“改排为蓄”盐碱地治理研究进展

2018-10-21程杰

科技信息·下旬刊 2018年8期

摘要：随着人类发展，耕地尤为紧张，盐碱地则是重要的耕地后备资源，其治理方法较多。本文简述了“改排为蓄”的盐碱地治理方法的研究进展，实践证明这一方法效果显著且无次生污染。简析了该方法下盐分的运移规律，并通过模型验证，为盐碱地治理提供新途径。

关键词：盐碱地；治理；改排为蓄

目前，我国人口仍以年平均1500万左右的速度在不断增长，粮食供应持续增加，同时，我国正处于经济建设快速发展时期，城市建设对土地资源的需求不断加大，导致土地承载力已接近极限，土地总需求与总供给的矛盾尖锐而突出。人地关系一度呈现紧张态势，资源环境矛盾迅速加剧，粮食安全和生态安全问题日益严重。2021年陕西省人口数量将会达到峰值，但按照现行政策，陕西省到年耕地面积仅能够满足粮食自给率在水平下的耕地保有量要求，而无法满足粮食自给率为的较高水平下的耕地保有量要求[3]。盐碱地作为一种重要的土地资源，合理开发利用这些盐碱地资源，对保障粮食安全、促进农业可持续发展、改善生态环境以及推动区域经济社会协调发展具有重要意义。

1传统盐碱地治理方法

近几十年来，国家和地方在盐碱地改造的研究及实践方面投入了大量人力、财力和物力，收到了较好的治理效果。在土壤盐分成因规律和特征、农田节水灌溉水盐运移机理、盐碱地改良利用技术措施等诸多方面都有了新的发展和突破，取得了一系列的科研及实践成果。研究和实践表明，盐碱地的预防和治理是一个系统性的综合治理工程，其效果也是一个循序渐进逐步显效的过程。目前，盐碱地改良方法主要有四个大类，包括物理改良、水利改良、化学改良及生物改良，不同的改良技术和措施具有不同的改良效果。国内主要采用工程排水洗盐的水利技术措施，利用“大水压盐、洗盐，地下排水”的方法，将下渗的土壤盐分通过地下排水的方法排水洗盐。这种传统的“以排为主”方法能很好的治理盐碱地，但同时存在着许多问题：如修建排水工程量大、加剧了缺水问题、田间排水带有大量的肥料和农药成分，会严重污染下游水体[1-5]。

2“改排为蓄”盐碱地治理法

陕西省土地工程建设集团和西安理工大学于1999年共同提出了“改排为蓄、水地共处、和谐生态”的新模式，并在陕西省境内卤泊滩、盐池洼、大荔古黄河滩等重盐碱地区组织和实施了大规模、高标准的实践工作，取得了良好的效果。发现对卤泊滩、盐池洼、大荔古黄河滩等重盐碱地区治理方法中，相较于与传统的“排”方案，“蓄水”模式治理盐碱地具有效果好、见效快、经济及自然成本低等优势。目前，“改排为蓄”盐碱地治理模式在整治效果、盐分监测方法、水盐运移规律上开展了大量研究。

2.1“改排为蓄”盐碱地治理效果

韩霁昌等人分析了卤泊滩不同地块、不同深度、在不同时期土壤水分、盐分、pH值以及离子含量的变化情况。结果表明“改排为蓄”模式下，卤泊滩盐碱地治理的效果显著[6-7]。叶校飞等人通过10年定期不定期观测地下水位及土壤含盐量，验证了“改排为蓄”模式的可行性，在该模式下卤泊滩地区呈脱盐状态，土壤含盐量适合棉花生长[8]。潘延鑫等人为了查明盐碱地排水沟蓄水条件下农田与排水沟之间的水盐交换，基于两年现场观测试验数据，分析了农田与排水沟的水位响应以及电导率变化规律。结果发现：研究区排水沟蓄水条件下，相邻排水沟水位与农田地下水位变化基本一致，作物生长期较为强烈的蒸发蒸腾作用进一步降低了田间地下水位；排水沟水位变化可以直接或间接地影响周围农田的地下水位和水质状况，在无外界来水干扰的情况下，农田地下水和排水沟水样的电导率变化趋势一致，当排水沟受到外来淡水补给时，沟内浓缩的盐分得到稀释，电导率明显低于农田地下水[9]。

2.2盐分运移规律研究

在盐分运移规律方面，韩霁昌、孙博等人自制实验装置模拟水体与土壤之间盐分运移实验，通过对蓄水水位高低的循环变化，研究不同土层盐分的运移规律。结果表明：蓄水水位的循环变化对土壤盐分迁移起着至关重要的作用，当蓄水位70 cm→40 cm→ 20 cm 的循环变化时，表层0 ～65 cm 土壤的盐分逐渐扩散至水体，盐分再由水体中逐漸向底层 65 ～100 cm 土壤迁移，改变盐分在垂直方向的分布，逐渐向下压盐[10-11]。李娟等人为检验蓄水和排水处理下盐碱地土壤盐分的变化及盐分运移规律，分析了两种处理下0-160cm土层土壤中盐分的运移规律。结果表明蓄水处理下0-160cm土层的平均土壤湿度较排水处理高，能够有效提高土壤中含水量，满足作物生长需求[12]。

2.3盐分运移模型

针对研究对象，建立盐分运移数学模型，采用 Hydrus-2D 软件进行数值模拟，经分析比较，不同土层盐分运移数值模拟结果与实验结果数值基本一致，模拟效果较好。潘延鑫等人基于卤泊滩2009—2013年田间水盐监测资料，应用饱和-非饱和土壤水分及溶质运移理论，利用 HYDRUS-1D数值模型对当地土壤水分、盐分运移规律进行数值模拟，分析了盐碱地的水盐变化状况，确定合理的田间灌水定额。结果表明：农田灌水定额为500 m 3·hm-2 时有利于控制土壤盐分的累积[13]。解建仓等人采用室内试验和数值模拟，研究了蓄水和蒸发条件下土壤过渡层中水盐运移规律，结果发现土壤埋深在 60～80cm 的非饱和层和饱和层之间存在一个 10～20cm 的过渡层。由于过渡层的存在，蒸发条件下，土壤毛管的水分蒸发作用影响到的最低范围就在过渡层内。过渡层及以上的非饱和层的盐分由于毛细以及蒸发作用随水分上升，过渡层盐分减少，表层盐分增多；过渡层有隔离下层盐分作用，饱和层盐分含量相对稳定。盐碱地综合治理过程中，通过蓄水沟系科学蓄水，控制地下水位并发挥过渡层作用，会防止盐碱地反复返碱，并实现了耕作层土壤的逐渐改良[14]。马增辉等人采用HYDRUS 3D软件，利用新模式下水盐运移建模、系统仿真和数值模拟方法达到了实时模拟、动态控制、缩短试验周期和节约成本的目的，为新模式及机理研究提供了新的有效途径[15]。

3结论

结合“蓄水”模式已有的实验和初步理论分析，发现在盐碱地在以“蓄水”模式为主的治理过程中，通过蓄水沟水位高低和水體中盐分浓度大小，影响土壤中盐分的运动，改善表层土壤盐分，达到作物生长要求。“改排为蓄”的盐碱地治理方法对干旱、半干旱地区盐碱地预防与治理，节约水资源、降低外界调控成本以及土地开发工程成本上，具有不可比拟的经济优势和重大战略意义。

参考文献：

[1] 王若水，康跃虎，万书勤，等. 水分调控对盐碱地土壤盐分与养分含量及分布的影响，农业工程学报. 2014，30（14）：96-104.

[2] 孙广友，王海霞. 松嫩平原盐碱地大规模开发的前期研究、灌区格局与风险控制[J]. 资源科学，2016，38（3）：407-413.

[3] 赖民基，方成荣. 改良盐碱地的排水设施. 水利学报. 1959，（3）：53-66.

[4] 王若水，康跃虎，万书勤，等. 水分调控对盐碱地土壤盐分与养分含量及分布的影响，农业工程学报. 2014，30（14）：96-104.

[5] 刘莉萍，刘兆普，隆小华. 2种盐土改良剂对苏北滨海盐碱土壤盐分及植物生长的影响.水土保持学报.2014，28（2）：127-133.

[6] 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（3）.

[7] 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[J]. 水利学报，2009（12）.

[8] 叶校飞，解建仓，秦涛，等. “改排为蓄” 盐碱地治理模式的可行性研究[J]. 水资源与水工程学报，2009，20（3）：48-50.

[9] 潘延鑫，罗纨，贾忠华，等. 排水沟蓄水条件下农田与排水沟水盐监测[J]. 生态学报，2014，34（3）：597-604.

[10] 韩霁昌，解建仓，王涛，等. 蓄水条件下蓄水沟水体与相邻土壤的盐分运移规律研究[J]. 水利学報，2009，40（5）：635-640.

[11] 孙博，解建仓，汪妮，等. 不同蓄水位下水体-土壤循环压盐数值模拟研究[J]. 土壤学报，2012，49（3）：437-444.