新疆綠洲土壤次生鹽漬化治理研究

摘要：地貌學科理論對綠洲學科影響深遠。按地貌特征對綠洲進行分類，有助于認識不同綠洲土壤次生鹽漬化形成特點，找出治理之道。按照地貌特征，新疆綠洲可分為4種，即山前傾斜平原綠洲、沙漠內大河兩岸型平原綠洲、山谷階地型綠洲和極干旱盆地坎兒井型綠洲。綠洲地貌特征不同，其土壤次生鹽漬化治理的關鍵也有所不同。新時代，現代管水和用水方式為各類綠洲土壤次生鹽漬化治理創造了條件。綠洲土壤次生鹽漬化研究有助于推進新疆重難點區域土壤次生鹽漬化治理。

關鍵詞：地形地貌；綠洲分類；土壤；次生鹽漬化；治理

中圖分類號：S156.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）04-0-05

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.04.034

Study on Secondary Salinization Control of Oasis Soil in Xinjiang

CHENG Yongxiang1， ZHANG Fenghua2， WANG Jiangli2， YU Shuchao3， LAI Xianqi2

（1. College of Life Sciences， Shihezi University; 2. Agricultural College， Shihezi University;

3. College of water amp; architectural engineering， Shihezi University， Shihezi 832003， China）

Abstract： The theory of geomorphology has a profound influence on oasis discipline. Classifying oases based on their geomorphic characteristics helps to understand the formation characteristics of secondary salinization in different oasis soils and identify control ways. According to the geomorphological characteristics， Xinjiang oases can be divided into four types， namely sloping plain oases in front of mountains， plain oases on both banks of large rivers in the desert， valley terrace oases， and extremely arid basin Kanerjing oases. The key to controlling secondary salinization of soil varies depending on the different geomorphic characteristics of oases. In the new era， modern water management and utilization methods have created conditions for the control of secondary salinization in various types of oasis soils. The research on secondary salinization of oasis soil helps to promote the control of secondary salinization of soil in key and difficult areas of Xinjiang.

Keywords： topography and geomorphology; oasis classification; soil; secondary salinization; control

地下水位過高及含鹽量過高是土壤次生鹽漬化的主要原因，但不同地貌區域導致地下水位過高、含鹽量過高的原因又有區別，其治理方式存在差異，需要進行深入分析。綠洲生態環境特殊，土壤次生鹽漬化比較普遍，危害較大[1]。在現代水利工程及農業技術作用下，某些地貌區域的綠洲土壤次生鹽漬化逐漸得到治理，展現出農業現代化新面貌。例如，瑪納斯河流域綠洲土壤次生鹽漬化研究分為3個層次：宏觀的衛星遙感圖像認識—中觀的地貌學分析—微觀的現代水利工程技術治理[2]。目前，一些地貌區域的綠洲土壤次生鹽漬化仍在持續，治理比較困難。

綠洲存在不同的分類標準和用途[3-5]。新疆綠洲按地貌特征可分為四大類型[6]，即山前傾斜平原綠洲、沙漠內大河兩岸型平原綠洲、山谷階地型綠洲和極干旱盆地坎兒井型綠洲。按地貌特征分類，能較好地反映綠洲與農業生產的關系，分析與農業生產密切相關的土壤次生鹽漬化問題。土壤次生鹽漬化治理是一件復雜的系統工程，需要深入研究。目前，從地貌角度對各類綠洲土壤次生鹽漬化形成及治理的研究較少。因此，本研究以地貌特征作為分類依據，分析新疆綠洲土壤次生鹽漬化治理，為今后綠洲土壤次生鹽漬化治理指明方向。

1 研究數據與方法

本研究從美國國家航空航天局（NASA）官網下載獲取2001—2019年歸一化植被指數（NDVI）的MOD13C2產品數據，數據空間分辨率均為1 km，時間分辨率為月。利用該數據質量控制（QC）信息，獲取晴空像元NDVI，個別數據缺失的像元采用前后兩期圖像值的平均值來替代。經趨勢分析[7]，處理后的數據用于說明4種綠洲的發展狀況。當趨勢曲線斜率大于0時，綠洲植被在n年中呈上升趨勢；當趨勢曲線斜率小于0時，綠洲植被在n年中呈下降趨勢。

2 結果與分析

新疆4種綠洲普遍存在土壤次生鹽漬化現象，其危害巨大，需要分析成因，進行有效治理。

2.1 山前傾斜平原綠洲

新疆“三山夾兩盆”的地貌特征導致天山南北、阿爾泰山以南、喀喇昆侖山以北、帕米爾高原東側與天山交匯處形成山前傾斜平原綠洲，約占新疆綠洲面積的85%[4-5]。現以石河子綠洲為例（塔西河、瑪納斯河、寧家河、金溝河、巴音溝河形成的綠洲群，簡稱石河子綠洲），分析土壤次生鹽漬化的治理[2]。受山地降水作用，河流將山地的泥沙、土壤養分、鹽分等搬運至山前傾斜平原，逐級沉積形成沖洪積扇、潛水溢出帶、沖積平原等綠洲，與荒漠相鄰。各河流不同部位綠洲的地面傾斜度、土層厚度、土壤質地、土壤養分及鹽分含量、地下水深度及礦化度、地面自然植被受荒漠的影響程度等有相似的變化規律，農田生態環境、土地生產力、土壤次生鹽漬化程度及其治理相似[4]。

山前傾斜平原綠洲土壤次生鹽漬化主要發生在扇緣、潛水溢出帶、沖積平原等部位。受小型地貌條件影響，這些部位地下水位較高，水分蒸發后將鹽分遺留在土壤表層，長期積累使土壤含鹽量高。同時，傳統農業采用大水漫灌，進一步抬升地下水位。山前傾斜平原綠洲普遍有承壓水，采用渠系防滲、膜下滴灌、機井灌排的現代農業水利工程技術體系，能較好地治理土壤次生鹽漬化。2000—2019年，石河子綠洲歸一化植被指數與數據趨勢曲線斜率變化如圖1所示。其間，石河子綠洲變化很大，鹽漬化土地基本得到改造，耕地面積顯著增加。其中，渠系防滲、膜下滴灌可以減少地下水補給（治標），而機井灌排開采承壓水，可以降低地下水位（治本），兩者結合可以很好地治理土壤次生鹽漬化，構成多因素組合的系統工程。此外，有計劃地在兩條河流（金溝河與巴音溝河）間的低洼地帶規模化打井，開采地下水資源（承壓水），開發鹽漬化荒地，大范圍降低地下水位，實現區域土壤次生鹽漬化治理[2]。

瑪納斯河流域鹽漬化土地的治理是成功的，鹽漬化土地資源已基本得到利用，農業生產已進入現代水土資源開發利用及建立新水土平衡的時期[4]。傳統農業時代，山區水資源主要用于山前綠洲農田灌溉，形成傳統的水土平衡，水資源利用單一、效率低。現代農業利用現代水利工程技術修建山谷水庫，擴大山區水資源用途，提高水資源利用率。例如，瑪納斯河上游修建肯斯瓦特水庫，具有多重效益。一是淘汰作用已被取代的平原水庫，如夾河子水庫，減少水面蒸發及滲漏損失，提高水資源利用率，保障農業生產；二是實施水力發電，增加水電資源，同時支持井灌井排，降低地下水位，治理土壤次生鹽漬化；三是將水供應給工業用水大戶（原來都采用機井取水），降低水價，避免大量開采地下水。

目前，新疆正計劃在瑪納斯河支流清水河上修建紅溝、哈熊溝兩座山谷水庫，同時建設水電站，進一步發揮山地水資源優勢，開發水利資源[8]。用水力發電取代火力發電，有助于緩解石河子市大氣污染問題。在山區修建金溝河紅山水庫，采用社會資本修建梯級水電站。水庫可以與工業企業簽訂水資源銷售合同，提高水資源利用價值[9]，同時減少地下水開采量。瑪納斯河流域水資源開發利用進入新時期。

2.2 沙漠內大河兩岸型平原綠洲

沙漠內大河兩岸型平原綠洲面積約占新疆綠洲面積的10%[6]，其土壤次生鹽漬化治理目前取得較大進展。葉爾羌河是新疆第四大河，發源于喀喇昆侖山，年平均徑流量為63.3億m3，洪水期與枯水期流量差異很大。葉爾羌河流出山谷，于山前形成眾多溝汊漫流，攜帶的土壤黏粒等遺留在平原地帶，形成山前傾斜平原綠洲——莎車綠洲，其與沙漠內大河兩岸型平原綠洲的地貌條件不同。夏季洪水泛濫，葉爾羌河出山后繼續流入塔克拉瑪干沙漠內比較平緩的區域，形成生長胡楊、檉柳等的沙漠內大河兩岸型平原綠洲，其中沿河地勢較高的區域經開墾后建成麥蓋提縣、巴楚縣及圖木舒克市等，最后它經阿瓦提縣匯入塔里木河。但是，泛濫的洪水會造成地下水位大范圍抬升，導致土壤鹽漬化。由于葉爾羌河不定期的洪水泛濫，河流改道現象時有發生，導致沙漠內大河兩岸型平原綠洲出現游移現象。麥蓋提縣、巴楚縣及圖木舒克市就是葉爾羌河游移穩定后形成的現代綠洲，游移現象是沙漠內大河兩岸型平原綠洲的重要特征。受河水泛濫影響，兩岸淺層地下水分布很廣。河道兩側地下水含鹽量較低，距離河道越遠，地下水含鹽量越高。葉爾羌河沿岸的淺井水可勉強飲用，距離河道較遠的淺井水含鹽量高，不能飲用。距離河道較近的區域土壤次生鹽漬化較輕，距離河道越遠的區域土壤次生鹽漬化較重；地勢較高處土壤次生鹽漬化較輕，地勢較低處土壤次生鹽漬化較重。

沙漠內大河兩岸型平原綠洲可利用洼地修建平原水庫，洼地內本身存有含鹽量高的淺層地下水，故水庫蓄水不能用于灌溉。而山前傾斜平原綠洲在潛水溢出帶利用洼地修建平原水庫，水庫蓄水主要為山地承壓水（含鹽量低），可用于灌溉。麥蓋提縣、巴楚縣、圖木舒克市等綠洲的地下水位普遍偏高，含鹽量高，流動不暢，開墾后人為大水壓鹽、大水漫灌又進一步抬高地下水位。土壤次生鹽漬化是當地許多農田的主要威脅。該地區土地比較平緩，天然植被有胡楊、檉柳等。土地開發時，首先利用現有天然溝汊，開挖排渠，排除積水，然后清理地面，平整土地，修建渠系，打畦埂，大水壓鹽2～3次，再細平土地。農田土壤含鹽量高，經大水壓鹽后，表土層含鹽量明顯降低，但地下水位較高，加上蒸發量大，含鹽量高的地下水仍會造成土壤逐漸返鹽，故土壤次生鹽漬化治理始終是該地區的重要工作。近年來，麥蓋提縣、巴楚縣、圖木舒克市等地學習瑪納斯河流域土壤次生鹽漬化治理經驗，延長大水壓鹽的間隔時間，實施渠系防滲、膜下滴灌，避免因大水漫灌抬升地下水位而返鹽，使地勢較高、地下水位較低的農田免受鹽漬化威脅，得到初步治理。2000—2019年，葉爾羌河流域綠洲歸一化植被指數與數據趨勢曲線斜率變化如圖2所示。其間，麥蓋提縣、巴楚縣、圖木舒克市等綠洲耕地面積明顯增加，當地無法實施井灌、井排來降低地下水位，主要原因是葉爾羌河每年夏季洪水泛濫，源源不斷補充地下水，地下水位與礦化度始終較高，無法治本。

目前，麥蓋提縣、巴楚縣、圖木舒克市等地實施渠系防滲、膜下滴灌，地下水位有所下降，農業生產面貌有所改善。未來，要繼續改善土壤環境，優化農業生產條件，全面治理土壤次生鹽漬化。可利用挖掘機疏浚排渠，降低地下水位；進一步平整土地，精準壓鹽，減少對地下水的補給，減少鹽斑危害；實施秸稈還田，培肥地力，提高作物耐鹽力；充分利用生物對次生鹽漬化土壤的適應能力，種植耐鹽力較強的作物。阿爾塔什水利樞紐工程是新疆的重要水利樞紐工程，壩址位于葉爾羌河山區干流河段，總庫容為22.49億m3，其主要服務塔克拉瑪干沙漠油氣資源開發與綠洲農田開發，同時能夠給葉爾羌河下游沙漠內大河兩岸型平原綠洲直接供水，為治理土壤次生鹽漬化、解決當地居民飲用水問題帶來新機遇。可修建大流量的防滲輸水渠道，直接向葉爾羌河下游的麥蓋提縣、巴楚縣及圖木舒克市等綠洲供水，避免葉爾羌河每年夏季洪水泛濫，補充地下水，造成土壤次生鹽漬化。可將渠系防滲、膜下滴灌相結合，構建土壤鹽漬化治理的系統工程。同時，要建立人工防護林體系，完善生態系統。在現代水利工程技術及現代農業技術配合下，最終馴服葉爾羌河，建立新型高效農業生態系統。

2.3 山谷階地型綠洲

山谷階地型綠洲約占新疆綠洲面積的4%。新疆伊犁河谷向西敞開，來自大西洋的暖濕氣流遇到山地抬升，形成地形雨，山區降水較多，最終匯集到伊犁河。伊犁河是新疆流量最大的河流，年平均徑流量為151.5億m3。我國伊犁河流域缺少山前傾斜平原[6]，只在山間河谷形成一級階地、二級階地（少有三級階地）。一級階地面積較大，地勢比較平緩，地下水位高，有鹽漬化威脅。伊犁河谷水量充沛，熱量充足，綠洲農業發達，適宜種植水稻，可利用水稻灌水水層治理土壤鹽漬化。伊犁河谷廣泛種植水稻，經濟效益、生態效益與社會效益俱佳。二級臺地土層深厚、肥沃，無鹽漬化威脅，伊犁河水量充沛，沒必要采用井灌，可采用膜下滴灌提高綜合效益。

2.4 極干旱盆地坎兒井型綠洲

極干旱盆地坎兒井型綠洲位于新疆東部氣候極干旱的吐魯番盆地，占新疆綠洲面積的比例小于1%[6]。灌溉用水主要為博格達山和喀拉烏成山的冰雪融水和山地降水。河流進入沖洪積扇后就滲失殆盡，轉為地下徑流。地下徑流除一部分以泉水溢出用于農業生產外，大部分仍處在火焰山南北的礫石戈壁或山前礫石帶，先民修建坎兒井（地下水渠）引水灌溉農田。依靠坎兒井灌溉的農田占吐魯番盆地耕地面積的70%左右，土壤次生鹽漬化較輕，分布比較零星。近年來，吐魯番盆地廣泛打機井，既可以增加水資源，又避免冬季不需要灌溉時坎兒井仍繼續出水。但是，打機井導致某些坎兒井出水減少或干涸，零星的低洼地區產生土壤次生鹽漬化。采用機井灌溉和膜下滴灌，可以提高水資源利用率，改良鹽漬化土地，增加耕地面積和農業生產效益。

3 結論

新疆主要有4種綠洲，即山前傾斜平原綠洲、沙漠內大河兩岸型平原綠洲、山谷階地型綠洲和極干旱盆地坎兒井型綠洲，以綠洲河流上游大型山谷水庫調蓄、節水灌溉為代表的現代管水和用水方式為綠洲土壤次生鹽漬化治理提供了新契機。其中，山谷水庫的修建可以提高水資源利用率，減少洪澇危害，是綠洲發展的必要條件。可將渠系防滲、膜下滴灌相結合，減少對地下水的補給，同時通過機井灌排開采承壓水，降低地下水位，綜合治理綠洲土壤次生鹽漬化。近年來，山前傾斜平原綠洲、山谷階地型綠洲和極干旱盆地坎兒井型綠洲土壤次生鹽漬化治理已取得很好效果。沙漠內大河兩岸型平原綠洲地下水位高，含鹽量高，地下水位受徑流影響大，土壤次生鹽漬化治理最為困難。總體來看，如何充分發揮大型水利樞紐工程的調蓄功能，控制河流徑流量，科學管控地下水位是該類綠洲土壤次生鹽漬化治理的關鍵。

參考文獻

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