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浅析新疆地区土地盐碱化成因及改良成果

浅析新疆地区土地盐碱化成因及改良成果

作者:何睿  指导老师:李彦

  1. 新疆地区概况

  新疆位于中国西北边陲,处于欧亚大陆中心总面积166万km2属典型的内陆性北温带气候常年干旱少雨,风沙较多盐碱地面积为2181hm2占全国盐碱地总面积的21%耕地盐碱面积135hm2占新疆总耕地面积的35%[1]。盐碱土是盐土和碱土的统称,指含盐量在0.2%以上,或者土壤胶体吸附一定数量的交换性纳,碱化度在20%以上,对作物生长有害的的土壤,也成为盐渍土[2]。盐碱土的可溶性盐主要包括钠、钾、钙、镁等的硫酸盐、氯化物、碳酸盐和重碳酸盐。硫酸盐和氯化物一般为中性盐,碳酸盐和重碳酸盐为碱性盐。土壤盐渍化状况日趋严重,丢弃的土地也逐年增加,土壤盐渍化严重影响了新疆的工、农业发展,局部的形式也代表新疆地区盐碱地综合治理的严峻性因此,研究盐碱土的类型、分布、形成机理、演变规律及治理措施,对提高土地生产效率,保证我国的粮食安全具有现实意义

  1. 土地盐碱化成因及改良措施

2.1.中国土地盐碱化

2.2.新疆土地盐碱化的成因

2.2.1.土壤条件影响

  母质含盐的土壤是盐碱化的重要成因新疆各县市灌区北部或者周围都有山区,同时新疆又是典型的干旱、半干旱地区,山区岩石和成土母质普遍含有盐分,经洪水或经常性地面水的侵蚀作用,溶解度小的碳酸盐和石膏首先在山前洪积扇或洪积冲积平原的上部沉积,而易于溶解的氯化物硫酸盐类在洪积扇或洪积冲积平原中下部积聚,氯化物或硫酸盐氯化物则在扇缘及扇缘带以下的地区积聚据有关资料表明,新疆天山山麓南部绿洲区土壤母质含盐比重大,2~4m土层含盐量为30.0gkg,1Om土层含盐量为25.0gkg,15m层含盐量为15.0gkg[3]。因此,母质含盐是本地区耕地盐碱化的重要成因。

2.2.2.气候条件影响

  新疆是我国最为干旱的地区,降水稀少、蒸发强烈。北疆年平均降雨量255mm,平均蒸发量1500~2000mm,年蒸发量是年降水量的6~15倍。南疆年平均降水量为106mm,年平均蒸发量为2000~3040mm,是年降水量的20~30[4]。降水稀少,使聚积在土壤表层的盐分难以淋溶; 强烈的蒸发使土壤及地下水中的盐分向土壤表层积聚,特别是地下水埋藏深度不大时,毛细水将地下水源源不断地推向地表,水分通过蒸发进入大气,而盐分留在表土层导致盐渍化。

2.2.3.地形条件以及地下水位影响

  地形所影响的是地下水的动态与土壤母质的分布,直接决定着盐分的再分配。在灌区地形因素的影响下,土壤的盐分会在低洼处易聚与易排,造成土壤含盐量不断增加。而受灌溉季节,地下水水位上下变动的影响,土壤中盐分会随毛管水运动,从而进一步加速灌区土壤的盐碱化形成[5]。

2.2.4.人为因素影响

2.2.4.1.水利方面

  水资源利用仍有许多问题,引起地下水位升高,小于临界深度。近年来,新疆虽然加大了水利投资力度,在节水灌溉、渠道防渗等方面取得了很大成绩,使灌区老耕地盐渍化有减轻趋势。但不少地区渠道防渗和节水灌溉还比较落后,灌溉定额居高不下达到12000~13500m3/hm2,增加了渠道渗漏和田间渗漏对地下水的补给。

重灌轻排,达不到适宜灌排比要求。虽开挖了一些骨干排水渠,但大多不配套,更重要的是排水渠坍塌严重,不能及时清淤,起不到降低地下水位的作用。有的排水渠淤堵致使地下水位升高。

平原水库渗漏影响仍然很大。新疆极少山区调节水库,主要还是依靠平原水库,但平原水库除蒸发损失外,渗漏引起库区外围地下水位上升也是造成土壤盐渍化的重要原因,多数平原水库外围地下水埋深仅为0.5~1.0cm[6]

2.2.4.2.农业方面

  土地不平整,特别是新垦地。多数新垦荒地分布在灌区边缘,大部分开垦的是重盐碱土地,没有配套的排灌系统,土地未精平细整,使灌水不均匀,造成低处积水,高处积盐。

种植作物单一。除了粮食作物外,大部分为棉花,而养地作物苜蓿、绿肥几乎见不到,使土地用养失调。

有机肥使用量减少。随着有机肥使用量的减少,化肥使用量增加,造成土壤板结,影响土壤蓄水保墒,降低了作物的抗盐性能。

2.3.盐碱化土壤的危害

  土壤盐碱化是新疆各族人民长期存在的环境问题。广大的农村贫穷落后,农业生产水平低下,土壤盐碱化的危害是其中最为重要的原因之一。

  无论是对于耕地的肥力,还是起物理性状,盐碱化都会产生不良影响,盐碱化问题严重时,将会使土地发生退化直至弃耕,耕地也会因此逐渐向荒漠化的方向发展。盐碱化问题对于农作物最直接的影响就是产量的下降,严重时可导致土地绝收,此种危害主要通过土壤溶液作用植物细胞,使其正常的吸收机能和代谢机能受到抑制。根据以往的统计结果,轻、中、重度盐碱化耕地的减产分别可达到10%、15%~30%30%~50%

2.4.盐碱地改良的必要性

2.4.1.盐碱地改良利用是保障土地资源的可持续利用的需要

  新疆土地资源较为丰富,现有耕地面积6000多万亩,其中31%属于盐碱地,并且盐碱化的趋势还非常明显由于土地盐碱化造成大量农田弃耕,要摆脱种一片弃一片的局面,必须下大力气对现有盐碱地和弃耕地进行改造和治理,充分发挥水土资源优势,使土地资源的利用走上可持续的道路

2.4.2.盐碱地改良是利用促进农业可持续发展的需要

  由于土地盐碱化使作物生长发育受阻,产量不高,盐碱化严重土地甚至颗粒无收实施盐碱地改良既是确保粮食安全的物质基础,又是促进农民增收的必要条件

2.4.3.盐碱地改良利用是改善生态环境的需要

  近年来,由于受到自然和人为因素的影响,造成土壤不同程度的盐碱化由于重灌轻排,重建轻管,排水系统不完善,耕地土壤积盐严重土壤盐碱化严重的地方,自然植被减少,土地日趋荒漠化,生态环境恶劣,危及当地人民的社会生活环境,制约当地经济的进一步发展,从而影响该县乃至该地区经济的发展实施盐碱地改良可有效治理和防治土地盐碱化,有效改善恶劣的生态环境[7]

2.5.盐碱化改良措施

2.5.1.水利工程改良措施

  排水:排水可将土壤中过多盐分随水排走,同时降低地下水位,使含盐的地下水不至于上升到地表,杜绝碱物质的来源,是改良盐碱地和防止次生盐渍化的一项根本性措施。主要的排水方法有:明暗沟或暗管井灌井排适用于有丰富低矿化度地下水源地区,用以灌溉洗盐,也可降低地下水位,使机井起到灌溉、排水的双重作用。

  洗盐:用灌溉水把盐分淋洗到底土层,用排水沟把溶解的盐分洗走。三是放淤压盐。把含有泥沙的洪水引入事先筑好畦埂和进退水口的地块,淤地造田,连年淤灌可抬高地面,使地下水位相对降低,抑制土壤返盐[8]

2.5.2.生物改良措施

  植树造林:良好的植被对土地盐碱化有着良好的缓解作用。可种植耐盐胡杨、红柳、旱柳、沙枣、白榆、四翅滨藜灌木等树种。这些植物具有耐盐、耐旱、耐寒的特点,具有良好的排盐功能,每年可从土壤中排盐2~5 t/hm2,同时还有较高的经济效益。种植植被还能起到防风固沙,调节空气湿度,减少地表水蒸发的作用。这些树木根系极为发达,可直达地下水,连续不断地吸收深层地下水,从而降低地下水位(可降低30~400cm) 。植被可改良土壤,促进农业增产增收。树木根系具有松软土壤的特性,腐朽的枯枝、落叶又是天然的有机肥,可有效增加土壤的养分和产生适合微生物生长的环境,增加土壤有机质的含量和透水性,在其林间种植农作物可增产30%以上。

种植牧草:野草是生命力极强的植物,可在恶劣的环境中生存、生长。种植牧草对盐碱地改良具有极其重要的作用。盐碱地种植牧草可减少土壤积盐,牧草生长密集,覆盖性较好,减少土壤水分蒸发,降低积盐形成,且草枯腐烂后可产生有机酸能够起到中和土壤碱性的效果。从近几年新疆部分地区盐碱地牧草种植治理的效果来看,紫花苜蓿与无芒雀麦混播是改良盐碱地的有效措施。苜蓿根系发达可改善生态环境、保持水土资源、培育土壤; 无芒雀麦抗干旱性强,可用于放牧、青储,且能适应大部分气候,根系发达、干草产量高,既具有水土保持改良土壤的特性,又具有较高的经济价值[1]

2.5.3.农业改良措施

  农业措施能够对水利措施所取得的成果进行巩固和进一步的提升,水利措施虽然可以有效排盐,但同时也产生了土壤养分大量流失的问题,必须通过农业措施加以解决。

  平整土地此项工作的目的是通过对土地的平整,来让土地的宜植性得到改善。在排盐土壤稳定后,平整土地能够提高其使用效率,为作物的高产打下坚实的基础。

  精耕细作通过深翻晒垡,可以使土壤孔隙度得到提升,使微生物的活动因充足的氧气而得到加强,提高腐化分解作用的效率,在形成大量有机质的同时,改善土壤气、热、水、肥状况,加速土壤熟化,最终实现降低蒸发、抗旱保墒、均衡养分消耗的目标。

  培肥有机肥的加入能够使土壤中的腐殖质含量大幅提升,团粒结构的形成因此得到促进,从而使盐碱地的养分、通气、透水情况得到有效改善。另外,有机质在分解后还具有中和土壤酸性的作用[5]

2.5.4.化学改良措施

   化学改良措施主要是在盐渍化土壤中施加石膏、磷酸、矿 等改良剂,降低土壤中的盐碱含量。施用石膏等化学改良剂增加可溶性钙(Ca2+),通过离子代换作用将土壤中的钠(Na+)代换出来,结合灌溉使之淋洗,达到改良盐碱土的目的,化学改良措施一般用于重度盐碱土改良。利用燃煤烟气脱硫石膏改良碱化土壤是从20世纪90年代后期才开始的,2009年新疆油田公司减排造林项目区,利用燃煤烟气脱硫石膏进行盐碱地改良,土壤pH值和全盐含量明显降低,改良后树木的平均成活率提高了41%。此外,黄腐酸类等土壤化学改良剂在新疆盐碱地改良中也取得了良好的效的应用模式及应用效果还缺乏深入研究。

    目前,在新疆盐碱地改良措施当中,水利工程改良和农业改良措施在生产实践中已经广泛应用,化学改良措施和生物改良措施是目前研究的重点。综合来看,农业改良措施只能局部减轻土壤盐渍化程度;生物改良措施虽能降低土壤含盐量,但不能彻底改良盐渍化土壤;化学改良措施虽然见效快,但容易引入新的离子造成二次污染,且资金投入和技术要求都很高,对大面积盐碱地的修复实施起来比较困难。经过多年实践,以上3种方法都不能大面积防治土壤盐渍化,因此迄今为止,新疆大面积改良土壤盐渍化的方式仍是以 “排水洗盐”为前提来展开,然后再种植作物。稳定脱盐型土壤在新疆分布仍然较少,主要分布在灌溉和排水系统比较完善,明沟排水和竖井排灌相结合的地区。但是,“洗盐”用水量大,排水系统建设投资大,需要用长期的收益积累来补偿;另外,排水造成灌区下游土地次生盐渍化,影响了生态系统良性循环[2]。

  1. 结语

3.1.结论

  盐碱地的治理无论过去、现在亦或是将来都是我国生态保护领域治理的重点。在具体的实践过程中,一定要能从单一的治理方案走向多元化。因地制宜的策划出治理方案。当然,随着土地资源和水资源的紧缺,高科技节水灌溉技术势必将走向普及的道路。总而言之,在发展节水灌溉的同时要综合考虑盐碱地改良所需水量。对于含盐量过高的地区要严格灌溉制度,并建立地下土壤检测系统,实时掌握地下水和土壤的动态,防止土壤次生盐碱化。

3.2.展望

  新疆土地盐碱化虽然有了一定程度上的改善,但是不适当的灌溉技术依然有着一些影响。而盲目的开荒、土地不平整、种植作物单一等造成的土壤用养失调、有机肥施用量减少导致的作物抗盐性能降低等问题日益严重。而对于普遍含盐的新疆土壤,随着盐碱化发展又呈现新的问题和规律。因此,对节水灌溉条件下新疆的土地盐碱化现状和演变规律进行研究,不仅具有重要的理论意义,更对新疆绿洲的持续、稳定健康发展具有重要的现实意义。

综合现有的治理措施不难发现,生物改良措施是盐碱化土地恢复最经济最有效的措施,而盐碱地修复最终目的也是实现植被的恢复与重建。目前,国际上盐碱地的改良利用已由以水利工程治理为主向生物治理转变,重视开发利用植物耐盐性的研究与应用,利用现代生物技术培育耐盐品种,培育更多的耐盐植物品种,并运用到实际当中去。同时积极开展土地盐碱化发生过程、机理、防治及合理利用等相研究,以进一步对盐碱地进行改良和合理开发利用。