發(fā)布時(shí)間：2017-01-23所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 為研究農(nóng)田水利工程治理鹽漬化的效果，以天津市為例，結(jié)合 ArcGIS9.3 與試驗(yàn)分析方法，分析說明農(nóng) 田水利建設(shè)對土壤鹽漬化改良的作用。結(jié)果表明，1982-2008 年，鹽漬土面積由 49.40×104 hm2，降低到 32.42×
王秀麗 1，張鳳榮 1※，王躍朋 1，奉 婷 1，廉曉娟 2，王 艷 2
(1. 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193; 2. 天津市農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，天津 300192)
摘 要：為研究農(nóng)田水利工程治理鹽漬化的效果，以天津市為例，結(jié)合 ArcGIS9.3 與試驗(yàn)分析方法，分析說明農(nóng) 田水利建設(shè)對土壤鹽漬化改良的作用。結(jié)果表明，1982-2008 年，鹽漬土面積由 49.40×104 hm2，降低到 32.42×104 hm2，18.76%的鹽漬土完全脫鹽化，其他土壤鹽化程度也大大降低;2006-2010 年，來自于鹽漬土的新增耕地面積減少了 2.54×104 hm2，但有 1.11×104 hm2 的溝渠轉(zhuǎn)換成耕地;0～60 cm 內(nèi)的濱海鹽漬土剖面中，排水體系完 善的耕地，69.81%以上在輕度鹽化以下，而排水體系較差的荒地，40%以上為鹽土，僅 14.85%在輕度鹽化以下。 1982-2005 年，易形成鹽漬化的土壤面積由 65.55×104 hm2，減少到 49.60×104 hm2，減少區(qū)域與鹽漬化降低區(qū)的 分布區(qū)域一致。因此，農(nóng)田水利建設(shè)是通過改良鹽漬土的形成環(huán)境，從而達(dá)到治理鹽漬化的效果。對于溝渠分布過密的脫鹽化地區(qū)，可將部分廢棄溝渠納入宜耕后備資源中，通過土地整治促進(jìn)農(nóng)田集中連片，進(jìn)而推進(jìn)高標(biāo)準(zhǔn) 農(nóng)田建設(shè)。
關(guān)鍵詞：水利部職稱論文,土壤,鹽漬化治理,天津市
doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.20.012
中圖分類號：S156.4+6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1002-6819(2013)-20-0082-07
王秀麗，張鳳榮，王躍朋，等. 農(nóng)田水利工程治理天津市土壤鹽漬化的效果[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29(20)： 82-88.
Wang Xiuli, Zhang Fengrong, Wang Yuepeng, et al. Effect of irrigation and drainage engineering control on improvement of soil salinity in Tianjin[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE),
2013, 29(20): 82-88. (in Chinese with English abstract)
0 引 言
鹽堿土(也稱鹽漬土)包括各種鹽土和堿土以 及不同程度鹽化和堿化的土壤，是在氣候干旱、地面蒸發(fā)強(qiáng)烈、地勢低洼、含鹽地下潛水位高的條件 下，土壤表層或土體中積聚過多的可溶性鹽類而形成的[1-2]。在中國干旱、半干旱以及半濕潤氣候蒸降 比大于 1 的地區(qū)，如果地下水位高，則土壤水的毛 管上升到達(dá)地表的量大于重力下行水流的量，在此 情況下，地下水中的可溶性鹽類隨上升水流蒸發(fā)、 濃縮，積聚于地表，形成鹽土[1]。由此可見，區(qū)域 的水文、氣候條件與土壤的鹽漬化密切相關(guān)[3-5]，是 形成鹽漬化的主要因素。據(jù)第二次全國土壤普查資料顯示，中國鹽堿土面積為 34.70×106 hm2。隨著人 口的不斷增長，為了滿足糧食需求，鹽堿土作為一 種具有巨大開發(fā)潛力的土地資源，引起人們的重
收稿日期：2013-06-12 修訂日期：2013-09-15 基金項(xiàng)目：國家科技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)(編號：2008FY110600);國家科 技基礎(chǔ)性工作專項(xiàng)(編號：2012FY112100) 作者簡介：王秀麗(1983-)，女，河南焦作人，博士生，研究方向?yàn)?土壤資源評價(jià)、土地利用與保護(hù)。北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院， 100193。Email：wangxiuli0614@163.com.
※通信作者：張鳳榮(1957-)，男，河北滄州人，博士，教授。主要 研究方向?yàn)橥寥赖乩怼⑼恋卦u價(jià)與可持續(xù)利用。北京 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資
源與環(huán)境學(xué)院，100193。Email：frzhang@cau.edu.cn
視。自 20 世紀(jì) 50 年代開始，中國就開始通過農(nóng)田 水利與農(nóng)業(yè)生物措施相結(jié)合等方式來改良鹽土種植作物，成效顯著，各地的鹽堿地面積大大縮小， 土壤的鹽堿化程度也明顯減輕，并且大部分地區(qū)已 基本消除了鹽堿危害[6]。黃淮海平原的鹽堿地也由 1958 年的 412.53×104 hm2 減少到 2005 年的
38.45×104 hm2[7]。
隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鹽漬土的研究逐 漸轉(zhuǎn)移到西北干旱灌區(qū)、東北松嫩平原地區(qū)鹽漬化
的發(fā)展演變[8-10]，以及濱海微咸水灌溉對土壤鹽漬 化的影響上[11-12]。但是作為中國糧食主產(chǎn)區(qū)的黃淮
海平原，在實(shí)施大規(guī)模的農(nóng)田水利配套工程，建立
高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田的目標(biāo)下，對其治理鹽漬化的效果 卻鮮有報(bào)道。因此，本文以二次普查時(shí)鹽漬土分布
面積較廣的天津市為例，來探討分析農(nóng)田水利工程 建設(shè)對土壤鹽漬化的改良效果，以供參考和討論，
為后備土地資源開發(fā)提供依據(jù)。
1 研究區(qū)概況
天津市位于華北平原東北部，海河流域最下 游，38°34′～40°15′N，116°43′～118°04′E，全市土 地總面積為 11 916.85 km2。屬于暖溫帶大陸性季風(fēng) 氣候，年均降雨量 570～690 mm，夏季占全年降雨 量的 75%(6-9 月降雨量可達(dá) 400～500 mm，占全
第 20 期 王秀麗等：農(nóng)田水利工程治理天津市土壤鹽漬化的效果 83
年降雨量的 72%左右)，年均蒸發(fā)量 1 100 mm 左
右，約為降雨量的 2 倍。地形總趨勢是北、西北部 高，南、東南部低。海拔高度介于 0～1 078.5 m， 除北部薊縣為山地丘陵區(qū)外，其余全為平原區(qū)，占
全市面積的 93%。受地形、地貌、母質(zhì)、氣候等成
土因素的影響，由于蒸降比大，又地處九河下梢，河流眾多，歷史上常因河流宣泄不暢，致使堤防潰
決，在海積平原區(qū)形成許多洼地，加之地下水埋深
淺，礦化度高，因而形成較多的鹽化潮土;海沖積 平原區(qū)因長期受海潮影響，土壤鹽漬化較重，多形
成濱海鹽土。二次土壤普查時(shí)(1982 年)，全市各
種鹽化潮土和濱海鹽土總面積為 49.40×104 hm2，占 土壤總面積的 46.67%。
2 數(shù)據(jù)來源與研究方法
本文所用到的 1982 年的土壤類型圖、淺層地 下水埋深及地下水礦化度圖、土壤鹽漬化分布圖來 源于《天津市土種志》[13];2002 年、2005 年淺層 地下水埋深及礦化度圖分別來源于《天津市地質(zhì)環(huán) 境圖集》[14]、《天津市土地適宜性評價(jià)主要指標(biāo)調(diào)查報(bào)告》[15];2008 年土壤鹽漬化分布圖來源于天津 市地質(zhì)調(diào)查中心;2006 年、2010 年土地利用現(xiàn)狀 圖來自于土地利用變更數(shù)據(jù);利用 ArcGIS9.3 將所 有圖件都與土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行配準(zhǔn)矯正。154 個(gè) 濱海新區(qū)鹽漬土剖面數(shù)據(jù)來源于 2009 年 3 月實(shí)地
采樣分析獲得(耕地 53 個(gè)，荒地 101 個(gè))，每個(gè) 樣點(diǎn)分 0～20、>20～40、>40～60 cm 進(jìn)行取樣， 共采集 462 個(gè)土壤樣品，按照常規(guī)分析方法[16]進(jìn)行
土壤含鹽量的測定。 溝渠是河流、水庫與耕地的連接樞紐，是農(nóng)田
水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分。溝渠密度指溝 渠的疏密程度[17-18]，是反映溝渠網(wǎng)絡(luò)完善性的重要
指標(biāo)。用溝渠總長度與區(qū)域總面積之比表示。
3 農(nóng) 田水利工程建設(shè)的土壤鹽漬化治理 效果
3.1 天津市農(nóng)田水利工程建設(shè)
鹽漬土的治理是指將可溶鹽從某一土層或整 個(gè)剖面中移去而達(dá)到脫鹽目的的過程。鑒于鹽漬化
的形成原理，興修水利，挖排水溝排泄雨洪水，降
低地下水位，是除澇治堿的首要工作。由表 1 可知，
自 1949 年至 1990 年，天津市通過開辟、治理骨干 河道，修建排水渠、建水庫等措施，改良鹽漬耕地
面積 20.78×104 hm2[19-20]。90 年代中期以后，又通過大規(guī)模的土地平整、機(jī)井灌溉及排水體系建設(shè)，擴(kuò)
大農(nóng)田的有效灌溉面積，來進(jìn)一步改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條
件[21]。僅“十一五”期間，天津市土地平整面積
1.62×104 hm2，修建灌、排渠(管)道 1 832.12 km，
新打機(jī)井 461 眼。因良好的排水體系與長期開采地 下水灌溉，地下水位下降至水分不再通過毛管吸引 力上升至地表，在雨季降水量大于蒸發(fā)量的條件
下，下行水量大于上行水，鹽分被淋洗出土體或被
淋洗到剖面中的一定深度;地下水礦化度也隨著灌 溉面積的增加，通過地下水補(bǔ)給，稀釋了鹽分離子，
降低了地下水的礦化度。從而切斷了鹽分通過土壤
毛管水上升聚積在地表的源頭。
表 1 天津市水利工程建設(shè)及改良鹽漬耕地面積
Table 1 Construction of hydraulic engineering and area of improved salinity cultivated land in Tianjin
年份
Year
水利工程建設(shè)
Construction of hydraulic engineering
鹽漬耕地改良面積
Area of improved salinity cultivated land /104 hm2
1949-1957 年 恢復(fù)發(fā)展階段：通過開辟新河、排水渠、引輸水工程，低洼鹽漬地得到初步改善。 7.09
1958-1972 年 海河治理階段：通過骨干河道整治，初步建成了比較完整的農(nóng)田排水工程體系。 17.42
1973-1983 年 開發(fā)水源階段：先后興建中型水庫 10 座，小型水庫 78 座，為農(nóng)田灌溉發(fā)揮重要作用。 20.84
1984-1990 年 改革發(fā)展階段：修復(fù)小型農(nóng)田水利工程 7253 處，更新改造泵站 58 座，泵站設(shè)備完好率達(dá)到 85%。 20.78
2006 年，天津市的溝渠總長度為 12 880.11 km， 面積為 263.59 km2，占天津市土地總面積的 2.21%， 溝渠網(wǎng)絡(luò)密度為 1.08 km/km2。2010 年，天津市的 溝渠總長度為 49 454.62 km，面積為 857.47 km2， 占天津市土地總面積的 7.20%;溝渠網(wǎng)絡(luò)密度為 4.15 km/km2。增加區(qū)域主要分布于寧河、靜海、寶坻、津南、武清、東麗(表 2)。溝渠密度增大， 網(wǎng)絡(luò)連通性 增強(qiáng)，水澆 地面積也由 2006 年的
24.28×104 hm2 增加到 2010 年的 34.29×104 hm2，占
2010 年耕地總面積的 77.30%。
3.2 天津市土壤鹽漬化治理效果
3.2.1 土壤鹽漬化面積變化與空間分布
按照土壤含鹽量百分比將鹽漬化等級劃分為 5 級[22]：<0.2%為無鹽化，0.2%～0.4%為輕度鹽化， 0.4%～0.6%為中度鹽化，0.6%～1.0%為重度鹽化，
>1.0% 為鹽 土。 1982 年， 全市 鹽漬 土面 積為
49.40×104 hm2，占土壤總面積的 46.67%;2008 年，
全市鹽漬土面積為 32.42×104 hm2，占土壤總面積的 27.91%。由此可見，至 2008 年，有 18.76%的鹽堿 土已經(jīng)完全脫鹽化了。從表 3 中可看出，1982-2008
84 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2013 年
年，輕度、中度鹽漬化土壤明顯改良，面積比例由 29.88%、10.19%降低到 11.76%、3.42%，分別減少 了 18.12%、6.78%;而重度、鹽土面積比例略有增 長，由 0.74%、5.85%增加到 2.90%、9.82%，分別
增加了 2.16%、3.98%，增長幅度均不足 4%，主要 位于原有中度以上鹽漬化地區(qū)，在未脫鹽的情況下，水改旱作導(dǎo)致鹽漬化進(jìn)一步加劇。
表 2 2006-2010 年天津市各區(qū)縣溝渠密度變化
Table 2 Ditch density in each county of Tianjin from 2006 to 2010
km/km2
區(qū)縣名稱
County names2006 年2010 年增減變化區(qū)縣名稱
County names2006 年2010 年增減變化
寶坻區(qū) Baodi0.0414.754.34靜海縣 Jinghai0.835.995.16
北辰區(qū) Beichen3.023.800.78寧河縣 Ninghe1.569.187.61
大港區(qū) Dagang0.612.341.73塘沽區(qū) Tanggu0.701.590.89
東麗區(qū) Dongli1.383.552.17武清區(qū) Wuqing1.964.162.20
漢沽區(qū) Hangu0.752.061.32西青區(qū) Xiqing1.914.002.09
薊縣 Jixian0.471.160.69天津市 Tianjin1.084.153.07
津南區(qū) Jinnan0.994.083.08
表 3 1982-2008 年天津市土壤鹽漬化面積及比例變化
Table 3 Area and percentage change of soil salinity in Tianjin from 1982 to 2008
無鹽化
輕度鹽化
中度鹽化
重度鹽化 鹽土
No salinity Slight salinity Moderate salinity Severe salinity Solonchak
面積
Area/比例
Percentage/面積
Area/比例
Percentage/面積
Area/比例
Percentage/面積
Area/比例
Percentage/面積
Area/比例
Percentage/
×104hm2%×104hm2%×104hm2%×104hm2%×104hm2%
1982 年56.4653.3331.6329.8810.7910.190.790.746.195.85
2008 年83.7572.0913.6611.763.973.423.372.9011.419.82
變化 Change27.2918.76-17.97-18.12-6.82-6.772.582.165.223.97
將 1982 年、2008 年天津市土壤表層鹽漬化等級分布圖在 ArcGIS9.3 中進(jìn)行疊加相減分析，得出 天津市土壤鹽漬化變化空間分布圖(圖 1)。從圖 中可以看出，鹽漬化降低區(qū)域主要分布在寧河、靜 海、津南、東麗、武清、寶坻地區(qū)(表 4)，與溝 渠密度增加區(qū)域一致。可見，在良好的灌排體系下， 鹽漬化程度也隨之降低。鹽漬化升高區(qū)域大致沿著 2 條帶狀分布：一條是由武清西北向東南延伸到塘沽，大致沿永定河流域分布;一條是從漢沽東北向 西南至大港的濱海新區(qū)帶。這些區(qū)域恰是排水溝渠與河流的排泄區(qū)，由于排水溝中攜帶大量鹽分，側(cè) 滲入淺層地下水中，在蒸發(fā)作用下，鹽分又重返地 表;而濱海新區(qū)帶受海潮影響，在海水倒灌作用下， 使鹽漬化升高。實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，鹽漬化升高區(qū)域 的溫室大棚與菜地面積不斷增加，僅武清地區(qū)的面 積就由 2006 年的 4.70 hm2 增加到 2010 年的 580.94 hm2。溫室環(huán)境下，土壤水分經(jīng)常性的向上運(yùn)動， 過量施肥使土壤鹽溶液濃度提高，在高溫高濕的環(huán) 境條件下，加速鹽基離子釋放，導(dǎo)致鹽漬化程度加 劇。另外，在未脫鹽地區(qū)盲目進(jìn)行現(xiàn)代噴灌或滴灌改造，由于灌水量過小，在蒸發(fā)強(qiáng)烈時(shí)，無法起到 洗鹽效果，無水時(shí)，致使毛細(xì)管將殘余在土壤中的鹽分帶到地表，這也是鹽漬化加劇的一個(gè)不容忽視 的現(xiàn)象。
圖 1 1982-2008 年天津市鹽漬化變化空間分布圖 Fig.1 Spatial distribution of soil salinity change in Tianjin
(1982-2008)
第 20 期 王秀麗等：農(nóng)田水利工程治理天津市土壤鹽漬化的效果 85
表 4 天津市各區(qū)縣鹽漬化變化面積
Table 4 Area of soil salinity change in each county of Tianjin
×104 hm2
區(qū)縣名稱 County names 降低 Reduce 升高 Rise
寶坻區(qū) Baodi 1.91 0.21
北辰區(qū) Beichen 1.22 0.36
大港區(qū) Dagang 1.63 2.65
東麗區(qū) Dongli 2.88 0.53
漢沽區(qū) Hangu 0.39 0.16
薊縣 Jixian 0.11 0
津南區(qū) Jinnan 3.34 0.04
靜海縣 Jinghai 3.99 0.77
寧河縣 Ninghe 4.94 0.51
塘沽區(qū) Tanggu 1.22 0.85
武清區(qū) Wuqing 1.92 2.06
西青區(qū) Xiqing 1.79 0.43
總計(jì) Total 25.34 8.57
3.2.2 新增耕地鹽漬化狀況
2006-2010 年天津市新增耕地 8.38×104 hm2， 其來源為 3 類：其他農(nóng)用地(非耕地的農(nóng)用地)、 建設(shè)用地和 未利用地， 分別占新增 耕地面積的 45.07%、25.21%、29.72%。其中，來自溝渠的面積 為 1.11×104 hm2，占新增耕地面積的 13.24%;來自 于荒草地和鹽堿地面積為 1.03×104 hm2，占新增耕 地面積的 12.27%。在耕地保護(hù)與“占補(bǔ)平衡”政策 下，原有的許多荒草地和鹽堿地被開墾成為耕地。 與此同時(shí)，在洪澇及鹽堿危害消除后，農(nóng)民將許多 失去原有效用的溝渠填埋開發(fā)成了耕地。
將新增耕地圖斑與 1982 年鹽漬化土壤圖進(jìn)行 疊加后得出，新增耕地來自于無鹽化土壤的面積為 4.52×104 hm2，占新增耕地面積的 53.95%，鹽堿土 的面積為 3.86×104 hm2，占新增耕地面積的 46.05%; 而將新增耕地圖斑與 2008 年鹽漬化土壤圖進(jìn)行疊
加后得出，新增耕地來自于無鹽化土壤的面積為 7.06×104 hm2，占新增耕地面積的 84.21%，鹽漬土 的面積為 1.32×104 hm2，占新增耕地面積的 15.79%。 新老土壤圖的鹽漬土面積相差了 30.25%。可見，1982 年以來，大量鹽堿地經(jīng)過排水洗鹽得到改良，若不及 時(shí)更新數(shù)據(jù)，易造成對整體鹽漬化狀況的誤判。 3.2.3 鹽漬土剖面鹽漬化狀況
天津市濱海新區(qū)包括大港、漢沽、塘沽 3 個(gè)區(qū) 以及東麗區(qū)、津南區(qū)的部分地區(qū)，由于距海近，地 下水埋深淺且礦化度高，二次土壤普查時(shí)，是鹽土 及重度鹽化土壤分布的主要區(qū)域，也是鹽漬化狀況 的重點(diǎn)監(jiān)測區(qū)。春季干旱少雨是返鹽的高峰期，此 時(shí)的鹽分含量最能反映鹽漬化狀況。因此，在 2009
年 3 月對其鹽漬土上分布的耕地(96.08%的樣點(diǎn)分 布在排水等 級為基本健 全以上的區(qū) 域)、荒地
(65.25%的樣點(diǎn)分布在排水等級為基本健全以上的
區(qū)域)分別進(jìn)行布點(diǎn)采樣，以土壤的鹽漬化程度來對比分析排水體系對鹽漬土剖面鹽漬化的影響。
由表 5 中的耕地樣點(diǎn)可看出，0～20 cm 內(nèi)，除
重度、鹽土各 1 個(gè)樣點(diǎn)外，中度鹽化以下的樣點(diǎn)占 到 96.23%，脫鹽化的樣點(diǎn)為 30.19%，總體以輕度
鹽漬化為主;20 cm 以下已無重度鹽化以上的樣點(diǎn)，
樣點(diǎn)鹽漬化狀況向輕度集中，但在>40～60 cm 處， 樣點(diǎn)輕度鹽漬化又略微減少;從整個(gè)剖面來看，至
少 69.81%的樣點(diǎn)鹽漬化狀況在輕度以下，9%以上
樣點(diǎn)已經(jīng)完全脫鹽漬化。而從荒地樣點(diǎn)來看，雖然隨著深度增加，鹽分有向中度鹽化發(fā)展的趨勢，但
整個(gè)剖面范圍內(nèi)，鹽分均以鹽土為主，且所占比例
均在 40%以上，僅有 14.85%的樣點(diǎn)在輕度以下，完 全脫鹽化的比例更小，約占 2%。兩者對比后表明， 擁有完善排水體系的耕地的鹽漬化程度較輕，而排 水體系較差的荒地鹽漬化程度依然較重。
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