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内蒙古河套地区盐碱地改良关键环节

2020-03-04高鸿永白寅祯高旭日

农业技术与装备 2020年1期
关键词:暗管河套盐碱地

高鸿永,潘 亮 ,白寅祯,高旭日 ,高 科

(1.内蒙古河套灌区义长灌域管理局,内蒙古 五原 015100;2.内蒙古蒙草生态环境(集团)股份有限公司,内蒙古 呼和浩特 010010)

盐碱地改良是世界性难题,多少代农民、技术人员、科学家都在孜孜不倦地探讨更有效的改良措施,以提高盐碱地的利用效果。不泛总结出好些行之有效的措施和方法。通过多年的实践探索与验证,发现像在内蒙古河套地区类似区域,盐碱地改良比较经济且见效快。其时间经验就是把握好9个关键环节。

1 控制地下水位

在成土母质中就有一定的盐分,且地下水矿化度较高,在年蒸发量是年降水量约20倍的地区,地下水位高了,含一定盐分的潜水在地面高蒸发的作用下,会通过土壤毛细管源源不断上升到地面,留下各种盐分,然后蒸发到空气中,“盐随水来,水走盐留”,在这里显得特别直观。控制地下水位,减少潜水蒸发,也就是减少潜水蒸发带到地表的盐分,在河套地区盐碱地改良中显得尤其重要。

1.1 控制深度

地下水位合理埋深,是一个不定的指标,它与地下水水质、土壤质地、所种植物和季节都有关系。实践证明,内蒙古河套地区一般深度控制在1.5 m以下,对抑制土地返盐有显著作用。沙性土壤可以浅一点。

1.2 控制措施

控制地下水位有竖井排水、明沟排水、暗管排水等。在河套地区传统的做法是用明沟排水控制地下水位,近年部分地区开始应用暗管排水。

1.2.1 明沟排水

明沟排水因为容易引起塌坡,排水沟很难保持较深的状态,所以控制地下水位较浅。特别排水沟需要占用大量土地,且需要经常清淤和除草,运行费用较高。随着河套灌区采取了渠道衬砌等节水措施,灌区引水量得到减少,地下水位出现了下降,好些下级沟道,除灌期沟里有水外,常年大部分时间是干沟。部分农民认为田间排水沟用处不大。在土地逐年增值的现在,斗沟及以下的排水沟基本让农户填平种地了。没有田间排水体系,增长了农田排水渗径,增长了排水时间,再一增加了淋洗单位盐分的水量。只有增加灌水量,洗盐效果才比较明显。现在河套灌区农户在较低洼地,种植甜瓜、葵花能获得较高产量,是以较大春灌灌水定额换取的。春灌灌水定额有的地方达到4 950 m3/hm2。需浪费大量的水将盐分挤压到远处排水沟或荒地下面,以保证耕地浅层土壤盐分较小,以满足植物生长要求。

1.2.2 暗管排水

暗管排水是一种先进的排水方法,河套地区在20世纪70年代—80年代在部分低洼地区试行,用渗水涵管做吸水管,但没有运行就废弃了。蒙草公司于2013年在蒙草五原八里桥基地进行了暗管排水设计与实施,吸水管间距60~100 m,最浅埋深1.5 m,按照0.3%的坡度铺设;最长集水管近500 m,采用二级强排排到东沙窝支沟。到现在已经正常运行了6年,将基地地下水位平均控制在1.4 m左右。该基地位于五原县隆兴昌镇宏丰村一社与宏伟村一、二社交界处(φE=108°12'18",λN=41°3'1"),当地老乡叫“杨间圪卜”和“康间圪卜”,是多年的盐荒地。当地老乡把低的地方叫“圪卜”,高的地方叫“圪旦”。该基地占地13.3 hm2,共铺设暗管2 100 m。结合深翻晒地、平地适块、合理灌溉等农业、水利措施,用1年的时间,将土壤全盐由0.6%降到0.25%。耐盐植物,如芨芨草、碱茅、千曲菜、景天等达到95%以上的成活率,而且长势茂盛。2013年,浇1次水,渗到地面没有积水需15~20 d,有的地块甚至需1个月才能见到地面,2014年需要10 d左右,2015年需要4~5 d,2016年需要2~3 d就没水了,土壤密度减小15.6%,土壤通透性得到较大改善。2016年部分地块播种玉米,长势均匀,产量达到13 455 kg/hm2。该基地暗管排水工程实施后,引来当地政府、科研院所及外地专家、学者们参观与交流,为当地近年开展暗管排盐工程起到一定示范作用。

2017年在五原县“万亩(1亩=0.067 hm2,下同)改盐增草(饲)项目区”多年盐荒地荣义示范区铺设暗管,对暗管排盐控水效果得到进一步验证,见图1“荣义示范区吸水管对植物及土壤物理指标的影响”。从图1看出距吸水管水平位置越近,土壤含水率越低,盐分越低,植物长的越高。

河套地区灌溉不单单是为了满足植物生长需水,还有洗盐、压盐的作用。单从洗盐效果来看,灌水量越大,洗盐效果越好。怎么提高单位水分生产率,是个比较复杂的问题。如果通过灌溉将土壤盐分控制在0.2%以下,用水量远远超出了植物生长需要的指标。如果灌溉水量只满足植物生长需要指标,就达不到洗盐、压盐的要求,土壤表层就会出现积盐现象,使植物形成生理干旱,生长受到抑制,造成减产或死亡。

大部分盐碱地通透性差,灌溉后水分入渗困难,地表长时间有积水,植物会长时间浸泡在水中,生长受到影响,有的甚至因长时间浸泡而导致死亡。如果排水畅通,渗径较短可加快灌溉水入渗排走,缩短灌溉水在地表停留时间。在满足了植物生长需水条件下,在短时间将洗盐分的水排走,是最理想的灌排水模式,这就是距排水暗管越近植物长的越好的原因。这样可看出,洗掉同样的盐分,渗径越短,需水量越少,用时间越短,水分生产率越高。渗径越长,需水量越大,排水时间越长。时间过长,还会造成土地板结,使土壤结构进一步恶化。虽然通过大量的灌溉水换来短时间的较好收入,但实际会增加单位产出成本。所以毁掉田间排水系统,延长了排水渗径不利于提高水分生产率,不利于高产稳产。通过田间铺设暗管,利用暗管排盐控制地下水位,可缩短排水渗径,提高水分生产率。并可节约土地,提高土地利用率。

1.2.3 减少灌水量

灌溉能抬高地下水位,在河套地区地下水位过高能引起土壤次生盐碱化。减少灌水量,可以降低地下水位。内蒙古河套灌区义长灌域近年引水量近13×108m3,比2000年左右减少近1×108m3,灌域套区内年平均地下水位降低近30 cm,耕地面积增加2 000 hm2,一些原来不能种的盐荒地,因地下水位下降,土壤盐碱化有所减轻,得到了耕种。

2 深翻晒地

盐碱地土壤结构密实,土壤毛细管作用强烈,土壤透水、透气性差,土壤微生物活动减弱,地温低,升温慢,土壤调节能力低。通过深翻晒地,改善板结状态,提高地温明显。能有效地疏松土壤,降低土壤密度,破坏土壤毛细管作用,减少盐分向表层积累。

古人云:地凭翻身之力。通过耕翻,改善土壤通透性,有利于土壤中气体的有效交换,增加土壤的好气性微生物和矿物质的有效分解,有利于培肥地力。能提高土壤保水、保肥、保温能力[1]。能有效降低病、虫、草害的基数,减轻病、虫、草的危害。经深翻与不翻微区实验对照,在降水量128 mm条件下,深翻微区盐分下降58.2%,不翻微区下降36.1%,见图2“深翻晒地效果示意图”。通过深翻晒地,可以提高单位水量淋洗盐分效果。

3 平地适块

原来提倡“平地缩块”,因农业机械化的逐步实现,平地已经普遍使用激光平地机。地块太小,平地机回转困难,大大降低了平地机的工作效率,增加了平地成本。所以应该提倡、推广田块大小适当。根据调查和实际验证,田块长宜在70~80 m,宽宜55~60 m,每块地约 0.4 hm2左右比较适宜。既能发挥激光平地机平地快、质量高的特点,又能节约灌溉水量。由于田块预先整平,灌水均匀,渗透损失较小,比一般畦灌可节水20%左右[2],缩短灌水时间(缩短三分之一时间)。避免了因地不平灌水不均形成盐斑和浪费水量,以及低处因长时间积水让植物受到伤害和将地阴渗板结的不良后果。

4 合理灌溉

河套地区秋浇是为了压盐和翌年春播储墒,并让表层土在饱和后经过冻涨,形成松散的土壤结构,为春天播的植物种子生根、发芽提供适宜的水分、空气、温度等土壤条件。秋天灌溉后的土壤在过冬时有利于将土壤中残留的病虫害成虫和卵冻死。所以河套地区秋浇有压盐、储墒、松土、除病虫害的作用。现在需要春播的作物少了,只有少量小麦和玉米需要春播。大部分耕地都不在3月—4月春播,而是等到5月初覆膜后进行春灌,到5月底等地干后种植葵花、甜瓜。春灌既压了盐,也补了墒。这种灌水及种植方法出苗率特别高而被农户大面积使用。有的甚至不秋翻、不秋浇,翌年春天将地耙后进行覆膜、春灌。通过调查分析,初步发现,不秋翻、不秋浇,没有节约多少投入和灌溉水量,却增多了植物病害。葵花的列当病使农户损失严重。经过秋翻、秋浇后的地明显比没有秋翻、秋浇的地病害要少。所以深翻晒地、合理灌溉有利于河套地区盐碱地改良及高产稳产。

5 覆膜种植耐盐植物

覆膜种植技术提高垄眼土壤保水、保温和抑制返盐,提高出苗率。覆膜可以提高地温2℃左右,提高含水量10.2%。在同等条件下,测量50 cm土层盐分,覆膜要比不覆膜低59%,见图3和表1。从表1中看出,除碱蓬和盐角草覆膜出苗率低于裸地种植外,其他无论牧草还是粮饲作物,覆膜种植出苗率都要高于裸地种植。

在荣义示范区盐荒地,第1年整平,秋天深翻过冬,第2年春天覆膜灌溉种植玉米,出苗率达78.7%,葵花达到76.3%。覆膜灌溉后种植,是不覆膜灌溉后种植出苗率的4倍。

6 种植真盐生植物

通过对河套地区盐碱地上生长的碱蓬(当地老乡叫“猪尾巴”)植物体化验,发现碱蓬含有占干物质5%的盐分。根据盐碱地碱蓬具有较大抗盐能力和积累大量盐分的特点,进行了在盐碱地上种植盐地碱蓬降低土壤含盐量的研究,发现种植盐地碱蓬具有显著降低土壤盐分的作用[3]。还有不少文献资料也证明在盐碱地上种植真盐生植物可以带走大量盐分,降低土壤中盐分作用明显,且能增加土壤中养分和有机质及细菌数量。特别是有媒体报导新疆通过种植真盐生植物变盐碱荒漠为良田,使得昔日的不毛之地种出了高产棉花。近年蒙草五原基地用暗管控制地下水位,用黄河水灌溉,结合种植耐盐植物,用一年的时间将土壤盐分降到0.25%,使土壤得到进一步改善,使废弃的盐荒地变成了绿洲。这些资料与事例从不同方面都证明种植真盐生植物不仅可以从根本上减少土壤盐分,且还可以增加土壤肥力,使盐碱地变为良田。

表1 2018荣义示范区出苗率统计表 %Tab.1 Statistics of emergence rate of demonstration area in 2018

7 中耕

中耕是指对土壤进行浅层翻倒。目的疏松表土、增加土壤通气性、提高地温,促进好气微生物活动和养分有效化,一般结合除草,在降雨、灌溉后以及土壤板结时进行,即起到松土结合除草作用,又避免使用除草剂对环境的污染。对于盐碱地除起到以上作用外,特别重要的是中耕可切断土壤毛细管,减少地面蒸发,减少因蒸发积累到地表的盐分。加强中耕可明显起到抑制土壤表层返盐的作用。利用现代农机技术中耕是盐碱地改良不可忽视的关键环节。

8 增施有机肥

有机肥含有大量的有机质,在分解过程中产生大量有机酸,一方面可以中和土壤碱性,降低土壤pH值,另一方面可加速养分分解,促进缓效养分转化,提高磷的有效性,增加土壤通透性,提高土壤有机质含量。因此,增施有机肥料是改良盐碱地,提高土壤肥力的重要措施。

9 对其他措施的看法

在实践中参考有关资料使用了脱硫石膏,改良剂等。这些方法如果使用得当,可减少淋洗盐分灌溉水量,提高水分生产率,加快洗盐速度,缩短盐碱地改良时间,使投资得到提前回报。但一定要结合控制地下水位、平整土地、覆膜种植、进行中耕等措施,才能有较好的效果。有的还要谨慎使用,如果使用不当还会污染土壤,造成土壤二次返盐。

10 结束语

控制地下水位、深翻晒地、平整土地、合理灌溉、中耕等是传统的盐碱地改良方法,它简单易行,便于老百性接受,成本低,效果明显。它也是河套地区盐碱地改良关键环节。随着时代的发展,新技术、新材料、新设备不断涌现,在探索其他盐碱地改良途径的同时,应用新技术、新材料将传统的做法进一步深化,逐步实现机械化、自动化、科学化,在提高效率,降低成本的基础上,充分发挥其作用,是河套地区盐碱地高效利用的一条有效途径。

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