淺析中國鹽漬土分布及演變特征

張海歐

(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司，陜西 西安 710075；2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司，陜西 西安 710021；3.陜西省土地整治工程技術研究中心，陜西 西安 710021)

土壤鹽漬化是世界性難題，鹽漬化土地的治理與利用一直是人類努力探索、研究克服的目標，其對糧食安全、耕地保障、生態(tài)安全等均有重要影響。中國鹽漬化土地表現為面積大、范圍廣、類型多，尤其在我國的干旱、半干旱地區(qū)鹽漬化現象比較嚴重，同時還有一些半濕潤地區(qū)的鹽漬化現象也非常嚴重[1]。中國耕地約有13499萬hm2，然而，其中鹽漬化土地超920.9萬hm2，并且堿化度普遍較高[2,3]，影響植物正常生長，降低土地生產力和生物多樣性，嚴重的鹽漬化還會導致大量土壤資源難以被利用[4]。土地資源是人類賴以生存的基本資源，是農業(yè)生產與發(fā)展的重要基礎，鹽漬土作為重要后備耕地資源，開發(fā)和利用潛力巨大，可通過有效的土壤改良手段將其納入耕地行列。而如何合理改良鹽堿地使其恢復生產力的問題一直是學界關注的熱點。本研究通過梳理國內外最新鹽堿地方面的研究成果，并結合作者多年水土資源研究及土地整治工程的實踐經驗，總結了中國鹽漬土改良研究進展和取得的成就，闡明了土壤鹽分的來源及演變特征，梳理了中國鹽漬土的分區(qū)及綜合治理現狀，研究成果為我國鹽漬化土壤的研究和修復提供理論借鑒。

1 中國鹽漬土改良研究進展

一直以來，鹽堿地改良與利用受到了各國土壤學、植物學、農業(yè)和生態(tài)學等方面科學家的持續(xù)關注和研究。中國鹽漬土改良方面的理論和技術研究一直在發(fā)展，也取得長足的成就成效。建國初至20世紀50年代末，我國鹽堿地改良處于勘測墾殖和水利土壤改良階段，對鹽堿地的改良主要采取水利工程措施，結合農業(yè)耕作和作物種植措施，如這一階段具有代表性的寧夏銀川平原的鹽堿地治理，通過引黃河水灌溉、種植水稻的措施修復改良了超5萬hm2的鹽堿土地，使得該區(qū)域大面積的鹽堿荒地治理修復后變成了一片“塞外江南”的景象，改良效果顯著。與此同時，鹽漬土墾殖措施還在內蒙河套地區(qū)、松嫩平原、遼河三角洲等地區(qū)鹽堿地的治理與利用中發(fā)揮了巨大的作用，增加了耕地面積，提高了土地生產力和區(qū)域生態(tài)環(huán)境，對推動了鹽漬土治理技術的進步和農業(yè)的發(fā)展具有先鋒作用[5]。

我國在1960年以前完成了鹽漬土地理和發(fā)生分類；1970—1989年，全國進行了剖面、地塊、不同類型區(qū)大量鹽堿地調研工作，完成了鹽漬土的水鹽運動調查；1990—1995年，基于區(qū)域地下水位、水質、土壤水鹽的聯(lián)合預報模型和GIS，輸出為區(qū)域性水鹽動態(tài)要素，進行鹽漬土的區(qū)域水鹽運動及其調節(jié)管理。1985年至今，主要開展鹽漬土改良與利用培肥結合模式研究[6,7]。

20世紀60—70年代初，我國鹽堿地改良處于農水結合，防治次生鹽漬化階段。此階段在自然形成的土壤鹽漬化基礎上，更多的是人類對土地和水資源不合理的開發(fā)利用導致的我國土壤次生鹽漬化問題越來越嚴重；與此同時，鹽漬土的改良與利用得到了農業(yè)科學家們的重視，人類也為消除土壤鹽漬化的危害而開展斗爭，主要采取的措施是農水結合，防治并重。20世紀70年代中期至今，鹽堿地治理屬于綜合治理，鞏固提高階段。主要采用工程、農業(yè)、化學、生物等措施綜合治理鹽堿地，并且綜合考慮經濟、效益、生態(tài)等多目標，實現鹽堿地改良后長效穩(wěn)定持續(xù)，農林牧綜合發(fā)展[8]。目前，在國家級各級部門的政策支持和落實下，鹽堿地綜合整治技術的研發(fā)已經取得一定成效。

然而，對于鹽堿地進行治理和修復，首先要查明區(qū)域土壤鹽堿化的分布范圍，并且評價其鹽堿化污染程度，調查分析不同區(qū)域土壤鹽堿化的形成原因，因地制宜制定具體的鹽漬土改良和利用措施。近年來，隨著農業(yè)科學技術的發(fā)展及科學家的努力，倡導研發(fā)綠色、低碳的土壤鹽堿化改良和治理的關鍵技術，并在鹽堿地治理中開展地力提升、耐鹽堿作物篩選、改良修復關鍵技術與裝置適用性等研究，采取綜合措施來治理鹽堿地。

2 土壤鹽分來源及演變特征

2.1 土壤鹽分來源

研究土壤鹽分來源和遷移是研究土壤鹽漬地球化學的主要內容之一，對于認識土壤鹽漬化發(fā)生、演變及分布規(guī)律等具有重要意義。

2.1.1 原生來源

土壤鹽分的原生來源主要是巖石風化的產物，科學家研究認為，巖石風化是天然水、沉積物和土壤中易溶性鹽的主要來源。造成土壤鹽漬化的主要元素有鈣、鎂、鈉、鉀、氯、硫、碳、氮、氫、硅、硼等。風化過程中離子析出的順序，離子移動的速度及離子以鹽類物質在內陸低地聚積的能力是和離子的半徑、化合價、化合物晶格的穩(wěn)定性相一致。風化過程中離子析出的順序見表1，易析出、易遷移的元素就成為土壤鹽分的主要組成，如NaCl、Na2SO4、MgCl2、MgSO4、CaSO4、Na2CO3、NaHCO3、CaCO3和MgCO3[3,9]。

表1 風化過程中離子析出的順序

因為鹽分的移動和遷移，在內陸的低地、干旱地區(qū)、濱海三角洲和海洋中，必然積聚相當大的數量鹽類物質。各個地層的沉積物和母質中若有可溶鹽的存在，常常預示將有鹽漬土形成的危險性，但是，并不一定會引起鹽漬化過程的迅猛發(fā)展?？扇苄喳}分移動和聚集的發(fā)生與當地氣候、水文和土壤結構等因素具有直接的關系。在自然條件下，鹽化過程和周期性脫鹽過程經常交替發(fā)生，稱為土壤鹽分動態(tài)。干旱季節(jié)鹽分聚積，雨季時按其溶解度的差異向下移動，當鹽分聚積作用大于淋溶作用的時候就會發(fā)生鹽漬化。溶解度大的鹽分在聚積時，容易接近地表；在淋溶期間，溶解度較大的鹽分聚集的時候深度就相對的較深。

2.1.2 次生來源

土壤鹽漬化的次生來源也是鹽堿地形成的重要原因，主要可以分為以下5個方面。來源于海水，海潮侵襲陸地，海水中的鹽分留在濱海地區(qū)，海水含鹽量很高，礦化度一般在30～35g·L-1，相當于3%～3.5%，受海潮影響的沿海灘涂地多為鹽土，我國渤海灣就有寬達20～30km的濱海鹽土分布帶，另外海風將濺起的海水滴吹送到近海陸地，近海陸地中的雨水也含有氯化物鹽分，如澳大利亞沿海近百公里范圍內都有不同程度承接了海洋送來的鹽分；來自于含有可溶性鹽的地下水，地下水礦化度高、地下水位較高的地區(qū)有可能發(fā)生鹽分累積；內陸河流把鹽從流域的上游帶到中下游形成鹽土；來源于含鹽地層，在有些地區(qū)某些地質時期形成的地層里含有較多的易溶性鹽類，與該地層形成時期的干旱氣候和積鹽條件有關，有的地層甚至就是由十幾米至數千米厚的鹽結晶組成，科學上叫“巖鹽”，如我國新疆天山南麓庫車一帶的淺山區(qū)，就有這種巖鹽構成的小山丘，中亞一帶和里海附近低地就有許多這種巖鹽的裸露；來源于灌溉水等農業(yè)活動，一般灌溉水質礦化度在0.5g·L-1以下較為安全，咸水灌溉攜入或者過量灌溉抬升地下水位導致次生鹽漬化[9]。

2.2 土壤鹽漬化演變特征

土壤與環(huán)境是統(tǒng)一的整體，鹽漬土形成和發(fā)育于特定的環(huán)境條件下。土壤鹽漬化的產生受到氣候、地形、水文及土壤結構等多因素的綜合作用產生，鹽漬土的形成是經過長期的自然因素和人為因素的共同作用，由于自然因素的作用使土體表層聚集鹽分超過0.1%或0.2%時形成的鹽漬化現象，稱作原生鹽漬化；由于人類不合理的開發(fā)利用土地和水資源、不合理的耕作措施等導致的土壤可溶性鹽含量超過0.1%或0.2%時，造成的鹽漬化問題，稱為次生鹽漬化。土壤鹽漬化的影響因素分為內因和外因。

原生鹽漬化指的是現代和古代有利于匯滯徑流聚積鹽分的區(qū)域，在生物、氣候、水文、地質、地貌和成土母質等因素的綜合作用下形成的土壤鹽漬化。土壤鹽漬化內因指成土母質的沉積類型及其沉積特性，土壤鹽漬化的先決條件是各種可溶鹽的存在，因此成土母質的類型和沉積特性是鹽漬土形成的根本原因，而氣候環(huán)境、水文和地質地貌、社會生產活動等影響是形成鹽漬土的環(huán)境因素，在共同影響下，鹽分從地下運移至地表、從一個區(qū)域遷移到另一個區(qū)域，從而使鹽分聚集并且可溶性鹽分含量超過0.2%，便形成了鹽漬化的土壤，危害植物生長，降低土地生產力，影響了區(qū)域生態(tài)功能的健康發(fā)展[11]。

次生鹽漬化的形成也是導致鹽堿地形成的一大途徑，地下水埋藏較淺、低洼或者盆地、水質礦化度高、蒸發(fā)量大、干旱少雨、成土母質含鹽等因素是造成土壤次生鹽漬化形成的主要因素。水文、氣候、地質、地形、生物因素等是鹽漬化形成的原始因素和自然條件。更嚴重的是，人類對以上自然因素不合理的開發(fā)和利用，改變了原有土體結構的水鹽運移規(guī)律和其平衡狀態(tài)，使得土壤可溶鹽發(fā)生遷移和聚集，最終導致區(qū)域土壤形成了次生鹽漬化，不當的農業(yè)生產活動導致的次生鹽漬化現象主要由于灌溉引起[12]。潛在鹽漬化是土體中含可溶性鹽(不超過0.1%)或心土中含有可溶鹽超過1%的積鹽層，只有在地下水位上升情況下才發(fā)生聚鹽，這樣過程叫潛在鹽漬化。

3 中國鹽漬土分區(qū)治理現狀

東北、西北、華北、濱海和黃河上中游等是我國鹽漬化土地主要分布的5大區(qū)域，同時也是我國具有改良利用潛力的鹽堿土地農業(yè)后備資源主要分布區(qū)域。蘇打鹽漬土類型常常發(fā)生在松嫩平原地區(qū)和三江平原的局部地區(qū)。蘇打鹽漬土類型形成的區(qū)域一般呈現出地形平坦、季節(jié)干濕交替現象明顯、年降水量適中的特點，并且降雨主要發(fā)生5—10月。地下水礦化度不是很高，但是主要以重碳酸鹽或碳酸鹽類的鹽離子為主。土壤鹽漬化的特點是土體中蘇打(CO32-)累積，土壤中呈現出的堿化程度較高，因此，土壤呈現出一定的蘇打堿化現象[13]。

因灌溉引發(fā)的次生鹽漬化土壤集中分布于黃河上中游沿黃灌區(qū)，包括內蒙古、寧夏、甘肅、陜西等地區(qū)。該區(qū)年降水量在150～500mm，蒸發(fā)量達1800～2400mm。相當部分地區(qū)地形平坦，徑流不暢，地下水埋藏較淺，礦化度2～20g·L-1，以硫酸鹽-氯化物或氯化物-硫酸鹽類型的鹽漬土為主，也有堿化土壤分布[14]。

綠洲和荒漠鹽漬土主要分布在新疆、青海等地區(qū)。該區(qū)氣候干旱至極端干旱，降水量少到極端稀少，蒸降比非常高。在氣候、母質、地形和水文地質等環(huán)境條件的綜合作用下，鹽漬土類型多樣，受氣候和蒸發(fā)現象影響比較嚴重，土壤中的鹽分離子隨著蒸發(fā)作用，鹽分離子整體向表層土體移動，鹽分聚集在土體表層的現象比較明顯，許多區(qū)域的土壤表層經常會產生硬而厚的鹽結殼。

鹽化潮土主要分布于以山東、河北、河南等地區(qū)為主體的華北平原，該區(qū)降水量較少，然而蒸發(fā)量比較強烈，土壤水鹽運動過程活躍，鹽化和堿化的現象均存在。鹽漬化現象一般發(fā)生在較低的區(qū)域或者洼地的四周，洼地中的高地也會由于地形的影響導致水鹽運移方向的重新分布而產生鹽漬化現象，鹽漬化土壤常呈斑塊狀分布于農田中[12]。

4 總結

目前，我國鹽漬土的改良利用研究方面已經取得了長足的發(fā)展，土壤鹽漬化的防治要堅持以防為主，治為輔，并且在土壤脫鹽的同時，要兼顧地力提升和養(yǎng)分增效。鹽漬土治理的基本原理：脫除表層土壤中過量的鹽分離子，調控土壤酸堿平衡；阻控底層土壤或者地下水中的鹽分上移積累，防止土壤返鹽；消除土壤鹽漬化障礙的同時提升地力、保護土地生態(tài)環(huán)境；在條件許可時，盡可能排除底層土壤和地下水中的鹽分。鹽漬土的治理與改良，既要重視土壤鹽漬障礙消減，也要同步做好土壤質量的改善和土地地力的提升，這樣才能使得改良后的鹽堿地能夠健康持續(xù)的發(fā)展和利用，這也是鹽漬化土地改良與利用的最終目標。已有研究和實踐證明，土壤鹽漬化“因地制宜、綜合治理”的防治原則和多種治理方法相結合的防治方法與途徑，相比單一措施具有更好效果，如目前已有的鹽漬化土壤長效阻鹽技術、鹽漬化土壤高效排水排鹽技術、鹽漬化土壤耕作與栽培控鹽技術、鹽漬化土壤調理改堿技術、鹽漬化土壤生物改土與利用技術等較成熟和治理效果較好的鹽堿地綜合治理技術[15,16]。