天津濱海新區重鹽堿土高效生態綠化研究

張金龍

田曉明

王國強

李靜平

張 清*

鹽堿土指土壤表層、亞表層或堿化層含有顯量鹽堿成分的一系列土壤[1]。全球鹽堿土面積約9.55億hm2，分布在100多個國家和地區，約占陸地面積的10%[2]。中國鹽堿土面積約 9 913萬hm2，主要分布在東北、華北、西北內陸地區和沿海地帶[1]。鹽堿土中的鹽堿成分一方面產生離子毒害、滲透脅迫等直接對植物造成傷害[3]，另一方面通過破壞土壤結構、降低養分有效性，以及減少土壤微生物菌群種類和數量等間接影響植物生長[4]。如何科學高效治理鹽堿土是全球生態環境建設亟待解決的重大問題。濱海鹽堿土是分布在沿海地區的重要土壤資源，受特殊的成土過程影響，濱海鹽堿土通體土壤含鹽量較高，且沿海地區普遍地勢低平、地下水位高、地下水礦化度大，因此濱海鹽堿土生態治理尤為困難[5]。本文對30年來天津濱海新區在鹽堿土生態綠化方面取得的進展進行了梳理總結，以期為我國鹽堿地區城市生態環境建設提供借鑒和參考。

1 天津濱海新區重鹽堿土生態綠化的艱巨性

天津濱海新區位于渤海灣畔典型淤泥質海岸帶上，東經117°20′～118°00′、北緯38°40′～39°00′，由天津開發區、天津保稅區、中新天津生態城等5個功能區和塘沽街道、漢沽街道、大港街道等21個街鎮組成，陸域面積2 270km2，其中鹽堿土面積1 958.9km2，占土地總面積的86.3%。

1.1 嚴峻的鹽漬生境

天津濱海新區開發建設前的地貌景觀類型主要為鹽田、灘涂和鹽堿荒地(圖1、2)，土壤鹽分本底值高。天津開發區土壤平均含鹽量高達4.73%，天津中新生態城起步區0～1m土體土壤平均含鹽量高達2.23%，遠高于一般綠化植物耐鹽閾值[6-7]。濱海鹽堿土質地粘重，滲透系數小，通氣透水性能差，脫鹽十分困難[8]。濱海新區地下水埋深淺、礦化度高，開發建設整體抬高地勢后的地下水埋深在1.5～2.5m，礦化度一般在3～10g/L，最高達30g/L。區域地勢低平，地面高程1～3m，坡降約1/10 000，地表排水不暢，加劇了土壤鹽漬化。區域年降雨量約600mm，年蒸發量是降雨量的3倍，且降雨、蒸發季節性變化明顯。濱海新區自然條件加劇了土壤鹽漬化，形成了嚴峻的鹽漬生境，十分不利于土壤改良和綠化植物生長[9]。

圖1 濱海新區鹽田景觀(江濤攝)

圖2 濱海新區鹽堿荒地景觀(作者攝)

1.2 有限的地下生長空間

天津濱海新區開發建設普遍抬高地勢后，包氣帶土壤土層深度在1.5～2.5m，且含鹽量高。采取改良措施使包氣帶土層土壤脫鹽時，土壤脫鹽深度越大，則改良成本越高、改良時間越長、改良難度越大。考慮鹽堿土改良的經濟、時間成本和技術可行性，鹽堿地綠化只改良一定深度的土壤，通常土壤改良深度(地下縱向空間)不超過1.2m[10]。另外鹽堿土綠化只對綠化范圍內的土壤(地下橫向空間)進行改良，不可能對全區域土壤進行改良。因而，即使鹽堿土經改良后成功營建了綠地，綠地植物地下生長空間也十分狹小，如同長期生長在一個大的“花盆”內，且“花盆”內的土壤也時刻面臨周圍鹽漬環境的威脅，極易發生次生鹽漬化。有限的地下營養生長空間、潛在的次生鹽漬化威脅極易造成綠化植物生長不良、早衰，甚至死亡，綠地系統的穩定可持續性面臨著嚴峻挑戰。

1.3 貧乏的綠化植物資源

天津濱海新區自然植物資源種類少，以鹽生植物為主，且主要是鹽地堿蓬等一年生鹽生植物[11]。鹽生植物綠期較短，單株綠量較小，景觀效果較差，生態功能較弱，不能作為主要綠化植物大量用于城市區域鹽堿土綠化。濱海新區鹽堿土綠化面臨適生綠化植物資源稀缺的挑戰。

2 天津濱海新區重鹽堿土生態綠化策略

統籌分析天津濱海新區立地環境、區域土壤水鹽運移特征、綠化植物生物生態學特征，以及城市環境條件與綠化建設需求，綜合考慮重鹽堿地生態建設成本、周期與效益，以建設生態穩定性綠地系統，實現生態、經濟、社會效益共贏為目標，基于恢復生態學、景觀學生態原理等制定濱海新區重鹽堿土生態綠化應對策略(圖3)。

2.1 構建淡化根層土壤環境

改良鹽堿土、降低土體鹽堿成分、消減鹽堿障礙是鹽堿地生態綠化建設的前提和基礎。濱海新區鹽堿地綠化土壤改良確立了“規劃先行、工程為主、多措并舉、規范實用”的原則方針。

先行開展區域綠地系統、水系、市政雨水管網整體規劃，解決區域鹽堿土改良水鹽出路；開發利用灌排工程技術控制地下水位，改良鹽堿土；綜合利用工程改良措施與物理、化學、生物改良配套措施治理鹽堿土；制定鹽堿土改良相關技術標準，規范鹽堿土改良技術措施，適度改良鹽堿土[12]。當前濱海新區鹽堿土改良土壤含鹽量以下降到0.3%為標準，該鹽分含量在大多數園林植物的耐鹽承受范圍內；鹽堿土改良深度以基本滿足園林植物根系生長所需地下土壤空間為標準，一般草坪、地被植物30～40cm，花灌木60～80cm，喬木100～120cm。

圖3 濱海新區鹽堿土綠化應對策略(作者繪)

2.2 開發適生綠化植物資源

開展植物引種馴化，開發適應濱海新區自然條件和改良后土壤條件的綠化植物。濱海新區鹽堿土綠化植物引種馴化遵循以下基本原則：1)適地適樹原則，以鄉土綠化植物為主；2)抗逆性強原則，選擇耐鹽堿、耐瘠薄、抗病蟲害強的綠化植物；3)植物和景觀多樣性原則。

鹽堿土綠化建設前幾年，脫鹽改良的土壤仍含有一定的鹽分(0.2%～0.3%)，土壤基本為生土，以引進栽植耐鹽堿植物和鄉土植物為主，如白蠟、國槐、臭椿、欒樹、山桃、杏樹、西府海棠、金銀木、檉柳、馬藺和荷蘭菊等。經過幾年的綠地養護，土壤熟化程度得到提高，可逐步增加引進栽植植物品種的數量。

2.3 管控土壤-植物系統

強化鹽堿土綠化施工和養護管理是綠地得以持續穩定的根本保證。天津濱海新區針對鹽堿土綠化特點確立了“建標準、強監管、嚴監測”的管控策略。

建立和完善鹽堿土綠化施工技術標準和養護管理作業手冊，如鹽堿土綠化種植土和苗木質量標準、鹽堿土綠地灌溉和施肥手冊等；加強施工過程和養護作業監督管理，重點監管改土工藝、培肥工藝；建立綠地質量定位觀測系統，嚴格監測綠地土壤水肥鹽動態和排鹽系統運行狀態[13]。

表1 濱海鹽堿土綠化土壤改良排鹽管埋深、間距技術參數設計值

3 天津濱海新區重鹽堿土生態綠化技術體系

3.1 淡化根層土壤構建技術

針對區域鹽漬環境特點，根據“鹽隨水來、鹽隨水去”原理，開發利用暗管排鹽工程技術和相關配套技術快速高效改良鹽堿土，構建適宜綠化植物生長的“淡化”土壤空間。

3.1.1 暗管排鹽綠化工程技術

天津濱海新區重鹽堿土改良的關鍵在于如何有效控制地下水位，促進鹽分向下運動，抑制鹽分向上運動。綜合分析比較國內外鹽堿土改良技術，在國內首先提出將農田暗管排水技術應用于城市區域鹽堿土綠化土壤改良，并經過探索和實踐，對農田暗管排水技術進行改進和創新，創建了適用于濱海淺潛水地區重鹽堿土規模綠化的“淺密式”暗管排鹽工程改良技術[14-15]。“淺密式”暗管排鹽系統由隔鹽層、排鹽管、集水管、集水井、排水管和出水口等組成，集水井用于排鹽系統監測和檢修，排水管接入市政雨水管網或地表水系。排鹽管埋深技術參數根據建立的地下水“允許深度”概念設計，早期的間距技術參數主要依據經驗，2011年建立了設計間距技術參數的理論計算方法[16]。表1為不同地區鹽堿土綠化土壤改良排鹽管埋深、間距技術參數設計推薦值。

與常規農田暗管排水技術相比，“淺密式”暗管排鹽工程技術優點突出[17]，體現在：1)暗管埋深淺，工程量小、施工便捷、工程質量有保證，適合濱海淺潛水地區應用；2)有效利用市政排水管網，減少配套排水管網建設投入，減少投資40%；3)減短鹽分淋洗運移路徑，提高排鹽效率50%；4)排水排鹽、調控地下水位效果穩定。

3.1.2 暗管排鹽配套技術

天津濱海新區重鹽堿土質地粘重、土壤板結，水鹽在土體中運移困難，影響暗管排鹽技術改土效率。循環利用粉煤灰、爐渣、磷石膏、脫硫石膏和發酵殘渣等工業固體廢棄物和開發利用土壤結構改良劑改良土體結構，改善土壤通氣透水能力[18-19]。在暗管排鹽與灌溉淋洗協同改良下，距暗管較近區域分配的灌溉水多、土壤脫鹽快，遠離暗管區域分配的灌溉水少、土壤脫鹽慢，土壤改良空間不一致[20]。改變灌溉淋洗方式，采用分區淋洗、間歇淋洗改良土壤，提高土壤脫鹽空間均一性[21]。開發利用中水、微咸水等劣質水源淋洗鹽堿土，節約淡水資源[22]。

3.2 適生綠化植物資源開發技術

綠化植物的選擇與配置是綠化建設的核心內容，是綠地生態系統穩定與優化的基礎。鹽堿土綠化土壤鹽堿、結構、肥力等改良與熟化過程緩慢，甚至需要幾年的時間，因此需尤為重視綠化植物的選擇。

3.2.1 常規綠化植物開發應用

采取實地調查、查閱文獻資料等方法和手段，引進在同緯度地區、鹽堿地區等生長表現優良的常規綠化植物，經過試種、耐鹽性試驗、工程示范應用等過程，篩選能夠在天津濱海新區重鹽堿土綠化建設中推廣應用的綠化植物，據此制定濱海新區重鹽堿土綠化常規植物名錄，并進行植物耐鹽性分級和應用分類。經過30多年的引種、試種和工程應用，目前天津濱海新區重鹽堿土綠化常規植物名錄已包含150余種綠化植物，其中喬木約40種，花灌木約70種，藤本植物8種，草坪、地被植物約30種。

3.2.2 新優綠化植物資源開發應用

天津濱海新區在綠地土壤質量得到顯著提升的基礎上，開展了新優綠化植物開發利用工作，經引種馴化、篩選培育、擴繁和示范推廣等過程，開發適應本地區環境的新優綠化植物品種[23-24]。

天津濱海新區建設了面積為26萬m2的泰達植物資源庫，引進綠化植物種質資源3 000余種。引進月季、薔薇品種300余種，篩選出耐鹽性較強的品種100余種；從國內外引進“紅玉”“道格”“草原之火”歐美海棠等海棠類品種60余種，篩選出耐鹽性較強的品種20余種；從國內外引進4個科32個屬100余種觀賞草，評價觀賞草耐鹽、抗旱、耐澇、耐蔭性，優選出狼尾草、斑葉芒、大油芒、拂子茅和花葉芒等品種；引進各類彩葉植物50余種，優選出金葉皂莢、金葉榆、金葉國槐、紫葉合歡、紅葉臭椿、紫葉矮櫻、美人梅、金葉接骨木、金葉蕕和紅葉楊等品種；收集引進耐鹽堿玫瑰、紅花檉柳、醉魚木、濱梅、銀水牛果和長穗偃麥草等60余種耐鹽或鹽生植物，篩選出耐鹽堿玫瑰、醉魚木、紅花檉柳等抗性較強的綠化植物。

3.3 土壤-植物系統管控技術

經30多年的研究與實踐，天津濱海新區建立完善了鹽堿土綠化植物栽植、綠地水肥鹽調控等管控技術體系，保障了綠地生態系統的持續穩定與永續發展。

3.3.1 鹽堿土綠化植物栽植技術

濱海鹽堿土養分貧瘠，有機質含量大多在1%以下，栽植植物前應先培肥改良種植土。樹穴土壤一般施4～8kg/穴鹽堿土專用有機肥，草坪、地被種植土壤一般施3～6kg/m2鹽堿土專用有機肥，大規格苗木、針葉樹種等樹穴土壤按配比設計進行改良[25]。鹽堿土綠化新栽苗木緩苗較慢，為保證栽植成活率，應嚴控苗木質量，苗木一般應帶土球，樹冠應適當修剪，栽植后加強土壤水分管理。

3.3.2 鹽堿土綠地水肥鹽調控技術

圖4 天津開發區泰豐公園(王同領攝)

圖5 濱海新區臨港濕地公園(賈成龍攝)

經過試驗和長期定位觀測，制定綠地鹽分管控技術：春季土壤強烈積鹽期，植物萌發前后適時補充灌溉2～3次，灌水量10～15cm；生長期根據植物需求適時灌溉；秋季土壤積鹽期，植物進入休眠前后適時補充灌溉1～2次，灌水量5～10cm。近30年的定位監測表明，0～40cm土層土壤鹽分已基本趨于穩定(0.1%左右)；深層土壤鹽分呈現逐年降低趨勢；綠地土壤pH值穩定在8.5以下[26]。

研究分析主要園林植物和典型綠地水分消耗規律，確定喬灌草等不同類型植物主要吸水土層深度、灌溉飽和點、灌溉補償點，制定相應的灌溉定額、灌溉周期、灌溉頻次等指標。如洋白蠟主要吸水土層深度為0～80cm，灌溉飽和點在35%左右，灌溉補償點在26%左右，年灌溉量約330mm[27]。

研究監測綠地土壤肥力和植物養分含量動態變化等，制定綠地施肥、植物修剪計劃。如根據樹種、樹齡、生長勢等，喬木一般每年基施有機肥3～5kg/棵，每2～3年追施復合肥0.5～1.0kg/棵，植物休眠期適時修剪調控樹勢和地上生物量；花灌木一般每年基施有機肥2～4kg/棵，每1～2年追施復合肥0.2～0.5kg/棵[28]。

3.3.3 鹽堿土綠化植物保護技術

對天津濱海新區綠地病蟲害進行調查，采集制作了大量標本，共鑒定出園林昆蟲120余種，隸屬于昆蟲綱的10個目和蛛形綱的蜱螨目。園林植物病蟲害防治主要采用生物防治、信息素防治等無公害防治方法，減少了傳統農藥的使用，降低了病蟲害防治對環境的危害[29]。

4 天津濱海新區重鹽堿土生態綠化成效

天津濱海新區重鹽堿土綠化始于天津開發區。1984年12月，天津開發區在濱海鹽灘上成立，開始破解鹽灘綠化這一世界性難題，經過3年的探索，于1987年創建了以“淺密式”暗管控排鹽技術為核心的鹽堿土改良綠化技術模式，并在濱海鹽灘上成功建設了第一片綠地。從此，天津開發區與濱海新區重鹽堿土生態綠化建設走上了蓬勃發展之路。

歷經30余年的發展，天津開發區在33km2的鹽灘上建成了泰豐公園、泰達公園等20余座不同類型的公園，長約23km、寬20～50m的環城生態防護廊道，以及縱橫交錯的區內行道樹綠網，形成“點、線、面”結合的城市綠地系統，綠化面積總計約1 100萬m2。區內鹽堿地綠化植物長勢良好，栽植成活率和保存率在95%以上。天津開發區由初期的鹽堿荒灘華麗轉身為三季有花、四季有綠、色彩豐富、景觀多樣的生態園林城區(圖4)。

天津濱海新區自2009年正式成立以來，鹽堿土生態綠化建設發展迅猛，每年鹽堿土綠化新增面積約500萬m2，生態環境得到明顯改善(圖5)。2018年濱海新區建成區綠化覆蓋率達38.05%，綠地率達到36.99%，人均公園綠地面積達到12.60m2。天津中新生態城歷經9年發展，鹽堿土綠化面積已達755萬m2，建成區綠化覆蓋率達50%，建設了中新友好公園、生態谷、惠風溪、惠風溪和數個社區公園，構建了“一園、一谷、兩溪、多點”的景觀格局。

5 結語與建議

鹽堿土綠化是園林綠化與生態環境建設領域的重要難題。天津濱海新區在重鹽堿土生態綠化方面堅持科學發展觀，尊重自然規律，遵循生態學原理，創新構建了鹽堿土生態綠化技術體系，并進行大規模推廣應用，取得了顯著的生態、經濟和社會效益。總結30年來濱海新區鹽堿土綠化發展經驗，筆者認為濱海城市鹽堿土綠化應注重以下幾個方面。

1)濱海鹽堿地區普遍地下水位高、排水不暢，鹽堿土綠化應提前做好排水規劃，解決好土壤改良水鹽出路。天津濱海新區規劃將城市雨水管網和地表水系作為鹽堿土改良排水排鹽通道。有些地區由于沒有合適的排水通道，鹽堿土綠化只能采取強排、抬高地勢等措施。

2)綠化植物大多具有一定的耐鹽能力，應充分利用植物的耐鹽性適度改良鹽堿土。濱海新區將鹽堿土含鹽量改良標準設定為0.3%，基本能滿足綠化植物的生長需求。適度改良鹽堿土能降低改良難度，減少改良成本，節約水土資源。

3)鹽堿土綠化應適度擴大植物地下生長空間，基本保證植物持續健康生長的需求。濱海新區部分國槐、白蠟等行道樹綠化種植槽寬度僅有1.2m，地下生長空間狹小，行道樹成林后逐漸出現生長緩慢、早衰等退化現象。采取改良人行道鋪裝下的鹽堿土措施，將行道樹地下橫向生長空間擴大到2～3m，植物生長恢復正常。

4)鹽堿土改良具有長期性、反復性和復雜性等特點，鹽堿土綠化也具有特殊性，應尤為重視綠地管護和質量監測，防控土壤次生鹽漬化，保證水肥供給充足。天津濱海新區部分工業廠區綠地由于管護不周，導致植物長勢弱、病蟲害嚴重、綠期較短，而公共綠地因精心管護，植物長勢良好、綠期明顯延長。