夾馬口灌區改擴建工程對土壤的影響分析

□馮小明（山西省水利水電勘測設計研究院）

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夾馬口灌區改擴建工程對土壤的影響分析

□馮小明（山西省水利水電勘測設計研究院）

摘要：文章通過對夾馬口灌區的土壤類型的分布及特征分析，對土壤肥力的特征分析，得出該灌區土壤沒有鹽漬化，不屬于土壤鹽漬化地區；并對灌溉水水質進行調查，該灌溉水除泥沙含量高以外，其他水質均可以達到灌溉標準。通過灌區建設對土壤的影響以及灌溉水對土壤的影響兩方面分析可知，工程建設對土壤的影響主要體現在對土壤的機械物理性質；灌溉水可以補充現狀土壤的有機質、總磷、總氮的含量，灌溉水的泥沙通過輸水渠道落淤沉沙，到灌區時對土壤基本沒有影響，總體來看，灌溉水對土壤有利。

關鍵詞：夾馬口灌區；土壤；灌溉水；影響

1　工程概況

夾馬口改擴建工程灌區水源從黃河小北干流龍門下游64.50 km的吳王渡口附近取水，涉及灌區面積2.71萬hm2。項目組成包括：水源站、泵站工程、灌區工程、輸電工程、施工便道、施工臨建及棄渣場等。

2　土壤現狀調查與評價

2.1土壤類型分布及特征

夾馬口改擴建灌區地貌是由黃土臺垣和山前傾斜平原組成，其成土母質以黃土為主，土壤類型屬褐土類。分為褐土性土和碳酸鹽褐土兩個亞類,七個土屬、十九個土種，土壤的分布規律由高到低為：褐土性土、碳酸鹽褐土。

褐土性土的土壤發育性差。主要分布在山前或黃土丘陵的陡坎上，分布面積為0.49萬hm2，占總耕地面積的18.00%。

碳酸鹽褐土是褐土類土的主要亞類，土層深厚，土體中碳酸鹽和粘粒在心土或心土以下聚集，形成了穩定的粘化層和鈣積層作為本亞類鑒別的主要特征。本土壤分布面積廣，灌區整個臺垣平面上都有分布,為灌區內分布最廣的土壤。分布面積可達2.22萬hm2，占總耕地面積的82%。

2.2土壤肥力特征及現狀評價

2.2.1褐土性土

據農化土樣分析資料，耕作層有機質平均含量為0.76%，全氮為0.06%，全磷為0.07%，土壤陽離子代換量為9.47 ml/100 g。速效磷平均含量為4.70 ppm，最大值為11.30 ppm，最小值為0.20 ppm，速效鉀平均含量為136.88 ppm，最大值為198 ppm，最小值為87 ppm。物理試驗結果為：天然含水量14.20%，毛管持水量36.20%，田間持水量20%，飽和含水量43.30%，總孔隙度51.71%，毛管孔隙度45%，非毛管孔隙度6.71%，最大吸濕水3.40%，凋萎含水量5.10%。本土壤由于受洪積影響、土壤構型多為通體型，保肥保水能力差。

2.2.2碳酸鹽褐土

以耕種黃土質碳酸鹽褐土為代表，據土樣分析，耕作層有機質平均含量為0.80%，最大值為1.56%，最小值為0.03%；速效磷平均含量為3.40 ppm，最大值為13.10 ppm，最小值為0.40 ppm；速效鉀平均含量為134 ppm，最大值為244 ppm，最小值為42 ppm。物理試驗為：天然含水量16.70%，毛管持水量38%，田間持水量21.42%，飽和含水量49.80%，總孔隙度58.31%，毛管孔隙度44.20%，非毛管孔隙度14.10%，凋萎含水量5.30%。從土壤土體構型上看多為蒙金型，粘料多含量多在30%～45%之間。砂粒含量適中，土壤呈上松下緊，通氣透水性良好，粘粒層蓄水保肥，具有良好的保水保肥和供水供肥性。水、氣、熱狀況較協調，屬溫性土。在可耕性方面，既發小苗，又發老苗，可耕性好。

從以上分析可知，該灌區土壤有機質含量屬國家五級，有機質含量比較貧乏，肥力較低；全氮含量屬于國家五級，耕地缺氮；速效磷平均含量屬國家五級，土壤缺磷；速效鉀分屬一、二、三級，土壤速效鉀含量豐富。

通過對土壤調查，該灌區土壤沒有鹽漬化，不屬于土壤鹽漬化地區。

3　灌溉水的現狀調查與評價

本工程灌區的農作物以小麥、玉米、棉花、果樹為主，灌溉水質執行《農業灌溉水質標準》二類農作物灌溉指標。灌溉水質見表1。

表1　灌溉水質表

從表1可以看出，灌溉水中只有SS不符合灌溉水質標準，主要是泥沙引起的，汛期平均含沙量為31.20 kg/m3，非汛期為11.60 kg/m3，泥沙中值粒徑為1.97×10-2mm和3.80×10-2mm。水源含沙量較大，通過夾馬口近幾年的資料可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道落淤沉沙，水的含沙量大大降低，到夾馬口一級站泥沙含量較小，剩余泥沙進入田間。近年夾馬口平均年輸水量為5000萬m3，干渠年清淤量為10萬m3，到夾馬口一級站時減少了2.70 kg/m3，沉積在浪店輸水渠道的泥沙，采用泥漿泵抽排到河邊。

4　灌溉對土壤的影響分析

4.1施工期對項目區土壤的影響

灌區建設對土壤影響范圍較廣泛，包括施工活動的所有區域，主要影響體現在：表層土壤清除，根本上改變地表覆蓋層類型和性質；客土，根本改變土壤類型和性質；改變土壤的堅實度、通透性；影響土壤的機械物理性質。

4.1.1人工建（構）造物占地區

泵站工程以及排灌渠道、橋涵等人工建（構）造物占地區，地表土壤在施工過程中將被徹底清除或覆蓋，施工結束后被水泥建（構）造物等替代，從而根本上改變了占地區地表覆蓋層類型和性質，地表土壤永久不可恢復。

4.1.2棄渣場區

施工過程中，棄渣場地表土壤將被徹底清除，施工結束后場地生態環境將會得到恢復和重建，此時土壤來源有兩種：一是回填原來地表清除的土壤；二是客土回填。回填原來地表清除的土壤時，由于機械擾動等影響，土壤的堅實度、通透性、機械物理性質都已經受到影響，需要一個自然恢復過程，地表土壤的影響是短期的；客土回填時，客土中包含老路面的瀝青表層等有害物質，如不采取防護措施而直接回填，這些有害物質將會污染棄渣場區域及其周邊的土壤，對生態環境的不利影響將是長期的。

4.1.3臨時占地區

臨時占地區以及施工活動的所有區域的土壤、由于施工人員的踐踏和施工機械的碾壓，將改變土壤的堅實度，通透性，對土壤的機械物理性質有所影響，施工棄方在沿線不合理的堆放，不僅會擴大占地面積而且使地表高有機質的表層土壤被掩蓋而影響景觀，而且對地表植被恢復造成困難，同時產生新的水土流失。施工人員所排放的污水、生活垃圾的不合理處理排放，也會污染土壤。

這些影響的共同特點是不改變土壤類型，施工結束后，地表會得到恢復和保護，土壤的功能可逐步恢復，恢復程度和周期與擾動程度、恢復措施等有關。

4.2灌溉水對項目區土壤的影響

4.2.1土壤熱狀況變化

當灌溉后，土壤水分的增多，提高了土壤的導熱性，由于濕土易導熱，灌溉土壤表面白天吸收的熱量很快向下傳導，表土的溫度不易升高。夜間則下層熱量因對流向上傳導，表土溫度也不會很快下降，灌區土壤晝夜的溫差較小。

4.2.2土壤微生物和養分狀況變化

在灌水后一兩天內，微生物數量有所減少，但接著就很快增加，至4-5 d時達到最大值，然后在緩慢恢復至初始狀況。受灌溉影響最大的有硝化細菌、放線菌、反硝化細菌和破壞纖維素的細菌等。隨著土壤的干燥，硝化過程則逐步減弱。土壤的水分狀況、微生物活動、土壤養分轉化在土壤水分條件下呈連鎖反應。

灌溉能提高作物對土壤中鉀的吸收能力，灌水過多，有效養分就可能隨水流失，污染地面水。同時，土壤水分過多，通氣不良，在腐殖質化時，還積累大量有機酸、醇、酮等中間產物和硫化氫、甲烷等還原性物質，對作物和微生物有毒害作用。在通氣不良的土壤中，速效性的硝態氮還容易受到反硝化細菌的作用變成游離氮消失在大氣中。

合理灌溉用水，“用水調肥”，可以促進和控制土壤養分的分解和轉化，使之有利于作物的吸收和培肥土壤。灌溉不當不僅可導致水、肥、土的流失、土壤中出現不良的化學反應，而且水還會破壞土壤結構，增加土壤容重，造成地面板結，使土壤水、肥、氣、熱嚴重失調。

4.2.3土壤鹽分的變化

灌區引水量越多，輸入灌區的鹽分愈多，同時隨著地下水位的上升，土壤蒸發量強烈，轉移到土壤表層的鹽量就愈多。由于引、蓄、灌、排措施處置不當，使地下水位上升超過當地的地下水臨界深度，是灌區土壤鹽漬化的主要原因。

該灌區地下水埋深較深，且澆灌方式為井灌和黃河水澆灌相結合的方式，不會抬高地下水位，而且通過精細耕作，深耕深翻，適時翻耙可切斷毛細管，減少蒸發；間種、套種、輪作，增加地表覆蓋可減少地面蒸發。

該灌區的灌溉制度比較合理，通過合理灌溉和合理耕作，就不會引起土壤鹽漬化。

4.2.4土壤物理性質和結構的變化

灌溉水可以破壞通過草田輪作建立起來的土壤團體顆粒結構，使土壤膠質膨脹，并減弱粘結力，使與水接觸的表土形成板結層；還會減少土壤的孔隙率，使耕作和肥力條件相應惡化，因此，必須防止大水漫灌。

灌溉還會改變土壤顆粒的粘結力，土壤水分愈多，粘土就會變得愈軟，沙土則變得愈板實。對土壤耕作非常有利的情況一般是含水量保持在飽和持水量的50%～60%。

4.2.5灌溉對土壤沙化的影響

灌溉水水源含沙量較大，通過夾馬口近幾年的資料可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道落淤沉沙，水的含沙量大大降低，到夾馬口一級站泥沙含量較小，剩余泥沙進入田間。近年夾馬口灌溉經驗可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道后，到夾馬口一級站時泥沙減少了2.70 kg/m3，多年灌溉經驗可知，該泥沙沒有引起土壤沙化，該灌溉水含有一定的肥分，有利于改良沙荒和鹽堿地，灌溉不會引起土壤沙化。

4.2.6土壤的污染和破壞

本工程灌區的農作物以小麥、玉米、棉花、果樹為主，灌溉水質執行《農業灌溉水質標準》二類農作物灌溉指標。

通過現狀調查，灌溉水中只有SS不符合灌溉水質標準，主要是泥沙引起的，通過夾馬口近幾年的資料可知，當灌溉水通過8 km浪店輸水渠道落淤沉沙，到一級站時水的含沙量已大大降低，對土壤基本沒有影響。

該灌溉水的重金屬含量均達到地表水Ⅲ類水標準，不會引起土壤重金屬污染。

該灌溉水的全鹽量含量為489.67 mg/L，明顯低于灌溉水質標準，不會引起土壤鹽漬化，跟地下水澆灌對比，該灌溉水的有機物含量、總磷、總氮均高于地下水的含量，跟地下水澆灌相比，黃河水更適合澆灌，可以提高土壤的有機質、總磷、總氮的含量，補充現狀土壤的有機質、總磷、總氮的含量。

5　土壤環境影響評價結論

5.1土壤現狀調查和評價

夾馬口改擴建灌區的土壤包括褐土性土和碳酸鹽褐土。

該灌區土壤有機質含量屬國家五級，有機質含量比較貧乏，肥力較低；全氮含量屬于國家五級，耕地缺氮；速效磷平均含量屬國家五級，土壤缺磷；速效鉀分屬一、二、三級，土壤速效鉀含量豐富。

通過對土壤調查，該灌區土壤沒有鹽漬化，不屬于土壤鹽漬化地區。

5.2灌溉對土壤的影響

灌區建設對土壤影響：表層土壤清除，根本上改變地表覆蓋層類型和性質；客土，根本改變土壤類型和性質；改變土壤的堅實度、通透性；影響土壤的機械物理性質。

灌溉水對土壤的影響：灌溉水的全鹽量含量為489.67 mg/L，明顯低于灌溉水質標準，不會引起土壤鹽澤化，跟地下水澆灌對比，該灌溉水的有機物含量、總磷、總氮均高于地下水的含量，跟地下水澆灌相比，黃河水更適合澆灌，可以提高土壤的有機質、總磷、總氮的含量，補充現狀土壤的有機質、總磷、總氮的含量貧瘠狀況。灌溉水中只有SS不符合灌溉水質標準，主要是泥沙引起的，但通過輸水渠道落淤沉沙，到灌區時對土壤基本沒有影響。

總的來說，用黃河水對灌區進行澆灌對土壤有利。

（責任編輯：劉青）

收稿日期：2015-12-25

作者簡介：馮小明(1979-)，男，工程師，主要從事水利水土保持方案編制和土地復墾工作。

中圖分類號：S274. 1

文獻標識碼：A

文章編號：1673-8853（2016）03-0023-03