西藏地区土壤盐渍化研究进展
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摘要 西藏自然环境良好,具有发展绿色农业良好的基础,但土壤盐渍化限制了西藏土壤资源的开发与利用。为了解西藏土壤盐渍化研究现状,本文根据文献数据库和相关资料回顾了西藏土壤盐渍化研究工作的发展历程,分析了西藏盐渍化成因,结合我国研究热点提出了西藏土壤盐渍化研究展望。
关键词 土壤;原生盐渍化;次生盐渍化;成因;西藏地区
中图分类号 S156.4 文献标识码 A
文章编号 1007-5739(2020)17-0169-02 开放科学(资源服务)标识码(OSID)
Abstract Tibet has a good natural environment and a good foundation for the development of green agriculture, but soil salinization limits the development and utilization of soil resources. In order to understand the current status of research on soil salinization in Tibet, this paper reviewed the development of soil salinization research in Tibet based on literature databases and related data, analyzed the causes of salinization in Tibet, and put forward research expectation on soil salinization in Tibet in light of research hotspots in China outlook.
Key words soil; native salinization; secondary salinization; cause; Tibet area
西藏自然环境良好,是世界上“最后一块净土”,具备发展绿色农业的良好基础。目前,西藏拥有宜农耕地45.37万hm2,占全区土地总面积的0.42%。其中,耕种土地面积最大的是日喀则地区,占全区耕种土地面积的37.79%[1]。但是,西藏生态系统脆弱,而土壤盐渍化目前已是西藏突出的土壤环境问题[2-3]。“一江两河”地区盐渍化面积占农田土壤总面积的13.8%,盐渍化严重地段如拉萨河流域局部地带含盐量高达11.5%[4]。本文根据文献数据库和相关资料对西藏土壤盐渍化研究现状进行了梳理,以期为西藏土壤资源的开发利用和生态环境建设提供参考。
1 西藏土壤盐渍化研究现状
1.1 西藏土壤盐渍化研究发展历程
西藏土壤的调查研究始于20世纪50年代,科技工作者逐步开展了区域性或专题性的土壤调查,为中国青藏高原土壤研究奠定了基础。顾国安等[5]在参加1987—1990年中科院喀喇昆仑山-昆仑山区综合科学考察队调研时发现,在海拔5 000 m左右的高原面上有碱土发育,从而首次揭示了我国存在高原碱土。邹德生等[6]在《西藏羌塘高原碱土的形成特点及类型》一文中证实了羌塘高原西南至中南部碱土的存在。张 文等[7]对青藏高原盐渍土的含盐量特征及分布规律研究时发现,青藏高原盐渍土所含盐分主要集中分布于地表深度0~75 cm范围,盐组分以氯化物、硫酸盐为主,土壤中易溶盐含量一般平均为1%左右,东部土样平均为2.28%,最高为4%;西部土样平均为3.77%,最高可达7%。
目前,对西藏土壤盐渍化的研究主要采用样品分析法,即研究区布置样点并实地采样,再对样品进行理化分析,进而进行盐渍化评价[8-9]。随着现代科学技术的发展,遥感信息技术因获取信息周期短、信息量大、限制条件少而得到越来越广泛的应用。杨娅婷等[10]通过ALOS卫星影像数据对卫宁平原2005年和2014年盐渍化变化状况进行了动态调查。范科科等[11]基于卫星遥感数据(Tibet-Obs、SMTMN)对青藏高原土壤湿度数据进行评估,而利用遥感信息技术对于青藏高原土壤盐渍化的研究目前处于空白状态。
1.2 西藏盐渍土的分布及种类
西藏盐渍土多分布在高山草原带内陆流域以及湖泊洼地中,在拉萨、日喀则、山南等地区的农地中亦有盐斑分布。西藏气候較干旱,蒸发量大大高于降雨量,越向西气候越干旱,地下水的含盐量则相应升高,盐渍土分布面积越大。
1.2.1 原生土壤盐渍化。在青藏高原上广泛分布有各类盐渍土,这些盐渍土多因青藏高原独特的高寒气候、水文、地质地貌等而自然形成,属于原生土壤盐渍化。藏东地区属高原温带半湿润气候区,地下径流通畅、地下水矿化度低,一般没有土壤盐渍化。在藏南和羌塘高原东南部[12-13],处于高原温带和亚寒带半干旱气候的条件下,低矿化度的河水、湖泊在蒸发浓缩过程中变成重碳酸盐钠质水或重碳酸盐硫酸盐钙质水或硫酸盐镁钠质水,湖滨平原、盆地受地下水浸润的地段可发育为盐土。在羌塘高原中西部,气候更趋干旱,湖水中氯、硫、镁、钠和钾等含量明显增大,湖滨四周地表普遍有盐霜和盐结皮。在藏南地区,由于新构造运动的强度较大,土体淋溶作用增强,碱式盐类含量相对增加,造成了土壤脱盐碱化[14-15]。阿里地区碱土普遍富含碳酸钙,含量多在100 g/kg以上,这与该地区富含氧化钠的花岗岩、安山玢岩、安山岩等岩石组成相关[5]。 1.2.2 次生土壤盐渍化。人类不合理的灌溉和使用是土壤次生盐渍化最主要的成因。“一江两河”地区具有降水量小、蒸发量大的氣候特点,且该地区农业仍存在大水漫灌、排水不良、不合理使用化肥等现象,由于降雨、灌溉和蒸发的交替作用,盐分在非饱和带土壤中不断积累,导致在雅鲁藏布江、拉萨河、年楚河宽谷区和林周盆地等地下水位较浅的重要农耕区形成盐渍化和次生盐渍化。蔡晓布[4]对“一江两河”地区土壤盐渍化及次生盐渍化进行研究发现,该地区盐渍化面积占农田土壤总面积的13.8%,盐渍化严重地段如拉萨河流域局部地带含盐量高达11.5%。
土壤次生盐渍化也是现代设施农业生产中普遍存在的问题。王 朔等[16]对西藏设施葡萄土壤盐渍化研究发现,林芝、山南地区设施葡萄土壤有盐渍化风险,拉萨种植14年设施葡萄土壤EC为0.75~2.48 mS/cm,次生盐渍化问题严重。究其原因,可能是设施内空气温度高且辐射强,导致盐分离子随着土壤水分的快速蒸发而在表层大量聚集,有机肥料和化肥的不合理使用也是造成西藏设施土壤盐渍化的主要因素。
2 西藏土壤盐渍化成因分析
2.1 气候因素
西藏部分农耕区降水量季节分配极不均匀,降水主要集中在6—9月,易造成春旱、夏涝现象。此外,本区光能资源丰富,太阳辐射强烈,蒸发较旺盛。稀少的降雨量和大量日照决定了进入土壤的水分最终以蒸发输出的方式为主[17]。在寒冷干旱的气候条件下,年蒸发量常达到年降水量的7~30倍,土壤不受或少受淋溶,基本没有盐分排泄去路,土壤中盐分始终处于积累过程中,最终形成盐土。
2.2 土壤母质
西藏地质历史比较年轻,因而土壤的形成也较晚。山区岩石和成土母质所含盐分是西藏土壤原生盐渍化的主要成因,这些盐分随雨水、冰雪融水、地下水或农业灌溉水不断侵蚀带到盆地或低洼地带,因地形封闭,盐分无其他排泄途径,导致土壤盐分积累,形成盐渍化[18]。张 文等[7]研究发现,青藏高原的盐渍土在地表水平方向的分布特征是山前、山坡或盆地边缘少,低洼地带或盆地中心多;表层多、下层少。
2.3 水文地貌因素
西藏地面以辽阔的高原作为基础,是低山、丘陵和宽谷盆地的共同组合体,连绵山脉和高原常成为气流的屏障,直接影响太阳的辐射、热量和水分在地表面分布,并且影响植被的演替和土壤内物质的运动。山区降水和积雪融水以地下径流与地表径流的形式流入盆地补给地下水,同时土壤和岩石风化物中大量可溶盐类也随水带入盆地内,盆地地下水径流滞缓,潜水主要是垂直运移,在强蒸发作用下可溶盐向土壤表层运移聚集,促使土壤积盐,日积月累在盆地内部形成大片的盐碱土分布区[19-20]。
2.4 人文因素
多年来,当地农牧民在农业活动时用地重于养地,农作物品种单一且轻视有机肥的施用,致使土地贫瘠,土壤调控能力低下,发生盐渍化和次生盐渍化现象,造成土地弃耕撂荒。此外,西藏农业灌溉主要采用大水漫灌、块灌、自流渠灌等无排水灌溉方式,盐分不断积累,土壤含盐量增大,特别是在土壤母质含盐量较高的地区,促使深层渗漏加剧和蒸发量增大,从而为次生盐渍化的产生提供了条件,使耕地不同程度地产生了次生盐渍化[21]。
3 展望
目前,我国土壤盐渍化研究基于多学科方法与技术的综合运用在盐渍化发生及演变、盐渍化的监测、评价及预警、土壤水盐动态的优化调控、盐碱治理与修复、盐渍土可持续利用与优化管理等方面取得了长足进展[22-24]。然而,西藏土壤盐渍化研究目前主要集中在盐渍化种类、分布等方面,对土壤盐渍化成因机制、演化趋势及预警方面较少。此外,我国在盐碱治理与修复方面的研究多局限于特定区域或特定的盐渍化土壤类型[25],而对于高寒生态脆弱区修复技术研发及应用尚属空白。展望西藏土壤盐渍化研究,建议重点开展以下工作:一是土壤盐渍化的监测、评估及预警研究。包括水盐状况的评价技术、水盐动态监测技术及次生盐渍化的发展趋势,开展农耕区土壤盐渍化与次生盐渍化发生与发展趋势监测、预测和风险评估研究。二是土壤水盐运移及其优化调控研究。研究土壤盐分的运动、积累的动力学机制,分析盐渍化成因并建立水盐运移模型,开展灌溉管理、排水管理、田间管理等方法对盐分运移与积聚的影响机制研究。三是盐碱治理与修复研究。根据不同地区的土壤条件和盐渍化特点,开展盐渍土资源的持续利用与优化管理研究,开展农田与设施农业条件下的盐碱治理与修复研究、土地生产力恢复及土壤盐渍化农业可持续发展的关系研究,包括盐渍土的快速治理与修复技术、灌溉管理技术、盐渍土利用过程中的优化管理技术等。
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