陸 陽,王 樂
(寧夏回族自治區(qū)水利科學(xué)研究院,寧夏銀川 750021)
寧夏灌區(qū)2000 多年的農(nóng)業(yè)灌溉歷史也是與土壤鹽漬化做斗爭(zhēng)的歷史。土壤鹽漬化影響土壤的環(huán)境條件及土壤肥力的改善,從而影響到作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量的提高,直接關(guān)系農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力和糧食生產(chǎn)安全,影響灌區(qū)人民賴以生存和發(fā)展的環(huán)境空間[1]。
防治與改良土壤鹽漬化是改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境,發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn),提高作物產(chǎn)量的重要措施,是涉及到農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家糧食安全的大事。鹽堿地改良利用,符合國(guó)家“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略要求,能有效提高耕地生產(chǎn)能力與土地資源利用率。
寧夏土壤鹽漬化治理與研究已走過了近70年的歷史。1955—1962 年,寧夏回族自治區(qū)建立靈武農(nóng)場(chǎng)、平羅前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)、平羅小興墩鹽堿土改良及灌溉試驗(yàn)站,寧夏水利科技從鹽堿地改良起步。1962 年寧夏成立鹽堿土改良試驗(yàn)站,1963 年成立寧夏鹽堿化防治辦公室,工作職責(zé)由1959年成立的寧夏水科所承擔(dān)。
1955—1969 年,寧夏水利科研圍繞土壤改良、適鹽種植等開展了大量的試驗(yàn)工作。1955—1958 年與水利部、中科院、陜西、甘肅等有關(guān)部門協(xié)作,在靈武農(nóng)場(chǎng)、前進(jìn)農(nóng)場(chǎng)開展土壤鹽堿分布勘察監(jiān)測(cè),在青銅峽灌區(qū)布設(shè)地下水觀測(cè)井570 眼,進(jìn)行鹽堿土沖洗試驗(yàn)、白僵土研究及作物耐鹽極限等科研工作;1959 年在同心王團(tuán)開展苦水灌溉試驗(yàn);1963 年在賀蘭縣進(jìn)行了排水溝排水效益、水稻沖洗、土壤改良等鹽堿綜合防治試驗(yàn);1969年粉煤灰改良試驗(yàn)研究。
1976 年后,寧夏水利科研在延續(xù)開展土壤改良研究的基礎(chǔ)上,研究重心向工程治理技術(shù)轉(zhuǎn)移。1976 年開展銀北豎井排水降鹽試驗(yàn),建立了8 個(gè)豎井排灌試驗(yàn)區(qū);1978—1982 年寧夏建設(shè)5000 余眼排水機(jī)井、10座電排站。1980年在永寧縣建成寧夏第一個(gè)暗管排水試驗(yàn)區(qū);1997—1999 年,在永寧、青銅峽、中寧、中衛(wèi)四縣區(qū)開展暗管排水效果研究。1999—2004 年大規(guī)模建設(shè)暗管排水工程,全區(qū)建成暗管排水面積近2 萬hm2。進(jìn)入21 世紀(jì),根據(jù)新時(shí)期灌區(qū)發(fā)展的需要,將各類改良技術(shù)進(jìn)行集成,因地制宜地加以應(yīng)用。2010 年開展了北部片區(qū)鹽堿地綜合治理與土地利用研究,2013—2017 年,開展了百萬畝鹽堿地綜合治理措施應(yīng)用監(jiān)測(cè)與評(píng)估,2018 年針對(duì)寧夏揚(yáng)黃灌區(qū)逐年顯現(xiàn)鹽漬化新問題,開展了揚(yáng)黃灌區(qū)鹽堿地改良方案專題研究。
寧夏引黃灌區(qū)在兩干多年的灌溉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,始終與土壤鹽漬化的防治和改良利用相聯(lián)系,而且處于不斷發(fā)展演變中。從1956年至今,引黃灌區(qū)耕地土壤鹽漬化發(fā)生演變過程為減輕→加重→減輕→整體減輕與局部加重→減輕。20世紀(jì)90年代后期,揚(yáng)黃灌區(qū)投入開發(fā)建設(shè),開發(fā)前期只有部分地區(qū)發(fā)生了輕度鹽化;隨著灌區(qū)土地開發(fā)面積增加,經(jīng)過多年灌溉,形成次生鹽化[2-4]。
土壤鹽漬化演變歷程是可逆的動(dòng)態(tài)變化,人為因素在鹽漬化發(fā)展趨勢(shì)中起主要作用,受自然條件的改變和人類活動(dòng)影響而變化。經(jīng)過多年實(shí)踐,寧夏土壤鹽漬化治理取得了一系列經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)成果,形成了水利、農(nóng)業(yè)、物理、化學(xué)、生物改良土壤鹽漬化的技術(shù)體系[5-10]。采取的治理措施主要有排水改良措施[包括溝道(明溝)排水、井渠結(jié)合灌排、暗管排水改良]、沖洗改良措施、種稻改良措施、節(jié)水灌溉改良措施、物理化學(xué)改良措施(包括施用脫硫石膏、土壤調(diào)理劑、生化黃腐酸、糠醛渣、醋糟、增施有機(jī)肥等化學(xué)措施,引洪漫淤、壓沙治鹽、客土改良等物理改良措施)、農(nóng)藝改良措施(包括增施有機(jī)肥、種植綠肥、秸稈還田、地膜覆蓋、秸稈覆蓋、起壟種植等)、生物改良措施(主要是種植耐鹽堿植物),以及配套的管理改良措施等。
近年來,寧夏回族自治區(qū)政府各部門積極開展土壤鹽漬化治理工作,取得了可喜的治理成效。根據(jù)調(diào)查結(jié)果及遙感影像資料,青銅峽銀北灌區(qū)鹽堿地面積比例從1962 年的72%降低至2019 年的45%,衛(wèi)寧灌區(qū)鹽堿地面積比例從1961 年的41%降低至2019 年的15%左右。灌區(qū)土壤鹽漬化的程度得到了極大改善,目前是灌區(qū)歷史上鹽漬化程度最低時(shí)期。
梳理近年來開展的灌區(qū)不同試驗(yàn)區(qū)鹽堿地改良實(shí)踐,主要包括上寶閘暗管排水改良鹽堿地試驗(yàn)示范、蛟龍口暗管排水改良鹽堿地試驗(yàn)示范、平羅東風(fēng)井渠溝結(jié)合調(diào)控地下水位改良鹽堿地實(shí)踐、不同灌排模式種稻改良鹽堿地試驗(yàn)示范、沖洗改良鹽堿地實(shí)踐、平羅縣深翻沖洗改良鹽堿荒地試驗(yàn)示范、農(nóng)墾系統(tǒng)鹽堿地改良實(shí)踐、化學(xué)措施改良實(shí)踐等。
2009—2013 年,實(shí)施寧夏中北部土地開發(fā)整理重大工程項(xiàng)目,其中北部片區(qū)以鹽堿地改良為核心的綜合治理,涉及平羅縣、惠農(nóng)區(qū)、賀蘭縣、靈武市、永寧縣以及農(nóng)墾系統(tǒng)的29 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)29 個(gè)項(xiàng)目片區(qū),總面積9.43 萬hm2。項(xiàng)目區(qū)鹽堿地治理措施主要有3 個(gè)方面:1)水利工程措施方面,實(shí)施了節(jié)水灌溉和排水改良等措施;2)農(nóng)業(yè)改良措施方面,實(shí)施了農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、合理耕作、綠肥種植、秸稈培肥、施用有機(jī)肥、以漁治堿等;3)化學(xué)改良措施方面,包括施用土壤調(diào)理劑、燃煤脫硫廢棄物改良、腐殖酸類肥料改良、爐渣改良鹽堿地等。
2015 年,各市(縣、區(qū))通過實(shí)施土地整理,耕地面積較2009 年均有擴(kuò)大,鹽漬化面積較2009 年均有減少。其中,惠農(nóng)區(qū)鹽漬化面積減少0.53 萬hm2,減小比例為24.3%;銀川三區(qū)(興慶、金鳳、西夏)在耕地面積擴(kuò)大0.57 萬hm2的情況下,鹽漬化面積減少0.03 萬hm2。輕度鹽漬化面積減小幅度相對(duì)較大,減小比例為2.1%~18.0%;重度鹽漬化面積減小比例為2.4%~4.7%;中度鹽漬化面積總體呈下降趨勢(shì)。各市(縣、區(qū))2015 年地下水埋深較2012 年均有所增加,其中2013年增幅較明顯,賀蘭縣年均地下水埋深增幅最大(0.52 m),平羅縣年均地下水埋深增幅最?。?.08 m)。
2013—2017 年,實(shí)施銀北灌區(qū)百萬畝鹽堿地治理重大工程項(xiàng)目,分別由水利、農(nóng)發(fā)、國(guó)土三部門完成,其中水利部門主要負(fù)責(zé)干溝治理和部分支溝治理,農(nóng)發(fā)部門負(fù)責(zé)支干溝治理和暗管排水工程建設(shè),國(guó)土部門負(fù)責(zé)支溝治理;田間斗農(nóng)溝清淤工程由各市縣分年度實(shí)施完成;林業(yè)部門負(fù)責(zé)溝道生物治理措施;農(nóng)業(yè)部門后續(xù)開展優(yōu)化作物布局、秸稈培肥、種植綠肥、機(jī)械深松深翻、增施有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑、磷石膏等治理措施。項(xiàng)目區(qū)鹽堿地治理措施主要有2個(gè)方面:1)水利工程措施方面,實(shí)施了骨干排水溝道治理;2)農(nóng)藝改良措施方面,應(yīng)用了秸稈培肥改良、機(jī)械深翻深松、激光平地等技術(shù),以及有機(jī)肥、土壤調(diào)理劑等產(chǎn)品。
根據(jù)2018年調(diào)查資料顯示,銀北地區(qū)非鹽漬化耕地面積從工程實(shí)施前8.10萬hm2增加至9.40萬hm2,增幅16.1%,占總耕地面積比例由47.24% 提高至54.86%;鹽漬化面積從工程實(shí)施前9.04 萬hm2減少至7.74 萬hm2,減幅14.4%,占總耕地面積比例由52.76%減少至45.14%;其中輕度鹽漬化耕地面積從工程實(shí)施前4.69 萬hm2增加至5.02 萬hm2,增幅7.2%,占總耕地面積比例由27.33%提高至29.3%;中度鹽漬化耕地面積從工程實(shí)施前2.95萬hm2增加至2.11萬hm2,減幅28.5%,占總耕地面積比例由17.2% 減少至12.3%;重度鹽漬化耕地面積從工程實(shí)施前1.41萬hm2減少至0.61 萬hm2,減幅57%,占總耕地面積比例由8.23%減少至3.54%。2017 年較2012 年4 月地下水埋深1.0~2.2 m 面積從1596 km2減少至1590 km2,減少6 km2;2.2~3.0m面積從994 km2增加至1117 km2,增123 km2;3.0 m以上的面積從922 km2減少至805 km2,減少117 km2。
2016 年7 月,寧夏回族自治區(qū)黨委提出啟動(dòng)實(shí)施銀南地區(qū)鹽堿地改良工作,把揚(yáng)黃灌區(qū)鹽堿地治理和扶貧開發(fā)、高效節(jié)水灌溉結(jié)合,同步治理。2016—2020 年,實(shí)施了寧夏銀南地區(qū)鹽堿地治理工程,涉及銀南地區(qū)的永寧縣、靈武市、青銅峽市、利通區(qū)、沙坡頭區(qū)、鹽池縣、同心縣、紅寺堡區(qū)共9個(gè)縣(區(qū))及農(nóng)墾系統(tǒng)5個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)場(chǎng)。受益面積13.38萬hm2,改良鹽堿地面積3.59 萬hm2,其中銀南引黃灌區(qū)2.69 萬hm2,銀南揚(yáng)黃灌區(qū)0.90萬hm2。
揚(yáng)黃灌區(qū)2018年實(shí)施鹽漬化改良面積1328.07 hm2,2019 年實(shí)施面積1521.40 hm2。進(jìn)行抽樣監(jiān)測(cè),非鹽堿占總抽樣數(shù)的80%、輕度鹽堿化占總抽樣數(shù)的10%、中度鹽堿化占總抽樣數(shù)的5%、重度鹽堿化占總抽樣數(shù)的5%,較工程實(shí)施前,非鹽化面積占比增加65%,輕度鹽化面積占比減少59%,中度鹽化面積占比減少7%,鹽堿地分布面積明顯降低。
根據(jù)灌區(qū)土壤鹽漬化成因,針對(duì)形成鹽漬化的關(guān)鍵因素和治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié),以研究取得的核心技術(shù)措施為重點(diǎn),按照模式集成的原則、方法,將高效節(jié)水灌溉改良、排水改良、農(nóng)業(yè)改良、物理化學(xué)改良、管理技術(shù)進(jìn)行有機(jī)配套組裝。根據(jù)灌區(qū)特點(diǎn),組裝集成了2個(gè)技術(shù)模式:1)渠灌、井、溝、站、暗管排水改良模式,包括“渠道防滲襯砌+節(jié)水灌溉+明溝排水+農(nóng)業(yè)改良技術(shù)+管理技術(shù)”“渠道防滲襯砌+節(jié)水灌溉+暗管排水+明溝排水+農(nóng)業(yè)改良技術(shù)+管理技術(shù)”“渠道防滲襯砌+井渠結(jié)合+溝道排水+農(nóng)業(yè)改良技術(shù)+管理技術(shù)”“渠道防滲襯砌+節(jié)水灌溉+溝道+電排站聯(lián)合排水+農(nóng)業(yè)改良技術(shù)+管理技術(shù)”等;2)節(jié)水灌溉、井、溝排水改良模式,包括“機(jī)井水+節(jié)水灌溉+農(nóng)業(yè)改良技術(shù)+管理技術(shù)”“黃河水+節(jié)水灌溉+骨干溝道排水+農(nóng)業(yè)改良技術(shù)+管理技術(shù)”等。
鹽漬化治理過程緩慢、長(zhǎng)期,應(yīng)采取“因地制宜,綜合治理”的原則,綜合運(yùn)用排、灌、平、肥、林,使鹽漬土改良走向良性循環(huán)。總結(jié)多年土壤鹽漬化治理經(jīng)驗(yàn),寧夏灌區(qū)鹽堿地綜合治理的核心在于控制灌區(qū)地下水位埋深、減少潛水蒸發(fā),關(guān)鍵在于加強(qiáng)排水工程、節(jié)水工程、農(nóng)業(yè)、生物、化學(xué)和管理措施相結(jié)合。因此,治理思路建議堅(jiān)持以節(jié)水為中心,改變傳統(tǒng)排灌方式,合理開發(fā)灌區(qū)內(nèi)地下水資源,發(fā)揮重視排水設(shè)施作用,應(yīng)用綜合治理措施;推動(dòng)農(nóng)業(yè)水價(jià)、小型農(nóng)田水利產(chǎn)權(quán)、工程管理體制改革,轉(zhuǎn)變重建輕管為建管并重[11-12]。
5.2.1 大力推廣節(jié)水技術(shù)
水利工程建設(shè)對(duì)灌區(qū)鹽漬化治理起到?jīng)Q定性的作用。要加強(qiáng)灌溉系統(tǒng)的配套建設(shè),提高輸水效率,最大限度的減少輸水損失。大力推廣節(jié)水灌溉技術(shù)、降低灌溉定額,減少灌溉對(duì)地下水的補(bǔ)給,控制地下水埋深。定期利用地面灌溉進(jìn)行沖洗,避免鹽分在表層土壤集聚。
5.2.2 保證排水系統(tǒng)通暢
加強(qiáng)引黃灌區(qū)已建引排水系統(tǒng)的維護(hù),落實(shí)排水系統(tǒng)維護(hù)及運(yùn)行經(jīng)費(fèi),確保排水系統(tǒng)通暢。揚(yáng)黃灌區(qū)要根據(jù)鹽漬化的成因、排水條件,科學(xué)合理規(guī)劃骨干排水設(shè)施,優(yōu)化高效節(jié)水灌溉與排水設(shè)施建設(shè),制訂科學(xué)合理的鹽漬化治理方案。
5.2.3 因地制宜綜合治理
引黃灌區(qū)鹽漬化成因主要是排水不暢、地下水位高,防治鹽漬化的關(guān)鍵是控制地下水位。揚(yáng)黃灌區(qū)土壤鹽漬化的產(chǎn)生主要是不合理灌溉、地形變化大局部洼地、土壤下部存在障礙土層和高含鹽土壤母質(zhì)等。因此,防治鹽化的關(guān)鍵是根據(jù)鹽漬化成因,因地制宜確定針對(duì)性治理方案,實(shí)施綜合治理,提高治理成效。
5.2.4 加強(qiáng)農(nóng)藝改良措施應(yīng)用
農(nóng)藝措施操作簡(jiǎn)單,成本較低,適用于所有鹽漬區(qū)治理并應(yīng)長(zhǎng)期實(shí)施,農(nóng)藝改良措施是建設(shè)高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田的重要措施。
5.2.5 近期和長(zhǎng)期相結(jié)合
防治土壤次生鹽堿化,必須制訂統(tǒng)一的規(guī)劃;既要有近期切實(shí)可行的內(nèi)容,又要有遠(yuǎn)期可預(yù)見的方向和目標(biāo)。只有近期和遠(yuǎn)期相結(jié)合,次生鹽漬化防治才能取得成功。