霍林河等河流洪水期富余水量及灌区的引水和退水对4个生态区的湿地、湖、泡、水库进行补、蓄水，以达到河流与湖泡间相互补给，水量动态平衡，改善湿地、湖、泡、水库周边区域生态环境的目的。

1.1 工程位置

吉林西部供水工程项目覆盖区主要在嫩江右岸、松花江左岸的西部平原区，包括白城地区的镇赉县、大安市、洮南市、通榆县、洮北区，松原地区的乾安县、前郭县、长岭县、哈达山示范区，以及长春地区的农安县西部，共10个县（市、区），总面积4.46万km2，占全省面积的23.8%。

1.2 工程布置

吉林西部供水工程引用水源主要为松花江（三岔河口以上）、嫩江、洮儿河、霍林河的洪水资源，以及灌区退水和污水处理厂净化后的城市再生水。工程连通湖泡共计203个，其中，农安县境内7个，前郭县境内16个、乾安县境内56个，镇赉县境内45个，洮北区境内10个，洮南市境内28个，大安市境内25个，通榆县境内16个。

本工程可利用已建渠道905.026 km，此外，还需对更多渠道进行重建，复建以及改扩建。目前，松原灌区新建渠道107.452 km，其中衬砌渠道453.822 km；新建管线24.954 km；新建方涵1.63km；塌岸治理16.722 km；围堤加固5.435 km。

工程布置分布4个生态区，包括“莫莫格生态区”，范围为镇赉县全部、洮北区东部、大安市东部和北部，利用嫩江、洮儿河洪水资源，以及白沙滩、哈吐气、五家子灌区的退水进行补给，主要依托引嫩入白供水工程，通过引嫩总干渠及附属支渠沟通连接周边57个湖泡；“向海生态区”，范围为洮北区西部、洮南市、通榆县西部，利用洮儿河、霍林河洪水资源进行补给，主要依托引洮分洪入向工程，通过引洮分洪入向总干渠及众多支渠沟通连接周边的48个湖泡；“查干湖生态区”，范围为大安市西部和南部、前郭县北部、乾安县大部、洮南市东部，利用松花江、洮儿河、霍林河洪水资源，以及松原灌区、大安灌区退水进行补给，主要依托哈达山水利枢纽工程、松原灌区、大安灌区工程，通过哈达山输水总干渠、大安灌区输水总干渠等支渠沟通连接周边的91个湖泡；以及“波罗湖生态区”，范围为通榆县东部、乾安县西南部、农安县西北部，以松花江为主要水源，沟通连接沿途的7个湖泡。

2 补水覆盖区域盐碱化现状调查

土壤盐碱化程度分为非盐碱化、轻微盐碱化、中度盐碱化和重度盐碱化。吉林西部地区是世界三大苏打盐碱土分布区之一，也是我国土地盐碱化最严重的区域之一。通过对莫莫格生态区、查干湖生态区、波罗泡生态区和向海生态区的13个盐碱化调查点进行盐碱化状况调查（其点位信息调查统计见表1），各生态区内盐碱化指标统计于表2。

从表2可以看出，补水工程覆盖区内查干湖生态区内土壤盐碱化面积最大，其次为莫莫格生态区、波罗泡生态区，土壤盐碱化面积最小的为向海生态区。在莫莫格生态区和查干湖生态区内，重度盐碱化的土壤面积占比最大，尤其是查干湖生态区，重度盐碱化面积占比达到50%以上，也就是说在这两个生态区内土壤盐碱化最严重，而在波罗泡生态区和向海生态区内轻微盐碱化的土壤面积占比最大，则说明与莫莫格生态区和查干湖生态区相比，以上两个生态区的土壤盐碱化程度较轻。

3 补水覆盖区域盐碱化影响因素及成因分析

自20世纪30～40年代以来，国内外学者先后开展了土壤盐碱化成因的研究，认为土壤盐碱化的形成与包气带岩性、地下水位埋深、地下水矿化度、微地形地貌、气候、植被、人类活动等因素有关。我国北方降雨量少，主要土壤呈碱性土壤，由于大棚菜或果园使用化肥较多，盐渍化较严重，氯化铵含氯较高，长期大量施用可增加耕层土壤中的盐分，使土壤酸化板结。不论土壤呈碱性（pH值大于7），或呈酸性（pH值4～6），都会影响作物的根系发育和生长。因此，土壤盐碱化严重的土壤，要尽量少使用氯化铵、氯化钾类肥料，此外，土壤呈酸性的，也要减少或控制硫酸铵或硫酸钾含酸性的肥料[19]。

表1 工程受水区盐碱化调查点位状况统计表Table 1 the saline alkaline degree of investigation points in the water imported areas of the project

表2 不同覆盖区域内盐碱化程度面积统计表Table 2 the degree and area of salinization in different water imported areas of the project

为了探究补水工程覆盖区内土壤盐碱化的影响因素，根据区域土壤盐碱化的现状分布，本文拟在项目覆盖区内布置钻孔，钻探孔数15个，孔深8.0～10.0 m，进行水文地质补充勘察，钻孔结果数据列于表3。

根据水文地质补充勘察及钻孔所得数据分析得知，区内土壤盐碱化的形成主要与包气带岩性、地下水位埋深以及矿化度、气候条件因素有关。

3.1 补水覆盖区域包气带岩性

包气带是水中盐分运移的通道，是地下水中盐分垂直向上运移的空间必经之处[20-22]。包气带岩性条件决定毛细水上升高度和盐分运移量，而毛细水上升高度又主要取决于岩土空隙大小，空隙越小，毛细水上升高度越大。根据表3现场钻孔数据可知，本文所涉及的评价区包气带岩性主要为粉质粘土（褐黄色或灰褐色，稍湿，可塑，稍有光泽，厚度为1.9 m～10.0 m）；粉土（褐黄色，稍湿，稍密，无光泽，厚度为1.6 m～2.4 m）；粉砂（灰褐色，稍湿，中密，厚度为0.7 m～2.9 m）。粉质黏土、粉土以及粉砂的空隙均较小，地下水沿毛细管上升高度和运移量均较大，地下水和土壤中的盐分易到达地表累积，形成土壤盐碱化。

3.2 补水覆盖区域地下水位埋深

不同包气带岩性形成盐碱化的地下水位阈值如表4所示，当地下水位埋深在2.2～3.0 m之间时，形成轻微盐碱化；在1.7～2.2 m之间时，形成中度盐碱化；小于1.7 m时，形成重度盐碱化；水位埋深大于3.0 m时，不易形成盐碱化。总而言之，地下水位埋深越浅，含盐地下水越容易通过毛细管上升至地表，水分蒸发后，盐分便遗留在土壤表层，引起土壤盐碱化[23-25]。

表3 钻孔资料整理统计表Table 3 The statistics of drilling data

表4 不同土壤盐碱化的地下水位阈值Table 4 Groundwater level threshold of salinization in different soil

根据现场水文地质勘察结果显示，评价区地下水位埋深在0.3 m～3.6 m之间，平均值为2.62 m，地下水位埋深较浅，含盐地下水在土壤的毛细作用下较容易被运至表层，水分蒸发后，盐分遗留在土壤表层，容易形成土壤盐碱化，因此，地下水位埋深是项目覆盖区内土壤盐碱化形成的主要影响因素。

3.3 补水覆盖区域地下水矿化度

临界矿化度是指开始引起土壤积盐的地下水矿化度，只有地下水矿化度大于临界矿化度，并在一定条件下，才可能使土壤盐碱化，否则地下水位抬升只能形成湿地或沼泽[26]。地下水矿化度对土壤盐碱化的影响主要体现在地下水矿化度（或含盐量）越高，在土壤的毛细作用下随地下水向表层土壤聚集的盐分越多，越容易造成土壤盐碱化。形成不同盐碱化程度的地下水矿化度值见表5，当潜水矿化度小于0.5 g/L时，土壤基本无盐碱化；当潜水矿化度为0.5～1.0 g/L时，土壤多呈轻、中度盐碱化；当潜水矿化度大于1.0 g/L时，土壤多呈重度盐碱化。

根据本文地下水水质监测结果，评价区内地下水矿化度（溶解性总固体）含量为0.248 g/L～3.579 g/L。大部分点位地下水矿化度含量超过0.5 g/L，局部点位地下水矿化度含量甚至超过1.0 g/L，可见地下水矿化度也是造成项目覆盖区土壤盐碱化的因素之一。

3.4 补水覆盖区域气候条件

气候对评价区盐碱地的影响主要体现在蒸发量大于降雨量。由于蒸发作用，由于土壤毛细作用，地下水上升，盐分被带至地表，蒸发量越大，盐分在表层的积累量越大，越容易形成盐碱化。

本文项目涉及镇赉、大安、洮北、洮南、通榆、前郭、乾安、农安等8个市县区的多年平均年降水量、多年平均年蒸发量见表6。

从表6中可以看出，评价区内8个市县区年降水量为354.4～516.9 mm，而年蒸发量为859.4～1 134.9 mm，区内蒸发作用相对较强烈，强烈的蒸发作用使土壤水分迅速蒸发，表层土壤大量积盐。在强烈蒸发作用下，地下水中的盐分不断地运积地表，形成土壤盐碱化。

表5 不同盐碱化程度的地下水位阈值Table 5 Groundwater level threshold of different salinization

表6 工程覆盖区相关地区年降雨量与蒸发量Table 6 Annual rainfall and evaporation in relevant areas ofwater imported areas of the project

4 结论

综合分析吉林西部供水工程项目覆盖区土壤盐碱化的现状及成因发现，区内降雨量少，蒸发强烈，土地经常受到盐碱化的威胁，土壤生态系统脆弱。项目覆盖区内自然保护区土地盐碱化面积大、程度严重。结合吉林省西部现状分布，预计吉林西部供水工程项目实施后，在新形成的湖泡水域周边一定范围内会加重现状土壤盐碱化状况，但总体来说，由于“以水压碱”作用所导致的盐碱化分布面积总体呈减少趋势。为了及时了解影响土壤环境的变化趋势，应加强对补水工程覆盖区内水盐动态的监测，采取一系列的土壤盐碱化防治措施，以抑制或减少土壤盐渍化分布面积。此外，包气带岩性、地下水位埋深、地下水矿化度以及气候条件均与土壤盐碱化有关，其中地下水位埋深是最主要的影响因素。