西北地區鹽堿地治理方案探討

肖欣怡李霞史飛航陳瑜

(1.長安大學土地工程學院，陜西 西安 710064；2.長安大學地球科學與資源學院，陜西 西安 710064)

鹽堿土是由鹽分集積在土壤表面累積而成，由鹽土和堿土組成。包括原生鹽堿土、次生鹽堿土。可溶性鹽的含量若高達0.6%甚至以上，為鹽土。陽離子中，總代換量中交換性鈉離子含量占20%以上，為堿土，pH值大于9[1]。鹽堿地是一種可利用的資源，對鹽堿地的改良、利用已經成為我國實現農業現代化的重要舉措，是建設高標準農田的關鍵一步，因此土地鹽堿化的治理是保障國家糧食安全、保護生態環境、促進鄉村振興的重要課題[4]。

在我國根據土地含鹽率(大多以30cm的土壤耕層計算含鹽量)，氯離子與硫酸根離子的摩爾比值，可對鹽堿地進行分類，具體見表1。

表1 鹽堿地類別

根據另一指標，酸堿度可分為5級，具體見表2。

表2 鹽堿地酸堿度分級

1 我國鹽堿地分布現狀

目前，據聯合國教科文組織、世界糧農組織數據統計，全球鹽堿地的總面積約為9.54億hm2[2]，預計全球鹽漬化將以每年100萬～150萬hm2的速度增長。我國鹽堿地的總面積約為9913萬hm2，約占全世界鹽漬土壤面積的1/9，占我國國土面積的10%，與我國耕地底線差距不到0.27億hm2[2]。

隨著我國社會經濟快速發展以及人口的增長，對農作物的需求愈發迫切，但務農人口不斷減少，土地退化等問題致使耕地形式十分嚴峻。保護現有耕地，并積極節約鹽堿地上的潛在資源,做好關于農業發展的思考，是我國農業發展的主要戰略要求。

我國鹽堿地大致分布在23個省、市、自治區[3]，其面積大，分布廣，形成原因也復雜多樣。內陸鹽堿地主要有3個集中分布區，具體見表2。

2 西北地區鹽堿地成因及典型案例

2.1 鹽堿地成因

鹽堿地的形成，是在自然因素和人為因素下長時間作用的結果。水文條件、地形地質、氣候變化和人為活動都是鹽堿地形成的重要影響因子[5]，見表3。

表3 鹽堿地分布及其主要成分差異

隨著我國鹽堿地總量增加，農業經濟的發展速度減慢，影響了整體基礎建設，因此現如今，高效的鹽堿地治理與開發方法，是迫切需要解決的科學問題。

2.2 西北地區鹽堿地治理典型案例

表4 鹽堿地成因

近年來，在綜合農業處理、生物處理、理化處理以及添加促進劑對鹽堿土地的開發與管理方面進行了研究，取得了一些成果。在此基礎上，一些行業領軍者更是大膽探索，進行方案創新，為鹽堿地治理提出了新的治理方法。

2.2.1 陜西省鹵泊灘鹽堿地治理案例

陜西省鹵泊灘是半干旱大陸性氣候，降水分布不均，7—9月的降水量約占全年降水量的1/2。干季比濕季長，春天風多雨少，蒸發多[6]。鹵泊灘是從西北向東南傾斜，四周高、中間低的封閉式洼地。加之不合理的灌溉方式的影響，使得灘區地下水位上升，土地鹽堿化日益加重。

韓霽昌[7]提出了新的“改排為蓄、水地共處、和諧生態”治理模式。該模式的創新點在于對目標區域建立合理溝網的同時，通過不向外部排水，建造水庫和淹沒區，可以動態平衡內部的水量，并且可以將高處淹沒的水排出而鹽不會流出。改復雜的傳統水利治理工程，包括排水河道、排水閘、湖泊、截流溝、抽排站等為“和諧生態”新模式治理方式，將水全部存儲在蓄水溝和淹沒區域中，不對外消耗。主要包括蓄水湖、溝網和淹沒區。正常年份，進入該地區的水通常存儲在渠道系統中，如果處理區域的土壤濕度很高，則可能需要修建一個蓄水湖。當暴雨或大范圍外部排水時，犧牲處理區下游小耕地為浸水區。貯水溝網水位過高時，通過蓄水溝排出下游蓄水池、主要溝渠、浸水區，水量動態均衡。

隨著降雨、灌溉的減少，地下水位發生變化，土壤鹽分流入水庫和深層土壤，排水溝水位上升，土壤表層鹽分減少，土壤鹽分由上至下逐漸減少。

降水、灌溉影響消除后，貯水溝水位大概率較高，排水管中鹽度較低，水體和排水管之間的土壤鹽堿濃度差異將鹽從地面轉移到了蓄水溝內，溝渠中鹽分濃度逐漸增加，有些鹽分被溝中的蘆葦或其它的植物吸收，部分鹽分積蓄在溝里。

蓄水溝中的水，長時間蒸發后水位變低，鹽堿濃度增高，溝中鹽分移動到深層土壤中的鹽分飽和層，與此同時，非飽和層鹽分土壤層逐步脫鹽。工程自從1999年實施開始，至2009年結束，在生態效益、經濟效益、社會效益3方面取得較大成效[8]。

2.2.2 新疆鹽堿地綜合治理措施

新疆澤普縣(包括耕地與非耕地在內)鹽堿地總面積達15733km2，土壤鹽堿化嚴重。卜祥新等[10]根據《南疆水利規劃》、《新疆綠洲灌區鹽堿地改良利用計劃》等規定，計劃于2016—2020年，對南疆地區澤普縣現有3400km2的鹽堿地進行鹽堿地的改良試點。主要對排水系統做了改善，并充分利用地形特點加強排水。從結果看出，實施堿性土壤改良措施后，耕地排水量明顯增加，平衡區水資源轉化有助于降低地下水位和削弱土壤鹽化。可見，完善合理的排水系統設計也是改善土壤鹽堿化的重要一環。

3 我國西北部各省(區)的主要治理方法

不同地區鹽堿地有不同的理化性質，經過多年來對西北地區鹽堿地治理方式的總結，得出一套適用于西北地區的鹽堿地治理方案。

3.1 物理措施(草田輪作)

3.1.1 向日葵間種草木樨(簡稱葵間草)

在耐鹽堿植物中，向日葵具有較高的經濟價值，但其對土地養分的消耗也較大，草木樨可以改善這一情況。

3.1.2 大麥套種草木樨

大麥也是一種耐鹽堿的經濟作物，可作為先鋒植物在鹽堿地上種植[9]。這種套種方式既可以使土壤長期處于植被的保護之下，使土壤長期保持濕潤從而減低土壤表層的鹽分聚集。葵間草的特性又可以使土壤養分含量提高，使向日葵更好地生長，是一種良好的內部循環，值得提倡。

3.2 生物措施

3.2.1 在鹽堿地上種植牧草(如油葵、苜蓿)

牧草的種植有利于土壤腐殖質中有機質的積累，植物強大的根系不僅吸收土壤中的水分而降低地下水位，而且能夠吸收養分，根系分泌物活化土壤中的鈣元素，促進土壤的淋溶作用，大大改善土壤的物理性質。不僅如此，地表的葉面覆蓋也為土壤良好的水環境創造了條件，有了葉子的遮擋，蒸發減少，鹽分便不再上行。

3.2.2 在河套灌區鹽堿地積極發展草食性牲畜

灌區富含牧草，飼養成本低、收益高。而且牲畜的糞便可以給土壤提供養分，使土地質量優化[15]。

3.2.3 增設防護林

防護林可以有效降低土壤表面的太陽輻射而減少水分蒸發，從而幫助土地鹽分的降低。

3.3 水利措施

3.3.1 節水灌溉技術

水分的運動對鹽堿地的形成有著重要的影響，用節水灌溉技術代替不合理的大水漫灌，尤其隨著技術的發展，新的節水灌溉技術在灌溉地區發展迅速，具有投資少、回報高的優點，節水灌溉的普及會對鹽堿地治理產生積極的影響。

3.3.2 完善明溝和暗管排水系統[11]

好的排水設施有利于控制地下水位，通過對地下水位的控制實現對鹽分運動方向的引導，從而改善土地鹽分聚集的情況，減少鹽堿地面積。

4 鹽堿地治理發展方向

隨著社會的進步，人們對生態保護和可持續發展日益重視，對鹽堿地的改善也不再短視于用手段維持一時的作物良好生長，人們將目光聚焦于如何在有限的人為干涉中，幫助土壤逐漸恢復自身的修復機制，使其建立良好的循環，實現可持續發展。

4.1 低成本綜合治理，改善土壤性質

治理方法在不斷進步，治理理念也在不斷提升。隨著對鹽堿地成因的不斷挖掘，人們意識到水的運動對鹽堿地的形成有著重要的影響，把治理重點集中在某一個治理措施上，用工程的手段改善現狀，但并未大規模嘗試多種措施綜合治理，在治理過程中逐漸關注并發明價格更加低廉的、環保的建設材料是研究人員下一步的主攻方向，以期為鹽堿地治理創造巨大的經濟效益。

4.2 生態優先，注重無污染修復土壤

常用的改善土壤pH值方法是往土壤中投入某種物質，使其發生化學反應從而中和土壤pH值，使土地性質得到改善。但外來物質的投入不僅會對土壤產生好的影響，還可能改變土地的物理性質，如發生土壤板結等[12]。部分加入物質對土壤也有不同的影響，需要逐漸關注到其對土壤的影響，更加注意其是否可以在土壤中長期保存，是否需要更換等。如今，隨著人們對生態環境的愈加重視，越來越多的恢復方法趨向于無污染和環境友好，重視環境更是大勢所趨。

4.3 注重土壤自我調節

土壤本身是一個有機整體，具有強大的自我保護機制。在鹽堿土中，土壤的物理和化學性質正在發生變化，但仍是一個完整的系統，施加在土壤上的物質會改變土壤本身的性質并形成有機連接，這個系統有可能被破壞。因此，如果失去這種保護機制，便是得不償失[13]。所以應更加注意土壤本身的性質，并使用一種或多種物質來刺激鹽堿土壤自我保護和改善的機制。

5 展望

鹽堿地的治理，說到底就是對于水的治理。“鹽隨水來、鹽隨水去”依然是鹽堿地治理的主要原理，所以尋求對于水流方向控制的研究突破是長期的挑戰。許多措施的目的就是為了調節水的運動方向，向下、向耕地兩邊流動。水分的蒸發對水運動方向的影響是非常大的。除了植物蒸騰、太陽輻射的影響，風的流動也會帶來大量的水分向上運動并蒸發，使鹽分集聚在土壤表面。由此，可考慮如何降低耕地田塊之間的風速和由太陽輻射帶來的蒸發，并且抑制防護林對耕地內部水分的吸收。有研究證明，街道兩邊建筑物高度存在高度差時，街道風速明顯不同，當面對風向，建筑呈前低后高排布時，街道風速最小。根據這個結論提出，在設置防護林時也可考慮設置類似的排布，將防護林設置為高低錯落有致的形式，并在耕地上方設置遮光板，在防護林與耕地間設置隔水擋板，以保證耕地的濕潤狀態來促進水往期待方向運動。具體結果還應在實驗之后得出。

在目前的研究中可以看出，不同地域鹽堿地類型明顯不同，治理措施也有差異。這是由當地的各個因素綜合作用決定的。但目前對于研究地的分類還是比較寬泛，只有定性研究，沒有定量研究，定性分析對于大規模、大范圍的區域有較好的分析、分類，但若目標范圍縮小，其準確性便會下降，所以在后期研究中應考慮建立數學模型，建立各個因素之間的影響因子，較為準確地對鹽堿地進行分類，以便采取不同措施。對此，簡單設立了三角模型，如圖1所示。

圖1 鹽堿地定量分類三角模型

綜合分析鹽堿地成因，主要有3點：日照強烈，使得蒸發量遠大于降水量；地勢低洼，不利于水的流入流出；土壤不保水，地下水位高。綜合這3點，確定了3個水的主要控制因素，溫度氣候、地形地勢，以及土質。通過年月降水量、蒸發量、日照、地形坡度、土壤孔隙等準確的數據，分別確定3個因素間兩兩相互的影響因子，確定外圍的3個影響因子后，再分別對三者與水的關系進行確定，得出3個影響因子，在確定好6個影響因子后，建立數學模型，同時使用專家打分法等有效方法，綜合得出較為完善的分析系統。提出這種模型，目的是可以通過大數據全面準確地對鹽堿地的狀況進行分析，給出準確的評價，從而能夠通過分析結果給出更加合理的治理措施。

另外，在利用耐鹽堿植物進行治理時，由于植物耐鹽堿程度等特性的差異性，有時會導致生物措施效果不明顯，所以后期要注意耐鹽堿植物的研究，使其能針對性的種植在不同類型的鹽堿地上，發揮最大的作用。