天津?yàn)I海地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建設(shè)策略

摘要：通過分析和介紹天津?yàn)I海地區(qū)生態(tài)建設(shè)的核心因素、目前鹽堿地綠化技術(shù)的主要特點(diǎn)，提出了以耐鹽生物資源為核心，以微咸水和土壤水的高效利用為支撐的可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建設(shè)策略。

關(guān)鍵詞：耐鹽性；鹽堿地；水資源；生態(tài)建設(shè)

中圖分類號(hào)：S－O 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006—6500(2008106—0001-05

天津市地處華北平原東北部海河流域下游，歷史上為退海之地，平原約占94％，一般海拔2～5m，其中2／3為低于4m的洼地，地下水埋藏較淺，礦化度高，加之氣候干燥多風(fēng)等原因，致使土壤鹽堿化較為嚴(yán)重。在全市44.52萬hm²的農(nóng)業(yè)耕地中，鹽漬化耕地的總面積為24.27萬hm²，其中土壤輕度鹽漬化耕地為14.60萬hm²，占土壤鹽漬化耕地總面積的60.16％；土壤中度鹽漬化耕地為7.58萬hm²，占土壤鹽漬化耕地總面積的31.23％；土壤重度鹽漬化耕地為1.54萬hm²，占土壤鹽漬化耕地總面積的6.35％。鹽土地為0.55萬hm²，占土壤鹽漬化地總面積的2.27％。濱海新區(qū)鹽堿土地分布面積依次為：大港(6.87萬hm²)、津南(3.80萬hm²)、東麗(4.19萬hm²)、塘沽(5.98萬hm。)、西青(2.31萬hm²)、漢沽(3.50萬hm²)。在如此大面積的鹽堿地上，如何有效提高林木覆蓋率，并使之能夠周年正常生長(zhǎng)發(fā)育，對(duì)于穩(wěn)步改善天津的生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

1 天津?yàn)I海地區(qū)生態(tài)建設(shè)核心因素分析

天津?yàn)I海地區(qū)地下水位高(0.5-1.5m)，地下水礦化度高(5～30g／L)，海拔低(1～2m)，淡水資源匱乏，土質(zhì)粘緊，透氣性不良，土壤次生鹽漬化嚴(yán)重，pH值達(dá)8.5，這些條件對(duì)植物生長(zhǎng)十分不利。在這些限制因素中，核心限制因素是什么?地下水位高、地下水礦化度高、海拔低是世界各地沿海地區(qū)的共同特點(diǎn)，但許多沿海城市的植被十分豐富，如在澳大利亞的悉尼港灣、新西蘭的奧克蘭港灣生長(zhǎng)著高達(dá)30多m的柏樹、橡樹、槐樹、柳樹等。這些樹種的耐鹽能力有限，但卻能在濕潤(rùn)地區(qū)的海邊生長(zhǎng)幾十年甚至上百年，就是因?yàn)樽匀唤涤昴軌驖M足它們生長(zhǎng)發(fā)育過程中對(duì)水分的基本需要。

天津的年降雨量在570～690mm之間，大多集中在7，8，9月。在植物恢復(fù)生機(jī)的4月和5月，自然降雨嚴(yán)重不足，土層中儲(chǔ)存的淡水資源非常有限。但蒸騰量卻在隨著溫度的升高而急劇增加，導(dǎo)致大量的枝條和幼樹干渴死亡。缺水是引起樹木春季死亡的主要原因。

據(jù)估算，天津的年蒸發(fā)量是降雨量的3倍，這是造成地下水上返的主要因素，也是土壤返鹽、積鹽的主要原因。植物從土壤中吸收營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)，也吸收了大量的鹽分，并運(yùn)送到地上部分，一部分參與了植物的生理代謝，另一部分則積累在葉片和枝條中。當(dāng)?shù)厣喜糠址e累的鹽分超過植物的忍耐極限時(shí)，便出現(xiàn)枝葉枯死現(xiàn)象。鹽離子毒害可能是引起樹木秋季枯死的主要原因。

2 現(xiàn)行鹽堿地綠化技術(shù)的主要特點(diǎn)

天津市鹽漬土的治理經(jīng)歷了臺(tái)田、條田、深渠排水、暗管排水4個(gè)階段，并探索出了“暗管排鹽、淡水壓堿、客土造林”的工程技術(shù)，取得了顯著成效。但工程設(shè)施投資巨大，客土資源有限，淡水資源有限，不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

2.1 水利措施

鹽漬地的鹽分溶于土壤水中，由于毛細(xì)管作用而上下移動(dòng)，土壤中的鹽分又受季節(jié)氣候的變換發(fā)生變化。降雨可使土壤表層鹽分滲入下層，天晴蒸發(fā)又可將下層鹽分通過毛細(xì)管作用上升，導(dǎo)致表土返鹽。高溫旱季底層鹽分向表土聚集，低溫雨季表土鹽分向深層淋移。正是基于鹽隨水走這一普遍規(guī)律，我國(guó)勞動(dòng)人民總結(jié)出了許多利用自然降雨等淡水資源進(jìn)行田間洗鹽和壓鹽的辦法。但依靠自然降水淋脫鹽分的速度很慢，一般年脫鹽率僅為8％～10％，重鹽漬化土至少要經(jīng)過十多年的自然淋洗才能發(fā)育成為中度鹽漬化土。

為了防止高礦化度的地下水向上運(yùn)動(dòng)，引起土壤積鹽和地表返鹽，人們總結(jié)出了開溝排水和淡水洗鹽相結(jié)合的辦法。通過開溝排水降低地下水位，使地下水中的鹽分不易上升到地表，從而加速重鹽漬化土的脫鹽化進(jìn)程。據(jù)試驗(yàn)測(cè)定，沿海灘涂的夏季連續(xù)降雨120mm后，1m土層的脫鹽率無排水溝的田塊為0.8％，排水溝深1.5m的田塊為35％。排水溝的深度必須低于當(dāng)?shù)氐某Ｄ甑叵滤唬话阋?.5-2m為宜。在排水溝深度一定的前提下，排水溝的密度越大脫鹽效果越好。

蓄淡水養(yǎng)魚和種植水稻是一種引淡水洗鹽和改良利用相結(jié)合的方法，其洗鹽效果取決于淡水補(bǔ)給量，補(bǔ)給量越大所形成的淡水層厚度越大，土壤脫鹽的效果就越好越穩(wěn)定。

天津地處海河流域下游，因水而立，依水而興，歷史上曾經(jīng)水量十分豐沛。1963年根治海河后，改變了河流原有自然生態(tài)，經(jīng)天津人海的水量，已由20世紀(jì)50年代的年平均140億m³降至90年代的不足10億m³，加之干旱氣候不斷發(fā)生，降雨嚴(yán)重偏少，天津逐漸由一個(gè)水資源豐沛的地區(qū)，演變成為一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的資源型缺水城市。全市地下水資源量為11.62億m³／年，地表水7.50億m³，地下水4.76億m³。農(nóng)業(yè)灌溉用地下水量幾乎占天津地下水開發(fā)總量的1／2。目前深井水的價(jià)格為3元／t，每次灌水厚度120mm，灌水量為1200t／hm²，費(fèi)用為3600元／hm²。如果在氣溫回升但又缺雨干旱的4—6月進(jìn)行10次洗鹽灌溉，需要消耗12000t／hm²的淡水資源，支付36000元／hm²的水費(fèi)。對(duì)24.27萬hm²中的1／10進(jìn)行這樣的水利措施，則需要消耗2.91億t水，相當(dāng)于180萬-240萬人口的日常用水量。支付8.73億元水費(fèi)，相當(dāng)于天津市1年多的財(cái)政支農(nóng)資金?？梢?，依靠淡水資源進(jìn)行鹽堿地綠化，無論是從資源角度還是經(jīng)濟(jì)角度都是難以持續(xù)發(fā)展的。

2.2 客土置換和暗管排鹽

客土置換也叫微區(qū)改土，就是通過工程措施，把耕作土和鹽堿土進(jìn)行置換，并在置換區(qū)局部控制土壤返鹽。這是目前重鹽堿地綠化過程中見效最快、技術(shù)最成熟的方法。實(shí)踐證明，通過客土置換能給栽培植物的成活和生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土地條件，配合暗管排鹽能有效地抑制客土發(fā)生次生鹽漬化，從而保證栽培植物正常生長(zhǎng)和發(fā)育?？屯恋讓愉佋O(shè)厚10—20cm的鵝卵石為隔離層，能保證在灌溉和降雨后，重力水在土壤的非毛孔孔孔隙中，順利向下移動(dòng)。由于底部隔離層的作用，使下層高含鹽水分難以上升，保證栽培植物在短期內(nèi)不受鹽害。此種方法適宜于樹穴、樹池、花壇和綠地小面積的綠化。

為了提高沖洗、淋鹽效率，加快排鹽速度，常采用暗管(吸水管)和排水溝相結(jié)合的田間工程方式。它是根據(jù)鹽隨水來、鹽隨水去的水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律。鋪設(shè)暗管把土壤中的鹽分隨水排走，并將地下水位控制在臨界深度以下，達(dá)到土壤脫鹽和防止次生鹽漬化的目的。暗管的鋪設(shè)一般為水平封閉式，一級(jí)管和二級(jí)管相結(jié)合。一級(jí)管的滲入水匯入二級(jí)管中，然后流入污水管排走。若污水管道埋的深度較淺不能自行排泄?jié)B水，可在二極管的末端設(shè)集水井，定期強(qiáng)排。暗管的埋設(shè)深度、間距、縱坡主要取決于綠地種植的植物種類、土壤結(jié)構(gòu)、地下水位的高低，氣候以及附近污水管道的深度等，其值一般應(yīng)大于作物主要根系層深度。

采用客土置換和暗管排鹽的治鹽措施，能較好較快地改變土壤鹽堿狀況，創(chuàng)造有利于園林綠化植物生長(zhǎng)的土地條件。但無論客土的鹽堿程度如何，若不加以排鹽和培肥土壤等改良措施，很快就會(huì)使土壤次生鹽漬化，甚至變成鹽土。所以，客土置換后管理措施特別是灌溉技術(shù)特別重要，對(duì)淡水的依賴性特別大。大規(guī)?？屯涟徇\(yùn)是對(duì)土源地區(qū)土地資源的嚴(yán)重破壞，且客土綠化成本巨大，土體工程投資就達(dá)60-100元／m²，需要投資100.5萬元／hm²。良田土要35元／t，如果置換每公頃土地上60am厚的土層，需要土方60000t，折合人民幣210萬元?？屯林脫Q和暗管排鹽的工程總造價(jià)大約為300萬元／hm²。如果對(duì)0.55萬hm²鹽土中的1／10進(jìn)行這樣的改造，則需要投資16.5億元。可見建立在巨大資金投入基礎(chǔ)上的客土綠化方式對(duì)于生態(tài)環(huán)境建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展十分不利。

2.3 農(nóng)業(yè)技術(shù)和化學(xué)改良措施

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要采取耕作防堿、多施有機(jī)肥、種植耐鹽植物和躲鹽栽培等措施，這些農(nóng)業(yè)措施改良鹽堿地的潛力有限，僅適合在輕度鹽堿地推廣應(yīng)用，并且受到勞動(dòng)力資源和有機(jī)肥資源的限制。

國(guó)內(nèi)外先后研制出一些有機(jī)和無機(jī)的特種肥料，這些肥料主要利用酸堿中和離子吸附和轉(zhuǎn)化鹽類的化學(xué)反應(yīng)原理，降低土壤的含鹽量和酸堿度，進(jìn)而改良各種鹽堿化土壤，使土壤養(yǎng)分和營(yíng)養(yǎng)變?yōu)榭衫脿顟B(tài)。化學(xué)改良對(duì)土壤水分的依賴性比較大，在干旱和鹽堿并存的華北地區(qū)，這種技術(shù)的穩(wěn)定性較差。

3 天津?yàn)I海地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)建設(shè)策略

3.1 耐鹽植物與微成水的開發(fā)利用

在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，形成了一類對(duì)高鹽脅迫具有良好適應(yīng)能力的植物，稱之為鹽生植物(halophytes)。它們能夠通過自身特殊的代謝途徑，把鹽離子造成的滲透脅迫和離子傷害降到最低程度。植物最常見的耐鹽方式有3類：第一類是在鹽脅迫下，耐鹽植物主動(dòng)積累一些可溶性物質(zhì)，降低細(xì)胞的滲透勢(shì)，從而使水分順利地進(jìn)入植物體內(nèi)，保證植物正常生理活動(dòng)的進(jìn)行；第二類是在鹽脅迫下把鹽離子隔離起來，通過離子區(qū)域化作用抵御鹽脅迫的傷害。這類植物能把吸收的Na+、CI-等離子積累在液泡中，減少干擾細(xì)胞質(zhì)和葉綠體等的生化代謝過程；第三類是在鹽漬條件下拒絕或減少對(duì)離子的吸收，從而減輕離子所造成的傷害。許多鹽生植物兼具2種以上的耐鹽方式，因此能在重度鹽堿地上正常生長(zhǎng)發(fā)育。天津?yàn)I海地區(qū)常見的木本和草本鹽生植物有40多種，用含鹽量1％以下的咸水和微咸水進(jìn)行灌溉，對(duì)其早春的萌芽和再生沒有任何影響。

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的完善，許多耐鹽基因被成功地導(dǎo)入到具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的蔬菜作物(如番茄)和油料作物(如油菜)中，掀起了利用海水發(fā)展灘涂農(nóng)業(yè)的新浪潮。少數(shù)轉(zhuǎn)基因耐鹽木本植物(如中天楊)也開始大面積推廣。最近，中科院育成了能在0.8％鹽溶液中正常生根發(fā)芽的轉(zhuǎn)基因楊樹，展示出利用微咸水和咸水進(jìn)行濱海地區(qū)生態(tài)建設(shè)的美好前景。

天津擁有豐富的微咸水和咸水資源。據(jù)估計(jì)，天津市地下咸水資源面積近9000km²，其中淺層地下咸水分布面積近7000km²。長(zhǎng)期以來，這種資源成為限制樹木正常生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素。因?yàn)榇蠖鄶?shù)木本植物移栽成活后，根系會(huì)垂直向下生長(zhǎng)，穿過本不深厚的土層進(jìn)入淺層微咸水或咸水區(qū)，接著出現(xiàn)葉片黃化脫離、枝條枯死的現(xiàn)象。2007年秋季，我們對(duì)外環(huán)線主要樹木枝條枯死的情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)柳樹的枯死率高達(dá)87％～100％，而白臘樹的枯枝率只有32.7％，樹木的枯枝率和它的耐鹽能力呈高度正相關(guān)趨勢(shì)。如果通過遺傳手段顯著提高木本植物的耐鹽潛力，不僅會(huì)消除枯枝現(xiàn)象或延長(zhǎng)枯枝出現(xiàn)的時(shí)間，而且可以直接利用地下微咸水進(jìn)行灌溉，節(jié)約大量的淡水資源和運(yùn)水管理的費(fèi)用，保證我市生態(tài)建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。

3.2 耐旱和耐濕植物的合理利用

天津地區(qū)的降雨比較集中，旱澇災(zāi)害同時(shí)存在，給綠化植物的生存和發(fā)育帶來更加嚴(yán)峻的考驗(yàn)。天津全年月降水量分布基本呈單峰形，最高點(diǎn)是7月，最低點(diǎn)是1月，10月至次年5月底，期間長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的總雨雪量?jī)H占全年總量的20％；6－9月雖僅4個(gè)月，卻集中了全年降水量的80％。夏季降水又多集中于幾場(chǎng)暴雨中。由于降水集中，強(qiáng)度較大，暴雨過后在排放瀝水能力不足的地方容易造成局地澇災(zāi)。天津地區(qū)的春旱一般十年七遇。初夏干旱發(fā)生率約為57％，與春季連早的發(fā)生率有13％。盛夏干旱平均約兩年一次，有時(shí)也連年發(fā)生。

天津地貌以平原堆積地貌為主，大致自50m等高線以南是廣闊的堆積平原。與周圍平原高度差1-2m的大小洼地84個(gè)，總面積24.2萬hm²。通常洼底高0.9-3.3m，坡降0.05％-0.1％，地下水埋深一般0.3～1.1m，礦化度3-7g／L。分布著大量的濕生植物，而且多數(shù)具有較好的耐鹽能力，如蘆葦、水蔥、水燭、互花米草等。

針對(duì)這樣的地貌特征和氣候特點(diǎn)，在生態(tài)建設(shè)過程中應(yīng)該堅(jiān)持就地取土，挖溝抬田的工程措施。在臺(tái)田上面栽種耐旱植物，在臺(tái)田基部種植耐濕植物和水生植物，形成山水相映、喬灌草搭配的立體綠化景觀。

3.3 淡水的合理蓄存和高效利用

降水是地表白產(chǎn)水的決定因素，也是地下水重要的補(bǔ)給源，對(duì)水資源的意義重大。天津夏季降雨強(qiáng)度大，產(chǎn)生的徑流多，降水容易蓄存，在7月下旬至8月上旬，旬降水量達(dá)100mm以上的機(jī)率有56％，故夏季降水與地表水資源的相關(guān)程度更高(正相關(guān)88.4％)，對(duì)水資源豐欠有決定性的影響。隨著天津經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和城鄉(xiāng)一體化的推進(jìn)，建筑面積和道路面積所占的比例越來越高，這些固定化的表面積上接受的降水，通過合理的渠道，匯聚在星羅棋布的各種淡水洼中，能有效增加我市的淡水儲(chǔ)量。相反，如果任其自流，匯入到咸水沽和海洋中，則無疑是對(duì)淡水資源的一種浪費(fèi)。

土壤水是植物利用效率最高的水分狀態(tài)。自然降雨和灌溉水中的一小部分補(bǔ)充地下水，大部分轉(zhuǎn)化為土壤水。增加土層厚度和改善土壤結(jié)構(gòu)是提高土壤蓄水保水能力的重要措施。土層抬高后，接納自然降雨的土壤空間增大，表層土中的營(yíng)養(yǎng)成分不易被暴雨淋洗到地下水中，地下咸水也不易因?yàn)檎趄v作用拉動(dòng)到地表層。50cm以下的土層溫度和濕度比較穩(wěn)定，是大多數(shù)木本植物吸收水分和營(yíng)養(yǎng)的源泉。多數(shù)植物的水分利用率約為1.0—2.6kg(干質(zhì)量)/m³，如果一棵樹的年生長(zhǎng)量為50kg(干質(zhì)量約為5kg)，則需要消耗5m⁵的水。假定土壤的持水量為20％，樹的占地面積為5m²，則需要5m深的土層來儲(chǔ)存所需的水分?？梢?，如果沒有足夠厚的土層，大量的降雨和灌溉水會(huì)變成地下水浪費(fèi)掉，地下咸水也很容易上移到地表積累起來。土壤結(jié)構(gòu)與土壤的蓄水能力密切相關(guān)。改良土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，能有效減少地表徑流，最大限度地把自然降雨蓄積在土壤中，便能保證許多植物春季萌發(fā)生長(zhǎng)的基本需要。繁茂的地被植物能有效降低土壤表面的蒸發(fā)量，提高土壤水的利用率，通過抑蒸保墑效應(yīng)，促進(jìn)土壤一植物一大氣連續(xù)體系中水分的有效循環(huán)。

4 小結(jié)

天津?yàn)I海地區(qū)土地條件較差，坑、塘、洼、淀眾多，土壤鹽漬化嚴(yán)重，植被稀疏，自然景觀較差。過去搞城區(qū)綠化，大多采用客土置換等工程技術(shù)，投資巨大，同時(shí)形成次生破壞，難以大面積推廣。鹽生植物的多樣性和轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展，為利用耐鹽生物資源本身進(jìn)行生態(tài)建設(shè)提供了保證。無論是篩選馴化出來的耐鹽植物，還是通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得的耐鹽植物，它們都能通過自身的代謝系統(tǒng)排除或減輕土壤和水中的鹽脅迫傷害。因此，以耐鹽生物資源為核心，以微咸水和土壤水的高效利用為支撐，建立起利用天津自然資源系統(tǒng)進(jìn)行生態(tài)建設(shè)的模式，可以節(jié)約大量的淡水資源和資金，顯著降低生態(tài)建設(shè)成本和綠化植物維護(hù)成本，具有自然和諧、環(huán)境友好、持續(xù)發(fā)展的特點(diǎn)。參考文獻(xiàn)：