寧夏紅寺堡揚黃灌區鹽堿地成因及治理措施分析

陳建斌

摘 要 寧夏紅寺堡揚黃灌區于1998年開發建設，目前已開發耕地面積超過4.7萬hm2。受多種因素影響，灌區內鹽堿地范圍逐年擴大，鹽堿地改良及綜合治理已成為提高耕地質量、建設高標準農田、增加農民收入等的關鍵問題。為給同類灌區鹽堿地治理提供一定的參考，對紅寺堡揚黃灌區鹽堿地成因進行分析，有針對性地提出排水措施、灌溉措施、農業措施、生物改良利用措施及化學措施等5種治理措施。

關鍵詞 土壤鹽堿化；鹽堿地治理；寧夏紅寺堡揚黃灌區

中圖分類號：S287 文獻標志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.15.023

鹽堿地是各種鹽土、堿土及不同程度鹽化和堿化土壤的總稱，其形成的本質主要是各種可溶性鹽在地表層沿水平和垂直方向的重新分布，從而使鹽分逐漸聚集在土壤表面，進而影響農作物的正常生長。根據鹽堿化程度的不同，鹽堿地分為輕鹽堿地、中度鹽堿地和重鹽堿地。

寧夏紅寺堡揚黃灌區（以下簡稱紅寺堡灌區）西靠煙筒山，東南接大羅山，北有牛首山，位于三山之間，沿大羅山分布。灌區內地勢南高北低，整個地勢由東南向西北傾斜，坡度為0.67%～2.00%，海拔1 240～1 450 m，屬于山間丘陵地貌區。區域內溝谷自然發育，受紅柳溝、單陰溝、雙陰溝等9條天然溝切割，溝谷呈樹枝狀由東向西北通向黃河。

1? 紅寺堡灌區土壤鹽堿化現狀

紅寺堡灌區現有耕地總面積4.49萬hm2，主要種植農作物為玉米、小麥、黃花菜。耕地質量平均等級為4.55等，低于寧夏耕地質量平均等級（6.83等）；耕地土壤有機質平均含量為11.43 g·kg-1，低于寧夏平均水平（13.8 g·kg-1）；耕地土壤全氮含量平均值為0.63 g·kg-1，低于寧夏平均水平（0.82 g·kg-1）；耕地土壤有效磷含量平均值為26.82 g·kg-1，低于寧夏平均水平（27.07 g·kg-1）。

紅寺堡灌區開發前，地下水埋深較深，土壤鹽漬化面積占比小，僅為400 hm2；初期開發灌溉2年后，大量灌水致使局部地下水位抬升，鹽漬化面積呈迅猛增長趨勢，鹽漬化地面積達到4 173 hm2；后期的耕種過程中，隨著灌區的開發、鞏固及灌溉用水的控制，紅寺堡灌區鹽漬化面積呈緩慢增長，截至2022年，紅寺堡灌區鹽堿地面積5 560 hm2，其中輕鹽漬化面積2 107 hm2，占總面積的37.9%；中鹽漬化面積2 813 hm2，占總面積的50.6%；重鹽漬化面積640 hm2，占總面積的11.5%。鹽漬耕地主要分布在大河鄉、紅寺堡鎮、柳泉鄉、太陽山鎮等4個鄉鎮。

2? 土壤鹽漬化成因

2.1? 干旱荒漠氣候是灌區鹽堿土形成的先決條件

紅寺堡灌區屬典型的溫帶大陸性氣候，四季分明，氣候干燥，日照充足，晝夜溫差大，年均降水量240 mm左右，而蒸發量卻超過1 280 mm，干旱缺水是當地最大的自然條件特征。在這種干旱氣候條件下，土壤的自然淋溶作用和脫鹽過程非常微弱，土壤中可溶性鹽通過毛細管積聚在地表，導致表層土壤中的鹽大量積聚，從而在地下水位高的區域形成大面積鹽堿土[1]。紅寺堡灌區大羅山洪積扇由南向北傾斜，至苦水河、甜水河平原，地勢較低，是地表水和淺層地下水匯積地區，排水不暢。

2.2? 母巖和母質含鹽是灌區鹽堿土形成的物質基礎

紅寺堡灌區土壤的成土母質以第四紀洪積-沖積物為主，主要為淡灰鈣土和新積土，母質含鹽量為2.5～9.0 g·kg-1，含鹽量較高。這是灌區地下水及土壤中鹽分的主要來源。

2.3? 地表水和地下水的補給是灌區鹽堿土形成的主要動力

1）地表水。發源于大羅山的諸多支溝，由大羅山西麓進入灌區，支溝均不同程度地含有一定量的鹽分，這些地表水既是把鹽分搬運至灌區的動力，也是開發前灌區地下水補給的主要水源[1]；開發后，黃河水成為灌區灌溉和地下水補給的主要水源。淺層地下水沿階梯狀農田而下，沿途接納各種回歸水，礦化度逐漸增高，水化學類型也逐漸改變，在滲透系數較小的低洼地帶形成鹽分聚集[1]。

2）地下水。礦化地下水通過土壤毛細管上升至地表，經水分蒸發后將鹽分滯留在土壤表層，造成土壤積鹽[1]。

2.4? 地形、地貌是灌區鹽堿土形成的強化因素

灌區地處大羅山沖洪積平原末端，灌區內鹽分出路有限，只能從高地向低地轉移和積聚，強化了灌區的積鹽過程。

2.5? 人為因素是灌區次生鹽堿土形成的重要條件

2.5.1? 人為引起地下水位上升，超過臨界深度從而形成次生鹽堿土

紅寺堡灌區開發建設初期采用大水漫灌、大水壓鹽帶走土壤表層鹽分，同時由于洪積扇下游區域排水不暢，超額的灌溉導致地下水位迅速抬升，部分地區地下水水位上升幅度在5 m以上，鹽分隨地下水向地表聚集。

開發建設中期伴隨土壤鹽堿化的出現及灌區開發建設進程，灌溉制度得到一定優化，灌水量得到有效控制。由于灌區地處丘陵及沖洪積平原區，地形縱坡大、地下水水力梯度大，高處地下水向低處聚集。灌區灌排系統不配套，尤其是地勢較低的清水河、甜水河、紅柳溝、苦水河一帶，地下水外排條件較差，地下水位上升趨勢沒有得到有效遏制，鹽堿化面積進一步增加。

近些年來，紅寺堡灌區提倡節約用水，灌溉定額得到嚴格控制，地下水水位年均上升0.02～0.11 m，其上升速率得到有效控制。但受資金不足影響，目前灌排體系功能尚不健全，已建溝道治理管護不到位、維護經費有限，管護難度大，未形成良性循環；部分地區地下水位高，缺少灌溉洗鹽用水，土體含鹽得不到徹底淋洗，致使土壤鹽堿化進一步加重。

2.5.2? 耕作制度不合理，土地不平整，引起土壤次生鹽堿化

伴隨灌區多年的灌溉，地下水埋深逐年減小，由于灌水技術差、灌水頻率低，土壤返鹽快，無法將已壓至土壤剖面中下部的鹽分繼續壓到深層，反而使該層鹽分活化，造成鹽分重新返至表層[1]；灌水不均，使未灌水的部位成為干排鹽地段，逐步變成鹽土。

紅寺堡灌區種植作物單一，開發建設中期以玉米為主要作物，長期單一地耕種使土壤貧瘠、有機質含量少、pH值升高，土壤微生物的活動受到抑制，從而影響氮素及其他養分的轉化和供應。

3? 鹽堿地治理措施

目前，紅寺堡灌區土壤母質含鹽量高，灌區內表層0～20 cm土壤含鹽量高的鹽漬土面積973 hm2，但所有片區的土壤pH值普遍在8.5以上，平均pH值達到8.96；同時，項目區土壤肥力低、質地較重、存在黏土隔水層、透水性差、地下水位較高。以上特征會形成土壤惡性循環，次生鹽堿化危害越來越嚴重，急需采取改良措施。

3.1? 排水措施

調控淺層地下水的主要工程措施有明溝排水、暗管排水、輻射井排水。由于灌區土質、條田劃分、灌溉系統布置等條件不同，各排水方案適用程度也不相同。紅寺堡灌區基巖埋深淺，多數地方地下2～3 m存在淺層不透水層，輻射井在此地適應性較差，不作考慮。

1）暗管排水。暗管排水適用地層廣，具有施工、管理方便，占地少，排水排鹽量大、速度快，加速土壤脫鹽及淡化地下水等優點[2]。暗管排水措施在寧夏已實施多年，材料生產、施工機械、施工技術等方面優勢明顯，并在一些地區取得了良好效果；但是，針對紅寺堡灌區某些片區基巖埋深淺、下墊面土壤質地黏重且透水性差這一特殊條件下，暗管排水治理鹽堿地的效果及運行使用年限還有待進一步論證。

2）明溝排水。明溝排水能夠排除明水和土壤水、降低地下水位，良好的排水溝系更是防治土壤鹽化和改良鹽堿地的重要措施。明溝排水易于操作，技術成熟，后期運行維護簡單，灌區已有部分片區應用明溝排水，采取生物和工程防護措施固坡后可有效防止溝道坍塌淤積。但是明溝排水占地面積較大，征占地和補償機制是項目中的主要風險因素，結合紅寺堡灌區人均耕地面積僅1 667 m2左右這一實際問題，明溝排水征占地賠償資金缺口巨大，且明溝排水施工進度人為因素影響較大，實施協調難度非常大。

綜上所述，結合紅寺堡灌區實際，宜采用暗管排水+部分明溝排水方案，以暗管排水作為鹽堿地治理的主要工程措施，對于存在下墊面隔水層的區域慎重考慮暗管排水措施，可采用明溝排水措施。

3.2? 灌溉措施

高效節水、水鹽調控是干旱區灌區治理兩個永恒的主題。部分灌區雖然實施高效節水灌溉，但是經多年的耕種、灌溉后，依然出現不同程度的土壤鹽漬化加劇現象，其主要原因是雖然節水灌溉有效控制了灌水量和灌水頻次，但是長期的有灌無排致使地表所接受的灌溉水帶來的鹽分無法排出，灌區仍處于積鹽狀態，長此以往，鹽漬化逐年加劇。因此，合理調控土壤中水鹽的運動是改良灌區鹽堿地的關鍵，防治土壤鹽堿化必須采取合理的灌溉措施，控制地面水和地下水。高效節水灌溉可以有效減緩灌區鹽漬化進程，但其積鹽狀態并未因節水灌溉而改變，所以高效節水雖然是治理土壤鹽漬化的一個重要手段，但并不是一勞永逸的措施，還需在節水灌溉的基礎上配合其他改良措施。

結合紅寺堡灌區供水條件、農業種植結構及高效節水方布局，提出以下灌溉措施。1）利用冬灌泡田洗鹽堿。為防止水中溶鹽分過多和地下鹽分上返，在11月利用灌區內現狀渠系，采取冬灌水泡田。冬季錯開了農作物用水高峰期，水資源較充足便于洗鹽堿，通過一定時間的洗鹽，可以使耕地含鹽量降低。2）結合現代化灌區要求，采用滴灌方式控制灌水量。灌區鹽堿地的重要成因是地下水位高，為了治理鹽堿地，必須控制灌溉用水量。滴灌節水是一項投資少、見效快的改良措施，可從源頭上減少進入灌區的水量和鹽量。減少了項目區灌溉水量，就減少了灌溉水轉化為地下水的量，提高水的有效利用率，減少水分的入滲，減緩地下水位抬升的速度，并減少鹽分的帶入。3）根據供水時段灌水。紅寺堡灌區5月多年平均蒸發量185.9 mm，多年平均降水量27.6 mm，蒸發強烈，降水相對較少，且紅寺堡揚黃工程在5月中期為檢修維護設定了10 d的停水期。為防止鹽分隨水分蒸發上返，利用滴灌系統蓄水池調節供水，在5月中期停水時段補充灌溉，使前后水相接。

3.3? 農業措施

1）改土培肥。土壤鹽堿化是影響土壤肥力的重要因素之一，土壤不脫除過量的鹽堿會導致潛在的土壤肥力不能發揮；土壤脫鹽后若不能及時培肥，則土壤理化性質得不到全面改善，脫鹽效果不能鞏固，作物也不能持續高產穩產。所以，脫鹽和培肥是鹽堿地改良利用中兩個密不可分的重要環節[3]。

2）深耕翻土。深耕在于加深耕作層，促進作物根系向深層伸展，充分利用深層土壤水分和養分以增加作物產量。鹽堿地的地下水位一般比較高，土壤物理性狀不良，常存在潮濕、冷涼、板結等問題，有淺位隔水層的下潮地鹽堿地尤為突出。因此，鹽堿地較一般土壤更需要深耕，并需要增施有機肥料，防止土壤返鹽、促進土壤脫鹽，創造良好的耕層構造。春耕可有效防止土壤表層返鹽，所以春耕宜早勿遲，否則會導致下層土壤鹽分返至地表，既降低保墑效果，又使鹽分上移，有礙于適時春播。

3）平整土地。土地平整程度是影響灌水質量和洗鹽效果的關鍵，局部高地因降水少、干旱、蒸發強，積鹽量遠遠超過低平部位，常形成鹽斑，因此需要及時平整土地[4]。

3.4? 生物改良利用措施

1）種植牧草綠肥。綠肥作物是以其新鮮植物體就地翻壓或漚、堆制肥為主要用途的栽培植物，綠肥作物除用以改良土壤以外，多數作為飼草并以根茬肥田，或作為覆蓋作物栽培以保持水土和保護環境。紅寺堡灌區常見牧草綠肥主要是多年生紫花苜蓿、飼料玉米、油葵，牧草綠肥在鹽堿地治理改良中可以增加土壤有機質和養分、改善土壤物理性狀、促進土壤脫鹽和抑制土壤返鹽[5]。

2）植樹造林。植樹造林是改良利用鹽堿地綜合措施中的一個重要方式，其主要作用是通過降低地下水位防止土壤返鹽，通過增強土壤透水性促進土壤脫鹽。

3.5? 化學措施

鹽堿地土壤的pH值較高，一般在9以上，土壤黏重，通氣性差，嚴重影響農作物生長。通過化學改良可改變土壤膠體吸附性離子的組成，調節土壤pH值，從而改變土壤的結構和通透性，加速土壤脫鹽。

常用的化學土壤改良劑可分為3類：1）含鈣類物質，如石膏、磷石膏、亞硫酸鈣及石灰等含鈣物質；2）酸性物質，如硫酸、硫酸亞鐵、黑礬等含酸、含硫物質；3）有機類改良劑，包括傳統的腐殖質類（如草炭、風化煤、有機物料及綠肥）、尿素甲醛及其樹脂聚合物，以及工業下腳料糠醛渣、生物土壤改良劑等。

4? 結語

鹽堿地改良是一個較為復雜的綜合治理系統工程，主要包括排水措施、灌溉措施、農業措施、生物改良利用措施及化學措施。在鹽堿地改良利用過程中，要結合灌區地下水埋深、土壤質地、土體滲透性能、灌溉方式等客觀因素，在分析其成因的基礎上因地制宜地確定治理方案，有效控制地下水位，積極推進鹽堿地治理，保障國家糧食安全。

參考文獻：

[1] 趙寶峰.干旱區水資源特征及其合理開發模式研究：以瑪納斯河流域為例[D].西安：長安大學，2010.

[2] 王淑虹.克拉瑪依農業綜合開發區排水工程總體布置方案探討[J].四川水利，2021，42（6）：98-101.

[3] 陳振軍.莫莫克水利樞紐移民安置區土壤改良方案探析[J].陜西水利，2017（4）：116-117.

[4] 馬英武，朱斌德，楊衡，等.烏蘇市灌區鹽堿地現狀與治理措施[J].新疆水利，2008（4）：15-18.

[5] 馬莉娜.基于GIS的后備耕地評價及開發利用研究：以新疆新和縣為例[D].烏魯木齊：新疆大學，2010.

（責任編輯：劉寧寧? 丁志祥）