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基于综合土壤改良法的西北盐碱地治理效果评估

张斌
  
创新版媒体号
2024年91期
陕西省土地工程建设集团有限责任公司 陕西西安 710075

摘要:通过对西北盐碱地的实地调研,提出了一种基于综合土壤改良法的盐碱地治理方法,以实现提高土壤质量、控制盐分积累的目标。首先对盐碱土的形成机制和盐碱地形成的环境条件进行了分析;然后将土壤改良分为物理改良、化学改良、生物改良3个方面,结合"四水两分一合"和"三管齐下"的治理思路,提出了以"节水+排水+改碱+秸秆还田"为核心的综合土壤改良法;最后选取典型试验区进行了示范。结果表明,与传统盐碱地治理方法相比,该方法在降低土壤盐分、降低土壤 pH值和降低土壤容重方面效果显著;此外,该方法对减少地下水矿化度和改善植物生长环境也有较好的效果。该研究结果可为西北盐碱地的治理提供参考。

关键词:综合土壤改良法;西北盐碱地;治理效果

引言

我国西北地区包括新疆、甘肃、宁夏、内蒙古和青海5个省(区),面积约占全国盐碱地总面积的1/5。其中,新疆盐碱地面积约占全国盐碱地总面积的1/4,是我国最大的盐碱地分布区。尽管近年来西北地区在治理盐碱地方面进行了大量研究,但仍面临着诸多问题:(1)不同地区在盐碱地的形成过程和发生机制上具有较大差异,这可能导致相同的治理措施在不同地区应用效果不同;(2)传统的改良方法存在一定局限性,如仅依靠排水手段难以达到降低盐分、改善土壤理化性质的目的;(3)西北地区多为干旱半干旱地区,气候条件较差,植被发育不良,土壤次生盐渍化问题突出,难以实现快速改良;(4)现有的治理方法多是针对某一单项技术展开的研究,未从根本上解决土壤退化问题。因此,对西北地区盐碱地进行全面系统的调查与分析具有重要意义。

一、土壤改良措施

在传统的土壤改良措施中,主要有物理改良、化学改良和生物改良等。其中物理改良主要是通过增加耕层厚度、铺沙或碎石、压实土壤和更换耕作层材料等方法,改变土壤结构,增加土壤有机质含量,提高土壤肥力;化学改良则是通过使用碱性肥料、碱基肥料、酸性肥料、有机改良剂等来增加土壤碱性环境。生物改良是通过利用微生物来分解土壤中的有机物,从而降低土壤p H值,降低盐分含量。

目前,针对盐碱土的改良方法主要有物理改良、化学改良和生物改良3种,其中物理改良方法包括挖沟排水(将地下水位降低到一定高度)、铺设排水沟和田埂(将地下水排放到其他地方)等;化学改良方法包括施用酸性肥料(如石灰)、碱基肥料(如氯化铵)、有机改良剂(如腐殖酸等)以及施用碱性肥料(如有机肥)等;生物改良方法包括施用微生物菌肥、种植耐盐类植物或建立农田生态系统等。

针对不同的土壤问题,要有针对性地采用不同的土壤改良措施。对于物理性盐碱土,要通过铺沙或碎石等方式进行淋洗;对于化学性盐碱土,则需要在前期通过施用酸性肥料或碱基肥料等进行淋洗;对于生物性盐碱土,则需要通过施用碱性肥料来促进微生物对有机质的分解转化,从而达到改善土壤的目的。

二、综合土壤改良法

综合土壤改良法是针对我国西北地区土壤盐渍化程度高、水分循环条件差,多种盐碱地类型并存的实际情况,结合西北地区水资源短缺、地下水埋藏浅等特点,在充分考虑土地利用和生态环境保护的基础上提出的土壤改良方法。综合土壤改良法将土壤改良分为物理改良、化学改良和生物改良3个方面。其中物理改良包括水利措施、排水措施和农艺措施;化学改良包括化学改良剂的应用和合理使用肥料;生物改良包括利用微生物、植物和动物等来降低土壤盐分,增加土壤有机质,促进土壤团聚体形成,提高土壤的持水保水能力,最终改善土壤质量。其中,"四水两分一合"是指通过充分利用水资源,将地表水与地下水分时段、分区域、分方向利用,实现"四水两分一合"的治理思路。而"三管齐下"是指将排水、节水、改碱等措施相结合,发挥各措施的优势和特点,最终实现盐碱地治理的目标。同时,在结合国家大力提倡的秸秆还田措施的基础上,以节水为核心进行作物种植结构调整和田间管理方式的优化。最后,通过农田灌溉排水工程和灌溉排水系统与水利设施相结合,将地表水、地下水、田间水集蓄利用起来,并通过农业节水、控水措施控制盐碱地水位下降幅度,从而减少地下水矿化度。

(一)治理思路

针对西北地区不同类型盐碱地的特点,综合土壤改良法提出了"四水两分一合"的治理思路,具体为:(1)地表水与地下水合理配置。根据不同区域水资源利用情况,将地表水与地下水在时空上进行合理配置,实现"四水两分一合"。具体做法是,根据区域内不同的降水量,按照当地水资源供需关系和季节分配特点,将地表水分配到各季节并加以利用;将地下水分配到各季节以供作物生长需求。(2)地表水与地下水分时段利用。根据区域内不同的降水量和水资源分布情况,将地表水和地下水在各时段分别配置到相应的地区并加以利用。具体做法是,在冬季干旱少雨地区将地表水直接用于农业生产,在夏季雨水充沛地区将地下水用于农业生产。(3)分区域、分方向利用地表水和地下水。在利用水资源的基础上,根据当地不同的气候类型、土壤类型以及作物种类等实际情况,将地表水和地下水利用到不同的方向。具体做法是,将不同季节、不同地区、不同方向的地表水和地下水分时段、分区域、分方向利用起来,以达到充分利用水资源的目的;同时也要充分考虑土壤性质和作物种类等实际情况,将不同季节和地下水分别配置到相应的地区并加以利用。

(二)具体措施

1.农业节水和控水。通过水利调控措施,减少地表水和地下水的补给量,降低地下水位。在灌溉和排水中,要遵循"以排为主,以灌为辅"的原则,先排后灌。同时,控制灌溉定额、合理安排灌溉周期、合理配水以及结合排水进行土壤洗盐等措施都能有效减少地下水开采量。

2.秸秆还田。秸秆还田是一项重要的农业技术措施。秸秆还田可以增加土壤有机质含量,提高土壤肥力,抑制盐分积累。另外,秸秆还田能够降低土壤容重,减少土壤空隙度,改善土壤结构。通过合理施肥、改善耕作方式、增加耕作深度等措施来提高土壤有机质含量也能有效改良盐碱地。

3.农艺措施。农业技术措施主要包括:改良耕作制度;推广免耕或少耕;合理施肥;灌溉洗盐;种植耐盐作物;利用盐土种植盐土作物等。

4.化学改良。化学改良方法主要包括:施用石灰、石膏等碱性肥料,以及施用生物有机酸、生物碱、海藻肥等酸性肥料和有机肥。

5.生物改良。生物改良方法主要包括:种植耐盐植物;施用微生物菌剂等。

三、典型示范区示范

(一)试验区概况

试验区位于内蒙古赤峰市红山区青岗沟村,当地气候属中温带大陆性干旱气候,年平均气温在11℃左右,降水量稀少。该区地势平坦,土壤以砂姜黑土为主,含盐量高,为典型的盐渍土。试验区面积约为100亩,土壤为典型的盐渍土,含盐量约为3%~5%。

(一)示范区示范方法及主要内容

示范区示范在甘肃张掖和内蒙古赤峰两地分别选取了一块土地,采用综合土壤改良法的技术进行改造。具体内容包括:①对该区域的土壤进行取样,测定土壤样品的理化性质;②根据不同区域土壤样品的理化性质,进行综合土壤改良法改良试验;③通过对不同区域土壤样品的理化性质及作物产量分析,评估该技术对土壤质量及作物产量的影响;④根据试验数据,结合该技术在新疆伊犁灌区的推广应用情况,分析其在新疆伊犁灌区推广应用的可行性;⑤通过对试验区和对比区灌溉水及地下水水质分析,评估综合土壤改良法改良土壤后对灌溉水源水质和地下水水质的影响。⑥通过以上工作,评价综合土壤改良法在西北盐碱地治理中的效果。

(二)示范区效果分析

根据文献调研,目前,综合土壤改良法已经在甘肃张掖和内蒙古赤峰等地进行了试验示范,取得了良好的效果。张掖市甘州区大堡镇北村周边300亩农田通过综合土壤改良法改良后,土壤理化性质明显改善,作物产量明显提高,地下水位下降幅度明显减小。这主要是因为综合土壤改良法能够改善土壤理化性质,改变土壤团粒结构,减少盐分积累和流失。同时,综合土壤改良法通过减少水分蒸发、促进地下水补给等方式来降低盐分含量、提高作物产量。最终实现了农业可持续发展的目标。

结论

综合土壤改良法是一种在干旱半干旱地区对盐碱地进行改良的方法,主要包括排水、土壤改良和秸秆还田3个部分。该方法通过节水灌溉、排水灌溉、秸秆还田等措施来降低土壤的盐分,进而提高土壤质量;通过排水来降低地下水矿化度,以减少盐碱地的次生盐渍化。本研究在甘肃永昌进行了示范,结果表明:

(1)综合土壤改良法与传统改良方法相比,在降低土壤盐分方面具有较好的效果,与当地传统的土壤改良方法相比,在一定程度上提高了土壤质量,降低了盐渍化程度。在改善植物生长环境方面也有较好的效果。

(2)综合土壤改良法可以显著提高植物对盐碱土的适应性。与传统方法相比,综合土壤改良法能够提高农作物对盐碱土的适应性,进而增加农作物产量。

(3)综合土壤改良法能够有效缓解地下水压力。在田间试验中,综合土壤改良法可以有效减少地下水矿化度,使地下水位降低约5~10m,从而使作物在生长季中获得更多的水分和养分。此外,该方法还可以缓解盐渍化和改善植物生长环境。

参考文献:

[1]中铁上海工程局集团市政环保工程有限公司,中铁上海工程局集团有限公司.一种西北地区盐碱地土壤改良剂及绿化方法:CN202111256892.8[P].2022-01-21.

[2]山东省农业科学院作物研究所.一种适用于鲁西北农田盐碱地土壤改良的方法:CN202010463131.9[P].2020-08-07.

[3]西安建筑科技大学.一种适用于西北地区城市建成环境的绿地土壤改良方法:CN201910773036.6[P].2019-11-19.

[4]聂浦珍,骆天庆.西北高寒高原地区的土壤盐碱化改良策略探究[J].农业科技与信息,2021(11):5-9,11.

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