夹马口灌区改扩建工程对土壤的影响分析

2016-05-19冯小明山西省水利水电勘测设计研究院

河南水利与南水北调 2016年3期

□冯小明（山西省水利水电勘测设计研究院）

夹马口灌区改扩建工程对土壤的影响分析

□冯小明（山西省水利水电勘测设计研究院）

摘要：文章通过对夹马口灌区的土壤类型的分布及特征分析，对土壤肥力的特征分析，得出该灌区土壤没有盐渍化，不属于土壤盐渍化地区；并对灌溉水水质进行调查，该灌溉水除泥沙含量高以外，其他水质均可以达到灌溉标准。通过灌区建设对土壤的影响以及灌溉水对土壤的影响两方面分析可知，工程建设对土壤的影响主要体现在对土壤的机械物理性质；灌溉水可以补充现状土壤的有机质、总磷、总氮的含量，灌溉水的泥沙通过输水渠道落淤沉沙，到灌区时对土壤基本没有影响，总体来看，灌溉水对土壤有利。

关键词：夹马口灌区；土壤；灌溉水；影响

1　工程概况

夹马口改扩建工程灌区水源从黄河小北干流龙门下游64.50 km的吴王渡口附近取水，涉及灌区面积2.71万hm2。项目组成包括：水源站、泵站工程、灌区工程、输电工程、施工便道、施工临建及弃渣场等。

2　土壤现状调查与评价

2.1土壤类型分布及特征

夹马口改扩建灌区地貌是由黄土台垣和山前倾斜平原组成，其成土母质以黄土为主，土壤类型属褐土类。分为褐土性土和碳酸盐褐土两个亚类,七个土属、十九个土种，土壤的分布规律由高到低为：褐土性土、碳酸盐褐土。

褐土性土的土壤发育性差。主要分布在山前或黄土丘陵的陡坎上，分布面积为0.49万hm2，占总耕地面积的18.00%。

碳酸盐褐土是褐土类土的主要亚类，土层深厚，土体中碳酸盐和粘粒在心土或心土以下聚集，形成了稳定的粘化层和钙积层作为本亚类鉴别的主要特征。本土壤分布面积广，灌区整个台垣平面上都有分布,为灌区内分布最广的土壤。分布面积可达2.22万hm2，占总耕地面积的82%。

2.2土壤肥力特征及现状评价

2.2.1褐土性土

据农化土样分析资料，耕作层有机质平均含量为0.76%，全氮为0.06%，全磷为0.07%，土壤阳离子代换量为9.47 ml/100 g。速效磷平均含量为4.70 ppm，最大值为11.30 ppm，最小值为0.20 ppm，速效钾平均含量为136.88 ppm，最大值为198 ppm，最小值为87 ppm。物理试验结果为：天然含水量14.20%，毛管持水量36.20%，田间持水量20%，饱和含水量43.30%，总孔隙度51.71%，毛管孔隙度45%，非毛管孔隙度6.71%，最大吸湿水3.40%，凋萎含水量5.10%。本土壤由于受洪积影响、土壤构型多为通体型，保肥保水能力差。

2.2.2碳酸盐褐土

以耕种黄土质碳酸盐褐土为代表，据土样分析，耕作层有机质平均含量为0.80%，最大值为1.56%，最小值为0.03%；速效磷平均含量为3.40 ppm，最大值为13.10 ppm，最小值为0.40 ppm；速效钾平均含量为134 ppm，最大值为244 ppm，最小值为42 ppm。物理试验为：天然含水量16.70%，毛管持水量38%，田间持水量21.42%，饱和含水量49.80%，总孔隙度58.31%，毛管孔隙度44.20%，非毛管孔隙度14.10%，凋萎含水量5.30%。从土壤土体构型上看多为蒙金型，粘料多含量多在30%～45%之间。砂粒含量适中，土壤呈上松下紧，通气透水性良好，粘粒层蓄水保肥，具有良好的保水保肥和供水供肥性。水、气、热状况较协调，属温性土。在可耕性方面，既发小苗，又发老苗，可耕性好。

从以上分析可知，该灌区土壤有机质含量属国家五级，有机质含量比较贫乏，肥力较低；全氮含量属于国家五级，耕地缺氮；速效磷平均含量属国家五级，土壤缺磷；速效钾分属一、二、三级，土壤速效钾含量丰富。

通过对土壤调查，该灌区土壤没有盐渍化，不属于土壤盐渍化地区。

3　灌溉水的现状调查与评价

本工程灌区的农作物以小麦、玉米、棉花、果树为主，灌溉水质执行《农业灌溉水质标准》二类农作物灌溉指标。灌溉水质见表1。

表1　灌溉水质表

从表1可以看出，灌溉水中只有SS不符合灌溉水质标准，主要是泥沙引起的，汛期平均含沙量为31.20 kg/m3，非汛期为11.60 kg/m3，泥沙中值粒径为1.97×10-2mm和3.80×10-2mm。水源含沙量较大，通过夹马口近几年的资料可知，当灌溉水通过8 km浪店输水渠道落淤沉沙，水的含沙量大大降低，到夹马口一级站泥沙含量较小，剩余泥沙进入田间。近年夹马口平均年输水量为5000万m3，干渠年清淤量为10万m3，到夹马口一级站时减少了2.70 kg/m3，沉积在浪店输水渠道的泥沙，采用泥浆泵抽排到河边。

4　灌溉对土壤的影响分析

4.1施工期对项目区土壤的影响

灌区建设对土壤影响范围较广泛，包括施工活动的所有区域，主要影响体现在：表层土壤清除，根本上改变地表覆盖层类型和性质；客土，根本改变土壤类型和性质；改变土壤的坚实度、通透性；影响土壤的机械物理性质。

4.1.1人工建（构）造物占地区

泵站工程以及排灌渠道、桥涵等人工建（构）造物占地区，地表土壤在施工过程中将被彻底清除或覆盖，施工结束后被水泥建（构）造物等替代，从而根本上改变了占地区地表覆盖层类型和性质，地表土壤永久不可恢复。

4.1.2弃渣场区

施工过程中，弃渣场地表土壤将被彻底清除，施工结束后场地生态环境将会得到恢复和重建，此时土壤来源有两种：一是回填原来地表清除的土壤；二是客土回填。回填原来地表清除的土壤时，由于机械扰动等影响，土壤的坚实度、通透性、机械物理性质都已经受到影响，需要一个自然恢复过程，地表土壤的影响是短期的；客土回填时，客土中包含老路面的沥青表层等有害物质，如不采取防护措施而直接回填，这些有害物质将会污染弃渣场区域及其周边的土壤，对生态环境的不利影响将是长期的。

4.1.3临时占地区

临时占地区以及施工活动的所有区域的土壤、由于施工人员的践踏和施工机械的碾压，将改变土壤的坚实度，通透性，对土壤的机械物理性质有所影响，施工弃方在沿线不合理的堆放，不仅会扩大占地面积而且使地表高有机质的表层土壤被掩盖而影响景观，而且对地表植被恢复造成困难，同时产生新的水土流失。施工人员所排放的污水、生活垃圾的不合理处理排放，也会污染土壤。

这些影响的共同特点是不改变土壤类型，施工结束后，地表会得到恢复和保护，土壤的功能可逐步恢复，恢复程度和周期与扰动程度、恢复措施等有关。

4.2灌溉水对项目区土壤的影响

4.2.1土壤热状况变化

当灌溉后，土壤水分的增多，提高了土壤的导热性，由于湿土易导热，灌溉土壤表面白天吸收的热量很快向下传导，表土的温度不易升高。夜间则下层热量因对流向上传导，表土温度也不会很快下降，灌区土壤昼夜的温差较小。

4.2.2土壤微生物和养分状况变化

在灌水后一两天内，微生物数量有所减少，但接着就很快增加，至4-5 d时达到最大值，然后在缓慢恢复至初始状况。受灌溉影响最大的有硝化细菌、放线菌、反硝化细菌和破坏纤维素的细菌等。随着土壤的干燥，硝化过程则逐步减弱。土壤的水分状况、微生物活动、土壤养分转化在土壤水分条件下呈连锁反应。

灌溉能提高作物对土壤中钾的吸收能力，灌水过多，有效养分就可能随水流失，污染地面水。同时，土壤水分过多，通气不良，在腐殖质化时，还积累大量有机酸、醇、酮等中间产物和硫化氢、甲烷等还原性物质，对作物和微生物有毒害作用。在通气不良的土壤中，速效性的硝态氮还容易受到反硝化细菌的作用变成游离氮消失在大气中。

合理灌溉用水，“用水调肥”，可以促进和控制土壤养分的分解和转化，使之有利于作物的吸收和培肥土壤。灌溉不当不仅可导致水、肥、土的流失、土壤中出现不良的化学反应，而且水还会破坏土壤结构，增加土壤容重，造成地面板结，使土壤水、肥、气、热严重失调。

4.2.3土壤盐分的变化

灌区引水量越多，输入灌区的盐分愈多，同时随着地下水位的上升，土壤蒸发量强烈，转移到土壤表层的盐量就愈多。由于引、蓄、灌、排措施处置不当，使地下水位上升超过当地的地下水临界深度，是灌区土壤盐渍化的主要原因。

该灌区地下水埋深较深，且浇灌方式为井灌和黄河水浇灌相结合的方式，不会抬高地下水位，而且通过精细耕作，深耕深翻，适时翻耙可切断毛细管，减少蒸发；间种、套种、轮作，增加地表覆盖可减少地面蒸发。

该灌区的灌溉制度比较合理，通过合理灌溉和合理耕作，就不会引起土壤盐渍化。

4.2.4土壤物理性质和结构的变化

灌溉水可以破坏通过草田轮作建立起来的土壤团体颗粒结构，使土壤胶质膨胀，并减弱粘结力，使与水接触的表土形成板结层；还会减少土壤的孔隙率，使耕作和肥力条件相应恶化，因此，必须防止大水漫灌。

灌溉还会改变土壤颗粒的粘结力，土壤水分愈多，粘土就会变得愈软，沙土则变得愈板实。对土壤耕作非常有利的情况一般是含水量保持在饱和持水量的50%～60%。

4.2.5灌溉对土壤沙化的影响

灌溉水水源含沙量较大，通过夹马口近几年的资料可知，当灌溉水通过8 km浪店输水渠道落淤沉沙，水的含沙量大大降低，到夹马口一级站泥沙含量较小，剩余泥沙进入田间。近年夹马口灌溉经验可知，当灌溉水通过8 km浪店输水渠道后，到夹马口一级站时泥沙减少了2.70 kg/m3，多年灌溉经验可知，该泥沙没有引起土壤沙化，该灌溉水含有一定的肥分，有利于改良沙荒和盐碱地，灌溉不会引起土壤沙化。

4.2.6土壤的污染和破坏

本工程灌区的农作物以小麦、玉米、棉花、果树为主，灌溉水质执行《农业灌溉水质标准》二类农作物灌溉指标。

通过现状调查，灌溉水中只有SS不符合灌溉水质标准，主要是泥沙引起的，通过夹马口近几年的资料可知，当灌溉水通过8 km浪店输水渠道落淤沉沙，到一级站时水的含沙量已大大降低，对土壤基本没有影响。

该灌溉水的重金属含量均达到地表水Ⅲ类水标准，不会引起土壤重金属污染。

该灌溉水的全盐量含量为489.67 mg/L，明显低于灌溉水质标准，不会引起土壤盐渍化，跟地下水浇灌对比，该灌溉水的有机物含量、总磷、总氮均高于地下水的含量，跟地下水浇灌相比，黄河水更适合浇灌，可以提高土壤的有机质、总磷、总氮的含量，补充现状土壤的有机质、总磷、总氮的含量。

5　土壤环境影响评价结论

5.1土壤现状调查和评价

夹马口改扩建灌区的土壤包括褐土性土和碳酸盐褐土。

该灌区土壤有机质含量属国家五级，有机质含量比较贫乏，肥力较低；全氮含量属于国家五级，耕地缺氮；速效磷平均含量属国家五级，土壤缺磷；速效钾分属一、二、三级，土壤速效钾含量丰富。

通过对土壤调查，该灌区土壤没有盐渍化，不属于土壤盐渍化地区。

5.2灌溉对土壤的影响

灌区建设对土壤影响：表层土壤清除，根本上改变地表覆盖层类型和性质；客土，根本改变土壤类型和性质；改变土壤的坚实度、通透性；影响土壤的机械物理性质。

灌溉水对土壤的影响：灌溉水的全盐量含量为489.67 mg/L，明显低于灌溉水质标准，不会引起土壤盐泽化，跟地下水浇灌对比，该灌溉水的有机物含量、总磷、总氮均高于地下水的含量，跟地下水浇灌相比，黄河水更适合浇灌，可以提高土壤的有机质、总磷、总氮的含量，补充现状土壤的有机质、总磷、总氮的含量贫瘠状况。灌溉水中只有SS不符合灌溉水质标准，主要是泥沙引起的，但通过输水渠道落淤沉沙，到灌区时对土壤基本没有影响。

总的来说，用黄河水对灌区进行浇灌对土壤有利。

（责任编辑：刘青）