9_第九讲--土壤盐渍化

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盐渍土具有腐蚀性,对建筑物基础产生一定危害。 如在盐渍土地段埋设的混凝土电线杆,会发生电线杆被腐蚀和局 部裂缝现象,严重危及送电线路的安全,盐渍土对铁路路轨的腐蚀性也 不容忽视。
(三)导致生态环境恶化
重度盐渍化地区,地表返盐严重,形成大片盐碱地或光板地,盐 结皮普遍,无植物生长或仅局部可见低矮、稀疏的红柳和盐蒿,生态环 境严重恶化,再进一步发展即造成盐漠化。
土壤中可溶性盐分的输入和排泄主要受土壤与其环境间水分传输规 律的控制。
外部环境向包气带补给的水分有两类:①降水、灌溉水、地表水 (如河水、湖水)等下渗形成的水分;②潜ຫໍສະໝຸດ Baidu提供的向上运移的毛细水。
土壤水向外部环境的排泄方式也可分为两种:①通过蒸发和蒸腾 作用,由下向上排入大气;②在重力作用下,由上向下排入潜水含水 层或侧向地表水体。
由自然环境因素(气候、地质、地貌、水 文和土壤条件等)变化引起的土壤盐渍化
次生盐渍化
人类对土地资源和水资源不合理利用引起 的区域水盐失调,所导致的土壤表层不断 积盐的过程。
二、我国土壤盐渍化的特点
发展速度快
我国是一个农业大国,但因山地、丘陵、高原占全国面积的69%, 适宜耕作的土地数量不多。根据统计资料,1950年我国人均耕地为2.7 亩,20世纪90年代降至1.5亩,2006年降至1.4亩。
第九讲 土壤盐渍化
陈丽霞
中国地质大学(武汉)地空学院 地球信息科学与技术系
主要内容
土壤 盐渍化
一、基本概念 二、我国土壤盐渍化的特点 三、土壤盐渍化的机理 四、土壤盐渍化的分级 五、土壤盐渍化的防治
一、概念
土壤盐渍化又称土壤盐碱化,是指在自然和人为作用下土壤 表层盐分含量不断增加,以至超过某一限度的地质过程和现象。
关于降水和蒸发与土壤积盐的关系,考斯加柯夫提出了水盐均衡 系数的概念:
A = δ ·ρ / v
式中:A水盐均衡系数(无量纲);δ为降水入渗系数(%);ρ为 大气降水量(mm/a);v为土壤水分蒸发量(mm/a)。
A<1 的地区,称为湿度不足带,土壤积盐过程强于脱盐过程,朝盐 渍化方向发展;A>1的地区,土壤朝脱盐方向发展。
在耕地严重不足的条件下,为满足人口急剧增长对植物食品的需求, 迫使人们不断扩大耕地规模,由于利用和管理不当,土壤盐渍化问题日 益突出,盐渍化土地的面积以每年近700km2的速度扩大。除基本建设 和住宅建设平均每年占用耕地2000万亩外,土壤盐渍化的快速发展是可 耕地不断减少的原因之一。
区域分布广泛
(2)风的作用
风在盐渍土壤形成中的作用主要表现在两方面:
一是在内陆盐矿体、盐沼泽、盐池或盐漠附近,盐分呈固体粉末 被风力侵蚀、搬运,在沉降区聚集形成盐渍土,或者在滨海地区或内陆 盐湖附近,海水或咸水随风飘洒,降落在地表促进土壤的盐渍化;
二是风力作用可增强土壤蒸发强度,促进土壤的积盐过程。
外部条件——地表径流
3、盐渍土形成的基本模式
根据上述包气带与外部环境间的盐分交换关系,可以将盐渍土的成 因归纳为两种模式。
(一)盐分单向输入的土壤盐渍化模式 (二)盐分双向输入的土壤盐渍化模式
在潜水埋藏深度较大,毛细上升高度远低于植物根系主功能区的地 段,潜水既不能为土壤层和植物供给水分,也不会供给盐分。土壤盐分 主要来自地表,由风尘、大气降水、灌溉水或暂时性地表径流所携带的 盐分提供,形成由上而下的盐分输入方式。
在我国河北平原,“临界深度”约为3.5-3.8m,在河南豫北引黄灌 区,约为2m。
内部条件——潜水的矿化度
潜水的矿化度
潜水的矿化度反映了潜水中含盐量的多少。 在潜水埋藏深度小于“临界深度”的条件下,矿化度越 高,潜水供给土壤的盐分就越高,土壤盐渍化的可能性就越 大。 在潜水埋深小于“临界深度”条件下,如果抽取潜水进 行灌溉,潜水的矿化度越高,土壤获得水量的同时,也会获 得更多的盐分。
主要分布在我国东部滨海低平原和各大河三角洲。由于长期受海水侵 袭,土壤和地下水含盐量很高。 (七)高寒荒漠-湖盆盐渍土区
主要指昆仑山以南、横断山以西的青藏高原。该高原的众多短而分散 的内流河汇成许多孤立的湖泊,湖水含盐蒸发形成。
黄河三角洲的土壤盐渍化分布
1997年
2000年
危害严重
(一)危害农业和畜牧业
(四)半干旱、半湿润苏打盐渍化区 集中分布在松嫩平原、三江平原和内蒙古东部地区。区内的盐渍化土
壤为苏打土,可分为松辽平原半湿润草甸碱化-苏打斑状盐渍土和三江 平原半湿润草甸沼泽零星苏打盐渍化土。 (五)半湿润季风气候盐渍-苏打碱化区
我国盐渍化土壤分布面积最大的类型区,主要分布在半干旱半湿润的 华北平原、山西汾河流域和陕西泾、渭河流域。可分为黄淮河草甸盐渍 土亚区和汾渭河谷半干旱氯化物-硫酸斑状盐渍土亚区。 (六)半湿润和湿润季风气候滨海盐渍化区
广泛分布于 我国内蒙古、 青海、新疆 等地。
对于这种成因的盐渍土,人们常用刮去盐结皮的办法,将盐碱地 改造成可垦植的土地。
盐分单向输入的土壤积盐模式
这种盐渍土形成模式大多发生在毛细上升高度接近或高 于植物根系主功能区的地下水浅埋藏地段。
干旱半干旱地 区,农田、平 原水库周边、 渠道两侧和地 形局部低洼处
地表径流对土壤盐渍化的影响主要有两种:
一是直接影响,即通过河流泛滥或灌溉将盐分直接带入 土壤中,使土壤含盐量升高,发生土壤盐渍化;
二是间接作用,即由于河流和灌溉对地下水的补给作用, 使得地下水位提高甚至上升至地表,在蒸发作用下将盐分 带入土壤中。
外部条件——土壤冻融
在高纬度或高海拔地区,土壤在一年中有较长时间的冻结 期,土壤水盐运动与土壤的冻融有密切关系。
据内蒙河套平原的统计资料,许多渍区每年因盐渍化而死亡的作 物占播种面积的10-20%,甚至达到30%以上。黄淮海平原仅轻度、中 轻度盐渍土就造成农作物减产10-50%,重度的则颗粒无收。山东因此 造成的经济损失就达15-20亿元,宁夏平均每年减产4000多万kg,新 疆则达1亿kg。
(二)危害交通电力等基础设施安全
北纬33°以北的干旱和半干旱地区
其中分布面积最广的 是内蒙古,其次是山 东,再次是新疆,第 四位是河北。
按自然地理条件、形成过程和盐分组成,可将我国盐渍土划分为 7个类型区:
(一)极端干旱荒漠盐渍土区 塔里木盆地、吐鲁番盆地和柴达木盆地。
(二)干旱荒漠和荒漠草原盐渍土区 1、黄河中上游半干旱半荒漠盐渍化区 包括陕西、甘肃、青海、内蒙古的部分和宁夏的大部分地区。区内除
盐渍化在我国分布很广,除滨海半湿润地区盐渍土外,大部分分布 在沿淮河-秦岭-巴颜喀拉山-唐古拉山一线以北,即北纬33度以北的 干旱半干旱地区。据现有资料,全国18个省区分布有盐渍土,总面积约 81.8万km2,占全国面积的8.5%,其中现代盐渍土约占45%(36.93万 km2),残余(历史上形成的)盐渍土约44.87万km2,另外,还有潜在 的盐渍土17.33万km2(含盐量较高具备形成条件)。
外部条件 内部条件
地形条件 气候条件 地表径流 土壤冻融 人为活动 潜水的埋藏深度
潜水的矿化度 包气带岩性结构 潜水含水层的透水性
1、形成条件
外部条件
地形条件
盐渍土的分布往往与地形条件有密切的关系,现有的盐渍土和潜在 的盐渍化地区都集中在各种大小的低地和洼地。大者如山间盆地(柴达 木盆地)、山前平原(河北平原、松嫩平原)、河流下游的冲积平原 ――三角洲地区、滨海、滨湖平原低地以及干旱的大型的风蚀洼地等地 区。
土壤盐渍化所造成的土地退化是荒漠化的主要类型之一,因 而土壤盐渍化被视作一种环境地质问题。
土壤盐渍化是一个世界性的问题,涉及全球100多个国家和地 区.
研究表明,当土壤含盐量达到干土重的0.3-1%时,即相当于 弱盐渍土或中等盐渍土时,农作物的产量仅为正常产量的1/101/30。
成因分类:
原生盐渍化
外部条件——人为活动
土壤次生盐渍化 (1)将盐份带入,如灌溉、施肥、喷洒农药和废物排 放。 (2)改变区域水文循环模式或地下水的神流程。如水 力工程建设或采排地下水。 引水蓄水工程改变了地下水的循环,将深部高矿化水带 到地表,或使地下水潜水位增高,使潜水或土壤水的蒸发水 量变大,加速了土壤的积盐过程。 例如,酝酿多年的南水北调工程。有人曾做过估计,按 年调水300亿m3计,调入区每年增加的盐份就达600多万吨。
内部条件——包气带岩性结构
构成土壤包气带的颗粒较细,毛细上升的最大高度越大, “临界深度就越大”。
在潜水埋深相同的不同地段若包气带有细颗粒组成,潜 水的蒸发作用越明显,土壤积盐越显著。除此之外,毛细上 升高度还与包气带的岩性组合有关。
内部条件——潜水含水层的透水性
潜水含水层透水性好坏,往往决定地下水交替的快慢。 如果透水性好,来自包气带的淋洗水进入透水性好的含水 层,可及时被带走,有利于土壤的脱盐。另外,由于径流 条件,如地下水交替积极,往往潜水矿化度也相对较低。
三、土壤盐渍化的机理
在50年代,苏联学者认为,潜水积极参加土壤的成壤过程 乃是土壤盐渍化最普遍和最根本的原因。
这种说法并不全面。 例: ① 我国西北荒漠地区,罗布泊、河西走廊。 ②长江三角洲地区、江汉平原。
所以,有必要从盐渍土的形成条件和土壤中盐分的运移机理两方面 来讨论。
土壤盐渍化 形成的条件
春季时土壤表层温度高,水分在表层汽化较多,溶解在水 分中的盐分也随之向地表运动,形成春季积盐期。
秋季气温高,土壤冻土层全部解冻,土壤水分以上行为主, 成为秋季积盐期。
冻结期冻土层和地下水埋深仍存在着一定的水力学关系, 上层土壤冻结后,冻土层与其下部的土层存在着一定的温度 差,此时土壤水分会从下部较温暖湿润的土层中向冻土层运 动,并将溶解在水分中的盐分带入冻土层,形成一种隐蔽性 积盐过程。
内部条件
影响土壤积盐的内部条件主要是地下水和介质条件两个 方面。
地下水条件:主要指潜水的埋藏深度和矿化度; 介质条件:指包气带的岩性结构和潜水含水层的透水性。 这四个要素通过影响水分和盐分在地下水-包气带中的 迁移转化过程,从而影响土壤的积盐和脱盐过程。
内部条件——潜水的埋藏深度
潜水的埋藏深度
2、包气带与外部环境间的盐分交换
包气带是一个典型的开放系统,与外界环境间不断地进行着水分和 盐分的交换。
从总体上看,可将它与环境间的盐分传输关系分为两大类:一是来 自环境中的盐分在包气带内积聚,即盐分从环境向包气带内输入;二是 包气带内的盐分排向外部环境,即盐分从包气带向环境输出。
当来自环境的盐分输入与系统向环境的盐分输出大致相同时,包气 带处于宏观稳定状态;当盐分输入持续高于盐分输出时,包气带内以积 盐作用为主,土壤发生盐渍化;当盐分输入长期低于盐分输出时,包气 带内以脱盐作用为主,土壤中的盐分含量呈减少趋势。
③低地或洼地处的潜水埋藏深度相对较浅,水分蒸发散失在大气 中,而盐分则留在土壤中,不断在地表积累。此外,微地形的变化也会 引起土壤盐分的再分配。
外部条件——气候条件
气候条件是影响土壤盐渍化的另一重要因素。我国大部分盐渍土分 布在北方干旱、半干旱区和滨海地区,其分布特征与气候条件的分布相 一致。
(1)降雨与蒸发
现代积盐的硫酸盐-氯化物或氯化物-硫酸盐盐渍土外,还有部分残余 盐渍土。
2、甘、蒙、新干旱荒漠盐渍化区 包括甘肃河西走廊、内蒙古西部阿拉善高原和新疆天山以北地区,分 布土壤含盐量很高的内陆盐渍土。 (三)半干旱和干旱草原盐碱化区 主要分布在内蒙古东部高平原,包括呼伦贝尔高平原和内蒙古草原东 部地区。
潜水的埋藏深度较小时,蒸发作用明显。
临界深度——分析土壤盐渍化成因的一项重要指标 “不会引起作物根系活动层产生盐渍化的潜水面所处的最小深度”
“临界深度的大小”是支持毛细的最大上升高度与作物根系活动层 厚度之和。不同作物根系活动层厚度不一,一般取0.6-1.0m,最大毛细 上升高度与包气带岩性有关。所以,在不同地区是个可变值。
外部条件——地形条件
①地势低洼处多是地下水的排泄区。地下水从补给区到排泄区的 径流过程中,随蒸发浓缩和水岩相互作用,盐分不断积聚,矿化度不断 增高,为土壤盐渍化的发育提供了充足的盐分来源;
②低地和洼地通常也是地表水的汇区,地表径流将盐分从周边地 势较高处携带到此,也为土壤的盐渍化提供了盐分来源;
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