高标准农田盐碱地改良问题探析

从应用SALTMOD模型调控根层土壤盐分的视角出发，以某高标准农田项目区为例，对率定期和验证期内土壤盐分、排水量及排水矿化度等指标的模型值和实测值进行比较，进而从灌溉水矿化度、地下水和河道水混合灌溉、排水深度、渠道衬砌等方面对盐碱地改良思路展开分析研究。结果表明，SALTMOD模型对于项目区土壤水盐均衡模拟分析以及根层土壤盐分调控较为适用；使用低矿化度灌溉水，增大排水深度，改进渠道衬砌而提高灌溉水利用系数，均能起到较好的调控根层土壤盐分的效果，对改良盐碱地十分有益。

盐碱地的形成是气候条件、生产方式、地形地貌、人类活动综合作用的结果，具体而言，传统的大水漫灌灌溉方式、较大的蒸发量、渠系渗漏严重是引起我国西北地区农田盐渍化的主因。春季气温回暖后表层土壤解冻，但水分因下层土壤仍然冻结而无法下渗，只能上移。夏季表层土壤水分达到饱和，也使耕种期间土壤盐分含量持续增大，但因水资源较为充足，土壤盐渍化得到一定程度缓和。秋冬季节随着气温的降低，土壤内盐分随即沉积。如此循环往复，农田土壤盐渍化便表现出春返、夏脱、秋积、冬藏的明显趋势。

盐碱地改良的关键在于根层土壤盐分调控，而根层土壤盐分调控的措施较多，包括降低灌溉水矿化度、地下水与河道水混合灌溉、排水深度增大、提高灌溉水利用系数等。相关部门工作人员从以上角度出发，基于根层土壤盐分调控的视角对高标准农田灌区盐碱地改良进行分析研究，以期为具体工程提供有益借鉴。

一、项目区概况

某高标准农田项目位于我国西部地区，呈典型的大陆性气候特征，夏季高温干燥，冬季严寒少雪，年内降水分配不均。项目区内地下水主要为潜水，以渠道渗漏、降水和灌溉水为主要补给来源；潜水蒸发是其主要的消耗方式。项目区主要种植玉米、小麦等粮食作物和蔬果、葵花等经济作物。项目区地形地势平缓，主要建设有5条灌溉干渠和15条分干渠。

二、项目区土壤水盐均衡模拟分析

（一）SALTMOD模型

该模型依托水盐均衡原理，主要开展项目区地下水埋深、排水量、灌溉水矿化度等取值的模拟和预测。根层水量及盐分平衡方程见式（1）至式（3）。模型以作物类型、气候条件、灌溉制度、地下水埋深、地下水开采率、降雨、潜在蒸发、灌溉水利用程度、地表径流等为输入参数，以排水量、排水矿化度、土壤盐分等为输出参数。

λi+Rr=λ0+Era+Lr+ΔWr" " "（1）

ΔZr4=PpCp+（Ig-I0）Ci+RrCxki-S0（0.2Cr4i+Ci）-LrCL4 （2）

Cr4f=Cr4i+ΔZr4/PtrDr （3）

式（1）至式（3）中，λi为由地表渗入根层的水量，m³；Rr为根层毛管内升高的水量，m³；λ0为由根层运移至地表的水量，m³；Era为根层蒸腾所蒸发的水量，m³；Lr为根层渗漏所漏失的水量，m³；ΔZr为根层田间持水量与饱和含水量间的持水量，m³；ΔZr4为根层盐分累积值，dS·m-1；Pp为因降雨或灌溉等原因而直接到达地表的水量，m³；Cp为雨水实际含盐量，dS·m-1；Ig为总灌溉水量，m³；I0为总灌溉水量中的漏失量，m³；Ci为灌溉水含盐量，dS·m-1；Cxki为上个季节饱和土壤含盐量，dS·m-1；S0为地表径流，m³；Cr4i为根层含盐量初始值，dS·m-1；CL4为根层漏失水含盐量，dS·m-1；Cr4f为根层实际含盐量，dS·m-1；Ptr为根层孔隙率；Dr为根层厚度，m。

SALTMOD模型将待研究土壤分成：地表层、根层、过渡层和含水层，各层均对应各自的水量及盐分均衡方程。若项目区内全部因素均衡分布，则可通过各层水量及盐分平衡程度开展根层盐分、地下水位、地下水量等的估算。该模型可展开水管理措施对土壤盐分、排水矿化度、地下水埋深等影响程度的模拟，也可对项目区土壤盐渍化处治效果进行长期的预测与评价。

（二）基础资料

将该高标准农田项目区1年划分成生育期（5—9月）、冬灌期（10—11月）、非生育期（12月至翌年4月）等阶段；各个阶段气象条件、灌溉水量、土壤盐分、灌溉水矿化度、地下水埋深等数据均选取实际观测值。结合地勘资料，将项目区垂向厚度划分为3个层次，由上至下依次为1.0 m厚的根系层、2.0 m厚的过渡层及60 m厚的含水层。其中，根系层和过渡层总孔隙率为0.48，有效孔隙率为0.07；含水层总孔隙率和有效孔隙率分别为0.40和0.10。2020—2022年项目区包括引水量、年降水量、排水量等在内的参数取值情况见表1。其中，通过土壤饱和浸提液电导率表征项目区内根层土壤盐分水平。以2020—2021年的数据资料进行SALTMOD模型率定，各时期气象条件、灌溉水量、土壤盐分、矿化度等数据均为实际观测值。以2022年的资料进行模型验证。

（三）模拟结果验证

将该高标准农田项目区率定期和验证期内土壤盐分、排水量及排水矿化度等指标代入公式（1）至式（3），可以得出模拟结果，其与实测值的比较见表2。据此看出，各项指标实测值和模拟值的相对误差均不超出10%，表明拟合效果较好，SALTMOD模型对于项目区土壤水盐均衡模拟分析以及根层土壤盐分调控较为适用。

三、根层土壤盐分调控结果分析

（一）灌溉水矿化度

在项目区现行灌溉制度下，不同的灌溉水矿化度对应的土壤根层盐分运移趋势见图1。由此可以看出，不同矿化度的土壤盐分均随时间推移而增大，经排水过程释放出的盐分明显低于灌溉水带入盐分，这种盐分的累积趋势随矿化度的增大而愈发明显。

（二）混合灌溉比

根据对项目区灌溉水源的调查，区域内地下水矿化度达到2.19 g·L-1，河道水矿化度仅为0.62 g·L-1，如果按照3：2、1：1、1：2、0：1等比例展开混合灌溉，则混合水对应的矿化度分别为1.58、1.40、1.12和0.62 g·L-1。在灌区灌溉制度保持不变的情况下，展开混合灌溉对项目区土壤根层盐分运移影响的分析，结果见下页图2。由此看出，不同混合灌溉比例的土壤盐分均随时间推移而增大；地下水与河道水按1：2的比例混合灌溉时根层土壤盐分增速最快，按0：1的比例混合灌溉时增速最慢。通过分析原因看出，灌溉水中地下水使用量增大后，地下水位有所降低，潜水蒸发引起的盐分迁移减缓，使根层土壤盐分呈降低趋势。但项目区地下水开采受到严格限定与保护，为实现地下水资源的合理利用，应采用1：1的地下水与河道水混合灌溉比例。在保证根层土壤盐分含量稳定的同时减少地下水开采量，有助于控制地下水埋深，实现灌区农业可持续发展。

（三）排水深度

结合项目区既有灌溉制度，将地下水和河道水灌溉比例控制为1∶1。依次对1.3、1.5、2.0、2.5 m的排水深度下土壤根层盐分运移趋势展开分析，结果见图3。由此看出，项目区根系土壤盐分均随排水深度的增大而降低，这种趋势随时间的推移愈发明显。表明通过排水深度的适当增大，能起到提升根系土壤排盐能力的作用，对根系土壤盐分堆积起到抑制效果，取得较好的盐碱地改良作用。排水深度的增大涉及排水渠道改造，项目区应综合考虑排水渠道改造成本和土壤脱盐效果，尽可能增大渠道深度。

（四）渠道衬砌

在该高标准农田现状灌溉制度且灌域内灌溉水矿化度取0.6 g·L-1的情况下，不同的渠道衬砌形式对应的灌溉水利用系数不尽相同。结合灌区内现有的渠道衬砌形式，将灌溉水利用系数依次取0.65、0.70、0.75和0.80，并展开土壤根层盐分运移趋势分析。具体见图4。由此看出，随着渠道衬砌质量的提高，灌溉水利用系数取值增大，根层土壤盐分堆积得到明显缓解，土壤内盐分含量降低，盐碱地得到一定程度改良。这种改良效果随时间的推移而愈发明显。由此可知，渠道衬砌水平的提升既能减轻渠道渗漏、提高灌溉水利用率，又能起到较好的盐碱地改良效果。

四、结语

综上所述，农田盐碱地及土壤盐渍化是传统灌溉方式、气候条件、渠系渗漏等综合作用的结果。项目区内土壤盐渍化表现出明显的春返、夏脱、秋积、冬藏特征。分析结果表明，在使用0.6 g·L-1的低矿化度灌溉水，按照1：1的比例确定地下水与河道水混合灌溉比例，增大排水渠道深度，提高灌溉渠道衬砌质量等措施实施后，该灌区根层土壤含盐量累积情况得到较好缓解，取得了较好的土壤快速脱盐及盐碱地改良效果。

作者简介：苏桐（1992—），女，四川西充人，本科 ，工程师 ，主要从事水工建筑物、渠道及滴灌设计工作。