郭 健,郭 琳,張 兵
(1.昌吉學(xué)院,新疆 昌吉831100;2.新疆水電院地質(zhì)勘察所,新疆 烏魯木齊830052)
新疆灌區(qū)耕地面積達5981.76萬畝(不包括旱地),其中鹽堿化面積為1918.4萬畝,占灌區(qū)耕地面積的32.07%,根據(jù)鹽堿化程度分,輕度鹽堿化面積占總鹽堿化面積的75.85%,中度鹽堿化面積占總鹽堿化面積的15.54%,重度鹽堿化面積占總鹽堿化面積的4.56%。盡管近年來灌區(qū)續(xù)建配套、節(jié)水改造工程的實施,老灌區(qū)鹽堿化程度有所減輕,但隨著新墾耕地的不斷增加,鹽堿化耕地也逐漸增加。由此可知,灌區(qū)的鹽堿化嚴重制約了新疆農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、土地資源高效利用和農(nóng)民增收農(nóng)業(yè)增效。在當(dāng)前和一個時期內(nèi),高度重視新疆鹽堿地改良,改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件和生態(tài)環(huán)境,依然是農(nóng)田基本建設(shè)的一項重要任務(wù)。本文試圖以孔雀河流域下游平原灌區(qū)為例,提出鹽堿地改良的一些措施,供大家研究參考。
孔雀河源自博斯騰湖,穿過阿克塔格山鐵門關(guān)峽谷,經(jīng)庫爾勒市區(qū),經(jīng)和什力克普、惠折向東南,向東蜿蜒曲折,最后經(jīng)塔里木盆地東北部注入羅布泊地區(qū),全長785km。地勢是西北高東南低,地形相對平坦,自然坡降1/4000。
平原區(qū)深處歐亞大陸腹部,干旱少雨,蒸發(fā)強烈,呈現(xiàn)出典型的大陸性荒漠性氣候特征。多年平均氣溫11℃,最高氣溫達 26.2℃,最低氣候溫 -30℃;多年平均降水量62.7mm,多年平均蒸發(fā)量高達2773mm。
自1983年博斯騰湖西泵站建成運行以來,將博斯騰湖作為多年調(diào)節(jié)水庫,孔雀河的來水基本實現(xiàn)了人為控制,水量相對穩(wěn)定。據(jù)巴州水管處多年測流資料,孔雀河來水量全年內(nèi)分配比較均勻,多年平均徑流量為 12.52×108m3。[1]
平原區(qū)第四系堆積較厚,主要由細顆粒物質(zhì)組成。據(jù)地勘資料,平原區(qū)主要埋藏分布著第四系松散巖類孔隙水,主要賦存著潛水和承壓水。平原區(qū)上部潛水埋藏深度在5m左右,向下部過渡為1~3m,潛水埋深上部為60m過渡到下部30m,直至消失。由西北至東南部,含水層巖性由細砂、中細砂變?yōu)榉奂毶?,富水性逐漸變?nèi)?,單井出水量由大?000 m3/d到小于600m3/d,礦化度由1~3g/L變?yōu)?~5g/L,甚至高達數(shù)十g/L,水化學(xué)類型皆為SO4·Cl—Na型水。
承壓水富水性較好,單井涌水量300~500m3/d,礦化度較低,通常在1~3g/L,多為Cl—Na型水。
平原區(qū)土壤表層巖性多為粘土、粉質(zhì)粘土,0~60cm,含鹽量多在10g/kg以上,地下水埋藏較淺,地形坡度又小,地下徑流緩慢或呈滯流狀態(tài),地下水排泄以蒸發(fā)作用為主,加之成土母質(zhì)所帶鹽份較多,致使平原區(qū)土壤鹽堿化嚴重。據(jù)統(tǒng)計鹽堿地約占平原灌區(qū)面積的60%。
據(jù)調(diào)查分析,平原灌區(qū)形成鹽堿地主要原因有:
(1)博斯騰湖水質(zhì)礦化度比較高,加之沿途溶解沉積物質(zhì),致使土壤母質(zhì)含鹽量增高;
(2)氣候干旱,蒸發(fā)強烈是造成土壤鹽堿化的主要因素;
(3)地下水位埋深淺,水質(zhì)礦化度又高,在強烈蒸發(fā)條件下,加速了土壤表層的積鹽強度;
(4)地形坡度小,加之排水系統(tǒng)不健全,表層積存的鹽份無法排走,增強了土壤的鹽堿化;
(5)灌水方法落后,多為地面灌溉且灌溉定額偏大,在重灌輕排的情況下,地下水位居高不下,加重了土壤鹽堿化。
由此可知,在平原形成的過程中,成土母質(zhì)本身含有大量的鹽份,且成土母質(zhì)巖性顆粒較細,地下水埋深又淺且排水不暢,在灌排不當(dāng)且又在強烈的蒸發(fā)作用下,潛水經(jīng)毛細管輸水至地面后而蒸發(fā),鹽分被滯留在地表淺層土壤中,長此以往,積累的鹽份多了,又沒有足夠的淡水稀釋并將其排走,即形成了土壤的鹽堿化。
在土壤鹽堿化改良中,應(yīng)堅持如下的原則:
在已經(jīng)發(fā)生鹽堿地的灌區(qū),在進行治理過程中,防治并舉,即在得到治理的地區(qū)應(yīng)堅持以防為主,防止治理好的地區(qū)再次鹽堿化。對未發(fā)生鹽堿化的灌區(qū),要全力以防,即對可能導(dǎo)致發(fā)生鹽堿化的原因尤為重視,加以防范。
眾所周知,“鹽隨水來,鹽隨水去”,可見水是土壤積鹽的媒介,也是土壤脫鹽的動力。那么土壤改良中要實現(xiàn)合理的灌排平衡,既要控制合理的灌溉定額,又不要使地下水位抬升過高,就是我們常研究的最佳的地下水臨界水位。因此,在以水利土壤改良為先的情況下,必須配以農(nóng)藝改良利用和生物改良措施。
應(yīng)從流域水鹽平衡著手,因地制宜的劃分出土壤鹽堿化改良利用分區(qū),正確處理灌區(qū)生態(tài)環(huán)境與灌區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系,建立完善的排水、排鹽系統(tǒng),從而實現(xiàn)改良鹽堿地的目的。
實施工程措施的目的在于降低地下水位,減少蒸發(fā)積鹽和排鹽出灌區(qū),相應(yīng)地非工程措施如實施節(jié)水灌溉、降低灌溉定額,控制地下水位,也是防止產(chǎn)生土壤次生鹽堿化的重要保證。
鹽堿地治理的目標:一是通過供需水平衡,使平原灌區(qū)農(nóng)田得到適時適量的灌溉,使地下水保持在一定高度,減少潛水蒸發(fā)積鹽,即鹽控水位;二是通過水鹽平衡,在平原灌區(qū)采取排水工程措施降低地下水位,并將積鹽搬出區(qū)外,有利于降低土壤含鹽量,提高土壤肥力。由此可見,若要將這兩個平衡做好,就能使平原灌區(qū)實現(xiàn)合理的排灌比,鹽堿地改良利用就有希望。為此,在制定治理鹽堿地改良利用措施時,應(yīng)依據(jù)平原灌區(qū)的自然地理特征,及其鹽堿地形成的原因、鹽堿土的嚴重程度及分布情況,首先進行治理分區(qū),在充分認識排水、平整土地是基礎(chǔ),灌溉是脫鹽的動力,培肥是改良土壤的根本和鞏固改良效果的保證的基礎(chǔ)上,提出實施排、灌、平、肥綜合改良措施。
根據(jù)該流域平原灌區(qū)多采用的灌溉方式,即地表水渠道灌溉及地表水高新節(jié)水灌溉。
1)渠道灌溉
根據(jù)州水管處統(tǒng)計資料,平原灌區(qū)灌溉系統(tǒng)比較健全,干支渠基本防滲完畢,部分支斗渠防滲待加強,到2009年為止,灌溉水利用系數(shù)見表1。
表1 2009年常規(guī)灌溉水利用系數(shù)
按照“孔雀河流域農(nóng)田水利用基本建設(shè)規(guī)劃”和鹽堿地改良要求,到2010年,各級渠道水利用系數(shù)均要提高,詳見表2。
表2 2010年常規(guī)灌溉水利用系數(shù)
2)高新節(jié)水灌溉
根據(jù)對灌區(qū)水利調(diào)研,當(dāng)?shù)卣娃r(nóng)民對發(fā)展高新節(jié)水灌溉積極性很高,實施滴灌技術(shù)在3~5年內(nèi)完全是有可能的。
若在近5年內(nèi),渠道防滲和高新節(jié)水灌溉能達到上述指標,即可以減少地表水入滲,降低地下水位,防止土壤次生鹽堿化,從而可實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)約用水,達到土壤改良的目的。
排水系統(tǒng)完善與否,是鹽堿地治理成功與否的關(guān)鍵。為此,必須做好灌區(qū)排水系統(tǒng)的布置和建設(shè)。
排水系統(tǒng)的設(shè)置主要依據(jù)水鹽平衡分析。在通常情況下,水鹽平衡的表達式為
式中:ΔS為進入灌區(qū)和排出灌區(qū)總鹽量之差,kg;Si為灌溉水帶入灌區(qū)的總鹽量,kg;S0為排出灌區(qū)的總鹽量,kg;Vi為引入灌區(qū)總水量,m3;Ci為灌溉水的平均濃度,g/L;Vd為灌區(qū)排出的總水量,m3;Cd為排水的平均濃度,g/L;Ac和An為分別為灌溉和非灌溉面積,hm2;Sc和Sn為分別為單位灌溉面積和非灌溉面積的植物吸鹽量,kg/hm2。
為了保證灌區(qū)范圍內(nèi)不積鹽,至少使ΔS=0,則排出的水量與引入灌溉水量的比值應(yīng)滿足水鹽平衡方程:
Vd/Vi=Ci/Cd
根據(jù)國內(nèi)外鹽堿地改良經(jīng)驗,結(jié)合該平原區(qū)氣象、土壤及水文地質(zhì)條件,排灌比控制在15%~20%左右是比較合適的。
目前排水方式有水平排水和豎井排水,究竟采用何種排水方式主要視平原灌區(qū)不同地段的水文地質(zhì)條件而定,然后按有關(guān)技術(shù)規(guī)范進行排水工程設(shè)計。
農(nóng)藝改良治理措施是水利改良的鞏固與發(fā)展。洗鹽排水使得土壤養(yǎng)分大量消失,土壤物理性質(zhì)遭到破壞,只有通過農(nóng)藝改良措施才得以改善。
1)精耕細作,深翻曬垡
目的在于增加土壤的孔隙度,促進微生物活動,增加土壤有機質(zhì),調(diào)節(jié)水、土、肥、氣和熱狀況;松土耙耱,減少蒸發(fā),抗旱保墑。
2)深松、深耕、淺耕相結(jié)合
這種方式主要是加強土壤的保水、保肥能力,改良土壤提高作物產(chǎn)量。
3)平整土地
土壤平整的目的在于灌水更加均勻,不易積水積鹽,使土地更適宜種植。當(dāng)灌水洗鹽土地穩(wěn)定后,精細平地,可起到提高土地利用率,保證作物穩(wěn)產(chǎn)。
對鹽堿地改良的生物改良措施,主要是植樹造林擋風(fēng)蔽蔭,改善田間小氣候,吸水蒸騰,降低地下水位,減少返鹽,改善土壤物理性狀等。
征,為查明灌區(qū)鹽堿地形成原因與分布,奠定了基本依據(jù)。
(2)土壤鹽堿化發(fā)生的原因是多方面的,但主要原因是不合理的灌溉造成地下水位的抬高,在強烈的蒸發(fā)條件下,致使土壤表層鹽份大量聚集,加之排水系統(tǒng)不健全,鹽份不能搬出區(qū)外,造成大面積的鹽堿地。
(3)防治鹽堿化必須遵循:防治并重,以防為主;綜合治理,以水為先;因地制宜,照顧全局;工程措施與非工程措施相結(jié)合等原則。
(4)通過以水利改良措施為主,農(nóng)藝、生物改良為輔的綜合治理措施,只有使農(nóng)、林、水各項措施有機結(jié)合,取長補短,才能取得最佳的改良效果,從而有效地提高耕地質(zhì)量,改善生態(tài)環(huán)境,提高農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量,增加農(nóng)民收入,促進平原灌區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。
[1]王遵親等.中國鹽漬土.北京:科學(xué)出版社,1993.
[2]田長彥,周宏飛,劉國慶.21世紀新疆土壤鹽漬化調(diào)控與農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展研究建議.干旱區(qū)地理,2000(2).
[3]江林,甘泓,于福亮等.西北地區(qū)鹽漬土及其開發(fā)利用存在問題的對策.水利學(xué)報,2001(6):90-95.
[4]Braoten,RO;Flaherty,M.SaltBalanceofIncandShrimppondsin Thailand:ImplicationsforLandandwaterSalinization.Environmention[EnvironConserv]Vol.28,No.4Dec2001.