环渤海地区滨海盐碱地不同排盐处理下的台田降盐效率

第32卷第3期2010年3月2010，32（3）：436-441ResourcesScienceVol.32，No.3Mar.，2010文章编号：1007-7588（2010）03-0436-06环渤海地区滨海盐碱地不同排盐处理下的台田降盐效率张国明1,史培军1,岳耀杰2，3,张化2，3,于长水2，3（1.北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室，北京100875；2.北京师范大学地理学与遥感科学学院，北京100875；3.北京师范大学区域地理研究重点实验室，北京100875）摘要：本文以环渤海区域河北省黄骅市中捷农场的盐碱荒地为研究对象，采用台田-浅池土地利用新模式，同时在台田底部设计了4种脱盐工程处理，通过分析2年各底部排盐措施的排盐效果，得出结论：不同底部排盐措施处理下，经过两年种植后的台田土壤表层、耕层以及1m土体的脱盐情况以底部弧形覆膜+埋设排盐暗管排盐措施最为明显，1m土体脱盐率达35.6%；底部苇把+棉花秆覆盖处理也有较好脱盐效果，脱盐率为25.6%；底部弧形覆膜+耕层地秸秆覆盖处理1m土体脱盐率为20.4%；这3种处理具有相同脱盐特征，均为表层＞1m土体＞耕作层；底部铺设苇板处理和对照处理土壤盐分未降反增，且增加情况为耕层＞1m土体＞表层。初步证明修建台田时，台田底部采用弧形覆膜+埋设排盐暗管的排盐措施可有效加快台田土壤排盐速度，达到改良盐碱荒地土壤目的。关键词：台田；排盐处理；降盐效率；滨海盐碱地；环渤海地区收稿日期：2010-01-15；修订日期：2010-02-23基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）项目：“海冰资源淡化与利用技术”（编号：2006AA100206）。作者简介：张国明，男，山西孝义人，博士，讲师，主要从事资源高效利用与区域发展研究。E-mail:[e-mail]通讯作者：史培军，E-mail:[e-mail]1引言环渤海地区一直是我国重要的传统核心区域经济带和粮食产区之一，也是水资源保障压力最大的地区，人均水资源不到全国的1/5，淡水资源与土地资源相对短缺成为制约区域发展的两大瓶颈[1]。该地区滩涂资源占全国的1/3以上，具有巨大开发潜力[2]。环渤海沿岸拥有大面积的滩涂和盐碱荒地，是该区未来重要后备耕地资源，总面积约68.00×104hm2,开发改造这些中低产盐碱田及荒地已成为区域内净增后备耕地资源的一个方向。国内外对于盐碱土的改良和利用进行了大量的研究，有许多成熟的技术[3，4]。沿海滩涂是十分敏感的海陆交替复合生态系统，科学、高效的资源开发利用将极大地提高系统的生产能力，持续向人类提供越来越多的粮、棉、油等农产品[5]。二十世纪五六十年代，国家工业经济刚刚起步，工业水资源缺口压力较小，区域内农田可以引黄河水来灌溉，但由于近几十年来淡水资源短缺，原有水田变成旱田，盐渍化程度加剧，土地质量差，利用方式单一，生产力低下，农民收入降低，进一步改造利用这些滩涂盐碱荒地就遇到了条件制约，改造利用难度加大。寻找和扩大新水源，改造淡水资源总量，构造合理的盐碱土地利用模式，开发以服务城市为核心、以水土资源高效利用为特点的环渤海沿岸城郊型农业和远郊型农业，是这一地区农业可持续发展的战略任务。近年来，渤海海冰作为淡水资源的应用研究与淡化技术取得了一系列的进展[6-8]。肖建国、张国明等对海冰水农业利用进行了前期研究探讨[9-12]，试验证明3g/L海冰水灌溉农田不会对土壤盐分产生积累。自从1996年起，环渤海湾河北省沧州地区利用盐度低于5‰的咸水灌溉小麦100万hm2以上,咸水灌溉小麦均不同程度地增产[13]。由此可见，环渤海区域粮食增产的潜力巨大，特别是利用海冰水灌溉改良盐碱地的改造对粮食生产的发展具有决定性的作用。合理解决农业灌溉问题和提高耕地有机肥力，是解决环渤海地区农业发展的关键。2010年3月张国明等：环渤海地区滨海盐碱地不同排盐处理下的台田降盐效率本文以环渤海区域河北省黄骅市中捷农场的盐碱荒地为研究对象，通过利用海冰水在作物春季干旱的关键期进行灌溉，同时在台田底部采用不同脱盐工程处理模式，来研究对比台田不同处理的排盐效果。2实验设计与工程措施2008年修建试验台田，高度1.5m，坡降比1∶1，呈东西向，设计4个底部排盐措施以及对照处理，不同措施之间采用塑料薄膜隔离。（1）处理A：底部弧形覆膜+埋设排盐暗管。台田底部1.2m处，采取底层衬膜隔盐，衬膜厚度0.1mm，尽量设计成弧形，塑膜上按照0.5m间距，加设沥水排盐暗管，见图1。（2）处理B：底部苇把+棉花秆覆盖。在台田底部垂直与台田长度方向，由内向外倾斜铺设直径10～15cm左右的苇把；苇把间隔3m，相错排列，共6行。占台田面积1/3。苇把上覆盖未粉碎棉花秆20cm。棉花秆上部继续挖土抬田，增高到1.2m，上覆剥离后表土40cm。考虑新建土体有不同程度的下落位移，因此耕层土体高于设计土体10cm左右，见图2。（3）处理C：底部弧形覆膜+耕层地秸秆覆盖。台田底部1.2m处，采取底层衬膜隔盐，衬膜尽量设计成弧形，有利于盐分随水沿衬膜排出。台上0～40cm耕作层下，覆盖粉碎后棉花秸秆10cm，占整个台田面积1/3，面积约400m2。需用棉花碎秸秆40m3，见图3。（4）处理D：底部铺设苇板处理。台田修建前，首先利用挖掘台田土的一部分铺设成倾斜状，上直接覆盖厚度约8cm厚的苇板，苇板铺成斜坡形状，利于快速排盐，然后上面覆盖台田土约80cm左右，平整后覆盖已经剥离的表土0～30cm左右作为新建台田耕作层，见图4。（5）处理E：底部无任何排盐工程处理对照。3结果及分析3.1各处理表层土壤排盐效果分析对试验台田2008年度、2009年度作物生育期5月—10月份的同期土壤盐分含量进行分析，并对比图1底部铺设排盐暗管处理Fig.1Layingofundergroundpipesfordrainagesalt图2苇把加棉杆隔断处理Fig.2Cutting-offtreatmentwithreedandcottonstalk437第32卷第3期资源科学其排盐效果（表1），可以看出，台田底部不同处理表层（0～10cm）土壤盐分脱盐情况为：底部采取排盐措施的处理A、处理B、处理C土壤表层盐分均有明显脱盐效果，其中处理A脱盐率为50.2%，处理B脱盐率为35%，处理C脱盐率为22.3%，表层土壤盐分含量均降低到3g/kg以下；而处理D盐分含量则略有增加，盐分由3.467g/kg升高到3.820g/kg，升高了10.2%；未采取脱盐措施的处理E对照则盐分有所增加，土壤盐分含量由1.957g/kg增加到4.055g/kg，盐分含量成倍增加。各处理表层土体脱盐顺序为处理A＞处理B＞处理C，处理E盐分含量增加要大大高于处理D。3.2各处理耕作层土壤排盐效果分析台田工程措施是为了改造盐碱荒地，使其产生种植生产效益，作物生长的耕作层盐分含量对于作物生长有着重要的影响。分析各处理耕作层土壤排盐效果（表2），可以看出，台田底部不同处理耕作层（0～30cm）土壤盐分脱盐情况为：底部采取排盐措施的处理A、处理B、土壤耕作层盐分脱盐效果明显，处理C耕作层土壤脱盐率较小，仅为5.6%，处理D、处理E盐分含量则均有所升高，处理D盐分含量由3.467g/kg升高到4.397g/kg，升高26.8%；未采取脱盐措施的对照处理E耕作层土壤盐分含量增加最高，由1.957g/kg增加到4.381g/kg，盐分增加图3底部弧形塑膜隔断+碎棉花秸秆处理Fig.3Scenesofplasticcutting-offatthebottomandshreddedcottonstalksonthetop图4底部苇板排盐隔断处理实施Fig.4Scenesofdrainagesaltusingreedboard(duringcovering)表1各种处理表层土壤（0~10cm）排盐效果对比Table1Desalinizationefficiencyofvariousdrainagetreatmentsintopsoil（0-10cm）（g/kg，%）排盐处理ABCDE含盐量2008年4.9364.1852.8253.4671.9572009年2.4602.7192.1953.8204.055脱盐量2.4761.4660.630-0.353-2.098脱盐率50.235.022.3-10.2-107.24382010年3月张国明等：环渤海地区滨海盐碱地不同排盐处理下的台田降盐效率。各处理0～30cm耕作层土体脱盐顺序为处理A＞处理B＞处理C，处理D、处理E耕作层盐分含量均增加，且增量处理E＞处理D。3.3各处理1m土体排盐效果分析通过工程措施修筑台田来改造重盐碱地，降低整个土体的盐碱含量，使其既有利于农作物的生长，又能长期性降低土体盐分含量是解决问题的关键。台田1m土体为作物生长敏感深度，又是降盐改良的重要土体部分。分析表3可以看出，底部采取不同排盐工程措施处理，经过两年的种植改良，1m土体盐分脱盐效果以处理A最为显著，盐分含量由5.10g/kg降低到了3.283g/kg，脱盐率达35.6%；处理B也有较好脱盐效果，脱盐率为25.6%；处理C的1m土体盐分含量由3.938g/kg降低到了3.134g/kg，脱盐率20.4%；而处理D、处理E盐分含量则有所增加，达到4g/kg左右。各底部排盐处理1m土体脱盐顺序为处理A＞处理B＞处理C。3.4不同排盐处理台田降盐特征分析通过分析不同底部排盐处理台田降盐特征（图5），可以看出，不同底部排盐措施处理下，经过2年种植后台田土壤其表层、耕层以及1m土体的脱盐情况处理A、处理B、处理C具有相同特征，均为表层＞1m土体＞耕作层；整体来看，处理A的表层、耕层以及1m土体均有良好脱盐效果。分析其原因，A处理下铺塑膜，有效阻隔了土壤毛细管的作用，地下水无法通过毛细管将盐分带上来，同时塑膜上有排盐暗管，有利于台田上部土体盐分随将雨及灌溉水排出，但上部耕作层土壤依旧比较粘重，排盐需要长期的降雨及有效的灌溉。而处理B采用底部铺苇把，并在苇把上部整体覆盖棉花秆，苇把起到了排盐通道作用，棉花秆在台田底部的土体内部形成了较大孔隙，也起到了阻断土壤毛细管的作用，因此也起到了比较好的脱盐效果。处理C为底部弧形覆膜+耕层底秸秆覆盖，底部弧形覆膜同样对地下咸水的毛细作用起到阻隔效果，由于底部没有顺畅的排盐通道，因此整个土体的脱盐效果不及处理A和处理B，但是分析数据表明，处理C表层土壤在整个生育期间土壤盐分含量均在较低范围内波动，原因可能是耕层底部渗透性较好的碎秸秆层加速耕层土壤脱盐，同时粗糙的秸秆孔隙又较好的破坏了土壤的毛细作用，降低了蒸发引致的盐分表聚。处理D为底部铺设苇板处理，土壤盐表2各种处理耕层(0~30cm)土壤排盐效果对比Table1Desalinizationefficiencyofvariousdrainagetreatmentsintillagelayersoil（0-30cm）（g/kg，%）排盐处理ABCDE含盐量2008年4.9364.1852.8253.4671.9572009年3.2833.4162.6664.3974.381脱盐量1.6530.7680.159-0.931-2.424脱盐率33.518.45.6-26.8-123.8表3各种处理土体1m土壤排盐效果对比Table3Desalinizationefficiencyofvariousdrainagetreatmentsin1mlevelsoil（g/kg，%）排盐处理ABCDE含盐量2008年5.1004.6553.9383.7372.6072009年3.2833.4633.1344.4464.231脱盐量1.8171.1930.804-0.710-1.624脱盐率35.625.620.4-19.0-62.