曹妃甸濱海鹽堿地梯田式吹填土綠化方法

胡月楠，張松濤，周鵬濤

(天津天一景觀規劃設計有限公司，天津 300072)

唐山曹妃甸地處河北省唐山市南部沿海，原本是一座東北—西南走向的帶狀沙島，漲潮時面積4 km2，為古灤河沖積而成，至今已有5 000多年的歷史。曹妃甸島后方沙灘廣闊，且與陸域相連，經填海造陸可開發淺灘、荒地面積達450 km2，為臨港工業和城市發展提供了廣闊空間。目前，已人工填海造陸150 km2，先期建設30 km2，一座新型的鋼鐵、石化工業基地即將形成。然而，由于填海造陸的特殊生態條件，尤其是土壤鹽害重、地下水位淺、海風海潮侵擾等極為惡劣的植物生長條件，使得造林綠化的難度很大。因此，土壤改良和適生植物的選擇關系到整個綠化工作的成敗，具有十分重要的基礎地位和深遠的現實意義。為此，我們開展了梯田式吹填土綠化試驗研究，以期為其他濱海鹽堿地綠化提供參考。

1 研究地概況

項目研究地位于曹妃甸國際生態城，地理位置E118°31′46″—118°37′07″、N39°09′09″—39°12′38″，屬暖溫帶濱海半濕潤大陸性季風氣候。多年平均氣溫12.4 ℃，最高氣溫38.9 ℃，最低氣溫-19.3 ℃；多年平均降水量596.4 mm，6—9月降水量占全年降水量的75%；多年平均蒸發量1 050 mm。

曹妃甸國際生態城的土壤組成為退海成陸的濱海鹽土和潮灘土，質地為砂壤，具有土壤松散、無結構、碎貝殼多、土色灰暗、潛育化現象明顯等特征。由于干濕季節明顯、旱季漫長而濕季短暫、蒸發量大于降水量等氣候特點，土壤長期處于積鹽狀態。經過多次取土了解，1 m深度土體含鹽量高達1.36%，全氮含量11.4 mg/kg、有效磷含量10.1 mg/kg、速效鉀含量320.8 mg/kg、有機質含量0.43%，土壤養分含量低。受自然條件的限制，當地植物以蘆葦、鹽地堿蓬、羅布麻、灰綠藜等鹽生地被為主，潮間帶分布有少量大米草，無高大喬木。

2 濱海鹽堿地改良技術

2.1 改良措施研究進展

我國濱海鹽堿地是直接或間接受海水、海潮影響的地區，其分布范圍北起遼東半島，南至雷州半島、海南島及南海諸島嶼的濱海，面積約600萬hm2。受海洋暖濕氣流的影響，濱海地區距海愈遠，地下水埋藏越深。受海潮侵襲和海水頻繁補給等蒸發濃縮的影響，地下水礦化度一般來說比海水高，距海近的地方多為120～150 g/L，最高可達250 g/L。研究地所在的渤海濱海段，包括遼寧、河北、天津、山東等省市，蒸降比為2.5～3.5，具有土質較細、土層深厚、平坦連片、鹽硝含量較高的特點，其鹽分組成以NaCl為主[1-2]。

目前濱海鹽堿地區有許多成熟的鹽堿土改良措施，主要有：①物理改良，如平整地面、深耕曬垡、客土抬高地面、微區改土、大穴整地等，這對于低水位、鹽分中度以下的土壤具有一定的改良效果，但對于高水位地區，在土壤毛細管的作用下，仍會出現返鹽現象，導致土壤表層鹽分集聚，出現板結，植物難以成活；②水利工程改良，如排灌配套、蓄淡壓鹽、灌水洗鹽、暗管排鹽等，盡管排鹽效果明顯，但開槽布管使得綠化工程成本大大增加；③化學改良，即加入土壤化學改良劑如過磷酸鈣、腐殖酸、醋渣等，見效也快，但新增的化學物質改變了原有土壤的理化性質，從長遠來看，單一大面積使用化學改良劑會增加環境風險，如導致土壤微生物種類的改變等；④生物改良，如通過育種、篩選耐鹽植物進行改良等，此方法雖然也有效，但改良后的植物適應環境周期長，短期見效慢，而直接選擇種植強耐鹽堿植物，植物品種單一，常見的鹽生植物如堿蓬、檉柳、二色補血草等都為草本植物，景觀效果不佳[3]。

2.2 梯田式吹填土綠化技術要點

梯田式吹填土綠化技術是結合水土保持工程中的梯田式造型，有效攔蓄雨水的技術，既減少坡面徑流又充分利用淡水資源，解決濱海鹽堿地園林綠化淡水資源不足的問題，具體改良步驟包括整地、造型和適生植物篩選。

2.2.1 抬高地面、降低水位

整理場地，將風干的吹填土進行分層堆土壓實，至地面高1～1.5 m，做坡度15°～30°的基礎地形，以此抬高地面來降低地下水位(圖1)。

1—吹填土基礎；2—滲水溝(內填充碴石)；3—稻草簾；4—土工布；5—種植土；6—土埂；7—檢查井

在基礎地形坡腳最低處縱向開挖0.5 m×0.5 m的方形滲水溝，內填粒徑10～12 cm的碴石，用于收集淋層排下的水。其中滲水溝最高點至最低點有0.3%的坡度，最低點與綠地檢查井相連，用于收集土壤中多余的水，防止地下水位上升。

基礎地形與滲水溝之上布設20～30 cm厚壓實的稻草簾，起到隔離、排鹽的作用。在稻草簾之上鋪具有防腐透水性能的土工布，用于隔離種植土，防止土壤進入到稻草中。

土工布之上鋪改造后的吹填土，將松散風干的吹填土摻拌有機物廢物后堆于鋪好的土工布之上，土層厚度1～1.5 m。有機物廢物為粉碎的秸稈或草炭、污泥(污水處理廠廢棄物)、脫硫石膏(發電廠廢棄物)、醋渣(食醋加工廠廢渣)，吹填土與各組分摻拌的質量比為1 ∶1 ∶1 ∶0.2 ∶0.2～1 ∶1 ∶1 ∶0.5 ∶0.5，目的是增加吹填土的土壤透水性，調節土壤pH值。

2.2.2 局部造型、培肥土壤

沿等高線順坡從上向下層層修筑寬0.5～1 m、坎高0.5～1 m、坎坡45°的梯田(圖1)，于田面外緣設置0.15～0.2 m高的土埂，沿等高線間隔4 m再設置0.15～0.2 m高的土埂，形成4 m×1 m的小畦，以利用雨季自然降雨或淡水。每個小畦蓄水0.15～0.2 m深，待自然下滲完再灌水，共進行3次蓄水洗鹽。

在洗好的梯田單元格表面增施熟化的動物糞便，與吹填土質量比為1 ∶1，然后進行翻耕培肥土壤，測定土壤養分指標，目的是為植物提供具有養分的生長基質。

2.2.3 植物選擇

(1)具有耐鹽堿能力。經過梯田式土壤改良，土壤的鹽分降低至0.3%以下，依據適地適樹的原則，喬木選擇中度耐鹽及以下的園林植物作為綠化樹種，如白蠟、國槐、刺槐、欒樹、合歡、木槿、山桃等。考慮到綠化初期植被覆蓋度低、地面裸露，試驗地采用播種野花組合的方式，實現快速復綠，以此減少土壤水分蒸發，增加土壤通透性。

(2)具有改良土壤的能力。選擇具有根瘤且樹冠大、落葉多的樹種，這樣既能提高林木的成活率，也能夠提高土壤有機質含量，減少土壤鹽分積累，起到改善土壤環境的作用，如國槐、刺槐、紫穗槐等。

(3)淺根性樹種。濱海鹽堿地地下水位較淺，深根性樹種隨著樹齡增加，根系亦向縱深擴展，根系一旦穿透淋層，隨土層深度增加植物受鹽害的幾率增大，若遇上地下水位過高的年份，則造成爛根，致使樹木大量枯梢死亡。因此，在選擇樹種方面，應盡量選擇側根或不定根輻射生長且分布于土壤表層的淺根性植物，如刺槐、合歡、欒樹、山桃等樹種。

3 改良效果

3.1 土壤脫鹽效果

對梯田造型后的吹填土進行連續3次灌水洗鹽，每次洗土后對梯田上中下3個部位取土測定土壤含鹽量及pH值(見表1)，3次后土壤(0—60 cm)平均含鹽量由1.360%降至0.138%，脫鹽率80%。

表1 土壤脫鹽試驗效果

對淋洗并施加過有機肥的吹填土進行土壤養分測定(見表2)可以看出，通過對吹填土淋洗后施加有機肥，土壤肥力明顯上升。根據土壤養分分級標準，淋洗后土壤有機質極缺乏(<0.6%)，加入有機肥后有機質達到了中等水平(1.0%～3.0%)，土壤全氮從極缺乏(<50 mg/kg)上升到中上等水平(>100 mg/kg)，土壤有效磷、速效鉀含量也明顯上升，更適合植物生長。

表2 土壤改良前后的養分變化

3.2 建設成本比較

首先，梯田式造型整地有利于雨季充分蓄納雨水進行洗鹽或綠地澆灌，可節省綠化用水30%以上。其次，不需要購買和更換種植土，以及用稻草簾替代碴石作淋層的廢物利用方法，比目前普遍采用的換土種植、暗管排水的工程節省投資約57%，具體見表3。

表3 梯田式吹填土綠化法與傳統做法成本比較

3.3 不同綠化方法植物成活率比較

與傳統綠化方法比較，濱海鹽堿土經梯田式吹填土綠化方法脫鹽和培肥改良后，項目區由原來只能生長堿蓬、黃須、檉柳等鹽生植物或不長植物的光板地，變為能生長當地適生的所有喬灌木花草的綠地和林帶，植物成活率達到90%以上(表4)。

表4 不同綠化方法一年后植物成活率比較

4 結 論

(1)本試驗的梯田式造型有利于攔蓄雨水，不但能增加保水保肥能力，而且可以充分淋洗土壤、降低鹽分，同時解決濱海鹽堿地園林綠化淡水資源不足的問題。

(2)梯田式吹填土綠化方法，利用地形直接堆土抬高地面，避免了開槽動土布設盲溝、盲管的工序，簡化了施工工藝，特別是通過摻拌粉碎后的秸稈或草炭、堆肥發酵后的污水處理廠的污泥、食醋加工廠的醋渣、發電廠的脫硫石膏等有機廢物，增加了吹填土的孔隙度，加速了水分下滲，避免了積鹽現象，同時有效降低了洗土后的pH值，提高了土壤肥力。

(3)使用有機廢物培肥后的吹填土作為種植土和使用稻草簾替代傳統碴石作為淋層的方法，既有效地利用了廢物，保護了自然資源，節約了綠化成本，使得土壤水分順暢下滲，達到排鹽的目的，又有效阻止了基礎層土壤鹽分隨毛管水上升，抑制了返鹽現象，保證了植物的成活率達到90%以上。

[參考文獻]

[1] 楊金玉，王建華.曹妃甸濱海泥質重鹽堿地綠化技術研討[J].河北林業科技，2013(2)：77-80.

[2] 李國華.河北濱海鹽堿地和北京土石山區基盤法造林技術研究[D].北京：北京林業大學,2009.

[3] 張松濤,胡月楠,劉暢,等.一種濱海鹽堿地梯田式吹填土的局部造型[P].中國專利:ZL201320292655.1,2013.