農(nóng)田澇漬、田間排水與澇漬地利用研究進(jìn)展

陳清華，朱建強，劉章勇(長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北荊州434025）

中國地處亞洲，幅員遼闊，擁有多個氣候帶類型，全年降水量在季節(jié)上分配不均勻，年際間變化也很大。所以澇漬災(zāi)害在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上時有發(fā)生，嚴(yán)重制約著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展。我國南北共有3027萬公頃的澇漬地，主要分布在淮河流域的淮北平原、濱湖灘地、里下河水網(wǎng)地區(qū)，長江流域的江漢平原、鄱陽湖和洞庭湖濱湖地區(qū)、下游沿江平原洼地，太湖流域圩區(qū)，珠江流域的珠江三角洲、山谷沖壟谷地等。朱建強[1]對澇漬地和澇、漬的概念曾做過界定，指出澇漬地是易澇易漬耕地的簡稱，通常指常年或經(jīng)常性滯水的農(nóng)業(yè)用地；“澇漬”又可細(xì)分為 “澇”和 “漬”2種不同的情況，其中農(nóng)田淹水超過作物耐淹水深和耐淹歷時進(jìn)而影響作物正常生長時的農(nóng)田水分狀況稱作 “澇”，而因土壤地下水位過高引起作物根層水分含量過高，根層土壤肥力因素失調(diào)，導(dǎo)致作物不能正常生長的水分狀況稱為 “漬”。澇和漬作為一個統(tǒng)一過程進(jìn)行研究是最近幾年國內(nèi)排水研究領(lǐng)域的熱點問題。澇漬成因研究是澇漬災(zāi)害的基礎(chǔ)性研究，可為澇漬災(zāi)害的關(guān)鍵技術(shù)研究及澇漬研究成果的轉(zhuǎn)化與應(yīng)用等提供理論依據(jù)。

1 農(nóng)田澇漬的形成

澇漬地是介于早地與淺水域之間的土地單元，其中作為種植利用的部分稱為易澇易漬農(nóng)田，屬于中低產(chǎn)田的一種[1]。易澇易漬農(nóng)田一般占所在地區(qū)耕地的25%～30%，特殊地段占到耕地面積的60%。從實質(zhì)看，澇漬地實際上屬于濕地范疇，是濕地中作為農(nóng)業(yè)利用(種植或養(yǎng)殖）的一種土地資源，可謂之農(nóng)業(yè)濕地[1]。在南方的易澇易漬地區(qū)，降雨一般集中在4～8月。經(jīng)常是強降雨過程帶來的地面積水剛剛排完，地下水位還未來得及下降，新一輪降雨又來臨，從而導(dǎo)致地下水位持續(xù)較高，形成了先澇后漬的局面[1]。因此，澇漬危害的發(fā)生具有相伴相隨的特征，久澇必定滯水為漬，先澇后漬，澇漬相隨。為滿足澇漬治理的需要，許多學(xué)者對某些低濕平原澇漬成因進(jìn)行了系統(tǒng)研究，其中以江漢平原、三江平原、淮北平原、鄱陽湖平原為最多。澇漬地的形成是許多自然地理因素相互影響和相互制約形成的，其形成主要因素可概括為以下幾點。

1．1 大氣降水

大氣降水是產(chǎn)生澇漬災(zāi)害的主導(dǎo)因素，特別是與大氣運動相聯(lián)系的強降水過程、連陰雨往往會造成較為嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)澇漬災(zāi)害。大氣降水包括降水量、降水季節(jié)的分配以及次降雨過程。

我國南方地區(qū)夏秋之際多臺風(fēng)暴雨，春季多連日陰雨，均容易產(chǎn)生澇漬災(zāi)害。江漢平原位于北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年降水量1100mm左右，降水季節(jié)主要集中在4～10月份。該區(qū)降水也極不穩(wěn)定，年際變化大，豐枯年地表徑流量之比達(dá)12．2∶1，各地年降水距平為±(121～237）mm，年平均相對降水變率為11%～18%。一年中以夏季降水最不穩(wěn)定，相對變率達(dá)30%～39%，距平±150mm左右[2]。強降水過程多導(dǎo)致田間積水成澇，排水不暢時作物還會澇后接著受漬，即所謂澇漬相隨。

在我國江淮地區(qū)，由于季風(fēng)氣候的原因，受到了西太平洋副熱帶高壓、強弱及其隨季節(jié)變化早晚等因素的影響，又加之靠海、地形等因子的配合，雨量主要集中于5～10月，特別是在7、8月份常發(fā)生大范圍降雨，極容易產(chǎn)生連續(xù)暴雨[3]。由于一時排出較難，造成夏秋澇漬災(zāi)害。例如洪汝河流域，降水量在年際間變化大(近幾十年最大和最小年降雨量倍比為2．5～5．0），在年內(nèi)分布不均，在大水之年或豐水的月份易發(fā)生洪澇災(zāi)害。通常在6～9月份汛期的4個月內(nèi)降雨量占全年降雨量的60%，常以暴雨形式出現(xiàn)，極易形成農(nóng)田澇漬災(zāi)害[4]。在東北的三江平原，雖然年降水量不算大(只有500～650mm），但由于年降水量的55%～70%主要集中在6～8月[5]，加之地勢平坦低洼、河流坡降平緩、排水能力較差，亦存在澇漬災(zāi)害問題。

總之，降水量較大、降雨集中(4～6個月的降水量約占年降水量的75%以上）或降水持續(xù)時間長，水分下滲困難或徑流滯緩，是我國濕地或平原澇漬地形成的主要氣候水文特征。

1．2 地形、地貌條件

澇漬災(zāi)害的發(fā)生除了降水因素外，也與地形地貌條件密切相關(guān)。在江淮地區(qū)，地形類型多樣，平原、岡地、山地、丘陵皆有，它們都是造成該地區(qū)澇漬災(zāi)害多發(fā)的重要因子。尤其是江淮地區(qū)洼地，排泄條件很差，易產(chǎn)生漬害和高礦化地下水上升到作物根層。地形地貌對地表水的再分配起到關(guān)鍵作用，控制了地表水的排泄條件，也控制了地下水的分布和補給關(guān)系。洪汝河流域系淮河水系，屬低山區(qū)，地形和河流都是上陡下緩，每遇暴雨山水及地表徑流都會迅速匯流到河道上游，與平原匯水爭奪河道造成壅水而影響泄洪和排澇，加上地形低洼，造成區(qū)域性的洪澇漬害[5]。

積水易澇的平原地區(qū)往往與新構(gòu)造運動聯(lián)系在一起。三江平原是中國新構(gòu)造運動沉降幅度較大的地區(qū)之一，也是易受澇漬危害的地區(qū)。裘善文等[6]研究表明，自第四世紀(jì)以來，三江平原一直在間歇性的沉降，在沉降過程中有回升，使平原地區(qū)第四紀(jì)沉積物出現(xiàn)了自上至下、由粗到細(xì)，粘土沉積地表的沉積規(guī)律，致使水流排泄不暢，亦有粘土層阻礙下滲、徑流停滯地表致澇問題。因此，劉兵等[7]認(rèn)為東北地區(qū)的三江平原地形地貌也是造成澇漬地的重要因素之一。松花江、黑龍江和烏蘇里江及其支流多次改道變遷而形成的沖積低平原，全區(qū)河漫灘寬廣，徑流滯緩，平原上古河道遍布，星落密布和大小各異洼地，地面切割微弱，地勢低平，坡降小。這些微地形地貌對地表徑流的匯集有很大作用，加上地下水位較高，水分下滲困難，所以造成平原區(qū)澇漬災(zāi)害的頻繁發(fā)生[8]。

江漢平原地處大地構(gòu)造的斷拗區(qū)的長江中下游地區(qū)，所以中低四周高。而江漢平原在地質(zhì)構(gòu)造上屬新華夏系第二沉降區(qū)，進(jìn)入全新世后，長江水面上升，洪水多發(fā)，長江和漢水的多次決口分流，使長江與漢水支流之間形成洼地，農(nóng)田地下水位高，極易形成潛育化或沼澤化漬害低產(chǎn)田。江漢沉降帶是一個白堊紀(jì)延續(xù)至今的構(gòu)造沉降盆地，以華容隆起為界，北為江漢盆地，南為洞庭盆地，蜿蜒曲折的荊江即發(fā)育其間，這一地質(zhì)背景決定著本區(qū)水患生成的自然條件[9]。

鄱陽湖圩區(qū)位于長江中游，是著名的魚米之鄉(xiāng)。但是澇漬災(zāi)害已是嚴(yán)重制約著圩區(qū)農(nóng)田的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)。從全新世以來，鄱陽湖地區(qū)接受了江西省境內(nèi)贛江、撫河、信河、饒河和修水5大河流的來水沙沖擊，慢慢地形成了盆地特有的沉積模式，這5大河流成輻射狀在鄱陽湖匯合，形成了湖泊密布、河流縱橫交錯的一個典型性的吞吐型連河湖區(qū)。張建新等[10]指出，第四紀(jì)地質(zhì)環(huán)境變遷的結(jié)果，使鄱陽湖區(qū)形成了一個積水易受澇漬危害的盆地。

1．3 土壤的透水性

土壤自身的物理性質(zhì)也是造成澇漬地的一個重要因素之一。土壤質(zhì)地粘重，物理性質(zhì)不良，持水力強，貯水、釋水和滲透性弱，容易形成表層土壤過濕、飽和而發(fā)生澇漬災(zāi)害。另外，土壤質(zhì)地的剖面構(gòu)型，對土壤漬害的影響也很大，如通體粘質(zhì)、上粘底沙或沙粘夾層的土壤易發(fā)生漬害。

三江平原地區(qū)土壤大部分為白漿土，土壤母質(zhì)粘重，持水力強，貯水、釋水和透水性差，降雨稍多土壤便飽和，造成土壤過濕，進(jìn)而形成澇漬。黑龍江省耕地90%以上處在質(zhì)地粘重的土壤上。許多學(xué)者研究根據(jù)耕地土壤類型和水分來源，將三江平原澇漬地分為3種類型[11]：1）地表殘積水型澇漬，以白漿土類為代表。土壤表層很薄，心土粘重，降雨之后常有大量地表水滯留于地表而形成澇漬。2）地下上層滯水型澇漬，以黑土、草甸土、泥炭沼澤土為典型。表層土壤厚，孔隙度達(dá)15%以上，心土粘重，透水性差，雨水入滲受到心土嚴(yán)重阻隔，形成地下上層滯水而導(dǎo)致澇漬。3）地下水位過高性澇漬，主要分布在松花江、黑龍江沿岸和興凱湖區(qū)域。

江漢平原的土壤成土母質(zhì)主要是由江河的沖積物和湖相沉積物堆積而成的，湖相沉積物、質(zhì)地比較粘重均一，土壤孔隙不發(fā)育且很少、滲透性很差。所以，內(nèi)排水能力差，地下水在這類土壤滲流極為滯緩。這一類土壤多數(shù)分布在地下水位高、低洼湖區(qū)的農(nóng)田，極易形成潛育化或沼澤化漬害低產(chǎn)田。在鄱陽湖圩區(qū)也有類似情況，由于地表有3～5m厚的粘土層，當(dāng)遇到雨水或地表徑流由上而下流入土壤后，在粘性土層中下滲是很緩慢的，就極易形成 “上層滯水”，而造成某一層段的土壤水分長期飽和，從而使土壤向潛育化方向發(fā)展。所以，造成圩區(qū)土壤次生漬害和向次生潛育化方向發(fā)展的主要原因是土壤層中 “滯水”，而不是深埋在3～5m以下的地下水[12]。

比較典型的澇漬地，在表層一定深度下有一起隔水、阻水作用的粘土層，其上部土層透水或相對透水，當(dāng)接受降雨后或地表徑流后，盡管無其他水源或地下水補充，土壤也會達(dá)到水飽和狀態(tài)；澇漬土壤的另一種類型就是土壤透水性好，但由于地下水位長期過高亦可形成澇漬。

1．4 人為因素

農(nóng)業(yè)澇漬災(zāi)害的發(fā)生及其作用程度除了與自然因素直接有關(guān)外，還與人為因素有關(guān)。譬如，農(nóng)田澇漬災(zāi)害主要針對作物，因此，墾殖、耕作方式、水利條件等均會影響澇漬災(zāi)害的演變。

大規(guī)模圍湖墾殖加劇區(qū)域澇漬災(zāi)害。20世紀(jì)50年代初，江漢平原湖泊面積達(dá)8380km2，但到20世紀(jì)80年代，墾殖使湖群面積減少到2800km2，按平均蓄水深0．55m計，調(diào)蓄總量減少30多億立方米。由此區(qū)內(nèi)承泄區(qū)面積減少，因而加大了對排水能力的要求，農(nóng)田積水不能迅速排除，農(nóng)田地下水位難以降低，內(nèi)漬水位有升無降，嚴(yán)重影響土壤理化性狀，致使?jié)撚?、次生潛育化澇漬地面積增大，從而會加速、加劇澇漬災(zāi)害。

不合理的灌溉制度，長期只灌不排或重灌輕排，加重了耕層水的滯留，形成大面積次生漬害田和次生潛育化漬害田。不合理的耕作制度，最突出的表現(xiàn)是長期單一種植水稻，農(nóng)田灌水時間長達(dá)半年之久，不少地方大引大灌，使農(nóng)田地下水位抬高，犁底層滯水消退極為緩慢，加上連年濕耕淺耕，粘粒下移，堵塞土壤孔隙，更加重了耕層水的滯留，因而形成大面積的次生潛育化漬害田。

另外，在一些地區(qū)修建圩堤卻忽視了內(nèi)部排水，因隔斷了自然排水出路而加重了澇災(zāi)。再者，只蓄不泄、排水溝系布局和修建不當(dāng)，也會造成澇漬危害。

2 基于澇漬防治的田間排水

農(nóng)田在澇、漬狀況下，土壤水分過多、通氣不良，而使農(nóng)作物根系活動層內(nèi)的有毒物質(zhì)不斷積累，造成不利農(nóng)作物生長的環(huán)境。生產(chǎn)實踐表明，澇、漬是影響易澇易漬地域農(nóng)作物生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的重要因素。因此，排除田間澇水、漬水可以降低農(nóng)田地下水位，調(diào)節(jié)作物根系活動層的水氣比例，排除有害物質(zhì)，改善土壤環(huán)境，從而有利作物的生長和產(chǎn)量、品質(zhì)的提高。沈榮開[13]、朱建強等[1]在澇漬雙重因素影響下的農(nóng)田排水模式方面進(jìn)行了多年的研究?，F(xiàn)將有關(guān)研究總結(jié)如下。

2．1 根據(jù)作物耐澇深度和允許受澇時間排澇

作物對淹水及其淹水時間有一定的敏感性，當(dāng)田間澇水超過作物某一深度或淹水時間超過某一值時，就會對作物的生長發(fā)育、最終產(chǎn)量乃至品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。因此，農(nóng)田水利上常以作物某生育期的耐淹深度和耐淹歷時作為田間排澇的依據(jù)，我國現(xiàn)行農(nóng)田排水規(guī)范對此亦有明確規(guī)定[14]。

2．2 根據(jù)地下水的適宜埋深排漬

適宜地下水埋深不僅與作物種類和生育期有關(guān)，而且還取決于土壤的理化性質(zhì)。據(jù)國外資料，在不同質(zhì)地土壤上，地下水位對作物產(chǎn)量的影響是不同的，當(dāng)?shù)叵滤挥蛇^高狀態(tài)下降時產(chǎn)量有所增加，而且地下水位有一最優(yōu)范圍，當(dāng)?shù)叵滤怀^這一范圍時，則產(chǎn)量再次下降。適宜地下水埋深作為排水指標(biāo)，它具有動態(tài)性、地域性和對特定對象的適用性[1]。在動態(tài)性方面主要是針對作物不同生長發(fā)育期要求與之相適應(yīng)的地下水位控制標(biāo)準(zhǔn)；地域性涉及到農(nóng)業(yè)氣候、土壤、種植制度等因素；適用性指任何排漬指標(biāo)都有明確的適用范疇或適用對象，由于作物種類不同，其耐漬的能力也不相同。

2．3 以地下水連續(xù)動態(tài)SEWX為依據(jù)排漬

在以地下水適宜埋深為指標(biāo)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外研究者提出了地下水連續(xù)動態(tài)SEWX指標(biāo)，并試圖用于排水設(shè)計。荷蘭人Sieben提出以100～200cm·d作為旱地作物排漬設(shè)計的依據(jù)，朱建強[1]以作物減產(chǎn)10%～15%作為選擇排漬指標(biāo)的依據(jù)，棉花花鈴期和油菜花果期建議SEW30為80～120cm·d時為排水最佳時期；大豆結(jié)莢期SEW30在150～200cm·d時建議為最佳排水時期。

2．4 防澇除漬的田間溝管組合形式

溝管組合除澇防漬排水由大、中溝構(gòu)成骨干排水系統(tǒng)，小溝和暗管構(gòu)成田間排水系統(tǒng)。由大、中、小三級排水明溝組成農(nóng)田除澇排水系統(tǒng)，小溝和暗管構(gòu)成控制地下水位的防漬系統(tǒng)。田間排溝與管的布置既要滿足除澇防漬要求，又要經(jīng)濟(jì)合理，這也是溝管組合排水的關(guān)鍵所在。在江漢平原湖區(qū)漬害低產(chǎn)田改造中，通過合理布設(shè)農(nóng)田排水溝、在田間埋設(shè)地下排水暗管，控制溝渠水位和稻田適宜滲漏量，改造2～3a后，耕層下對作物有害的青泥層下降或消失，逐步成為穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)農(nóng)田，不僅水稻單產(chǎn)由350kg／667m2提高到480～550kg／667m2，而且還增收一季小麥，單產(chǎn)達(dá)250～300kg／667m2[15]。

3 結(jié)語

澇漬地主要分布在平原湖區(qū)，澇漬危害嚴(yán)重影響著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展和糧食的安全，積極防控澇漬是區(qū)域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的客觀需要。作為一種土地資源，澇漬地具有多宜性，蘊藏著巨大的生產(chǎn)潛力，對澇漬地經(jīng)過不同改造可進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植和水域種養(yǎng)，發(fā)展多種經(jīng)營[16]。實踐證明，科學(xué)合理地利用澇漬地，減災(zāi)增收效果十分顯著。因此要樹立正確的災(zāi)害治理觀和科學(xué)的資源利用觀是十分重要的。第一要正確地看待澇漬地，把它作為一種寶貴的土地資源，做到開發(fā)利用與保護(hù)的高度統(tǒng)一；其次，要辨證地看待澇漬。對農(nóng)作物而言，澇漬有害，例如江漢平原處于澇漬環(huán)境之中，而此處有發(fā)達(dá)的淡水養(yǎng)殖業(yè)和豐富的生物資源。應(yīng)當(dāng)調(diào)控澇漬、保護(hù)生物多樣性，做到除害興利；其三，要因地制宜，綜合開發(fā)，合理利用，做到宜農(nóng)則農(nóng)、宜漁則漁。農(nóng)田澇漬是影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，要以此為突破口，在治理上主攻水土，強調(diào)水土資源的合理開發(fā)利用；在實踐上，要在水土整治的基礎(chǔ)上實行農(nóng)業(yè)種植與水生種養(yǎng)結(jié)合，突出經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，積極探索適合地域性的澇漬地域農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新途徑。

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