陜西鹵泊灘“改排為蓄”條件下深層土壤鹽分空間格局研究

馬增輝 馬鋼

摘要?[目的]研究陜西鹵泊灘重度鹽堿地 “改排為蓄”治理條件下土壤鹽分去向。[方法]根據(jù)觀測資料，分析鹵泊灘不同田塊、不同土層深度在不同時期土壤水分、鹽分、pH以及離子含量的變化和空間分布格局。[結(jié)果]“改排為蓄”模式下，區(qū)域?qū)ν獠慌潘飰K土壤水分增加;不同田塊的土壤含鹽量在垂直方向上均呈遞增趨勢，耕層鹽分有向深層運移趨勢;耕層鹽分減少量與深層鹽分增加量大體一致;治理后的土壤中存在一個過渡層，阻止耕層大量返鹽;未改造耕地與已改造耕地土壤含鹽量空間分布情況和趨勢差異明顯，未改造土壤鹽分空間分布形式不利于土壤向良性方向發(fā)展。[結(jié)論]該研究為土壤水鹽運移規(guī)律研究提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞?鹽堿地;改排為蓄;水鹽變化;空間格局

中圖分類號?S278文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號?0517-6611（2018）35-0117-03

鹽分在土壤和地下水中的積累威脅著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其可持續(xù)發(fā)展[1-2]。土壤鹽分含量增加，鹽化面積增大致使肥沃的土地鹽漬化，農(nóng)作物產(chǎn)量銳減，土地種植的適應(yīng)性發(fā)生變化，甚至區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)休耕、休種[3-5]。土壤鹽堿化是目前世界農(nóng)業(yè)面臨的一個嚴(yán)重問題[6-8]。傳統(tǒng)鹽堿地治理技術(shù)主要依靠排水帶走鹽分，對治理干旱與半干旱區(qū)鹽堿地在工程投入、運行成本、排堿用水等方面均投入巨大，且對下游水體造成污染[9-11]。

地處陜西省富平縣與蒲城縣交界的鹵泊灘，屬古鹵陽湖干枯、抽黃河和抽渭河灌區(qū)末端的地勢四周高中間低的槽形封閉式低洼地，是天然和人工逐步形成的重度鹽堿地[12]。鹵泊灘土壤主要由中度鹽土和重度鹽化潮土組成，另有蘇打鹽土呈斑狀分布于灘內(nèi)[13]。據(jù)西北農(nóng)林科技大學(xué)測試中心對試區(qū)未開發(fā)土壤的檢測數(shù)據(jù)顯示，土壤有機質(zhì)平均含量0.70%，全含鹽量平均為0.774%，pH平均為9.33。長期以來對這片“綠色禁地”的治理均以失敗告終，生態(tài)環(huán)境退化十分嚴(yán)重。按照傳統(tǒng)的以排為主的治理辦法，存在排水工程投入大、土地征用難、工程工期長、水資源浪費嚴(yán)重、鹽堿水搬家困難等問題[14]。

從問題出發(fā)，以生態(tài)環(huán)境改善為目標(biāo)，在繼承傳統(tǒng)模式的基礎(chǔ)上，基于鹽堿水也是寶貴的水資源這一“樸素思想”，認(rèn)為在水資源短缺、生態(tài)環(huán)境脆弱、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后的鹽堿化地區(qū)，排水將使區(qū)域干旱程度加重，甚至導(dǎo)致荒漠化;水過多則會形成水面，乃至濕地和湖泊。應(yīng)在兩者結(jié)合過程中，把水留住，實現(xiàn)水土分離，水地共處，動態(tài)平衡。“改排為蓄”鹽堿地治理模式有一定的挑戰(zhàn)性，早期有學(xué)者研究過控制排水條件下的水鹽運移，在傳統(tǒng)排水基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，但尚未發(fā)現(xiàn)在蓄水溝大量蓄水的治理方法[9，15-17]。把這種樸素思想在陜西鹵泊灘鹽堿地綜合治理工程中進(jìn)行實踐嘗試，提出并應(yīng)用“改排為蓄、水地共處、和諧生態(tài)”的模式，在項目開發(fā)運營近10年過程中，治理逐步見效，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益[18-21]。筆者研究鹵泊灘不同田塊、不同深度在不同時期土壤水分、鹽分、pH以及離子含量等變化，通過分析連續(xù)10年2 m以上大田監(jiān)測數(shù)據(jù)和6次2 m以下集中試驗數(shù)據(jù)，總結(jié)出關(guān)鍵因素的變化規(guī)律。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

田間試驗地點位于陜西省鹵泊灘。10年中，670 hm2的治理區(qū)共分4期建成，一期位于治理區(qū)中部，二期位于西北部，三期位于西南部，四期位于東部。

1.2?試驗設(shè)計

試驗設(shè)置土壤剖面長期觀測坑7個，每個觀測坑每次取13個土壤樣品，取樣深度為15、45、75、105、135、165、195、225、255、285、315、345和375 cm。10年期間，不定期取樣60余次，測定土壤樣品3 360個。6次集中采樣重點檢測2 m以下區(qū)域土壤含鹽量，通過田間觀測，研究土壤含鹽量空間分布，說明水鹽運移規(guī)律和土壤鹽分的去向。

通過實地考察和綜合分析（選取不同治理開發(fā)時間，研究長期治理效果和水鹽演變趨勢;選取不同地勢和邊界條件進(jìn)行關(guān)鍵因素對比研究，分析變化差異），選取A、B、C、D、E、F 和原狀土7塊農(nóng)田作為試驗控制田，田塊情況參見表1，試驗具體布置、取樣情況見圖1。其中，每個觀測點取樣深度為15、45、75、105、135、165、195、225、255、285、315、345和375 cm，共取含水率、含鹽量測量樣本91個。含水率測定采用烘干法;含鹽量采用電導(dǎo)率法。

1.3?觀測項目與方法

土壤全鹽量采用電導(dǎo)儀測定土壤浸提液（水土比為5∶1）的電導(dǎo)值，根據(jù)質(zhì)量法律定全鹽量-電導(dǎo)率關(guān)系，進(jìn)而換算成全鹽量;土壤pH采用酸度計測量土壤懸濁液（水土比為5∶1）;有機質(zhì)含量采用重鉻酸鉀法測定;Cl-采用硝酸銀容量法測定;SO42-、Ca2+和Mg2+采用EDTA（乙二胺四乙酸ethylene diamine tetraacetic acid）容量法測定;HCO3-采用雙指示劑滴定法測定[22]。

2?結(jié)果與分析

2.1?土壤含水率?不同田塊蓄水情況下土壤平均含水率隨深度的變化。

蓄水可以增加土壤的含水率。采取“改排為蓄”治理鹽堿地方式，已開發(fā)土地含水率比未開發(fā)鹽堿地在0～90 cm土壤深度（特別耕作層含水率增加較大），能夠保證作物生長需求。土壤含水率提高改變了區(qū)域小環(huán)境，使環(huán)境向濕潤方向發(fā)展。

2.2?土壤全鹽量

土壤全鹽量是評價鹽堿地的最重要指標(biāo)，通過計算不同田塊各層含鹽量平均值，獲得不同剖面深度的變化趨勢。在蓄水條件下，不同田塊的土壤含鹽量從垂直方向上看呈遞增趨勢。土壤耕層鹽分有向深層運移趨勢，土壤中大部分鹽分集中在270～400 cm土層，使鹽分壓于底層，減少了耕層大面積返鹽的可能性。蓄水條件下，淺層與深層含鹽量變化均呈“雙曲線”模式，且雙曲線曲率大小相近，說明耕層鹽分減少量與深層鹽分增加量大體一致，且120～210 cm土層變化不大， 30～60 cm土層變化較為特殊，耕層返鹽時該層鹽分減少，從另一個側(cè)面進(jìn)一步說明存在這樣一個過渡層，阻止耕層大量返鹽。

原狀土與改造后土壤空間分布情況和趨勢差異明顯。未改造土壤，鹽分主要分布在90～210 cm土層處，受蒸發(fā)條件影響，該層鹽分極易返鹽至耕層，使土壤耕層不利于作物生長;而底層鹽分變化趨勢在2 m以下呈遞減趨勢，該種形式的土壤垂直分布極不利于土壤向良性方向發(fā)展。

3?結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，在排堿溝中蓄水，田塊土壤中水分含量增加，不但能夠保證作物生長需水量，而且有利于環(huán)境從干旱半干旱向濕潤方向發(fā)展，能改變區(qū)域小環(huán)境;在蓄水條件下，不同田塊的土壤含鹽量從垂直方向上看均呈遞增趨勢，土壤耕層鹽分有向深層運移趨勢，土壤大部分鹽分集中在270～400 cm土層，鹽分被壓于底層，減少了耕層大面積返鹽的可能性;在蓄水條件下，淺層與深層含鹽量變化呈“雙曲線”模式，且雙曲線曲率大小相近，說明耕層鹽分減少量與深層鹽分增加量大體一致;治理后的土壤中存在一個過渡層，?阻止耕層大量返鹽;未改造耕地與已開發(fā)耕地土壤含鹽量空間分布情況和趨勢差異明顯，未改造土壤，鹽分主要分布在90～210 cm土層，受蒸發(fā)條件影響，該層鹽分極易返鹽至耕層，使土壤耕層不利于作物生長，在2 m以下的土壤含鹽量呈遞減趨勢，該分布形式極不利于土壤向良性方向發(fā)展。

對“改排為蓄”綜合治理的生態(tài)和諧模式的研究還有待深入，該試驗研究了以往未涉及的2 m以下深層土壤的水鹽變化規(guī)律，是對“改排為蓄”鹽堿地治理新模式機理研究的補充。

46卷35期馬增輝等?陜西鹵泊灘“改排為蓄”條件下深層土壤鹽分空間格局研究

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