宁夏引黄灌区盐碱地治理措施研究进展.pdf

农业与技术 农业工程宁夏引黄灌区盐碱地治理措施研究进展马永辉 刘娟(宁夏大学土木与水利工程学院 宁夏 银川)摘 要:宁夏引黄灌区是我国重要的商品粮基地之一 其特殊的地理环境造就的自然因素与不合理利用水资源的人为因素是致使土地盐碱化的主要原因 目前在宁夏引黄灌区比较常见的盐碱地治理方式主要有化学改良、生物改良、农作技术改良、水利改良等 查清引黄灌区土壤盐渍化的产生原因和变化规律 提出科学合理的治理改造措施 对于加快对农业和农村经济的发展、促进粮食增产、农民增收具有重大现实意义 为了解当前宁夏引黄灌区盐碱地治理的基本情况 本文采用文献资料法 查阅相关文献 综述宁夏引黄灌区内盐碱地的概况及其治理措施研究进展 介绍并分析传统的盐碱地治理方法的利弊 并提出综合措施相互作用下的盐碱地改良观点 以期为读者提供有益参考关键词:盐碱地改良 化学改良 生物改良 农作技术改良 水利改良 宁夏引黄灌区中图分类号:文献标识码:/收稿日期:基金项目:国家重点研发计划重大项目课题 专题 (项目编号:)宁夏自然科学基金(项目编号:)作者简介:马永辉()男 硕士在读 研究方向:节水灌溉理论与技术 全球范围内 土壤盐渍化已成为一项涉及资源和生态的全球性难题 世界粮农组织和教科文组织的数据表明 全世界各种盐渍土的面积大约是 亿 即全球陆地面积的 其分布范围涵盖 多个国家和地区 遍及全球 而且 由于土壤次生盐渍化 世界盐渍土面积还在不断增加 我国黄河三角洲地区每年约有 的耕地因土壤次生盐渍化而撂荒有很多例子表明土壤次生盐渍化不仅对生态环境造成影响 对农业生产和人类生存也具有极大的挑战 土地的盐渍化问题已经演变成了一项严重的资源和环境挑战 对人类的生存构成了威胁我国干旱荒漠地区土壤贫瘠 盐渍化程度高是限制经济发展重要因素之一 年 习近平总书记视察黄河三角洲农业高新技术产业示范区时说 不仅要守好 亿 耕地红线 而且要开发利用盐碱荒漠化等可利用土地资源 在维护国家粮食安全和端牢中国饭碗方面发挥重要作用 因此 研究出科学合理的盐碱地治理方式的任务显得尤为重要和紧迫 刘嘉斌等为了解当前盐碱地改良现状 基于中国知网和 核心数据库 统计了 年关于盐碱地改良的文献并进行定量分析 结果表明 年 盐碱地改良领域发文量总体呈上升趋势 这说明了盐碱地改良研究在今后仍然是热点方向 开展盐碱地治理研究无论是在提高土地利用价值、保护生态环境 还是在推动农业可持续发展方面 都有着极其重要的意义 宁夏引黄灌区盐碱地概况及成因分析宁夏引黄灌区至今已有两千余年的灌溉耕作历史 由于其特有的地理环境和气候土壤条件 土壤盐渍化一直是限制灌区农业生产发展的主要因素 在新中国成立后 党和政府高度重视对灌区内土壤次生盐渍化的治理和改良工作 这是一项至关重要的任务 年启动的农业综合开发项目中 通过以田间水利配套工程为核心的水、农、林、科技综合治理措施有效地缓解了土壤盐渍化问题 耕地表土平均含盐量年均降低幅度为 全灌区土壤盐渍化程度趋于减轻宁夏引黄灌区盐碱地的成因包括自然因素和人为因素 从自然因素来说 宁夏地处西北内陆 属于典型的温带大陆性干旱、半干旱气候 降雨量稀少 近 年年均降雨量仅为 但蒸发量却高达到 蒸发量远大于降雨量 且宁夏境内降雨分布不均 呈南多北少 而盐渍土的分布规律以降水和地面蒸发强度关系最为密切 干旱、半干旱气候条件下 土壤水盐以向上运动占绝对优势 宁夏引黄灌区 农业工程 农业与技术 地处黄河水系 在地下水埋深浅的情况下 地下水蒸发十分强烈 导致土壤几乎全年处于积盐状况 随着地下水埋深减小和干燥度的增加 土壤的积盐强度随之而增加 从人为因素来说 宁夏北部引黄灌区虽得益于黄河灌溉 但由于长期采用大水漫灌和“大引大排”等不合理灌溉和排水方式 使地表水存在严重浪费现象 长期以来引黄灌区由于传统的大水漫灌习惯 导致地下水位上升 致使灌区内大面积的土壤盐渍化 加之水利骨干工程年久失修 灌排系统配套不完善 农田水利工程建设标准低 造成部分农田灌排不畅 农田肥力较弱 农业综合生产能力较低土地盐碱化不仅成为了引黄灌区内农业发展的“瓶颈”还会引发土壤侵蚀、水资源污染等一系列问题 导致生态环境急剧恶化 如何科学合理地利用土地、改良土地的未知领域需要进一步探索 才会为今后干旱荒漠灌区经济与环境可持续发展打下良好的基础 宁夏引黄灌区盐碱地治理措施盐碱地的治理是世界性难题 其治理具有复杂性和长期性的特点 在我国干旱半干旱地区 土壤盐渍化是影响当地农业生产发展的突出问题 长期以来 我国科技工作者对治理盐碱地 解决土壤盐渍化问题进行了大量的研究 取得了很大的进展和成效 目前在宁夏引黄灌区比较常见的盐碱地治理方式主要有化学改良、生物改良、农作技术改良、水利改良等 化学改良对于严重盐碱地的治理 通常采用化学改良的方式 通过添加物与土壤胶体之间的化学反应 实现对盐碱地的土壤改良 施用有机肥、糠醛渣、脱硫石膏、硫酸、腐殖酸等化学改良剂是当前常用的化学改善方法 田荣荣等回顾了脱硫石膏改良盐碱地技术 多年的发展历程 分析了该项技术的研究现状 系统阐述了该项技术从基础理论到工程化应用的相关工作进展 为了进一步优化脱硫石膏改良盐碱地技术的工程化应用 结合目前我国对盐碱地改良的迫切需求及脱硫石膏在工程化应用过程中突显的问题 提出了脱硫石膏减量增效的施用方式 合理的灌排措施及土地改良后的长期监管等建议 除了向盐碱地中添加化学改良剂之外 研究表明 向土壤中施加有机肥不仅可以为土壤补充有机质 有机肥料所含有效成分具有调节土壤中盐分含量的能力 从而减轻或抑制有害离子对植物造成的毒害 有利于土壤进行脱盐 这也是使用最广泛的一种盐碱地改良方式 利用离子之间的相互作用 如钙离子替换可交换性钠离子的基本原理 根据我国盐碱土地的种类和盐分特征 在其上施用粉煤灰、氯化钙、工业酸性等可与盐离子产生化学反应的材料 也可以达到降低土壤盐碱含量的目的 生物改良利用生物进行土壤改良是最经济、最高效、最具有生态效应的土壤改良措施 通过培育耐盐植物 增加绿肥量 使用微生物菌剂等方法来提高植物的抗盐能力 俄国采用耕地森林网络对盐渍化土壤进行了有效的控制 并获得成功 从 世纪 年代开始 苏联就开始重视应用植物对盐渍化土地的改造 并在此方面做出了一大批成绩 盐渍化土壤中的耐盐性植被可以提高地表植被的覆盖率 其根系可以减少地表径流和地表水分的蒸发 同时其蒸腾可以降低地下水位 抑制盐分上升 防止返盐 一些植物的根部会分泌出有机酸 可以将碱性土壤中和 这样做不但可以对其进行改进 还可以对其进行改造 同时 利用耐盐植物还可以获得经济效益 可以说是当前治疗盐碱地的一种行之有效的措施微生物菌肥是一种很有前途的新型农用化肥 我国的微生物肥料研究从大豆开始 近年来 在微生物菌肥研究中 涌现出一类能够作为基础肥料的固氮菌、钾菌和有机肥 当前有很多的研究结果显示 施用微生物菌肥可以给土壤提供大量的有益微生物 这些有益微生物可以在土壤中大量繁殖 从而起到固氮、解磷、解钾等作用 并释放出养分供作物吸收同时生成腐殖质 从而改善盐碱地的结构 提高耕作性能 提高土壤肥力 沙新林等对宁夏吴忠引黄灌区低洼盐碱地拱棚西瓜栽培开展了生物有机肥优化配施增效研究 结果表明 菌肥与复合肥优化配合施用较单独减施氮肥对于盐碱地改良具有更好的效果 农作技术改良农作技术改良指在农业生产的过程中采取秸秆还田、增施绿肥、平整田地、深耕细耙等相应的措施改良盐碱地 通过适当的耕地和培肥 可以改变土壤的结构和肥力 从而达到防止盐碱地返青的目的 如深松、耙、起垄等措施可以阻断土壤的毛细管 从而降低土壤中的盐分在表层积聚 从而防止土壤中的返盐现象发生 秸秆还田和增加绿肥的施用 既能起到防护作用 又能降低地表蒸腾 还能增加土层的肥力改善土层的结构 防止土层的返盐 李世忠等对宁夏引黄灌溉平原地区秸秆还田项目区内土壤养分含量和土壤酶活性进行 年监测 研究秸秆还田对盐碱土壤养分和土壤酶活性的影响 结果表明 玉米秸秆还田后、土层有机质质量比均显著提高 农业与技术 农业工程土壤全氮、有效氮、速效磷和速效钾质量比均显著高于秸秆还田前 增施绿肥能够增加土壤的营养成分保证土壤肥力 提高土壤通透性 平整田地也是盐碱地防治中有效的措施 相关的调查和分析结果显示农田地表起伏是造成土壤盐碱地发生的主要因素 田垄、田口和田中的高起斑块等 往往是耕地盐碱化最严重的区域 可见 做好耕地土地平整工作非常重要 宁夏引黄灌区位于我国北方季风区 春天天气干燥 水分含量高 通常采取浅耕措施 有利于防止盐渍化和水渍化 夏天降水量大 在伏雨到来前进行翻耕 可以防止土地硬化 使更多的雨水存留在地上使土壤中的盐份流失 由于盐分随着降雨向下渗透还没有出现返盐现象 因此 秋耕可以提前截断土壤中的毛细血管 防止盐度升高 水利措施宁夏引黄灌区已有两千多年引水灌溉历史 传统的明渠灌水 明沟排水是一种最基础的灌排形式 一个好的沟渠体系不仅可以将地面上的水也可以将地下的水排出去 而且还可以对地下水位进行有效的调控 利用对地下水位的调控来导向盐分的迁移 进而可以改变土壤中的盐含量 降低盐碱土壤的面积强化明沟排水、调节地下水埋深是预防和控制土壤盐碱化的一项主要措施和手段 但其面临的问题是自然排水难 多年的实践经验可以了解到 单纯采用明沟方式难以将银北灌区的地下水调节到合适的水深暗管排水是将具有一定小孔的管子埋设在地下 其具体埋深是以地下水位临界深度为依据来确定的 埋管间距是由埋地管道埋深、土壤透水性、排水标准确定 而国内对暗管排水的技术还处在“借鉴、不断发展”的阶段 为解决宁夏银北灌区土壤盐碱地普遍存在的问题 世纪 年代初期 该地区开始尝试采用地下管道排涝技术 并于 年引入目前世界上最先进的荷兰式地下管道排涝设备 采用新材料、新设备和新技术 对该技术在宁夏银北灌区的适应性进行了 年多的实验 并获得了一批可喜的结果 王雁等为评价宁夏河套灌区暗管排水技术改良盐碱地效果 选取 个典型暗管排水区 连续 年对该区土壤中的盐分、地下水位、地下水质、作物种植效果等进行观测 分析水盐动态变化规律 探讨了地下管道排放技术在盐渍土处理中的应用 并提出了相应的技术规范 研究发现 从春季灌溉开始到春季停止灌溉 地下管道排水管道 土壤的脱盐速率在 其中 地下管道排水管道 土壤的脱盐速率为 结果表明 土壤的脱盐速率在 其平均值在 左右 为宁夏引黄灌区内暗管排盐效果提供了有益参考 用节水灌溉技术代替不合理的大水漫灌 也是防治土壤盐渍化最有效的途径之一 尤其随着技术的发展 新的节水灌溉技术在灌溉地区发展迅速 节水灌溉的普及会对盐碱地治理产生积极的影响 展望通过对宁夏引黄灌区不同盐碱地改良方式的分析 其中 化学改良通常只适合于局部和小面积的应用 而且在应用的时候需要对土壤的物理和化学特性有很高的认识 在进行改良之前 需要对土壤的物理和化学特性有一个全面的认识 对化学改良剂的施用量也要严格把控 并且化学改良剂成本较高 只适合针对性的对局部重度盐碱地进行改良 而对于宁夏引黄灌区大面积的盐碱地而言 并不能得到推广 宁夏大学根据本地的盐碱土壤状况 采用自行研发的新型改良剂与煤烟脱硫废料联合使用 并采取一些农业技术手段 改善宁夏的盐碱土壤 收到了明显效果 改良宁夏引黄灌区盐碱地可以积极采用种植耐碱植物的方法 所以 在盐碱地改良中 提高作物的抗盐性是一个重要的课题 宁夏引黄灌溉地区应当对土壤中的抗盐性进行深入的调查 并大力开展抗盐性品种的选育与引种工作 增加宁夏引黄灌区盐碱地的植被种类 宁夏水洞沟段生态长廊地区绿化造林选择的耐盐碱植物在此地区都表现出很好的改良效果 秸秆还田对盐碱地改良也有积极作用 秸秆深埋腐化后增加了土壤的有机质含量 可有效改善长期化肥使用不当造成的土壤有机质流失 土壤板结严重及盐渍化加剧等问题 在提倡保护生态环境 严禁秸秆焚烧污染大气的大背景下 秸秆还田的生态效益愈加明显 宁夏地区在秸秆还田配施氮肥对玉米生长及产量的影响方面的研究表明 秸秆还田配施氮肥对宁夏地区作物的生长和产量提高具有促进作用 表现在可提高玉米植株株高、穗位高、干物质积累量和产量上 并且可切断土壤毛细水胁迫盐分上升 有效阻止返盐 水利工程改良措施本着“盐随水来 盐随水走”的规律 运用灌溉水调整地下水、水压盐配合暗管排盐技术排走土壤中的盐分 减少土壤含盐量 进而实现盐碱地改良 通过对宁夏黄灌溉已经完成的暗管排水区进行调研和监控 存在着较为严重的问题 部分暗管埋深不合理、排水不畅、清淤困难、遭到人为破坏等 出现的问题均与设计、施工、管理有关 还需后期的继续完善 建议在一定程度上将一些在国际上具有普适性的新方法引入进来 宁夏引黄灌区虽得益于黄河灌溉 但由于长期采用大水漫灌和“大引大排”等不合 农业工程 农业与技术 理灌溉和排水方式 使地表水存在严重浪费现象 为防止水土流失 渠道衬砌工作近几年来已经有了很大的改善 后期应大力发展节水灌溉 加大投资力度克服技术攻关 以节水灌溉技术代替不合理的大水漫灌 是防治土壤盐渍化最有效的途径之一 也是未来宁夏农田水利发展的趋势所在据宁夏引黄灌区多年的盐碱地改良经验来看 单一的盐碱地改良措施无法快速有效地降低土壤盐分应进一步探索采用多种盐碱地治理模式相结合的方法 如传统的土壤改良技术与水利改良措施相结合等 为避免地表水浪费严重 地下水开发不充分问题 应建立起渠沟井多水源联合、土壤结构与肥力改良与排灌结合的地表水与地下水联合开发模式 提高土壤肥力 加大地下水的开发利用 从而达到提高水资源利用效率和抑制土壤盐渍化的目的 如何在宁夏引黄灌溉系统中 明确多种调控手段交互作用对盐渍化土壤的改善效应 是未来实现科学管理的重要环节参考文献 王景立 韩楠楠 冯伟志 等.东北苏打盐碱地整治工程技术与装备研究综述.农业与技术 ():.朱生堡 乌尔古丽托尔逊 唐光木 等.新疆盐碱地变化及其治理措施研究进展.山东农业科学 ():.刘嘉斌 田军仓.基于国内外盐碱地改良的科技文献可视化分析.宁夏工程技术 ():.马玉兰 眭克仁.宁夏引黄灌区土壤盐渍化动态变化规律的研究与探讨.宁夏农林科技 ():.徐东瑞 高广惠.盐渍化土壤遥感动态监测及人工调控模式 以河北省沧州市为例.华北农学报 ():.田荣荣 张文超 李烨 等.燃煤烟气脱硫石膏改良盐碱地技术研究与工程化应用进展.燃烧科学与技术 ():.宋沙沙.宁夏盐碱地改良方法研究.北京:北京林业大学.习丽丽.浅谈盐碱地治理的方法.辽宁省水利学会.水与水技术(第 辑).:.沙新林 郭松 杨惠勤 等.优化配施生物有机肥对大棚西瓜生长发育及品质的影响.扬州大学学报(农业与生命科学版)():.李世忠 解倩 徐坤.玉米秸秆还田对宁夏引黄灌区土壤养分和土壤酶活性的影响.农业科学研究 ():.马广福 包长征 张亚娟 等.贺兰县耕地土壤盐渍化现状与改良对策.宁夏农林科技 ():.刘福荣 李林燕.宁夏银北灌区耕地土壤盐渍化现状及治理对策.宁夏农林科技 ():.景清华 刘学军.宁夏银北灌区暗管排水技术应用与工程效果监测.灌溉排水学报 ():.丁新军 田军仓 朱和.国内外暗管排水研究知识图谱可视化分析.灌溉排水学报 ():.王雁 田生昌 左忠.宁夏盐碱地改良暗管排水脱盐效果研究.宁夏大学学报(自然科学版)():.(责任编辑 常佳琪)