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新疆绿洲盐碱化综合治理与对策

【摘要】:因此,盐碱地的改良必须进行综合治理。而渠道两侧由于渗漏水的补给抬高了地下水位,直接导致渠道两侧土壤次生盐碱化的发生,促使土壤条件恶化。

第四节 盐碱化的综合治理与对策

形成灌区土壤盐碱化的原因错综复杂,自然因素与人为因素互为因果,交织作用,不同时期主次地位交替变化。在灌溉的初期阶段,决定灌区土壤盐碱化发生和发展的主要因子是土壤母质、地形、地貌及水文地质和气候条件等自然因子,这些自然条件使土壤发生盐碱化成为可能;在灌溉的条件下,由于长期不合理的灌溉破坏了原来的水盐平衡,使灌区内地下水位升高到临界深度以上,在强烈蒸发的作用下,毛管作用强烈,导致土壤次生盐碱化剧烈进行。弃耕后,由灌溉形成的水文地质条件仍起着长期的作用,加之人类活动的持续干扰和气候的变化,使盐碱化问题更为严重和复杂化。

由于土壤盐碱化的形成是自然因素与人为因素交互作用的结果,这就决定了在防治时,必须采取综合治理的措施,才能达到持续利用的效果(牛东玲,王启基,2002)。另外,盐碱地改良利用的实践也证明了,盐碱地预防和治理是一个系统的综合治理工程,也是一个循序渐进逐步显效的过程。因此,盐碱地的改良必须进行综合治理。在治理的措施上,要采取综合防治措施,不能片面注重某一单方面的措施,水利措施为主,其他措施配合,只有使农、林、水等各项措施有机结合、取长补短,才能收到最佳的改良效果。

土壤盐碱化综合防治的主要包括三方面:一是排除土壤中过多的盐分;二是调控土壤盐分在剖面中的分布;三是防止盐分在土壤中重新累积。对于一部分含盐量很高的盐土,需要采取洗盐排水的方法进行改良。其余大部分盐碱化土壤都可以通过水盐动态的合理调控得到治理,即采取水利措施和各种农业措施,调控土壤剖面中的盐分分布状况,使之不致过分集中于土壤耕层而危害作物的生长。另外,在干旱气候条件下,经过改良的盐碱土地区发展灌溉农业,土壤剖面中盐分仍有可能重新积累。

在灌区尺度上,通过合理的排灌比以维持灌区的水盐平衡,以水定地,充分发挥非农区的干排盐作用,不盲目开垦荒地;在农田尺度上,采取必要的轮作制度,多施绿肥和有机肥,以培肥土壤;在耕作层尺度上,维持必要的淋洗量,保持根区的盐分浓度在作物的耐性范围内。

一、盐碱化地区节水农业的发展

发展节水农业,对防止土壤次生盐碱化十分必要。节水农业的实施,一方面减少了灌溉用水量,可以大大减少由灌溉水带入土壤剖面中的盐分,另一方面可防止因灌溉水渗漏损失、农业技术不当而引起的地下水位的抬高,从而抑制地下水和下层土体中盐分向上层的累积。新疆绿洲农业为灌溉农业,属干旱盐碱化灌溉,主要任务是调节土壤水分,调节耕作层土壤盐分,防止过量灌溉引起地下水位上升。

1.实施合理调控土壤水盐动态的最佳防盐灌溉制度

盐碱化地区的灌溉,在尽量节约用水的前提下,既要满足作物需水,又要调节土壤剖面中的盐分状况,因此制定盐碱地灌溉制度除了考虑作物需水规律之外,还必须考虑盐碱地的水分特点,盐分运动规律和对土壤盐分的淋溶。但对于不同盐碱地区节水防盐灌溉制度,过去研究的不多,长期以来都在土壤耕作层含盐较高的时期,采用加大灌水定额的压盐方法,调节土壤含盐状况。但因对加大灌溉定额的数量缺乏足够的研究,常常用水过量,深层渗漏量过大,导致地下水位抬高,反而使土壤灌后返盐,因此应加强这方面的研究,以制定合理的节水防盐灌溉制度及灌溉定额。

洗盐定额是盐渍土改良与治理中一个非常重要的参数。美国盐土实验室开发的HYDRUS软件可以较好地模拟不同土壤、不同初始含盐量和灌溉定额下的盐分运移,如何将室内土柱物理模拟与该软件相结合,并通过田间试验验证,来确定合理的淋洗定额是当前灌区生产所迫切需要解决的一个关键问题。

2.加强用水管理,推广节水防盐的灌水技术

先进的节水灌溉技术,都是从减少灌水的深层渗漏损失,减少灌水的不均匀性,降低水分的蒸发损耗等方面出发而达到节水目的的。近年来发展利用膜上灌水技术,在地膜栽培的基础上,在不增加投入的前提下,把原来的膜侧沟内水流改为膜上水流。这样膜上灌溉减少了灌水的深层渗漏,从而防止由于大水漫灌而引起的地下水位的抬高;又由于有地膜的覆盖,减少了土壤水分的蒸发,因而可以大大减少盐分向上层土体的积累。传统的畦灌、沟灌中,平整土地是综合防治土壤盐碱化措施中的重要环节,特别是对消除耕地中的盐斑、防止次生盐碱化的发生有极为重要的作用。垦区处于干旱缺水的盐碱土地区,采用喷灌、滴灌,对充分利用水资源,改善灌区的土壤条件,防止地下水位升高,调节农田小气候,减少土壤水蒸发,抑制土壤返盐均有很大意义。盐碱地喷灌、滴灌一定要与其他改良措施结合起来,否则难以收到应有的效果;播前灌或冬灌应采用大定额喷滴灌或地面灌溉,以便蓄墒压盐。

3.强化工程配套,减少输配水系统的渗水损失

减少输配水损失,提高渠系水有效利用率,是一项重要的节水措施,而在盐碱化地区该项措施也是预防土壤次生盐碱化的重要措施。从水盐平衡角度来看,渠系的渗水带入大量水盐,增加区域水盐平衡中盐分含量,必然会促使灌区盐碱化的发展。而渠道两侧由于渗漏水的补给抬高了地下水位,直接导致渠道两侧土壤次生盐碱化的发生,促使土壤条件恶化。因此,减少输配水系统的渗水损失,应作为盐碱化地区节水防盐的重要措施。

4.有效地利用浅层地下水,灌溉回归水

要保持灌区的水盐平衡,需要增加排水排盐量,不仅要增加排水工程而且要考虑排水出路的问题。如果开采当地地下水发展井灌,则可大大减少水盐的引入,并可利用竖井抽水调控地下水位。有良好的土壤透水性和排水条件时,利用灌溉回归水或混合灌溉,这样井渠结合、咸淡交替混合灌溉不仅充分利用水资源,也有利于盐碱化的防治。(www.chuimin.cn)

5.非工程节水措施的应用

首先选育耐旱抗盐作物品种和牧草品种,使农作物适应干旱环境,以生物机能提高作物产量和对水分的有效利用,从而达到节水的目的;其次保墒技术、化学节水措施的研究应用和实行农林牧结合的混合农业,增大草地农业比重,发展草食家畜,提高绿洲农田小气候。

二、灌区规划

在水土资源规划的宏观层面,应以水土平衡、水盐平衡等原理为指导,科学评估水资源的可利用量和真实的节水潜力,以确定适宜的耕地规模以及作物种植的合理结构。例如,对于塔里木河流域各灌区而言,灌溉水利用效率偏低是引发土壤次生盐碱化的主要原因。受经济技术条件所限,对该类地区土壤次生盐碱化防治而言,首先,应以水价为杠杆,贯彻按方收费的政策,有效压缩大水漫灌的比例;其次,应着重加强渠系的防渗比例,逐步提高渠系水有效利用系数至0.6以上,同时切实改进畦灌、沟灌等常规技术,把田间水利用效率提高至80%~85%;其三,合理利用冬灌,塔里木河流域灌区春季来水不足,冬灌可以储水保墒,也可淋洗盐分,为来年春播创造一个良好的条件,制定合理的灌溉定额是关键,冬灌定额应根据耕地盐碱化的轻重程度而定,但一般不宜超过1500m3/hm2。对盐碱化较轻或已无盐碱化的地区,则应保持必要的淋洗用水即可。

雷志栋等人在新疆叶尔羌灌区的研究表明:非农地的洼地和荒地的存在,起到干排水的作用,维系了农田的盐分平衡,保持了农田的良好的生态环境。在阿拉尔灌区,低洼地、荒地以及不宜利用的土地面积所占比例较大,是历史上与现在耕地的干排盐场所。因此,将矿化度较低的排水与淡水按一定比例混合来灌溉耐盐性较强的作物或盐生植物;对于高矿化的排水则可以引入洼地,让其不断蒸发浓缩,最后提取有用的矿产资源。根据土壤含盐量对灌区内部土地进行功能分区,确定出适宜排盐的地段与面积,探索排水在灌区内部部分消耗的可行性,从而减小农田排水对塔里木河的压力。

三、建立和完善土壤水盐与地下水的监测与预报网体系

目前全面准确地对灌区盐碱化评价还相当困难。在节水灌溉条件下,更要重视长期观测资料数据的累积和分析,以便为科学评估该灌区的水盐趋势提供基础数据,为灌区的灌排管理提供可靠的决策依据。

四、综合考虑土壤、植物、水等各种条件

种植业畜牧业和水产养殖业等有机结合,努力拓展盐碱地资源开发利用途径,实现资源的综合利用(李彬,王志春,孙志高,2005)。

目前对于土壤是否盐碱化的划分是基于传统作物考虑的,盐碱环境对于传统作物而言是一种不利的生境,而对于盐生植物则可能是比较适合的生长环境。长期以来,中国盐碱地治理与利用似乎走进了一个“怪圈”之中,人们对于盐碱地治理改造的目的是为了发展传统农业生产,而传统农业却恰恰容易造成土壤盐碱化,由此陷入一种恶性循环。因此不宜过分强调盐碱地改良治理,而应以人与自然环境和谐统一为目标,主动适应盐碱地实际情况,立足盐碱环境,着眼点以盐渍土发展盐生植物,充分发挥盐生植物的作用,发展盐碱农业。

为此当前需要着重加强以下方面的研究工作:植物耐盐碱性研究,通过植物基因工程技术培育和筛选耐盐性较好的植物,特别是经济盐生植物,以在盐碱地引种和驯化,将中国大面积的盐碱地真正开发利用。

目前,盐生植物的开发利用已成为有关国家非常关注和致力研究的重要领域。一些国家在技术上已取得重大进展,并得到广泛应用。中国盐生植物开发利用虽然起步较晚,但成就突出,在盐生植物生理生态、栽培加工、生物技术等方面已取得明显进展。盐生植物具有多种开发利用价值,可以作为食品或食品原料、牧草饲料、工业原料以及医药原料等。此外,盐生植物在区域生态环境建设中也具有重要作用。

微咸水灌溉是国内外学者研究较多的一个方面。研究表明,一定盐分含量和矿化度的咸水、微咸水可以用作农业灌溉水源,不会对土壤性质和作物产量造成太大影响。但这是以选择合适耐盐作物、具有完善的农田排灌系统,以及合理灌溉方式为前提的。

有些盐碱土盐碱含量较高,并含有较多微量元素。一旦经济和科技条件具备,完全可以利用盐碱土为原料,提取盐分以及其他离子,发展制盐(碱)、化肥以及提炼化学原料等工业生产,这可以从根本上治理土壤盐碱化,改善生态环境。