干旱揚水灌區鹽堿化成因及綜合治理對策研究

何玉琛，聶俊坤，徐存東

（1.甘肅省景泰川電力提灌管理局，730400，景泰；2.華北水利水電大學水利學院，450045，鄭州）

大面積的土地荒漠化已成為威脅干旱區人們生存和社會可持續發展的重大環境和社會問題。甘肅省景泰川電力提灌灌區（以下簡稱“景電灌區”）通過建設梯級揚水工程發展荒漠人工綠洲，40多年來極大地改善了區域農業生產條件，創造了良好的經濟社會效益。但景電灌區長期不合理的大水漫灌、串灌和有灌無排、渠系滲漏，農業技術粗放以及相對封閉的地質地形條件等原因造成灌區大面積耕地出現鹽堿化和次生鹽堿化問題，嚴重制約著灌區農業可持續發展。本文分析了景電灌區土壤鹽堿化和次生鹽堿化產生的機理，并提出相應的鹽堿地改良與綜合治理措施。

一、研究區概況

景電灌區地處甘肅省河西走廊地區，灌溉面積39.33萬hm2，屬于干旱大陸型氣候，多年平均年降水量186 mm，年蒸發量 3 600 mm，且風大沙多，年均風速為3.5 m/s，年均氣溫8.2℃，年日照時數為2 726 h。灌區內的地質構造是第三系統上的內陸河湖相地層和十分發育的第四系地層。灌區耕地土壤以荒漠灰鈣土為主，土壤有機質含量低且結構松散，土壤中毛管發育多且連續程度好，利于水鹽的運移。灌區內裸露的灰鈣土地區為半農半牧區，水土流失嚴重，需進行水土保持、發展灌溉以提高土壤肥力，但同時灌區土壤鹽堿化和次生鹽堿化問題逐漸顯露出來。因此探尋景電灌區鹽堿地的形成機理，進行相應的恢復治理工作迫在眉睫。

二、灌區鹽堿地成因分析

1.自然條件因素

一是干旱的氣候條件。景電灌區深居內陸，屬高蒸發低降水的溫帶干旱大陸型氣候。稀少的雨量和有限的淋溶決定了進入土壤的水分大部分通過蒸發排泄到大氣中。在地表蒸發過程中，土壤中的攜鹽水分沿著土壤毛細管上移，水分由蒸發耗散于大氣，而鹽分則留于土壤表層，隨著鹽分的不斷積累即造成土壤鹽堿化。

二是低洼封閉的地形條件。地表水和地下水從上游向下游流動的過程中，礦化度會逐漸升高，土壤鹽堿化程度也由低到高。景電灌區內封閉、半封閉的盆地地形出流滯緩，排泄不暢，往往分布形成大量鹽堿地。灌區內的草窩灘盆地四周環山，地形較為封閉，只在盆地東南角娃娃水地區形成一個自然匯水中心，再加上西部山地裂隙水和灌溉水滲入補給，致使該盆地地下水水位逐年上升，在地勢低洼處地下水已經露出地表，造成大面積的鹽沼地和棄耕地。

三是較高的成土母質含鹽量。景電灌區的土壤母質富含殘余鹽和洪積鹽土，并廣泛分布著第三紀地層湖相沉積物、洪積物、風積物等。灌區表層100～150 cm為含鹽量較高的風成黃土，在黃土與下層砂巖之間存在一層厚度約30～50 cm的紅銹色泥質膠結砂層，該土層結構密實且隔水性強，阻礙了水鹽下滲，致使表層土壤積聚鹽分而發生鹽堿化。

2.人工灌溉因素

一是粗放的灌溉模式。景電灌區普遍存在著大水漫灌、串灌等不合理的灌溉模式，相當部分農戶仍錯誤地堅持高定額帶來高產量的觀念。過量的灌溉遠超過作物生長需求量，并引發地下水水位升高，導致低洼處耕地大面積次生鹽堿化發生。

二是匱乏的排水系統。景電灌區普遍存在重灌輕排的觀念，有灌無排、蓄而不泄現象嚴重。為使土壤穩定脫鹽，灌水與排水的比例應達到2∶1～4∶1，而景電灌區多數地區的這一比例超過10∶1，僅依靠潛水蒸發與天然形成的排堿溝來排泄灌溉回歸水會造成灌排的嚴重失調，并引發土壤次生鹽堿化。灌區蘭石農場等地區排堿溝疏于管理，淤積堵塞嚴重，基本喪失排堿功能，亟待疏浚。

三是持續抬升的地下水水位。景電灌區人工提水灌溉前，高地土壤含鹽量高，坡洼地含鹽量低，未澆水土壤含鹽量則更少。人工提灌前的地下水處于補給與排泄基本相等的平衡狀態，地下水水位基本穩定。灌區上水后年均提水達3.9億m3,除去因蒸散發消耗的水分每年有超過6000萬m3灌溉水滲漏補給地下水，打破了灌區地下水原有補排平衡，造成灌區地下水水位逐年持續抬升。景電灌區自然條件下地下潛水蒸發的臨界深度為2.0m，當地下水水位上升至潛水蒸發的臨界深度以內時，鹽分便會向表層土壤迅速積聚，最終造成灌區土壤的次生鹽堿化。

灌區地勢較低的草窩灘、梁家槽子等地曾是高產穩產區，但因地下水水位上漲帶來的土壤次生鹽堿化，導致畝產不足60 kg且部分耕地棄耕。相反，在灌區內地勢較高地區的鹽漬斑塊則由大變小，鹽堿化程度逐年緩解。如地勢較高的西干六、七、八支灌溉區，因人工灌溉淋洗土壤，土壤逐漸脫鹽，如今畝產可達300 kg。綜上可知人工灌溉直接導致了灌區高處土壤淋洗脫鹽，而低洼處因地下水水位上升而發生土壤次生鹽堿化，過高的地下水水位是景電灌區低洼地土壤次生鹽堿化的重要原因。

四是較高的地下水礦化度。景電灌區人工灌溉水在入滲、匯集和下泄的過程中溶入大量的氮、磷、鉀等肥料元素和土壤鹽分，具有較高的“肥力”。檢測表明， 灌區地下水中的 P2O5、NH4+、NO2-等的含量較引黃水分別高出2.8倍、1.7倍和14.6倍以上，地下水礦化度多年平均值在1.3～12g/L之間，普遍較高。高礦化度的地下水通過土壤毛管上升至表層，或在匯水聚鹽帶蒸發失水，將鹽分積留于地表，進而加劇土壤鹽沼化。

三、灌區鹽堿地綜合治理對策

1.農業、生物及化學改良措施

（1）農業改良措施

一是土地整治。通過平整土地縮小畦塊可消除局部洼坡積鹽的不利地形，提高灌水均勻度和灌溉水利用率，從而有效防止土壤斑狀鹽堿化。灌區內的蘆陽盆地、草窩灘盆地開展的土地平整工作,有效降低了堿斑面積,使農作物獲得增產。

二是合理培肥。采取增施有機肥和種植綠肥相結合的培肥方式，不僅可提高土壤有機質含量,還可增加覆蓋層,起到減少蒸發和抑鹽的作用。灌區有機肥增施量取30000～45000 kg/hm2為宜，同時宜將有機肥均勻鋪撒,并逐年深翻,從而增強土壤的熟化度。

三是深耕深翻。對灌區鹽堿地進行深耕深翻，可及時破除板結,改善土壤通氣和土壤透水性，同時也使得毛細管阻斷，抑制土壤鹽分的上移積聚。深耕深翻深度一般為25～35 cm，宜在夏收后及時進行。

四是覆蓋地膜。通過對灌區土壤覆蓋地膜，可使表層土壤水鹽由垂向運移變為橫向地膜側向運移，從而降低地膜覆蓋區內的土壤鹽分，有效改良中輕度鹽堿土地。

（2）生物改良措施

一是營造防護林。建設防護林能夠擴大灌區地表植被覆蓋，改善小氣候環境，降低土壤和空氣間的水熱交換速率，通過減少地表積鹽的動力，達到降低土壤鹽堿積聚的效果。

二是種植耐鹽牧草。對于灌區宜農宜牧且鹽堿化程度較輕的土地，可推廣種植耐鹽堿抗貧瘠的綠肥作物，如堿茅、油葵、苜蓿等優良品種。通過種植耐鹽牧草不僅可減少土壤鹽分，還可為發展畜牧業創造條件。

三是化學改良措施。灌區鹽堿地施用土壤化學改良劑，可中和土壤鹽堿成分，改善土壤適作條件。目前主要的化學改良劑有PK劑增效劑、禾康、康地保等。施用化學改良劑時應綜合采用深翻、松土、施有機肥、客土摻沙等農業輔助措施。

2.水利灌排改良措施

（1）合理灌溉，控制定額

景電灌區普遍采用漫灌、串灌等粗放的灌溉方式，致使地下水水位年均上升約0.2m。因此，可將漫灌改為畦灌、溝灌、小塊灌等節水灌溉模式，同時嚴格控制灌溉定額，以提高灌溉水利用率。灌區目前全年灌溉定額約為6000～6750m3/hm2，若采取節水灌溉模式，則可年節約灌溉水近1 200 m3/hm2。另外，在井灌、引黃交叉灌區，可將井水與黃河水適當混摻利用，這樣不僅減少了對引黃水源的依賴，還加速了地下水鹽循環條件，改良了鹽堿化土壤。

（2）推廣節水灌溉技術

噴灌、滴灌具有省水、省工、省地、地形適應性強、灌溉水利用率高、投資運營成本高的特點。如灌區條山農場擁有滴灌耕地約900 hm2，灌溉水利用率可達65%，年均可減少灌溉滲漏水量66萬m3。

膜上灌溉技術具有節水保溫且投資較少的特點，近年在灌區推廣迅速。目前，灌區已發展地膜小麥約1.6萬hm2,玉米、蔬果等0.45萬hm2，年均節水850m3/hm2，減少下滲量近35萬m3。

（3）完善明溝與暗管排水系統

景電灌區次生鹽堿化的重要原因是地下水水位過高。因此加強排水、調控灌區地下水水位是防治灌區土壤次生鹽堿化的關鍵舉措。灌區局部低洼區、重度鹽漬化區應根據實際地形特征，開挖明溝、坎兒井，建設暗管暗道排水工程，疏通地下水排泄途徑，從而降低地下水水位。如灌區內的馬鞍山鹽漬化區在建設排水工程后，地下水水位顯著降低，上萬畝的鹽堿耕地得以改良，畝產小麥達250 kg以上。另外對排水溝渠嚴重淤塞地區，應經常不定期地開展對各級干支排水溝渠的清淤治理與維護工作，確保灌區排水系統的暢通。

（4）開發井灌利用地下水

景電灌區地下水礦化度較高，pH值平均為7.67，這種水質的地下水可由機井開采出來與引黃渠水混合，作為耐鹽作物的灌溉水源使用。如東漫水灘開挖有62眼機井，年開采地下水量約1 100萬m3用于居民及農業灌溉，不僅降低了對引黃渠水的依賴，更有效降低了地下水水位，緩解了土壤次生鹽堿化。

（5）明溝、爆破式排堿

在灌區漫灌洗鹽的治理模式下，通過開挖明渠排堿溝可使溶慮土壤鹽堿成分的灌溉回歸水順利排出，從而有效降低土壤含鹽量。如草窩灘開挖排堿溝之后，地下水礦化度由9.43 g/L降至9.08 g/L，地下水水位同時下降0.5～1.0 m，有效遏制了當地的次生鹽堿化趨勢。另外，在有紅銹沙隔層的地區，可采取點線爆破的方式打通地下水鹽運移通道。如在漫水灘總干三支附近，通過爆破法打通紅銹沙層的阻隔，使得表層積鹽隨灌溉水下滲，從而緩解了土壤鹽堿化。

（6）減小渠系滲漏

渠系滲漏是灌區地下水的重要補給水源。通過對輸水渠道襯砌、鋪設塑料防滲膜、砂礫墊層、聚苯乙烯保溫板及防滲墊層等措施，可減少輸水過程中渠道縫隙及凍脹破壞所引起的渠系滲漏，提高輸水效率，并有效減少渠系滲漏對地下水的補給量。

3.健全灌區水資源管理機制

一是總量控制，合理調度。灌區應按照總量控制、定額分配、超量不補、節約歸己的原則配置用水，并逐步引入水權觀念。根據灌區供需水情況，按照夏、冬灌自上而下，春、秋灌自下而上的原則制定配水計劃。依據耕地面積、灌溉進度，按比例將灌溉水分配至各級渠道、村組，促使用戶節水灌溉。另外，灌區配水調度需滿足各泵站區間、各分水口的流量要求，確保泵站前池水位維持在設計水位與加大水位之間運行，從而提高泵站提水效率與渠系水利用率。

二是推行季節水價。通過在灌區實行季節水價，采取經濟手段壓夏擴秋，促使種植結構更趨合理。目前，灌區夏秋作物的種植比例約為6.5∶3.5，接近6∶4的設計標準，季節水價調控效果逐漸顯現，并達到緩解季節性供需水矛盾的目標。

三是強化用水效率考核。宜在灌區完善人工計量設施并全面推行水自動化建設，在各總干及獨斗渠處安裝自記式測水儀，不僅可提高量水精度，還可有效監督由跑、冒、滴、漏等管理不善導致的水量損失，促使水管理人員提升管理水平，從而提高渠系用水效率。

四、結 語

景電灌區鹽堿地的綜合治理是一項系統工程，必須注重工程、農藝、化學、生物等措施的相互配套，注重傳統技術與新型實用技術的配套，注重水利、農業和土地管理部門的協調配合，注重工程排水在灌區土壤鹽堿化治理中起到的關鍵作用。景電灌區鹽堿地的綜合治理對改善灌區耕地質量、改善區域小氣候、恢復植被、增強灌區農作物抵御自然災害能力以及促進灌區農業和地方經濟持續發展均具有重要意義。

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