压砂地微咸水利用现状及氯离子危害的缓控措施

魏照清 田里 谭军利 王西娜

摘 要：本文在总结前人研究成果的基础上，综述了压砂地微咸水利用现状以及氯离子对土壤、植株和生态环境的消极影响，提出农艺缓控、离子拮抗、经济政策等措施，来缓控氯离子的危害。

关键词：压砂地；微咸水；氯离子；缓控措施

我国是一个农業大国，也是淡水资源匮乏的国家之一，农业用水压力逐年攀升，尤其是干旱半干旱地区的农业用水更加严峻。早期农户在不断探索实践中发展出压砂这种独特的耕作形式，虽在一定程度上缓解了用水压力，但灌水量的不足始终影响着干旱地作物的产量及品质。因此，后期国家大范围采用地下微咸水进行灌溉，地下水资源得到了开发利用。随着灌溉年限的增加，微咸水灌溉所导致的一系列棘手问题日渐突出，目前压砂地微咸水灌溉主要问题是大量氯离子随着微咸水的灌溉进入土壤中，导致土壤生产力、农作物产量和品质的下降以及生态环境的破坏，严重制约了压砂地农业的发展。如何有效缓解氯离子的危害是目前亟待解决的问题。

1 压砂地微咸水利用现状

压砂是将不同粒径的砂石按一定比例混合，然后覆盖在土壤表面，厚度为10～15厘米。它是广大劳动人民在长期适应干旱少雨、盐碱荒地的生产实践中创造的一种独特的抗旱栽模式。我国砂田主要分布在宁夏中部、甘肃中部干旱地区，以及内蒙古、青海、新疆的部分地区。这种独特的耕作方法已经存在了300年。

微咸水是指盐度为2～5克/升的咸水，大部分以浅层地下水的形式广泛分布于华北、西北和沿海地区。我国北方以旱作农业为主。随着人口的增加和淡水资源的短缺，地下水灌溉被广泛用于缓解水资源压力。宁夏作为我国北方干旱地区之一，咸水利用历史悠久。与旱地种植相比，微咸水灌溉能显著提高作物产量。在枸杞、大麦、小麦、西瓜等种植区，采用微咸水灌溉不仅可以提高作物产量，而且可以改善作物品质，大大增加农民的经济收入，但常年利用含氯微咸水灌溉对土壤、植株、环境造成的危害与日俱增。研究发现，随着灌溉年限的增加，干旱少雨地区土壤中氯离子累积量逐年增多，压砂灌溉区已经出现氯离子毒害现象，情况愈演愈烈，迫切需要解决微咸水中氯离子对土壤、植株以及生态环境的危害。

2 氯离子的危害

2.1 氯离子对土壤理化性质的危害

常年使用含氯微咸水灌溉，会导致土壤盐渍化、硬化、团聚体结构恶化、pH值降低、氯离子含量增加。研究长期施用含氯肥料后土壤化学性质的演变，发现长期施用含氯肥料导致土壤pH值呈下降趋势，导致土壤酸化，当土壤中有氯离子存在时，pH>6土壤对二价汞离子的吸附能力降低，当pH值为4～6时，土壤对二价汞离子的吸附能力增加，氯离子容易与镉离子等二价重金属离子形成可溶性络合物，高浓度的氯离子也会导致吸附的镉离子解吸，从而增加溶液中镉离子的浓度。

因此，微咸水灌溉带来的氯离子对土壤造成极大的危害，会导致一些金属离子的释放，进而危害作物的生理功能，甚至人体健康。

2.2 氯离子对植株的毒害作用

研究结果表明，氯在植物生长发育中起着重要作用，但过高的氯离子会对作物造成严重的毒害，如生长缓慢、植株矮小、叶片少、叶面积小、叶色发黄、老叶死亡、根尖死亡等。究其原因，过量的氯会增加土壤水分的渗透压，使种子难以吸水，发芽率降低，破坏植物叶片中的线粒体基质和嵴结构，表现为细胞质网状变化，细胞质局部集中，出现颗粒状毒素，大多数细胞结构崩塌和严重损伤，细胞壁基质质地不均匀，出现质壁分离现象。

2.3 氯离子对生态环境的影响

含氯微咸水不合理灌溉是土壤盐渍化的主要诱因之一。它不仅破坏了土壤的生产力，而且导致人类和动植物生存条件恶化，植物生长受到抑制，产量、品质下降，甚至危及人畜健康。由于后期改良成本高，生态环境恢复的道路较长，因此，要遏制这些持续发酵的不利影响，必须加强微咸水氯害的防治措施。

3 含氯微咸水危害的缓控措施

3.1 农艺缓控措施

为减轻氯离子的危害，首先应改进耕作措施，在覆砂的基础上，采取垄作、地膜覆盖等水土保持方式，施用有机肥提高土壤肥力。其次，改进传统微咸水灌溉方式，采用滴灌与咸淡水交替灌溉。最后应当管控灌水频次，按照植株的生理需求进行灌水，有学者设计了四种间歇时间和三种咸淡水组合比例，进行了咸淡水间歇组合灌溉，结果表明，间歇组合灌溉，土壤脱盐率显著高于微咸水直接灌溉，且不同间歇时间、组合比例对土壤脱盐的影响均达到显著水平。

3.2 离子拮抗措施

氮与氯元素之间存在拮抗作用。当土壤中的氯离子含量较高时，会抑制作物对硝酸根中氮的吸收，而当硝酸根浓度较高时，会抑制作物对氯离子的吸收，缓解氯离子的毒害作用，促进植株的生长，提高产量及品质。原因是氯离子和硝酸根具有相似的大小和相同的电荷，阴离子通道对硝酸根的选择性比氯离子强，表现出拮抗关系。

因此，在用含氯微咸水灌溉后，针对过量氯离子产生的危害，可以通过施用硝态氮肥来缓解这一问题。

3.3 经济政策措施

政府应组织农户合理灌溉知识培训，避免盲目灌溉造成的危害。其次，加大农业灌溉投入，建设水利工程，推进扬黄灌溉，修建水库蓄水，确保可实施咸淡水混灌。最后，政府将对各地安装大型净水设备提供补贴，从而减少土壤中的氯离子累积，缓解苦咸水中氯离子的危害。

4 含氯微咸水危害的缓控措施展望

现有的缓控技术在一定程度上虽然可以缓解微咸水中氯离子的危害，但其实施仍有较大难度，压砂地地势不平坦，千沟万壑，水利工程的修建难度大、成本高，所以必须开发一些新型的措施，利用科技手段，从根本上解决问题。

一是研究开发新型廉价、便捷的净化设备，降低微咸水中氯离子含量。二是开发土壤改良剂，钝化土壤中常年灌溉积累的氯离子。三是开发能转化和利用氯离子的功能性微生物。

■作者简介：魏照清（1994-），男，硕士研究生，研究方向：农业资源高效利用。

■基金项目：国家自然基金（31860590，31460546）；宁夏自然科学基金（2020AAC03090）；宁夏高等学校科学研究项目（NGY2018020）。

*通讯作者：王西娜（1978-），女，副教授，博士学历，研究方向：植物营养高效利用与调控。