楊志成
(甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心,甘肅 景泰 730400)
我國農業發展速度逐漸加快,必須建設完善的基礎設施,促進農業經濟轉型發展,以適應新時期社會發展需求。景電灌區覆蓋范圍較大,可以為農民提供便利的灌溉服務,解決了部分地區水資源分配不均的問題,有助于增強本地區的農業經濟發展活力。然而鹽堿地的存在對景電灌區的長遠發展造成負面影響,如果未能對其進行有效治理,將會造成水土資源的浪費。強化鹽堿地區域的治理效果,使其土質狀況得到全面改善,有利于創造良好的生態效益和經濟效益,落實可持續發展理念要求。不同鹽堿地的誘發因素存在一定差異性,應遵循“實事求是、因地制宜”的原則,選擇合理的治理及開發利用措施,促進生態環境的改善。
甘肅省景泰川電力提灌工程是大Ⅱ型高揚程電力提灌工程,位于甘肅省蘭州市以北180 km,橫跨甘、蒙兩?。▍^)的景泰、古浪、民勤、阿拉善左旗4 縣(旗),工程總體規劃,分期建設,設計提水流量 28.6 m3/s,加大流量33 m3/s,最高揚程712 m,裝機容量25.97 萬kW,興建泵站43 座,目前有效灌溉面積8 萬多hm2,以流量大、揚程高、多梯級而被譽為“中華之最”。多年來,由于不合理的灌溉方式(串灌、漫灌、大塊灌)、有灌無排、渠道滲漏、農業技術粗放等原因,灌區鹽堿地面積逐年增加,由原來的 0.09 萬 hm2增加到目前0.54 萬 hm2[1]。
受到氣候條件的影響,該地區蒸發量較大,造成土壤鹽分上移,這是導致鹽堿地面積增大的主要原因之一。另外,由于沉積物、沖擊物和洪積物中含鹽量較高,對土壤造成影響,引起灌區土壤鹽堿化[2]。部分植物會分泌一定量的鹽分,包括堿蓬和駱駝刺等,對灌區土質造成影響。在農業灌溉工作中,受到傳統思維理念和技術工藝的影響,往往采用漫灌和串澆等方式,引發了土壤次生鹽堿化。
通常情況下,景電灌區在進行上水灌溉前,灌區下水位一般會保持在一個自然平衡狀態,補給和排泄保持一致,以確保地下水位穩定。土壤鹽分分布特點通常為坡地與高地鹽分較高,低洼地與旱地鹽分較少。景電灌區鹽堿地鹽堿土發生和發展通常與不合理的大水漫灌或大水澆灌有一定關系,當經過長時間澆灌后,盆地與槽子地地下水位會快速升高,當前大多保持在地表以下2 m 范圍,最高處甚至已經提高到地表。土壤水分作為土壤鹽分的重要運載工具,在水鹽運動中,一般秉持著“鹽隨水來去”的特點,如果灌區地下水埋深比鹽漬化臨界水位低,土壤則會遭受鹽漬化,長時間受到鹽漬化影響則會導致糧食產量減少,甚至棄耕。因此,如果地下水位快速抬高,水分快速蒸發,溶于水中鹽分持續在土壤中進行堆積,導致土壤次生鹽堿化。另外,渠道側旁的地下水位因渠道水大量滲漏而升高,土壤鹽漬化形成很快。景電灌區建設作為商品糧基地重要保障,可以在一定程度上促進農林牧發展,必須提高重視程度,做好灌區土壤鹽堿化防治與改良工作。
生物治堿作為一種常用方法,通常使用種植枸杞的方式。當前灌區鹽堿化程度較低的區域,均普遍進行大面積枸杞種植,如此一來,針對糧食作物無法有效生長的土壤區域來說,既可以達到生物治堿的目的,又可以提高農民收入。
化學治堿與生物治堿均為常用方法,化學治堿主要是給鹽堿地噴施化學改良劑與石膏粉等,促使鹽堿土得到改良,幫助鹽堿化程度較低土地重獲生產能力,但是該方法對于鹽堿化程度較高的土地無法發揮出顯著效果,并且成本較高,難以大面積推廣。
為了能夠做好鹽堿地綜合治理,必須要合理分析水利工程措施與綜合措施關系。國內外相關研究發現,在鹽堿地治理時需要采用綜合措施進行治理,如工程治堿、生物與化學治堿等,其中以水利工程措施為先導,同時也是重要基礎。根據“鹽隨水來,鹽隨水去”的規律,如果沒有水,即使采用其他措施干預也難以取得理想效果,因此合理建設排水系統是綜合治理的一項重要手段,同時也是綜合治理鹽堿地的重要前提。
鹽堿地治理過程中主要存在以下幾方面的問題:一是治理專項資金問題。由于缺少經費,且施工難度相對較大,就算工程規劃有效完成,也難以開展正常建設,并且排水工程在運行時,排水渠清淤工作相比開挖工作難度更大,每年需要投入大量資金保持正常運行,因此現階段鹽堿區依然受到鹽堿化侵蝕。二是技術支撐問題。當前在鹽堿地治理過程中缺少技術支撐,并且沒有整體規劃,導致正在建設的工程仍然只是局限在局部排水治堿,或者是簡單采取種植枸杞與壓沙治堿等技術措施,同時由于未能及時了解新技術,導致景泰縣鹽堿地治理工作受到嚴重限制。
5.1.1 優化排水方式 缺乏先進的排水系統會導致灌區中水分積累影響水鹽平衡,應選擇合理的排水方式,解決坡角、低洼地和槽子地等位置的排水不暢問題,這是治理鹽堿地的常用措施[3]。暗管排水和明溝排水的方式較為常見,在實踐中借助于斗排的形式提升排水效果,能夠對地下水位加以合理控制。尤其是在馬鞍山和蘭煉農場中,排水措施得到廣泛應用,小麥作物獲得了良好的生長環境,其產量超過了3 900 kg/hm2。目前景電灌區利用1 條全長27 km的排堿溝,分南排和北排的一分干、二分干和主干排18.5 km、17 條支排7.5 km 的天然溝道將地下水排入黃河,降低低洼鹽堿區域地下水位,阻止灌區次生鹽堿化范圍擴大,起到了明顯的效果。
5.1.2 改善灌溉模式 在采用水利改良措施時應對當前灌溉模式進行全面優化,在引入先進技術的同時,根據本地區的灌溉需求和特點優化制度體系。其中,畦灌、溝灌和小塊灌等方式的應用較為普遍,防止漫灌、串灌和大塊灌等引發的大面積鹽堿地情況。在冬季灌溉作業中,部分農戶的節水意識和環保意識不強,地下水位會隨著灌溉量的增大而上漲,在春季融化時造成返鹽現象。在以往灌溉模式下,其定額為6 000~7 500 m3/hm2,在滿足農業灌溉需求的基礎上,應對定額加以限制,一般控制在5 445 m3/hm2左右[4]。為了改善地下水的循環效果,也可以借助混灌和輪灌的方式,優化水鹽運動狀況,降低鹽漬化土壤對灌區的負面影響。
5.1.3 控制水分滲漏 地下水位會由于輸水過程中的滲漏而升高,進而加劇了鹽漬化現象。為此應對輸水渠道進行全面改善,防止在灌溉過程中造成嚴重的滲漏問題。尤其是部分水渠的建設年代較為久遠,年久失修會引發水分滲漏,應對其進行合理改造,加大灌排系統配套設施的投入,優化灌溉系統功能。渠道襯砌的方式較為常用,可以通過混凝土材料對裂縫和破損問題進行修補,從而改善水渠的防滲性、穩固性和強度。
5.2.1 鋪沙壓堿 采用鋪沙壓堿的方式可避免造成水分的過快蒸發,從而對鹽分的聚集效應進行抑制。在鋪沙壓堿處理中通常采用青砂,尤其是在景電灌區當中存在大量的砂源,具有便捷優勢。比如在蘆陽鄉城北墩村采用該方式進行處理,含鹽量降比在0.5%左右[5]。
5.2.2 土地平整 相較于地平位置而言,在平整度較差的位置更容易產生鹽漬化現象,主要是受到蒸發積鹽的影響,水鹽平衡被打破,這是引起鹽斑的根本原因。在采用農業改良措施時應結合土地平整對鹽堿地進行治理。保持田塊的良好平整性,能夠對鹽斑情況加以抑制,返鹽量降低,小麥產量在6 000 kg/hm2左右。
5.2.3 生物治理 生物治理措施適用于鹽漬化較輕的區域,可以對當前耕作方式進行優化,從而使土壤肥力得到改善,有利于鹽斑問題的控制。在鹽堿地治理中運用生物措施,平均含鹽量降低68%左右,同時采用麥田套種苜蓿的方式,土壤水解氮和有機含量分別上升了1.1 mg/kg 和0.05%左右,同時脫鹽率最高能夠達到41%。在黑嘴子灘鹽堿地運用生物改良措施,小麥產量上升了1 500 kg/hm2左右[6]。土壤中的氮磷元素和有機質含量等會由于秸稈還田措施的應用而得到明顯提升,而且物理性能得到優化,其透水性更強,有助于發揮淋鹽作用,其脫鹽率在12%左右。
為了提高鹽堿地資源的利用率,可以加快本地區的產業融合,促進產業結構的轉型升級。尤其是鹽堿水可以用來發展漁業,在增強鹽堿地治理效果的基礎上,能夠與鄉村旅游結合在一起,實現生態效益和經濟效益的有效協同,提高第一產業、第二產業和第三產業的融合度[7]。鹽堿水養殖“景泰模式”成為本地區鹽堿地開發利用項目的關鍵,為發展漁業提供了新的思路,真正降低了鹽堿地對地區產業發展的限制。
受到土壤狀況、氣候條件和人為因素等影響,導致景電灌區鹽堿地面積逐年擴增,嚴重威脅當地自然生態環境,對灌溉作業造成負面影響,不利于農業經濟健康穩定發展。為此,應采用水利改良措施(優化排水方式、改善灌溉模式和控制水分滲漏)以及農業改良措施(鋪沙壓堿、土地平整和生物治理)進行綜合治理,以控制鹽堿地的擴增,使其土壤狀況得到恢復。同時,加快區域產業融合,使鹽堿地資源得到高效利用,創造良好的綜合效益。