寧夏紅寺堡揚(yáng)黃灌區(qū)鹽堿地成因及治理措施分析

陳建斌

摘 要 寧夏紅寺堡揚(yáng)黃灌區(qū)于1998年開發(fā)建設(shè)，目前已開發(fā)耕地面積超過4.7萬(wàn)hm2。受多種因素影響，灌區(qū)內(nèi)鹽堿地范圍逐年擴(kuò)大，鹽堿地改良及綜合治理已成為提高耕地質(zhì)量、建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田、增加農(nóng)民收入等的關(guān)鍵問題。為給同類灌區(qū)鹽堿地治理提供一定的參考，對(duì)紅寺堡揚(yáng)黃灌區(qū)鹽堿地成因進(jìn)行分析，有針對(duì)性地提出排水措施、灌溉措施、農(nóng)業(yè)措施、生物改良利用措施及化學(xué)措施等5種治理措施。

關(guān)鍵詞 土壤鹽堿化；鹽堿地治理；寧夏紅寺堡揚(yáng)黃灌區(qū)

中圖分類號(hào)：S287 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)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(jìn)而影響農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。根據(jù)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(yáng)黃灌區(qū)（以下簡(jiǎn)稱紅寺堡灌區(qū)）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(qū)內(nèi)地勢(shì)南高北低，整個(gè)地勢(shì)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(qū)。區(qū)域內(nèi)溝谷自然發(fā)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(qū)土壤鹽堿化現(xiàn)狀

紅寺堡灌區(qū)現(xiàn)有耕地總面積4.49萬(wàn)hm2，主要種植農(nóng)作物為玉米、小麥、黃花菜。耕地質(zhì)量平均等級(jí)為4.55等，低于寧夏耕地質(zhì)量平均等級(jí)（6.83等）；耕地土壤有機(jī)質(zhì)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(qū)開發(fā)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(fā)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(zhǎng)趨勢(shì)，鹽漬化地面積達(dá)到4 173 hm2；后期的耕種過程中，隨著灌區(qū)的開發(fā)、鞏固及灌溉用水的控制，紅寺堡灌區(qū)鹽漬化面積呈緩慢增長(zhǎng)，截至2022年，紅寺堡灌區(qū)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(xiāng)、紅寺堡鎮(zhèn)、柳泉鄉(xiāng)、太陽(yáng)山鎮(zhèn)等4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

2? 土壤鹽漬化成因

2.1? 干旱荒漠氣候是灌區(qū)鹽堿土形成的先決條件

紅寺堡灌區(qū)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(fā)量卻超過1 280 mm，干旱缺水是當(dāng)?shù)刈畲蟮淖匀粭l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(xì)管積聚在地表，導(dǎo)致表層土壤中的鹽大量積聚，從而在地下水位高的區(qū)域形成大面積鹽堿土[1]。紅寺堡灌區(qū)大羅山洪積扇由南向北傾斜，至苦水河、甜水河平原，地勢(shì)較低，是地表水和淺層地下水匯積地區(qū)，排水不暢。

2.2? 母巖和母質(zhì)含鹽是灌區(qū)鹽堿土形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

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

2.3? 地表水和地下水的補(bǔ)給是灌區(qū)鹽堿土形成的主要?jiǎng)恿?/p>

1）地表水。發(fā)源于大羅山的諸多支溝，由大羅山西麓進(jìn)入灌區(qū)，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(yùn)至灌區(qū)的動(dòng)力，也是開發(fā)前灌區(qū)地下水補(bǔ)給的主要水源[1]；開發(fā)后，黃河水成為灌區(qū)灌溉和地下水補(bǔ)給的主要水源。淺層地下水沿階梯狀農(nóng)田而下，沿途接納各種回歸水，礦化度逐漸增高，水化學(xué)類型也逐漸改變，在滲透系數(shù)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(xì)管上升至地表，經(jīng)水分蒸發(fā)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(qū)鹽堿土形成的強(qiáng)化因素

灌區(qū)地處大羅山?jīng)_洪積平原末端，灌區(qū)內(nèi)鹽分出路有限，只能從高地向低地轉(zhuǎn)移和積聚，強(qiáng)化了灌區(qū)的積鹽過程。

2.5? 人為因素是灌區(qū)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(qū)開發(fā)建設(shè)初期采用大水漫灌、大水壓鹽帶走土壤表層鹽分，同時(shí)由于洪積扇下游區(qū)域排水不暢，超額的灌溉導(dǎo)致地下水位迅速抬升，部分地區(qū)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(fā)建設(shè)中期伴隨土壤鹽堿化的出現(xiàn)及灌區(qū)開發(fā)建設(shè)進(jìn)程，灌溉制度得到一定優(yōu)化，灌水量得到有效控制。由于灌區(qū)地處丘陵及沖洪積平原區(qū)，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(qū)灌排系統(tǒng)不配套，尤其是地勢(shì)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(shì)沒有得到有效遏制，鹽堿化面積進(jìn)一步增加。

近些年來(lái)，紅寺堡灌區(qū)提倡節(jié)約用水，灌溉定額得到嚴(yán)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(hù)不到位、維護(hù)經(jīng)費(fèi)有限，管護(hù)難度大，未形成良性循環(huán)；部分地區(qū)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(jìn)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(qū)多年的灌溉，地下水埋深逐年減小，由于灌水技術(shù)差、灌水頻率低，土壤返鹽快，無(wú)法將已壓至土壤剖面中下部的鹽分繼續(xù)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(qū)種植作物單一，開發(fā)建設(shè)中期以玉米為主要作物，長(zhǎng)期單一地耕種使土壤貧瘠、有機(jī)質(zhì)含量少、pH值升高，土壤微生物的活動(dòng)受到抑制，從而影響氮素及其他養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和供應(yīng)。

3? 鹽堿地治理措施

目前，紅寺堡灌區(qū)土壤母質(zhì)含鹽量高，灌區(qū)內(nèi)表層0～20 cm土壤含鹽量高的鹽漬土面積973 hm2，但所有片區(qū)的土壤pH值普遍在8.5以上，平均pH值達(dá)到8.96；同時(shí)，項(xiàng)目區(qū)土壤肥力低、質(zhì)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(huì)形成土壤惡性循環(huán)，次生鹽堿化危害越來(lái)越嚴(yán)重，急需采取改良措施。

3.1? 排水措施

調(diào)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(qū)土質(zhì)、條田劃分、灌溉系統(tǒng)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(qū)基巖埋深淺，多數(shù)地方地下2～3 m存在淺層不透水層，輻射井在此地適應(yīng)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(yōu)點(diǎn)[2]。暗管排水措施在寧夏已實(shí)施多年，材料生產(chǎn)、施工機(jī)械、施工技術(shù)等方面優(yōu)勢(shì)明顯，并在一些地區(qū)取得了良好效果；但是，針對(duì)紅寺堡灌區(qū)某些片區(qū)基巖埋深淺、下墊面土壤質(zhì)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(yùn)行使用年限還有待進(jìn)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(shù)成熟，后期運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，灌區(qū)已有部分片區(qū)應(yīng)用明溝排水，采取生物和工程防護(hù)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(bǔ)償機(jī)制是項(xiàng)目中的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，結(jié)合紅寺堡灌區(qū)人均耕地面積僅1 667 m2左右這一實(shí)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(jìn)度人為因素影響較大，實(shí)施協(xié)調(diào)難度非常大。

綜上所述，結(jié)合紅寺堡灌區(qū)實(shí)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(duì)于存在下墊面隔水層的區(qū)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(jié)水、水鹽調(diào)控是干旱區(qū)灌區(qū)治理兩個(gè)永恒的主題。部分灌區(qū)雖然實(shí)施高效節(jié)水灌溉，但是經(jīng)多年的耕種、灌溉后，依然出現(xiàn)不同程度的土壤鹽漬化加劇現(xiàn)象，其主要原因是雖然節(jié)水灌溉有效控制了灌水量和灌水頻次，但是長(zhǎng)期的有灌無(wú)排致使地表所接受的灌溉水帶來(lái)的鹽分無(wú)法排出，灌區(qū)仍處于積鹽狀態(tài)，長(zhǎng)此以往，鹽漬化逐年加劇。因此，合理調(diào)控土壤中水鹽的運(yùn)動(dòng)是改良灌區(qū)鹽堿地的關(guān)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(jié)水灌溉可以有效減緩灌區(qū)鹽漬化進(jìn)程，但其積鹽狀態(tài)并未因節(jié)水灌溉而改變，所以高效節(jié)水雖然是治理土壤鹽漬化的一個(gè)重要手段，但并不是一勞永逸的措施，還需在節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)上配合其他改良措施。

結(jié)合紅寺堡灌區(qū)供水條件、農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)及高效節(jié)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(qū)內(nèi)現(xiàn)狀渠系，采取冬灌水泡田。冬季錯(cuò)開了農(nóng)作物用水高峰期，水資源較充足便于洗鹽堿，通過一定時(shí)間的洗鹽，可以使耕地含鹽量降低。2）結(jié)合現(xiàn)代化灌區(qū)要求，采用滴灌方式控制灌水量。灌區(qū)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(jié)水是一項(xiàng)投資少、見效快的改良措施，可從源頭上減少進(jìn)入灌區(qū)的水量和鹽量。減少了項(xiàng)目區(qū)灌溉水量，就減少了灌溉水轉(zhuǎn)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(jù)供水時(shí)段灌水。紅寺堡灌區(qū)5月多年平均蒸發(fā)量185.9 mm，多年平均降水量27.6 mm，蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水相對(duì)較少，且紅寺堡揚(yáng)黃工程在5月中期為檢修維護(hù)設(shè)定了10 d的停水期。為防止鹽分隨水分蒸發(fā)上返，利用滴灌系統(tǒng)蓄水池調(diào)節(jié)供水，在5月中期停水時(shí)段補(bǔ)充灌溉，使前后水相接。

3.3? 農(nóng)業(yè)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(huì)導(dǎo)致潛在的土壤肥力不能發(fā)揮；土壤脫鹽后若不能及時(shí)培肥，則土壤理化性質(zhì)得不到全面改善，脫鹽效果不能鞏固，作物也不能持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。所以，脫鹽和培肥是鹽堿地改良利用中兩個(gè)密不可分的重要環(huán)節(jié)[3]。

2）深耕翻土。深耕在于加深耕作層，促進(jìn)作物根系向深層伸展，充分利用深層土壤水分和養(yǎng)分以增加作物產(chǎn)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(jié)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(jī)肥料，防止土壤返鹽、促進(jìn)土壤脫鹽，創(chuàng)造良好的耕層構(gòu)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(huì)導(dǎo)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(shí)春播。

3）平整土地。土地平整程度是影響灌水質(zhì)量和洗鹽效果的關(guān)鍵，局部高地因降水少、干旱、蒸發(fā)強(qiáng)，積鹽量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過低平部位，常形成鹽斑，因此需要及時(shí)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(shù)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(hù)環(huán)境。紅寺堡灌區(qū)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(jī)質(zhì)和養(yǎng)分、改善土壤物理性狀、促進(jìn)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(gè)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(qiáng)土壤透水性促進(jìn)土壤脫鹽。

3.5? 化學(xué)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(yán)重影響農(nóng)作物生長(zhǎng)。通過化學(xué)改良可改變土壤膠體吸附性離子的組成，調(diào)節(jié)土壤pH值，從而改變土壤的結(jié)構(gòu)和通透性，加速土壤脫鹽。

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

4? 結(jié)語(yǔ)

鹽堿地改良是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合治理系統(tǒng)工程，主要包括排水措施、灌溉措施、農(nóng)業(yè)措施、生物改良利用措施及化學(xué)措施。在鹽堿地改良利用過程中，要結(jié)合灌區(qū)地下水埋深、土壤質(zhì)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(chǔ)上因地制宜地確定治理方案，有效控制地下水位，積極推進(jìn)鹽堿地治理，保障國(guó)家糧食安全。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧? 丁志祥）