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盐碱地的成因初步分析

时间:2024-07-28

王 丰

( 新疆水利水电科学研究院,乌鲁木齐830049)

疏勒县地处大陆腹地,塔里木盆地西南沿,盐碱土层内陆盐碱土,其成土条件、积盐过程、分布规律与气候、地形地貌、土壤质地、河流、地下水等自然条件及人为因素密切相关,以下分别简述。

1 自然条件

1.1 气候因素的影响

疏勒县属温带极端干旱荒漠气候。年平均气温11.7 ℃,极端最高气温40.1 ℃,年平均降水量65 mm,年平均蒸发量2 604.9 mm,蒸降比为40 倍。平均年内大风12 ~44 d,干热风14 次。在干旱高温多干热风的气候条件下土壤水分运动,表现为淋溶极端微弱,土壤水分上升占绝对优势。导致土体上部盐分累积愈来愈多,从而形成大面积的盐化土和盐土。

气候愈干热,土壤盐碱化愈普遍,土壤积盐速度愈快,土壤盐分表聚性愈强。

气候干热程度,对土壤盐化类型也有很大影响。夏季温度高,硫酸盐溶解度增加,随着其他溶解度大的盐分一起上升至表土。春秋季土壤淋溶时,温度降低,NaSO4溶解度变小,与其它盐类分离,很少被淋洗,逐年被保存下来,累积于表层。因而疏勒县大部分盐化土类型以硫酸盐和硫酸盐氯化物为主。

1.2 地形、地貌因素的影响

地形、地貌影响土壤母质的分布及地下水的运动,从而也决定了土壤盐渍化的分布。

本区从上游至下游依次排列冲积扇,倾斜平原及冲积平原,土壤改良条件呈现规律性变化,从河流上游至下游,质地由粗变细,地形坡度由陡变缓,地下水埋深由深变浅,地下水矿化度由低变高,土壤盐碱化程度由轻变重。

疏勒县位于库山河、盖孜河、克孜河冲积平原的中、下游,土壤质地较细,地形坡度较缓,地下水埋深浅,地下水矿化度较高,因而最易产生土壤盐渍化。

根据现场取样实测,疏勒县地势西高东低,地面坡降1.4‰。地下水埋深1 ~3 m,矿化度在河道两侧2 km 内为2 g/L,在远离河道2 km 以外地区,矿化度逐步加大,由2.0 g/L升至30 g/L。地下水流向与地形特征相同,由西向东,水力坡降≤1.4‰,与地面坡降相当。土壤为具有黏土夹层的壤土、粉砂土。以上这些表明了全县均处于表层土壤易于积盐,易于产生土壤盐渍化的因素,县境内东部、西部、南部、北部低洼地带都分布着盐碱地,正是这种特定的地理位置和地形、地貌影响的结果。

1.3 成土母质与土层结构

喀什坳陷四周分布大量新、老第三系含盐地层,易形成平原区含盐的细粒土层,疏勒县农区土壤为具有黏土夹层的壤土、粉砂土。其具体结构为:上层耕作层为壤土,壤土之下为厚度不等的黏土夹层,黏土夹层之下为粉砂土。

上层壤土毛管孔隙较多,且孔径大小适中,有利于毛管水运动。因而较易积盐。壤土之下为黏土夹层,黏质土颗粒细,毛管内径很小,毛管水上升阻力大,上升速度慢,可以减缓上层土的积盐速度,同时对上层壤土起着滞水托盐,阻碍水盐向下移动的作用,增加了上层壤土脱盐的困难,从而增加了盐渍化土改良利用的难度

1.4 地下水因素的影响

地下水中的盐分是土壤盐分的重要来源。地下水的埋深和矿化度,是决定土壤盐渍化的重要条件。

地下水通过土壤毛细管上升至地表,水分蒸发后将盐分留于表面,造成土壤盐渍化。潜水蒸发强度与埋深成反比,与气候干热程度成正比。在有灌溉、淋溶的耕地内,地下水埋深为临界水深时,耕土层内可出现季节性积盐,但不影响作物正常生长。地下水埋深小于临界水深,耕土层可出现影响作物正常生长的积盐。在无灌溉淋溶的荒原上,地下水埋深>4.5 ~5.5 m 时,可不计地下水蒸发,无积盐可能,地下水埋深<4.5 ~5.5 m 时,不可避免产生地下水和盐分向上移动。

根据《农田排水工程技术规范》,地下水矿化度>10 g/L时,中壤土的临界水深为2.0 ~2.2 m。疏勒县地下水埋深为1 ~3 m,大部分在地下水临界深度范围以内,因而地下水是造成土壤盐渍化的主要因素之一。

地下水类型直接影响着土壤盐渍化类型。在地下水矿物质中,碳酸盐类最易析出,其次是硫酸盐;而氯化物的溶解度最大,在较高浓度时,仍处于溶液状态不易析出。根据现场取样测定,疏勒县地下水类型大部分为SO4-Na 型,小部分为SO4·Cl-Na·Mg 型。其中,硫酸盐类最易析出,因而疏勒县盐碱地多为硫酸盐渍土,少量为氯化物盐渍土。

2 人为因素的影响

耕地土壤由于人为的因素造成积盐,使非盐碱土变成盐碱土,或轻盐碱土变为重盐碱土的过程,称为次生盐碱化。在疏勒县存在原生盐碱化过程的同时也存在次生盐碱化过程,具体原因可归纳为以下几方面:

2.1 地下水位升高

由于灌溉和排水工程不完善,灌水方法不得当,引起地下水位迅速上升。当地下水埋深小于临界深度时,则土壤次生盐碱化开始蔓延。引起地下水位升高的主要原因有:

2.1.1 过量灌溉产生大量田间渗漏

疏勒县境内水库设计库容为5 810 万m3,实际库容为4 900 万m3,兴利库容为4 100 万m3,占全年引水量的7‰,灌区调蓄能力甚微,因而春旱严重,不少耕地春季灌水量很小,甚至得不到灌溉。到洪水期,水量丰富时,据调查,有的地区一次灌水量达150 ~200 m3。根据观测资料表明,在地下水埋深在1.1 m 时,灌水570 m3/hm2,产生67.5 m3/hm2的渗漏量。地下水埋深1. 65 m 时,灌水7 500 m3/hm2,会产生97.5 m3/hm2的渗漏量。一般旱作灌区灌水定额为7 500 ~9 000 m3/hm2,会产生5% ~20%的渗漏量,较差的灌区灌水定额1 200 ~1 350 m3/hm2,会产生30% ~50%的渗漏量。疏勒县洪水期灌水定额高达2 250 ~3 000 m3/hm2,其渗漏量高达50%以上。因而造成地下水迅速上升。

2.1.2 渠系渗漏

据统计,疏勒县干渠23 条,长265.8 km,防渗24.4 km,防渗率9.18%,支渠42 条,长418.4 km,防渗135.15 km,防渗率32.3%。渠道防渗率极低,灌溉水利用系数极低,为0.425,按引 水 量7. 5 亿m3/a 计,通 过 渠 系 的 渗 漏 量 为4.32 亿m3。这些水量除少部分转化为土壤水储存,或供土壤蒸发及沿渠地带的植物蒸腾消耗之外,绝大部分补给了地下水。

渠道水渗漏,首先使两侧地下水位升高,并在渠床下形成一个较高水丘。由于水丘的扩散和对地下水的依托,使距渠较远的地下水位也被抬高。

由于渠道两侧地下水位升高,促使渠道两侧土壤迅速盐碱化。

2.1.3 排水系统不健全

据调查,疏勒县目前有干排水沟4 条,长245.4 km,支排沟61 条,长376 km,排水体系已初具规模。但是,排水系统不配套,排水沟淤积,阻塞严重,排水沟深度不够,排水出路不顺,排水沟水流不畅。灌区内在原有地下水位较高,又加之排水系统排水不畅的条件下,季节性的过量引水灌溉,造成了地下水位迅速上升。

2.2 农业措施不当

1) 土地不平。灌溉地段内微地形起伏不平,受水不均。较高处受水少,落干快,土地淋洗脱盐较周围低平部分差。在高处,由于裸面积大,蒸发强烈,四周土壤的盐分迅速向上聚积,而常常形成盐斑。

2) 作物安排不当,农作措施不当,降低了地面覆盖率。植物覆盖可以避免阳光对土壤直射,降低地表温度,减少蒸发,抑制返盐。因此,增加地面覆盖是改良利用盐碱地的重要措施之一。

据调查,该区内常有如下几种农作措施不当,造成覆盖率降低。

1) 冲洗后的土地暴晒或种植中耕作物;

2) 地下水位高,盐碱重的土地实行弃耕;

3) 播种质量差,保苗措施不利,或者在盐碱较重的土地上选择了耐盐低的作物,造成出苗不全,长势差,从而降低了覆盖度,加剧了表土水分蒸发,引起土壤积盐;

2.3 耕作粗放

耕翻时漏耕,夏收后未及时伏耕,秋收后未及时秋耕,春季未耙地保墒,播前整地未耕耱平整,苗期、雨后未及时耙地,灌水后未及时中耕,冲洗后未及时翻耕种植等等都会加剧耕层土壤水分蒸发,造成表土积盐。

3 成因分析结论

1) 自然因素中的气候与地下水是形成盐碱地的主要内在因素。

2) 人为的不合理的灌溉与耕作方式是形成盐碱地的外在因素。

4 治理措施

1) 对现有排干渠系进行整治和改造,建立有效的灌排系统,在潜水埋藏浅地下水水质较好的地区应适当考虑竖井排灌工程。

2) 限定灌溉定额,对灌区干、支、斗渠道采取防渗措施,提高灌溉水的利用率。

3) 建立保护区,退耕还林还草,恢复生物多样性。

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