松嫩平原盐碱土集成治理技术的研究

　2010年6月灌溉排水学报

　第29卷第3期　

Journal of Irrigation and Drainage

文章编号:167223317(2010)0320080205

松嫩平原盐碱土集成治理技术的研究3

司振江1,2,张忠学1,李芳花2,黄彦2

(1.东北农业大学,哈尔滨150030;2.黑龙江省水利科学研究院,哈尔滨150080)

摘　要:松嫩平原土壤盐碱化问题及其不断扩大的趋势已严重影响地方经济与生态建设的可持续发展,通过对松嫩平原盐碱土特征的具体分析,采用振动深松技术与生物生化盐碱地改良技术优化、组合,形成了适于松嫩平原地区盐碱土改良的集成技术模式。该模式的运用改善了土壤结构,使土壤物理、化学指标发生良性化改变,提高了牧草产量,恢复了盐碱草地的生态环境。

关　键　词:盐碱土特性;振动深松;集成技术治理

中图分类号:S156 文献标志码:A

1　松嫩平原盐碱土特性及问题分析

1.1　松嫩平原盐碱土特性

松嫩平原盐碱土主要集中分布在嫩江、松花江二岸的松嫩平原西部地区,南片以吉林省白城市、松原市为集中分布地区,北片以黑龙江省齐齐哈尔市、大庆市、绥化市为集中分布地区,其中轻度盐碱化(代换性钠5%～15%,盐碱斑率<30%)为123.4万hm2;中度盐碱化(代换性钠15%～30%,盐碱斑率30%～50%)为64.7万hm2;重度盐碱化(代换性钠30%～50%,盐碱斑率50%～70%)为98.6万hm2,盐碱化面积以每年2万hm2的速度增长。

与我国其他盐碱土集中分布区域相比,松嫩平原盐碱土具有明显的自身特点。①盐碱类型以苏达盐碱为主。该区域地下水埋深在1.5～3.0m,矿化度2～5g/L,最高达10g/L,地下水和土壤盐分组成以碳酸钠、碳酸氢钠为主,呈强碱性反应,p H值8.5～11.0,代换性钠所占百分率较高,因此对植被危害性更大。

②该区属寒温带大陆性季风气候区,冻土层保持6个月以上,深达1.5～2.2m,土壤冻结过程中,冻层与非冻层的地温产生差异,引起毛管水分、盐分由底层向冻层移动,造成冬季土壤“隐蔽性”积盐现象。春季气温回升,地表蒸发逐渐强烈,使冬季累积于冻层中的盐分转而向地表强烈聚集,土壤冻结和融化形成了该区特有的水盐运动规律。③该区蒸发量是降雨量的3.5倍左右,在干旱条件下,水中的矿质离子因蒸散拉动作用聚集到土壤表面,导致土壤碱化,加上植被退化和碱斑的形成,显著恶化了该区的土壤物理性状。土壤物理性状的恶化以及地下水质量的下降是生态环境恶化的表现形式,是脆弱的自然因素叠加人类不合理利用的结果。

1.2　盐碱化问题分析

1)自然条件作用。该区域有广泛的闭流区和矿化度很高的无尾河,地下水矿化度高,排水出路不畅,浅层地下水处半封闭式的蓄水盆地,地下水运动缓慢,排泄以蒸发为主;降水集中在夏季,春季少雨多风,干燥度远高于年均值,春季蒸发量为降水量的8～10倍,可溶盐随水分运动不断累积于地表;土壤冻结过程中盐分随水分运动向上层冻层积累,春季融化过程中强烈的地表蒸发与下层冻层的阻断作用又使冻层中的盐分向地表聚集;上百年来土壤自然沉实使上层土壤密实度高,土壤透水性及蓄水性差,降水重力下渗减弱,毛管

3收稿日期:2009211210

基金项目:国家科技支撑计划项目(2007BAD88B01);黑龙江省发展高新技术产业专项资金(FW06B914)

作者简介:司振江(19592),男,黑龙江宝清人。教授级高工,博士研究生,主要从事农业生态环境研究。

通讯作者:张忠学(19672),男,黑龙江呼兰人。教授,博士生导师。

向上传导作用大,导致盐分单向聚集量不断增加,盐碱化程度不断加重。

2)人为因素的作用。松嫩平原地处半干旱地区,水利工程建设中注重大中型灌区及灌溉工程配套的建设,缺乏田间完善的排水系统,不能及时排除灌溉积水,抬高了地下水位,促使和加剧了次生盐碱化的发生。灌溉管理上由于灌溉定额过大和灌溉技术的不完善,延续多年的大水漫灌抬高了区域的地下水位,使水田灌溉区及周边旱田区、草原区土壤盐分上升,加重了盐碱化程度和盐碱化面积的扩大。

3)在人口增长与经济发展的压力下,对土地资源超出承载能力的过度垦殖,如滥垦、过牧、割草、搂柴、烧荒、挖药等都是导致土地盐碱化的不良经济行为;管理上缺乏因地制宜的水、土地资源利用规划,使得农业生态环境受到严重的破坏,发生了大规模的土地盐碱化。

针对以上问题,在黑龙江省松嫩平原盐碱化典型地区,通过关键技术选择、技术优化组合、技术指标确定等试验研究与分析,确定有效的分类综合治理技术模式。

2　材料与方法

2.1　试验区概况

试验区位于黑龙江省松嫩平原中部地区的安达市,该地区水源缺乏,雨量稀少,降雨分布不均,集中在7、8、9月份,占全年降雨量的80%,多年平均降雨量430mm,多年平均蒸发量1645mm,年蒸发量为降水量的3～4倍。区域内土质瘦弱坚硬,肥力较差,重度盐碱化草原面积占总面积的35%左右,其余为中、轻度盐碱化草原。属于松嫩平原西部苏打盐碱土地带,盐碱区土壤含盐量达1.12%,平均p H值为9.92。

2.2　试验处理设计

1)土壤改良方法的确定试验

设计重度盐碱土振动深松、羊草和披碱草混播条件下土壤改土剂(康地宝)最佳施用量试验,采用0、3.75、7.5、11.25、15.0、18.75、22.5kg/hm2的7个施用量水平,1个对照区,3次重复,共24个小区,每个小区面积为67m×50m,共计8hm2。试验区整地、喷施、混合播种的处理方法均相同,对照区不采取任何人为干预措施,不改变土壤原有结构、植被状况。调查内容包括环境因子、植被、土壤物理、土壤化学等因子。

2)盐碱土分类治理技术模式确定

在深松振动相同条件下,根据治理区盐碱土物理化学特性、地面植被状况确定人工播种、人工补播或免播,施用土壤改良制剂或不施用,设计重、中、轻度盐碱土治理模式的3个水平,3次重复,每个小区面积33.33hm2,共计100hm2。

3)试验观测内容

每年5—11月定期测定内容:①环刀、铝盒取样,测定土壤密度、含水量及土壤相对固相率,采用同心环法测定土壤水分累计入渗量;②对0～10、10～20cm分层取土,现场取土后,经风干、粉碎处理后测定土壤化学指标,包括土壤p H值、水溶性阳离子(Na+、K+)含量、全盐量、全氮、全钾、全磷、有机质含量等指标;③每年8月下旬测定每个小区的群落生物量、产量。

2.3　改良技术选择

1)振动深松改良土壤技术

振动深松是一项独创性土壤耕作技术,具有耕作改土的独特功效和作用。①通过振动深松作业,在50cm深度的松土范围内,碎土率达到70%以上,改善土壤的物理性状,重新组合土壤团粒结构,调节土壤水、肥、气、热条件,创造植被根系生长和发育的良好环境。②能够打破土壤板结层,提高土壤通透性(透气、透水)、涵养性(含蓄水、养分),涵蓄天然降水,扩大土壤蓄水容量。较传统的整地方法每年可多涵蓄降水60mm左右,相当增加2次灌溉水,为牧草提供生长所需水分。③对盐碱土,通过深松耕作切断土壤毛细管,阻断土壤底层盐碱上升通道,防止土壤盐分随水分蒸发向表土层聚集,缓解了返盐现象;雨季淋洗作用的调节,改变土壤盐分运动方向,达到脱盐、洗盐的目的。

2)生物生化土壤改良制剂

引进盐碱土改良制剂“康地宝”。该生物性制剂是利用生物化学络合置换原理研制的。它能够利用有机生化高分子结合土壤中成盐离子,随灌溉水将盐分带到土壤深处,降碱除盐,迅速解除盐分对作物的毒害作用。同时具有调节植物细胞生理功能、增强细胞抗盐碱的能力,改善土壤团粒结构,活化土壤营养成分,使土壤中营养物质及微量元素转化为可利用状态被植物吸收,保证植物在盐碱地上正常出苗,促进生长,提高产量。