新疆土壤盐碱化现状及其综合治理对策

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　　摘 要：该文对新疆地区盐碱化现状进行了梳理，从水利、农业、生物及化学改良措施4个方面分析了盐碱地改良的利弊，并提出了充分考虑水文过程因素的土壤盐碱化综合治理建议，以期为新疆生态农业发展提供科学依据。
　　关键词：盐碱化程度;盐碱地空间分布;盐碱地改良措施;水文过程;新疆地区
　　中图分类号 S287 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2020）10-0107-04
　　Abstract： This paper generalizes the present situation of salinization in Xinjiang region， and from the water conservancy， agricultural， biological and chemical improvement measures four aspects analyzes the advantages and disadvantages of the alkali-saline land， and then puts forward the integrated treatment of hydrologic process fully consider factors of soil salinization Suggestions， so as to Xinjiang ecological protection in the construction of ecological civilization provide a scientific basis for agricultural development. The Suggestions and prospects of controlling soil salinization were put forward in order to provide scientific theoretical basis for the improvement of salinization in Xinjiang.
　　Key words： Degree of salinization; Spatial distribution of saline-alkali land; Salinization improvement me-asures; Hydrological process;Xinjiang region
　　土壤盐碱化是土地退化的主要表现之一，现已成为世界灌溉农业可持续发展的制约因素[1-2]。自然界中的土壤盐碱化包括原生盐碱化和次生盐碱化2个方面，土壤原生盐碱化是地质、水文、气候、地形和生物等自然因素相互作用的结果;而土壤次生盐碱化的主要起因则是人类生产活动的结果，其发生与发展的主要原因与农田灌排水设置不合理以及水库蓄水不当导致的地下水位升高有关。从本质上讲，干旱区土壤盐碱化主要是水文过程与成土过程相交互的结果，气候、地形、地貌、地质及生物因素构成了其发生与发展的外部条件。据统计，新疆盐碱化面积约占灌区耕地面积的1/3，土地利用率低，严重制约了当地农业发展，盐碱地的改良与防治已成为社会经济可持续发展的重要内容[3]。目前，新疆地区的盐碱地改良主要表现在水利、农业、化学及生物改良等方面。水利灌排措施在新疆地区比较普及，其中，膜下滴灌技术的推广度较高[4-5]。不同的改良措施有利亦有弊，怎样合理有效地将不同措施结合起来进行综合治理，已成为新疆盐碱地改良的研究重点。党的十九大报告中提出像对待生命一样对待生态环境，把“绿水青山就是金山银山”的科学论断写进报告，把统筹山水林田湖草系统治理和盐碱地、土地沙化的治理纳入了生态文明战略布局。本文在总结前人相关研究成果的基础上，对新疆地区土壤的盐碱化程度及盐碱化分布现状进行梳理，并从水利、农业、生物及化学改良措施4个方面分析了新疆地区土壤盐碱地改良措施的利弊，进而对土壤盐碱化治理方向提出了相应的对策建议，以期为该地区生态的高效农业发展的对策提供科学依据。
　　1 土壤盐碱化等级现状及空间分布特征
　　2006年，新疆灌区土壤盐碱化遥感调查结果显示[3]，灌区耕地总面积为398.78万hm2（不包括旱地），其中盐碱化面积127.90万hm2，占灌区耕地面积总数的32.07%。新疆地区整体呈“三山夹两盆”的地理格局，即由北向南依次为阿尔泰山—准噶尔盆地—天山—塔里木盆地—昆仑山。土壤主要分布在高山与盆地过渡带及山间冲积平原，总体上呈现轻度盐碱化比例最大，中度次之及重度较少的特征[3]。新疆土壤盐碱化程度可划分为以下5个等级，即非盐化、轻度盐化、中度盐化、重度盐化、盐土（表1）。基于此劃分标准及世界土壤数据库（HWSD）中的中国土壤盐碱化（v1.1）资料，新疆地区土壤盐碱地程度及其空间分布图如图1所示。
　　该地区非盐碱土主要分布在沙漠、戈壁、高山等区域，少量分布于绿洲内部及阿尔泰山以南绿洲区，轻度盐碱土壤主要分布在天山北麓的洪积扇区。中度盐碱土壤主要分布在吐鲁番盆地及环塔里木盆地区。重度盐碱土壤主要分布在托木尔提山以北地区。盐土主要分布在盆地沙漠与山前冲积平原交错地带。显然，该地区土壤盐碱化与地理格局密切相关。也就是说，在很大程度上地理因素引起的水文格局决定了盐碱地的分布。
　　针对新疆地区土壤盐分空间分布的差异性，许多学者开展了大量的研究工作，并取得了一定的成果。沈浩等研究表明，地理、气候、水文和地质等自然因素是土壤含盐量空间分布的内在基础，而高矿化度地下水灌溉、施肥、土地利用方式等人类活动则增强了土壤含盐量的空间变异性，从而增加了土壤次生盐渍化的风险[7]。辛明亮等研究发现，玛纳斯流域平原灌区土壤盐分含量低值区主要分布于南部山区和东北部，高值区主要集中在平原水库周围以及下游地势低处[8]。张凤华等[9]针对玛河流域土壤盐碱化问题进行了研究，结果表明，从上游到中下游，地下水位呈由深变浅的趋势，矿化度逐渐变大，土壤盐渍化程度则呈现由轻变重的趋势。吴永涛等在北疆棉田进行大田实验发现，0～20cm土层土壤含盐量低，轻度及中度盐化土主要集中在40～100cm[10]。任加国[11]等根据盐渍化程度不同，将叶尔恙河流域分成以下5个区域：流域内非盐渍化土壤广泛分布在流域内的山前冲洪积平原和冲积平原区;轻度盐渍化土壤主要呈岛状零星分布在叶尔羌河上游地区;中度盐渍化土壤零星分布于河流中游;重度盐渍化区一般分布于河流中下游地带;盐土则主要分布在叶尔羌河两岸。邓宝山等在克里雅绿洲地区的研究表明，土壤盐分总体呈西高东低，强度盐渍化土壤主要分布在绿洲的边缘地带，基本与区域地下水埋深分布一致，表明土壤盐分的时空分布主要与地下水的时空变异密切相关[12]。古丽娜尔·哈里别克等研究发现，田绿洲土壤盐分空间分布表现为南北两侧土壤盐分含量高，中部盐分含量低，并指出不同地形和土地利用带来的土壤水分运动的差异是绿洲土壤盐分空间分异的主导因素[13]。海米提·依米提等通过定量分析发现，伊犁河谷土壤盐分的空间格局呈现出，在水平方向上各层土壤盐分的高值区集中分布在地势较为低洼区域;垂直方向上，土壤表层（0～20cm）盐分含量最高，向深层逐渐减少[14]。前人的研究成果均表明，土壤盐分分布具有很大的空间异质性。究其原因，不难发现，流域尺度地表水及地下水的水文过程在很大程度上决定了土壤盐碱化的强度与空间分布。因此，在盐碱化治理过程中，要深究研究区的水文过程，重视水文过程的影响，从根本上治理土壤盐碱化问题。 　　2 盐碱地改良现状
　　新疆地区盐碱地的改良方法较多，最常见的有水利、农业、生物及化学改良措施。在早期，大水漫灌是该地区土壤盐碱化治理常用的方法，该方式虽能起到良好的排盐效果，但也存在以下3个方面的问题：（1）需水量大，这与该地区水资源短缺存在矛盾;（2）排水不畅，引起地下水位上升，导致土壤盐碱化的潜在风险增大;（3）大量灌水将盐分带入地下水，地下水矿化风险增大。随着水土矛盾的加剧，以滴灌为代表的节水灌溉技术得到了广泛应用，其中，膜下滴灌技术在新疆得到了大面积的推广[15]。宗含等研究表明，经过多年膜下滴灌技术改良，生产建设兵团121、135、142等团试验地的含盐率已慢慢趋向有利于作物正常生长的水平[16]。
　　农田排水措施一般有暗管排水、竖井排水及明沟排水3种方式。南疆29团通过引进先进的暗管排水技术，发现研究区水位下降较快，使得地区脱盐效果较好[17]。在克拉玛依大农业区及红旗农场等地区也都证明了实施暗管排水系统具有较好的排盐效果，可以利用较少的灌溉水使土壤脱盐，达到改良盐碱地的目的[18-19]。竖井排灌在农八师121团及塔里木盆地库车河流域都取得了较好的改良效果，区域土壤盐碱化呈现变轻的趋势[20-21]。阿尔娜古丽·艾买提等[22]通过试验研究发现，若是将膜下滴灌技术与暗管、明沟排水工程共同作用，可有效地治理盐碱地。但郑爱民等[23]研究发现，台兰河灌区存在排水系统不完善，部分渠段衬砌老化严重的问题。郭琳等[24]研究指出，阿瓦提县灌区排水渠淤积现象严重，排水能力很低，灌区呈现出重度的土壤盐渍化。以上研究表明，有效的排水措施固然能够达到治理盐碱化的目的，但排除水的去向问题仍需进一步明确。
　　另外，有研究者也采用了其他方式进行土壤改良。农业措施主要有平整土地、深耕深翻、培施有机肥、秸秆还田等，这些措施不仅可以增加土壤有机质的含量，还可以通过改善土壤孔隙结构来减少毛细作用，从而实现降低蒸发、增加土壤养分的目标。生物措施通过增加地表植被覆盖率，改善区域小气候环境，来降低土壤表层积盐的风险。任崴等[25]通过在阜康生态站进行10年的实验表明，采用耐盐小麦套播豆科牧草方式种植，地区脱盐率较高，改良盐碱地的效果较好。但吸盐植物代替农作物，可能会对当地经济水平产生影响。基于此，田长彦等[26]通过实验研究指出，盐生植物（盐地碱蓬、盐角草等）完成“吸盐”使命后，还可以被收割用来喂养牲畜，从而增加了盐生植物的农业价值。化学措施主要是在盐碱化土壤中加入磷酸、石膏、木醋液等改良剂来改善土壤质量。刘易等[27]选用5种土壤改良剂对喀什地区岳普湖县盐渍化土壤进行了研究，发现施用改良剂能有效地改善土壤的理化性质，且磷石膏具有更好的盐碱改良效果。王斌等[28]筛选了市面上有代表性的6种改良剂产品进行盐碱地改良试验，结果表明，以黄腐酸等水溶性有机酸为主要原料的土壤改良剂可作为新疆盐碱地改良的优先选择，但是化学改良剂的施用可能会对土地造成再次污染。以上研究表明，这些改良措施虽能有效地减轻土壤盐碱化现象，但是改良措施基本是在小范围试验田进行，具有一定的特殊性，如何因地制宜的大面积推广仍需进一步的研究。
　　3 盐碱地综合治理
　　土壤盐碱化受到降水、蒸发、地表水、地下水及地形等环境因子的控制，这决定了其形成过程的复杂性与治理的困难性。因此，在盐碱化土地改良方面，要做到因地制宜，综合考虑各地区的不同因素，探求一种既环保又经济的最佳组合模式，以达到干旱区排盐效果的最大化。杨柳青[29]研究表明，新疆盐碱土的综合治理应以生态平衡原理为依据来改善流域或区域的生态环境，各类盐碱土的综合治理要科学地配置农林牧副渔各业，建立起多种经营的生产体系。张江辉等研究表明，盐碱地的改良必须综合治理，不能片面注重某一单方面的措施，要“农、林、水”各項措施相互配合取长补短，才能起到最佳的改良效果;并且盐碱地改良要因地制宜，在具体措施上有所侧重，进行科学的土壤盐碱化改良分区[30]。王水献等[31]根据土壤盐碱化现状及水文地质条件等，将新疆焉耆县平原灌区划分为4个区域，在盐碱地综合治理中，应以流域水盐演化过程为基础，以地下水调控和生物排水为主，以节水促治盐、节水与治盐并重进行综合治理。前人的研究均表明，盐碱地的治理要采用综合治理措施，进行分区治理，实现节水与治盐并举，但同时也忽略了水文格局及水文过程对土壤盐碱化的控制。
　　在盐碱地治理中，要探明研究区的水文格局及水文过程，要在分析不同地区的自然条件及农业生产情况的基础上，综合考虑引起土壤盐分的结构性因素（气候、地下水位、地下水矿化度、地形、植被等）和随机性因素（耕作、施肥、灌溉等），对区域土壤盐分从表层到剖面进行精确的评估，明确不同地区的土壤盐碱化程度，综合各种改良措施对盐碱地进行治理。盐碱地的空间分布差异较大，所以治理方法要因地制宜。一般上游地区由于地下水位埋深较大，土壤盐碱化现象很少，可以在适当的范围内最大程度地利用土地资源来促进农业经济的发展。但是上游要合理有效地利用水土资源，避免水资源的浪费和污染，以及不合理的围垦而破坏了下游的生态环境，给下游带来河流断流、湿地萎缩及土壤盐碱化等负面效应。平原与山地交界的山前倾斜平原区域的地下水埋深较浅且水质较好，可以开采出来用于流域周边的农田灌溉。而下游平原地带由于地势平坦，地下水位埋深浅，土壤盐碱化情况较为严重。可以考虑在下游地区增加暗管排水与竖井排水设施来降低地下水位，并对农田排出水水质进行监测。若排出水水质符合农田灌溉要求，可以用来再次灌溉。比如，如在玛纳斯流域，可以通过将农田排出水排入到咸水湖玛纳斯湖中，利用河湖的自然净化功能优化水质补偿生态用水。但是要正确判断河流的自净能力，避免出现因水文条件的改变引起的生态变化。此外，在理论研究层面上，要实时监测灌区水盐动态，加强在水盐调控、溶质运移模拟、遥感反演模拟、植物耐盐机理及微生物修复机理研究等方面的工作。探明大区域盐碱地土壤水盐的运移规律，依据不同地区土壤理化性质培育新的耐盐作物品种及土壤改良剂，以期早日实现新疆土壤盐碱地的改良目标。 　　4 结论与建议
　　通过分析土壤盐碱化空间分布特征，发现土壤盐碱化分布与地理格局密切相关，在很大程度上地理因素引起的水文格局决定了盐碱地的分布。整体上，新疆地区非盐化和轻度盐化土壤占据了很大的一部分比重，但中重度盐碱化土壤及盐土的存在，对地区生态文明建设与农业经济发展起着阻碍作用，土壤盐碱化的治理势在必行。大量研究表明，水利、农业、生物及化学改良措施在一定程度上改善了该地区的土壤盐碱化问题，但依然十分严重，且不同改良措施各有利弊，仍需进一步深入研究。盐碱地的治理要采用综合治理措施，合理应用不同的改良措施进行分区治理，综合考虑水文格局与水文过程对土壤盐碱化的控制作用，从根源上治理土壤盐碱化问题。因此，在盐碱地的治理工作中，要合理利用各种改良措施，探明研究区的水文格局与水文过程，建设与区域水文过程相适应的灌排系统，在贯彻节水行动的背景下合理灌溉，并做到有效排水，避免由于地下水位升高引起的土壤次生盐碱化现象。在大的流域或区域上，坚持生态治理观念，遵循水盐平衡理论，从改善土壤理化性质角度出发，探明盐碱地土壤盐分积累规律，灌排措施与农业、生物及化学措施相结合进行综合治理。对于小区域的盐碱地，可以依据研究区土壤盐碱化程度及水文特征等，选择适宜改良方式进行治理。
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　　（责编：张宏民）
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