新疆绿洲盐碱化防治技术成果

第三节　盐碱化防治技术

一、土壤盐碱化防治研究进展

1．土壤盐碱化国外研究进展

在世界上土壤盐碱化问题的研究始终在进行，对盐碱土的改良也是在不断发展变化之中。如美国加利福尼亚州的美国盐碱土改良试验室，建立了作物的耐盐数据库，提出了许多盐碱土调查、改良的理论、方法和技术。在以色列、澳大利亚、印度和埃及等建有盐碱土研究中心，长期从事灌溉农业中土壤盐碱化对作物产量的影响和改良技术研究。20世纪初，国外对土壤盐碱化的研究主要集中在对盐碱土类型、地理分布、形成过程及其发生学特性等方面；30年代，研究重点落在以水利土壤改良为中心的灌溉、水质、防渗及盐碱土改良的基本原理研究与应用方面；从40年代开始，国外研究加强了化学改良、农业措施、土壤理化性质和水盐运动规律等的研究；从60年代起，盐碱土的利用和改良的规模由田块扩大到流域性的整体治理。如巴基斯坦的SCARP计划，埃及的尼罗河三角洲、美国加州的中央河谷、匈牙利的蒂萨河大灌区等；进入80年代，盐碱土的研究和改良重点逐渐转移到大面积的耕作土壤上来，开展多学科的综合研究，注重耕作土壤的综合治理，进行大型灌区次生盐碱化的预测预报和治理、水盐运动和水盐平衡，从而提出土壤次生盐碱化发生与预测的自动控制及其理论依据，制定经济而科学的用水制度并采取物理化学措施以加强土壤脱盐效果，并研究土壤耕作与土壤肥料的关系，广泛利用改良剂，应用高矿化水，选育耐盐品种以提高作物抗盐力；90年代，由于对土壤性质空间变异问题的揭示，以及电磁感应地面电导仪（EM）的出现，在美国、加拿大、澳大利亚等发达国家，充分利用全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）和EM盐分勘查系统，形成了精确盐碱土改良的高新技术；另外，还有一部分科学家在研究土壤盐碱化的数学分析和物理化学的模拟试验。

2．我国土壤盐碱化治理技术的发展

中国盐碱地资源调查与开发利用研究取得了很大成就，积累了一批丰富的资料和经验。从80年代以来，黄淮海平原的盐渍土利用改良工作也取得了重大进展，采取“因地制宜、综合治理”的原则，排、灌、平、肥、林综合运用；建立土壤盐分灾害监测、大规模土壤盐分勘查、新灌区灌排渠系位置的精确定位，及时、准确、方便、完整地获得当时当地的土壤盐分胁迫和作物数据，为准确快速的改良决策创造了条件，并建立了盐碱土改良决策咨询服务体系；在盐渍土资源调查方面，引入了遥感和GIS等先进技术，制作完成了“中国土壤盐渍分区图”和“中国盐渍土地资源类型分布图”；在盐生植物资源研究上，赵可夫、范海等对中国盐生植物资源进行了较为系统的研究；山东省东营市建立了中国首家盐生植物园，进行盐生植物耐盐性与盐生植物利用等多方面研究；区域性盐碱地资源研究也获得很大进展，如进行了东北地区盐渍土生态分区和松嫩平原盐碱地资源与可持续利用研究，西北干旱地区土壤、水资源和盐生植物资源调查与利用研究以及黄淮海平原盐碱地资源与利用研究等。盐碱地资源开发与利用研究主要成果主要体现在：确立了“可持续利用、因地制宜，分区开发、保护与利用并重”等盐碱地资源开发利用基本原则，提出了盐生植物利用、咸水灌溉、盐碱沼泽渔业开发等资源利用方法或模式，并培育了一批耐盐碱作物。

3．新疆的土壤盐碱化治理技术

在过去40多年中，新疆土壤盐碱化治理技术处于不断的发展变化之中。50～60年代多采用“干排盐”法，因效率低，不适于大规模农业生产而逐渐被淘汰；70～80年代修建了一些干排渠，在灌溉定额很高的情况下，仍不能有效地排除盐碱危害；进入90年代后，随着灌溉定额的降低和干、支、斗排的连通，绿洲盐碱土的治理上了一个新台阶，农业生产取得了很大发展。但随着人口的增加，耕地面积的不断扩大和水资源的严重短缺，再加上一些新的农业技术和耕作栽培措施的应用，带来了新的土壤盐碱化问题，需有新的土壤盐碱化治理的理论、方法和技术。

二、土壤盐碱化防治技术

国内盐碱地改良利用的方法和技术大致分如下几种。

1．水利工程方面

采用竖灌竖排、灌排结合、渠系防渗、水库防渗等水利工程的方法进行土壤盐碱化的防治。

盐碱地改良利用，最主要的水利工程措施就是排水。通过排水，一方面控制地下水位，使灌区地下水降到毛管作用产生的临界水位以下，使农作物不受高矿化度地下水的不利影响，另一方面通过排水将高矿化度水排出灌区，把从土壤淋洗到地下水中的盐分逐渐排出，使土壤逐步脱盐，达到改良盐碱地目的。

目前新疆的初始盐碱地开发洗盐是依靠大水漫灌，一次用水量在500mm左右，而洗盐效果并不理想，不仅造成水资源的浪费，同时大量农田排水未经处理直接流入河流和湖泊，导致河流、湖泊的污染。究其原因在于对初始含盐土壤洗盐的需水量、洗盐理论、技术和水盐运动过程缺少系统的研究资料。

为了解决该问题，研究人员通过田间定位试验和监测，探明在不同土壤和含盐量条件下，对洗盐需水量、安全深度、方法和水盐运动过程进行了研究，为初始盐碱地的洗盐提供理论依据和有效技术。该技术体系包括了：①确定初始洗盐过程水的需求总量和作物生产对灌溉和洗盐需求的水量；②查明土壤水分、盐分、养分空间变异及相互关系影响机理与植株生长关系；③定出不同作物耐盐阈值及盐分淋溶的安全深度；④不同土壤类型和水力学特征的排水洗盐技术；⑤土壤盐分空间分布规律及盐碱危害的指标体系；⑥盐化、碱化与地下水位埋深、含盐量之间的关系；⑦排水系统设计（排渠的深度和间距），包括暗管排水；⑧盐碱化土壤和作物评估与合适的分析方法；⑨农田排水的处理与应用。建立利用农田排水发展草场、绿洲与荒漠过渡带生态的恢复与重建技术及理论，建立新疆极端干旱区农田排水处理和利用技术理论体系。

（1）明渠排水　面对日益严重的生态问题，兵团农场率先通过有组织、有规划地开挖排渠、竖井排灌、渠系防渗进行了盐碱化治理，盐碱危害面积由1960年的11600hm²迅速下降到1964年的2960hm²。传统农业时代人们人工开挖排渠，终因工程量太大，渠深很难达到应有的深度（2～2．5m），维护难度很大，而且实施困难，所以并不能阻止土壤次生盐碱化危害的产生及发展，而机械开挖排渠则较好克服了上述矛盾。随着技术进步，开始使用机械开挖排渠，它投资较少、见效快。20世纪70年代后期许多单位纷纷购置挖掘机开挖排渠，对阻止次生盐碱化及沼泽化危害的迅速蔓延起到积极作用，成为扇缘及冲积平原等地下水位较高处的必要技术。特别是近10年来，整体规划，共开挖排水渠2004km，先后建成安下东排干、安下西排干、西岸大渠南排干、安下排碱渠、安集海斜排干和133团场界排等排水工程，改变了安集海灌区有灌无排的局面。同时，为防止上部排水下部受害，部分渠段修建水泥防渗排渠，最后进入荒漠，处理好了上下游的关系。由于目前大量排碱排盐渠道都通向沙漠边缘，使盐碱地区域集中分布在沙漠边缘地势相对低洼的区域，沙漠边缘的沙生环境正逐渐被盐生环境所代替。

（2）竖井排水（机井灌排）　60年代初期，“竖井排水”引进试验的成功，为解决地下水问题找到了新途径，对控制地下水位，加速土壤脱盐，具有明显效果。竖并排水投资大，运转费用较高，但在流域特定的地质条件下，见效快，能起到理想的排水作用。一个有12眼井控制的竖井群在运转4个月后，距竖井50m处地下水位由原来抽前的1．7m下降到3．8m，150m处地下水位由原来的1．5m下降到2．8m，300m处由2m下降到3．2m，脱盐效果十分显著。在现代技术、现代理论指导下，用建设水源地的方式打井实行机井灌排，有计划地集中布井开发水源地，实行机井灌排开发利用地下水资源，降低地下水位（潜水位），彻底摆脱绿洲农业的土壤次生盐碱化顽症，是一项很好的内部水土开发措施。农八师年提取地下水19751万m³，占全部用水18%左右，灌溉地增加15%～20%，收复弃耕地2万～2．5万hm²，促进了经济、生态、社会发展，在全疆有一定的代表性。

（3）渠道防渗　渠道防渗是切断地下水大宗补给来源，降低地下水位的一个治本措施。灌区仅干支两级渠道渗漏就达1000万～1300万m³，约占总引水量的20%。全区渠道年渗漏量为4亿～5亿m³，是造成大量水资源的损失和土壤次生盐碱化的重要原因。147团从1962年开始，采用草泥在斗渠上进行防渗试验，渠旁地下水位降低了1m左右，渗漏量减少了91．6%，由此，开始了全面渠道防渗的推广和试验工作。目前，应用现代材料采取的防渗形式有混凝土防渗、塑料薄膜防渗、沥青防渗、浆砌卵石和干砌卵石等，收到了良好的效果，如斗渠渗漏量减少为防渗前的1／25，对控制垦区地下水位的上升起到了良好的作用。

2．生物改良措施(www.chuimin.cn)

种植水稻和耐盐植物等，使用微生物菌肥，可起到减少土壤盐分的作用，从而达到土壤盐碱化防治的目的。

生物改良技术措施有两方面作用，其一是通过生物排水，可有效降低地下水位，从而减轻或抑制盐碱对农作物的危害；其二是通过种植牧草、苜蓿等植物，达到改善土壤结构和土壤肥力的作用，从而提高土壤抵御盐碱危害的能力。生物改良措施主要有植树造林、种植牧草苜蓿等，培育和种植耐盐作物（尤其是当地生长良好的树种和植被，例如红柳、胡杨等耐碱物种），利用生物排水，降低地下水位，还可提高地表覆盖度，减少地面蒸发量，改善土壤结构，调节地温，提高土壤肥力。重盐碱区可通过种植吸盐作物来减少土壤中盐分的含量。

3．化学改良措施

利用石膏、过磷酸钙、腐殖酸、泥炭、醋渣等碱性化学物质施入土壤，进行盐碱治理。

化学改良是针对碱土和苏打盐土采用的一种改良措施。实践证明，采用农业、生物和水利改良措施，对轻度、中度碱化土与苏打盐化土是较为有效的，但对强度碱化土、碱土和苏打盐土，还应该配合施用化学改良剂，才能收到应有的效果。常用的化学改良剂可分为三类：一是钙剂，如石膏、过磷酸钙等含钙物质；二是钙活化剂，如粗硫酸、黑矾、黄铁矿等含酸、含硫物质；三是其他改良剂，如腐殖酸肥料，土壤结构改良剂，炉渣、工矿副产品等。

4．应用现代先进的3S技术进行监测

赵锐锋、陈亚宁、洪传勋等采用GPS和GIS技术，通过地统计学的半变异函数和Kriging空间插值，以岳普湖绿洲为例，定量分析了塔里木河源流区绿洲不同层次土壤盐分的空间异质性。结果表明：0～30cm、30～60cm和60～100cm土壤盐分半方差函数的理论分布模型属于指数模型，100～200cm属于球状模型。不同土层之间的空间自相关范围具有明显的差异，由表层至深层，土壤盐分的自相关范围逐渐增大。土壤盐分的空间格局分析表明，在水平方向上，研究区各层土壤盐分的高值区主要集中分布在人类活动强烈、靠近河渠水源和地势较为低洼区域；在垂直方向上，土壤表层盐分含量最高，向深层逐渐减少。

5．农业改良利用措施

从各灌区特别是盐碱化较严重的灌区现状分析，灌溉方式大都粗放、落后，大水漫灌、串灌比较普遍，加之渠系防渗率低、工程老化破损，造成土壤盐碱化。因此实施节水灌溉、对渠系进行防渗是盐碱地改良极为重要的措施。它包括制定合理的灌溉制度和采用较先进又切实可行的灌溉技术。通过控制灌溉既可使作物得到适时适量的灌溉，又可防止地下水位上升。

（1）推广应用节水技术　玛纳斯河流域的灌溉方式经历了大水漫灌→串灌→细流沟灌→畦灌→膜上灌→软管灌→膜下滴灌等过程，水资源利用率不断提高，使毛灌溉定额平均由50年代初的每公顷14250m³下降到6500m³，逐步向节水型农业发展。常规节水灌溉，并不能有效减轻渗漏带来的盐碱化危害。迫于节水和治理盐碱的压力，1996年石河子一二一团开始进行小面积大田膜下滴灌试验，灌水量3000～3750m³／hm²，只相当于常规灌的1／2左右，克服了灌溉渗漏难题，且省水、省肥、省地、增产，有效地减少或克服灌溉渗漏带来的危害，控制了盐碱危害，2002年农八师推广膜下滴灌面积达到15万hm²左右，创造了农田大面积应用规模的世界第一，进一步完整了防治土壤次生盐碱化危害的技术体系，推进了生态重建工作。

（2）调整种植业结构，合理耕作　在农田内部采用平整土地、深耕晒垡、及时松土、抬高地形、微区改土等合理的土壤耕作、合理的栽培技术，科学培肥地力和其他措施，改良土壤理化性质，改善土壤内在的防盐、抑盐条件，不断提高肥力，改造中低产田，建成稳产高产田。对于地下水位高、地势低，且盐碱较重的区域，适宜用稻旱轮作的方法，进行洗盐来改良盐碱地，水稻种植2～3年后，可将土壤含盐量降到适宜耕作的水平。

（3）其他措施　发展现代农业技术以水利改良为主体防治次生盐碱化危害的工作，还必须与其他现代及传统技术配合，才能收到更好效果。

①条田改建，减轻盐碱发生。50年代规划农场时，一块条田面积达40～46hm²，不仅造成用水浪费，也易发生盐碱化。60年代初开始把大条田分成2～3块小条田，缩窄后对机耕效率的影响甚微，但对减轻盐碱作用很大。

②草田轮作，促进土壤脱盐。苜蓿是优质饲草，生长期长，蒸腾耗水量大，因而可降低地下水位，促使土壤连续稳定脱盐。据147团资料，二年生苜蓿可降低地地下水位0．27～0．78m，三年生的可降低0．36～0．95m，三年后苜蓿地地下水位基本处于稳定状态，土壤含盐量也较一年生的下降0．38%。此外，还可增加土壤有机质，提高土壤肥力，改善土壤物理性状，更有利于脱盐。

③生物治碱。石河子垦区因地制宜，在水库下侧的次生盐碱化土地，有计划地种植芨芨草，芨芨草有耐盐渍的特性，且其叶可饲用，其秆可制纸，既可以治理盐碱，又可以为畜牧业发展和工业加工提供原料。有关研究表明，三年生的芨芨草，可以将士壤总盐量从2．07%降到0．29%～0．72%。因此，利用盐碱化弃耕地种植芨芨草、甘草、枸杞、紫穗槐等耐盐植物，并将其纳入国家退耕还草、还林计划，逐渐成为开发盐碱化弃耕地，实现生态重建的一种新模式。

④精耕细作改良盐碱。精耕细作，特别是及时耕作，切断土壤的毛细管作用，是防止盐碱回升、保证作物正常生长的重要条件。收获后及时翻耕，平整土地，保证灌水后干湿度一致，可消灭碱包碱点，防治条田内的盐碱危害。近年使用的激光照准平地技术，对平整土地、降低灌水定额及避免盐包及洼坑的盐碱化危害效果更好。

⑤改革耕作制度减轻盐碱。建国后，新疆为发展机械化大农业和大幅度提高农业生产水平，耕作制度也相应进行了一系列演变，如改春耕、春灌为伏耕、秋翻、冬灌，改撒播为机力条播，改休闲为草田轮作，改裸地直播为地膜覆盖栽培，对改善土壤结构，减轻土壤次生盐碱化起到了积极的作用。