濱海重鹽堿地設施原土改土降鹽關鍵技術

張國新，李可曄，姚玉濤，丁守鵬，孫葉爍

（河北省農林科學院濱海農業研究所/河北省鹽堿地綠化工程技術研究中心，河北 唐山063299）

濱海鹽堿土是主要的鹽堿土壤類型，我國濱海鹽堿地總面積約為5×105hm2，主要分布在山東、天津、河北、遼寧以及江蘇北部的沿海平原區。受成土母質及海水頂托等的影響，該區土壤黏重，鹽堿化程度高[1]，極大地制約了區域農業的發展。河北省濱海鹽堿地面積約為33.33萬hm2，其中不能利用的中重度鹽堿地面積高達6.67萬hm2以上，如何改良并利用鹽堿地資源，對提高沿海高效農業質量、促進區域經濟協調發展具有積極意義。

鹽堿地改良利用是一個世界性的問題，主要包括工程措施、物理化學措施、水利及生物措施等。實踐表明，任何一個單一方法改良效果都不甚理想，綜合措施是鹽堿地改良的有效手段[2～4]。河北省農林科學院濱海農業研究所立足濱海鹽堿區，在進行重鹽堿地改良及原土綠化等技術研究[5～7]的基礎上，近2 a針對區域現代高效農業發展需求，圍繞鹽堿地高效利用，開展了濱海重鹽堿地設施原土降鹽關鍵技術研究，形成了一套針對土壤含鹽量10 g/kg以上設施原土的改土降鹽技術，主要采用深層暗管排鹽+耕層改土降鹽+滴灌淡水洗鹽的復合技術措施，即在耕層添加物料進行培肥地力、增加土壤透性的同時，利用滴灌水緩慢入滲洗鹽，通過地下暗管排出耕層鹽分，使鹽堿土壤含鹽量降到果蔬生長的要求。目前該技術已經在唐山、滄州濱海區示范應用，為濱海重鹽堿地設施原土果蔬生產提供了技術支撐。

1 試驗區概況

試驗區地處環渤海的唐山新城，試驗地塊為養殖池退養還田地，土壤類型為濱海鹽土，土壤鹽分以NaCl為主，1 m土體平均含鹽量為20.0 g/kg左右，土壤pH值7.4左右；土質黏重，容重1.6～1.8 g/cm3；土壤養分相對較匱乏，基礎土壤養分含量為有機質3.31 g/kg、堿解氮42.0 mg/kg、速效磷2.61 mg/kg、速效鉀251.83 mg/kg；地下水埋深（僅0.8～1.0 m）淺，礦化度5 g/L以上。

2 濱海重鹽堿地設施原土改土降鹽的關鍵技術

2.1 深層暗管排鹽技術：暗管埋設參數

暗管排鹽是有效改良鹽堿地的一種工程措施。依據“鹽隨水來、鹽隨水去”的鹽分運移特征，利用地下埋設暗管排走土壤鹽分，且有效減小地下咸水對土壤的影響，達到降低土體鹽分的目的。我國從20世紀60年代開始，在河南、江蘇等省率先開展暗管排水試驗。80年代至今，在江蘇、山東、新疆、天津、河北、吉林等不同鹽堿地類型區開展了塑料暗管排水改良鹽堿土技術及適宜性的研究[8～11]，在中度及以下鹽堿地、低產田取得了較為顯著的降鹽增產效果，但在含鹽量高于10 g/kg的濱海鹽土區設施應用效果鮮見報道。

土壤類型及鹽分程度、地下水位等均影響暗管的埋設參數，因此，針對不同類型區域的暗管參數研究至關重要[12，13]。本研究區域土壤為淤泥質濱海鹽土，鹽堿程度高，地下水位埋深淺，只有適宜該區土壤環境的暗管埋設方法才能達到良好的降鹽效果。我們在曹妃甸重鹽堿灘涂區，通過不同埋深及間距試驗進行了暗管排鹽技術研究，發現淤泥質濱海鹽土區輔助滴管措施，暗管埋深60～80 cm為宜，間距在5～7 m具有較好的降鹽效果[14]。考慮到設施生產要求、果蔬耐鹽水平、土壤降鹽均一性等綜合因素，我們在重鹽堿地設施利用中對暗管排鹽技術進行了優化，沿棚室方向增加1條主暗管，進行“豐”型設置。具體的暗管埋設方法為：將棚室規劃好后，沿棚室東西走向在棚室中間位置開溝，起始溝深55～60 cm，東西坡降0.1%；在棚室內南北向，距兩端1 m處每隔5 m挖1條溝，溝深55～60 cm，溝內布置直徑50 mm、外包裹無紡布的網紋管；先鋪設東西溝暗管，且一端通到墻外排水溝，全部鋪設完成后使用原土進行填埋。

2.2 耕層改土降鹽技術：物料種類及配比

冀東濱海鹽土區土壤不僅含鹽量（15～40 g/kg）高，而且質地黏重細膩（黏土含量48.5%以上，粉砂含量30%左右）[15]，滲透性差，若在原土條件下直接灌溉洗鹽，則很難實現降鹽目標。對濱海重度鹽土，可通過不同物料摻拌增加土壤透性，改變土壤團粒結構[16]，從而利用灌溉淡水洗鹽、暗管排鹽方式達到降鹽的目的。

2.2.1 物料種類選擇鹽堿土壤改良劑的種類很多，有礦物質類（如磷石膏、石膏）、農業廢棄物（如畜禽糞便、作物秸稈）、工業副產品（如煤渣、高爐渣、粉煤灰）和人工聚合物（如高分子合成物質、有益微生物制劑）。前人針對濱海鹽堿區土壤開展了多種多樣的改良物料篩選研究，結果顯示，不同改良物料的改土降鹽效果差異較大[17，18]。

河北省農林科學院濱海農業研究所多年鹽堿地改良試驗及實踐表明，玉米秸稈和牛糞降鹽效果明顯[19]，改善濱海粉砂淤泥質土壤滲透效果的適宜技術為在地面鋪厚5 cm的半腐熟玉米秸稈肥，混入0～40 cm土層，也可將粉碎的玉米秸稈500 m3/hm2與腐熟牛糞500 m3/hm2配施，達到既培肥地力又高效降鹽的雙重效果；同時增施磷石膏，在降低土壤酸堿度的同時，可使土壤Na+與Ca2+置換，改善土壤團粒結構，增加土壤透氣性[20]。

2.2.2 物料配比及改土效果結合鹽土綠化等多年生產實際，按照降低成本、保持效果的原則，我們在建好的日光溫室內，將粉碎的干玉米秸稈（長2～5 cm）、腐熟牛糞、脫硫磷石膏按照施用量配比300 m3/hm2、150 m3/hm2、4.5萬kg/hm2混合后進行表層均勻撒施，深翻40 cm以上，細耙平整。

通過物料配施進行設施原土改良后，0～60 cm土體養分含量增加、容重下降、全鹽含量降低（表1）。其中，表層受物料摻拌的影響，0～40 cm土壤指標變化明顯，速效磷、速效鉀、堿解氮、有機質含量分別增加了85.6%、39.9%、70.7%和170.3%，容重、含鹽量分別由改良前的1.703 g/cm3、19.55 g/kg降低到1.43 g/cm3（降幅16.3%）和11.1 g/kg（降幅43.1%），但pH值總體變化不大。可以看出，表層添加物料后可以改善土壤的理化性狀，達到培肥地力、疏松土壤、降低容重、減輕鹽分的效果。

表1 物料添加對濱海鹽土物理及化學性狀的影響Table 1 Effects of material addition on physical and chemical properties of coastal salt soil

2.3 滴灌淡水洗鹽技術：洗鹽方式

濱海鹽土在深層暗管、耕層改土后，0～60 cm土體含鹽量雖然大幅度降低，但仍高達10 g/kg左右，作物不能正常生長，因此必須進行淡水淋鹽，將上層土體的鹽分排走。正確的淡水洗鹽技術，對土壤降鹽效果至關重要。

2.3.1 洗鹽處理方式本研究淡水洗鹽方法采用滴灌和大水漫灌2種，共設8個處理（表2）。其中，滴灌采用滴頭間距30 cm、滴灌直徑16 mm規格的滴管，流量2 L/h，滴管布設間距50 cm，通過滴灌時間和間歇滴灌方式進行水量控制；大水漫灌水量采用定額控制。

表2 淡水洗鹽方式Table 2 Method of soil washing with fresh water

2.3.2 洗鹽效果淡水淋鹽后，0～60 cm土層的土壤含鹽量均出現了不同程度的降低，所有處理的平均降鹽率為37.1%，其中，0～40 cm土層降幅最大，T4、T5和T8處理的土壤含鹽量降幅分別為72.6%、55.7%、59.0%；40～60 cm土層含鹽量，除T4處理降低61.0%、T5處理降低43.6%外，其他處理降低均不明顯（表3）。表明土壤改良后土質疏松，可以提高表層鹽分的淋洗效果，但不同淋鹽方式的降鹽效果不同；深層土壤鹽分受表層鹽分下移的影響會產生一定的積累，大水量滴灌有利于深層土壤脫鹽。

表3 淡水洗鹽對設施鹽堿土壤不同土層降鹽效果的影響Table 3 Effect of soil washing with fresh water on different soil layers of facility saline alkali soil

從總體降鹽效果看，T4處理效果最好（0～60 cm降鹽率達到68.7%），T5處理次之，且2個處理的耕層土壤含鹽量均降到3 g/kg以下。表明濱海鹽土區淋洗鹽分方式應采用滴灌洗鹽，且間歇性滴灌效果最佳，用水量3 000 m3/hm2為宜，0～40 cm土層鹽分脫鹽率達70%以上。

3 小結

在多年鹽堿原土改良研究的基礎上，針對含鹽量15～20 g/kg的濱海重鹽堿地設施原土模式，通過主副暗管“豐”型布置進行了暗管埋設參數的優化，形成了暗管埋深60 cm、副管間距5 m的參數配置組合；玉米秸稈、腐熟牛糞、磷石膏改土物料按照施用量配比300 m3/hm2、150 m3/hm2、4.5萬kg/hm2混合后進行表層改土，土壤容重降低15%以上、有機質含量提升1.7倍，0～60 cm土層含鹽量降低40%；原土淋洗鹽分方式采用間隔式滴灌洗鹽，滴灌方式為滴灌12 h+12 h（間隔12 h），淡水用量3 000 m3/hm2為宜。

形成的深層暗管排鹽+耕層改土降鹽+滴灌淡水洗鹽的濱海重鹽堿區設施原土降鹽復合技術，0～40 cm土層降鹽70%以上，耕層土壤含鹽量可降至3 g/kg以下。該技術已在唐山曹妃甸新城進行示范，在含鹽量20 g/kg左右的灘涂退養區構建了近6.67 hm2的設施果蔬生產示范園，進行番茄、黃瓜、草莓、桃等十余種果蔬的原土直接安全生產，為濱海重鹽堿地高效利用提供了技術支撐。