刘 浩
(长春工程学院,长春 130012)
吉林省西部盐碱地治理技术综述
刘 浩
(长春工程学院,长春 130012)
吉林省西部地区盐碱地面积较大,分布广泛,普遍存在土地退化的现象,潜在的盐碱化问题严重,因此,盐碱地改良技术研究也成为普遍关注的问题。介绍了吉林省西部地区的自然条件概况,针对土地盐碱化现状提出了多种改良盐碱地的治理措施,同时为吉林省可持续发展提出建议。
吉林省西部;盐碱地;治理技术
优质土地盐碱化是当今社会面临的一个世界性难题,对盐碱化土地进行改良并加以开发利用是世界各国研究的热点问题,不同学科领域内的专家进行了长期而有效的研究和探索,普遍认为盐碱地不仅可以治理改良,而且还可以开发利用,是宝贵的土地资源。自20世纪50年代以来,我国投入了大量的人力、物力和财力用来改良盐碱地,开展了盐碱地治理改良的实践探索,盐碱地的治理改良技术和研究不断发展,并取得了大量的研究成果。
1.1 自然地理
吉林省西部地区横跨四平、松原、长春和白城四个行政区,包括通榆县、镇赉县、洮南市、大安市、洮北区、农安县、双辽市、公主岭市、梨树县、前郭县、长岭县、宁江区、扶余县、乾安县等14个县(市、区)。吉林省西部地区与辽宁省昌图连接,西与内蒙古自治区兴安盟相接,北以嫩江为界,与黑龙江省毗邻。地理坐标为东经121°38′~126°11′,北纬42°49′~46°18′,东西长400 km,南北宽350 km[1]。吉林省西部地区是生态环境脆弱区,总土地面积为4.34万km2,占全省总面积的23.15%[2],湿地面积较大,有辽阔宽广的草原,此区域内地势低洼,光、热条件较好,是农牧业发展潜力较大的地区,也是吉林省重要的商品粮基地。
1.2 水文气象
吉林省西部地区属于温带大陆性季风气候,春季干燥多风,夏季温热多雨,秋季昼夜温差大,冬季寒冷少雪。该地区干旱指数在1.0~2.6之间,属于干旱半干旱地区,年均降水量为407.9 mm,降雨多集中在6月—8月,占全年降水量的74%,分布极不均匀。年径流深不足10 mm,年径流系数在0.05以下,是全省年径流深最小的地区。年均日照时数2 919.4 h,年均气温4.9 ℃,多年平均蒸发量大于1 000 mm。该地区大风日数较多,年均8级以上大风24 d[3]。
吉林省西部地区地处平原,土地辽阔,地下水资源丰富,但土壤盐碱化较重,属于碱性土壤,是世界三大苏打盐碱土分布区之一,其盐碱地土壤类型主要分为草甸碱土、草甸盐土、盐碱化土壤等[4],pH值多在7.32~9.80之间。该区域盐碱地盐分组成以Na2CO3,NaHCO3为主,含有少量的硫酸盐和氯化物。土壤结构性质恶劣,一般在上地表为轻壤土或中壤土,向下为重壤土或黏土,土壤坚实,孔隙度较低[5],土壤透水性极弱,水分渗透系数仅为0.9×10-4~2.1×10-4cm/s(78 mm/d)[6],耕作阻力和淋洗盐分难度较大。由于土壤盐化过程伴随有碱化过程发生,所以土壤肥力普遍不高。为了增加吉林省粮食产量,提高人民生活水平,治理、开发、改良吉林省西部盐碱地势在必行。
由于途径不同,吉林省西部盐碱地治理措施有:物理改良措施(深耕土壤、作物轮作、合理灌溉等),化学改良方法,生物改良措施(种植耐盐农作物),水利工程措施(包括洗盐排盐、暗管排水洗盐等)等,一般都是多种土壤改良措施相结合。
3.1 物理改良技术
物理改良技术也就是采用一些物理方法,诸如采用深耕深松土壤、客土压碱等进行盐碱地改造,以此达到改良盐碱地并加以利用的目的。
平整土地是改良盐碱地的一种简单易行的基础工作方法,能够减少地表径流流失,提高雨水洗盐和灌水洗盐的效果,同时能够有效地防止洼地受淹、高处返盐现象的发生。深耕深松可以破坏碱化土壤的结构,使紧密的土层结构变得疏松多孔,有利于盐分的淋洗[7]。研究表明,深耕深松能够有效降低轻度和中度盐碱地的土壤体积质量、pH值和含盐量,明显改善盐碱地土壤的理化性质。在深耕深松及平整土地的同时,向盐碱地添加有机肥,能够增加土壤腐殖质的含量,提高土壤肥力,改善土壤质地结构,减少水分的蒸发,促进盐分的下渗,增强土壤中微生物和酶的活性,产生多种有机酸,降低土壤pH值。
客土即换土,也就是使用质地好的土壤或人工土壤置换原生土,在置换土壤中添加纤维材料和土壤改良剂,增加土壤中的有机质,增强土壤的团粒结构和土壤的稳定性。该方法主要应用于盐碱斑迹的改良以及改善盐碱地的理化性状,能够起到抑盐、返碱和增强土壤肥力的作用。
随着现代农业机械化的发展,农作物秸秆粉碎还田后对盐碱地的改良效果也引起了研究人员的关注,秸秆粉碎覆盖也成为改良盐碱地的一项措施。粉碎的农作物秸秆将原土覆盖之后,能够减少土壤中水分的蒸发,有效地抑制了土壤盐分表聚现象的发生,同时增加热量,降低地表温度,进一步降低水分蒸发,从而起到改良盐碱地的效果。该项措施既能节水又能培肥改土,是一项综合治理措施。伴随着这种生态而又无污染的改良措施的出现,其在盐碱地治理方面必将发挥更大的作用,除了利用粉碎后的农作物秸秆进行覆盖之外,还可以利用地膜覆盖和水泥硬壳覆盖来进行盐碱地的改良。
3.2 化学方法改良技术
化学方法改良技术就是通过一些酸性盐类(硫酸钠等)物质来中和碱性土壤,改良盐碱地的物化性质,降低土壤的pH值,增强土壤中阳离子的替换能力,降低土壤的含盐量,激发土壤中微生物和酶的活性,促进植物根系的生长。国外学者研究表明,碱化土壤的改良需要加入含钙物质来进行改良,国内外已经出现了采用石膏改良碱化土壤的先例,并取得较大的成功[8]。事实表明,石膏对碱性土壤具有很好的改良效果,碱性土壤中的碳酸钠被置换,形成石灰和中性盐类,缓解了土壤碱性,同时,钙离子可以代换土壤中的钠离子,从而改善了土壤的物理性状。
在石膏改良盐碱地的基础上,中国科学院东北地理与农业研究所创新了改良模式,形成了“磷石膏+抗盐碱水稻新品种+超密植栽培”的集成技术模式[9]。每年春季,针对中度和重度盐碱化土壤,在翻耕之前,施用磷石膏,使其与稻田表层土壤均匀混合,再放水泡田种稻。此措施在降低pH值的同时,还能补充土壤中的磷元素和硫元素,降低改良成本。除磷石膏外,柠檬酸渣以及硫工业中排出的脱硫石膏等同样可以用来改良盐碱地,而且效果显著。
3.3 生物改良技术
种植水稻改良盐碱土在我国具有悠久的历史,实践表明,盐碱地开发种植水稻是一项成功的土壤改良措施[10]。种植水稻能够排除土壤盐分,减少地表水分的蒸发、防止土壤表面积累盐分,还可以降低地下水位,降低土壤的pH值。吉林省在种稻改良盐碱地土壤方面进行过深入的研究,中国科学院东北地理与农业生态研究所培育的抗倒伏、耐盐碱、耐寒抗冻等综合性状优良的超高产水稻——“东稻4号”,尤其适用于吉林省白城和松原地区盐碱地种植,大面积盐碱地种稻不仅能够增加农民收入,而且可以达到改良盐碱化土壤的效果。
建立人工草地,恢复植被覆盖,在轻度和中度盐碱化土壤上种植优良牧草,例如菌蓓、羊草、野大麦等,可以减少水分蒸发、吸收地表盐分、改良土壤性状。菌蓓为优良豆科牧草,根系发达,具有根瘤,能固定土壤空气中的氮素,根系分解腐烂后,可提高土壤肥力,改良土壤。羊草又名碱草,具有非常发达的地下横走根茎,其耐寒、耐旱、耐碱性较强,可群生于盐碱地。野大麦耐寒冷,适于微碱性土壤种植。
在吉林西部充分利用盐碱地湖泡水资源的优势,利用嫩江洮儿河、霍林河等河流的汛期洪水,灌泡蓄水,通过肥水灌田肥沃土壤,形成湖泡养鱼、岸边种稻、育苇治碱相结合的开发模式[11]。其中,在盐碱化湿地种植芦苇是治理、利用盐碱化土地的重要措施和有效途径,其强大、发达的根系在生长过程中可吸收大量的盐分;灌泡养鱼可以充分利用水资源,既可以通过河流排洪,淋洗地表盐分,又能带来经济效益。
3.4 水利工程措施
盐碱地的治理有一种运动规律——“盐随水来、盐随水去”,即把水灌到地里,在地面形成一定深度的水层,使土壤中的盐分充分溶解,再通过排水设施将溶解的盐分排走,从而降低土壤的含盐量,达到土壤改良的目的。
采用淡水资源灌溉治理盐碱地是一个重要的措施,由于淡水资源十分短缺,所以,通过寻求其他水资源来进行灌溉治理是一个新的方向[12]。近几年来,用以灌溉治理盐碱地的水资源多为劣质水,包括微咸水等,这不仅缓解了水资源短缺的局面,也有利于盐碱地的治理,提高农田的粮食产量。采用微咸水灌溉治理盐碱地,其中盐分是有一定限制的,通常采用的灌溉方式有喷灌和滴灌。喷灌多选择在夜间进行,以水能渗下、不产生径流为宜,均匀地灌溉农作物,提高产量。滴灌是将具有一定压力的水缓慢而均匀地滴入植物根部附近土壤,在盐碱地多采用膜下滴灌技术,不仅能够提高氮磷肥料的利用率,而且能够减少水分损失,缓解盐碱化土壤。
灌排工程如暗管排水、井灌井排等措施能够减轻盐碱化的程度,加速排出土壤和地下水中的盐分,同时可以控制地下水位处于不至使土壤积盐的深度,并能及时排出积存的涝水,满足作物的生长需求。
井灌井排是改善低洼易涝盐碱地的一种措施,它是利用水泵从机井内抽取浅层地下水,降低和控制地下水位,防止土壤返盐,同时达到除涝洗盐的目的。而暗管排水则是利用地下管道排除土壤中多余水分和盐分的排水技术,土壤中多余的水分通过管壁滤水微孔渗入管内排走,加速土壤脱盐和潜水淡化,起到控制地下水位、改善土壤理化性状的作用,是适合吉林省西部盐碱地区的重要水利措施之一。
3.5 其他工程措施
在吉林省西部地区盐碱地治理过程中要因地制宜,适当选用治理措施,除上述治理技术措施之外还应建设工程围栏、浅翻土地、挖沟排水、分区隔离等措施,与此同时,逐步实行全年或季节性围封禁牧等治理措施,形成有利于恢复植被、减缓土地盐碱化的综合治理环境。
3.6 管理措施
盐碱地的治理措施固然重要,但治理后的管理一样重要。我省西部治碱工程面积广、难度大、任务重、时间久,若要有效地开展治理工作,有关部门应将所有治碱相关项目纳入到统一规划中,实行统一管理。在经济上,完善相关扶持政策,利用财政支出增加对吉林省西部盐碱地改良治理的扶持力度;在法律上,制定和执行有关盐碱地治理的地方规章制度;在行政上,合理调整盐碱地的利用结构,加大盐碱地改良措施的宣传力度;在工作中,要克服重视治理、轻视管理的错误做法,坚持治、管并举。
土壤盐碱化是由多方面因素造成的,因而盐碱地的治理也必须采取综合治理措施,因地制宜,针对不同类型的盐碱地成分进行统筹规划,选择合适的改良方法进行综合治理。盐碱地是吉林省西部重要的土地资源,而盐碱地的改良技术也是一项涉及学科较广,长期而又复杂的研究课题。通过长期实践证明,在吉林省西部盐碱地的治理过程中,要形成以生物技术为主、其他治理技术为辅的综合治理措施,达到投资少、见效快的效果,既方便易行,又能改变土壤性状,还能产生明显的社会、经济和生态效益,为实现经济和社会可持续发展做出贡献。
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The Technical Measures of Saline-alkaline Soil Treatment in the West Area of Jilin Province China
LIU Hao
(ChangchunInstituteofTechnology,Changchun130012,China)
The saline-alkaline soil in the west area of Jilin province is large and widespread,and the phenomenon of degradation is ubiquitous.The problem of potential salinization is serious.So the research on saline-alkali soil improvement technology has become a universal concern.This article describes the natural conditions of the west area of Jilin province China,and comes up with various technical measures to improve the Saline-alkaline soil according to the status of salinization in this area.It makes recommendations for the sustainable development in Jilin province China.
the West Area in Jilin Province;saline-alkaline soil;technical measures
10.3969/j.issn.1009-8984.2016.04.011
2016-06-27
刘浩(1990-),男(汉),河北,硕士 主要研究水土资源。
S156.4
A
1009-8984(2016)04-0041-03