天津土壤盐碱地的现状及改良方向

1天津土壤盐碱地的现状及改良方向摘要：天津作为中国沿海主要城市之一，土壤盐渍化一直是制约其城市化的重要原因。天津滨海地区一直被称为“绿色禁区”，天津园林部门通过几十年的努力，采用综合治理的方法逐渐实现了盐碱滩变绿洲。本文从盐渍土改良、盐碱地绿化技术、盐碱地改良方法评价等方面介绍天津滨海盐碱地绿化现状及发展方向。关键词：滨海盐渍土；土壤改良技术；改良方法评价；改良方向天津市盐渍化土地面积7800km2，约占天津市总土地面积65.8%，其中土壤含盐量大于0.2%的土地有4700km2，占总土地面积的39.3%。天津滨海新区盐渍土面积1958.9km2，占滨海新区土地总面积的86.3%[1]。天津园林绿化大部分是在盐渍土上进行的，尤其是滨海新区，限制园林绿化的主要因子为“一缺三高一低”，即缺水、土壤含盐量高、地下水位高、地下水矿化度高、海拔低。而且土质黏紧，透气性不良，土壤次生盐渍化严重，滨海地区一直被称为“绿色禁区”，绿化异常艰难。随着天津滨海新区的开发、开放及城市化进程，盐碱地绿化已成为制约滨海新区发展的重要因素之一。天津市要建设成为生态宜居城市，如何破解盐碱地绿化这一世界技术难题至关重要。1天津滨海盐碱地生态分析1.1自然条件天津市位于北纬38°33'至40°15'，东经116°42'至118°03'之间，属于暖温带大陆性季风气候。其土壤形成多为河流沉积物，质地黏重，有不同程度的盐碱化，大部分土壤含盐量在0.2%-0.4%，最高可达4.7%。据统计，该地区平均年蒸发量为年降水量的3倍多，导致了盐碱地在春季出现返盐高峰[2]。同时，该地区地下水矿化度高，淡水资源相对匮乏，不能被植物利用。目前，天津盐碱地主要分布在渤海湾的滨海淤泥质滩涂地区，包括大港、塘沽、汉沽、宁河、东丽、津南及静海南部[3]。1.2盐碱地改良的制约因素据资料统计，可将天津滨海盐碱地改良的制约因素分为以下5方面。（1）成陆和垦殖年代短，土壤盐碱重。天津滨海地区位于退海成陆仅500-700年的海积平原上，现大部分土地是盐田、苇地和盐碱荒地，土壤含盐量大于1.0%[2]。部分已垦殖的农田，也因开垦年代短，土壤盐碱重，土壤肥力下降，影响了植物的正常生长。（2）有机肥源不足。盐碱土体中有较多阻碍作物生长的盐类和碱类物质（如NaCl，Na2SO4，Na2CO3，NaHCO3）。缺乏有机营养物质的土壤团粒结构差，易板结，透水性、通气性不好，直接影响农林业对土地资源的有效利用[4,16]。（3）淡水资源匮乏。天津是中国淡水资源最匮乏的地区之一，人均占有地表径流量只有311m3，不到全国人均的1/8，水蒸发量是降水量的3倍，其淡水要靠长距离输送才能从其他地区获得。（4）土壤潜育化作用强，水分物理性状恶劣。由于天津盐碱地地势低洼和季节性积水，土壤潜育化作用强，颜色灰暗，心底土有明显的潜育层，其水分物理性状恶劣，土温低，通透性差，不利于植物的生长和发育。（5）土壤次生盐碱化严重。受人为因素影响，如破坏原有植被、开渠蓄水、过度施用化肥等行为都会加速土壤盐碱化和次生盐碱化过程，引起土体和地下水的水溶性盐类随土壤毛管上升水流向上运行且迅速在土壤表层累积，使原来非盐碱化的土壤发生盐碱化，或增强了土壤原有盐碱化程度[5-7]。22天津滨海盐碱地改良技术2.1利用传统方法改良盐碱地2.1.1物理改良物理改良主要是对土层的修改。有平整地面、深耕晒垡、客土抬高地面、微区改土及大穴整地等方法。对于平整地面应当注意留一定的坡度，挖排水沟，以便灌水洗盐。凡质地粘重，透水性差的土地，特别是盐碱荒地，在雨季到来之前要进行翻耕，疏松表土，增强透水性，阻止水盐上升。四周不具备排水条件的小型绿地，采用客土抬高地面下设隔离层，利用高差排水淋盐，以达到改土的目的。土壤临界深度减去地下水位深度即为抬高高度。还有就是事先将塑料薄膜隔离袋置入树穴中添以客土。有时在树穴内铺隔盐层，通过铺粗沙、炉灰沙及植物秸秆等，然后添以客土，有效控制土壤次生盐渍化，并通过采取适地适树、小苗密植、适时栽植、合理灌溉、及时松土及多施有机肥等一系列栽培措施，改良土壤结构，减少盐碱和大风对树木的危害，有效的抑制客土发生次生盐渍化，从而保证栽培植物正常生长和发育[17,20]。2.1.2化学改良化学改良盐碱土是使用化学改良剂，利用酸碱中和原理来改良土壤化学性质的方法。化学改良剂有两方面的作用：一是改良土壤结构，加速洗盐排盐的过程；二是改变可溶性盐基成分，增加盐基代换容量，调节土壤酸碱度。化学改良包括施用石膏、磷石膏、过磷酸钙、腐植酸、泥炭及醋渣等。例如：通过增施化学酸性肥料过磷酸钙，可降低pH值，提高树木的抗性。施入适当的矿物化肥，补充土壤中氮、磷、钾及铁元素含量，有明显的改土效果。施用大量的有机质，如腐叶土、松针、木屑、树皮、马粪、泥炭、醋渣及有机垃圾等，可增加土壤有机物质，达到改良土壤的目的。其中“禾康”盐碱土改良剂目前已在天津大面积推广。“禾康”土壤改良剂是一种棕红色略带酸味且无毒无害的有机液体肥料，可以直接作用于土壤，因此，它广泛适用于中、低产田改造、盐碱地的治理及荒漠绿化等。2.1.3生物改良国内外相关研究表明，生物措施是改良、开放和利用盐碱地的有效途径。生物改良土壤利用的主要方法：一是选用耐盐树种，用本地盐生植物进行土壤改良。中亚滨藜（Atriplexcentralasiatica）、柽柳（Tamarixchinensis）、白刺（Nitrariatangutorum）为泌盐植物,这类植物能从盐渍土中吸取过多的盐分，但并不积存在体内，而是通过茎、叶表面密布的盐腺细胞把吸收的盐分分泌排出体外。此外，树木可以防风降温，调节地表径流，树冠可蒸发大量水分，使地下水位降低，减轻表面积盐；二是种植抗盐性较强的绿肥和牧草，如草木樨、田菁及紫花苜蓿等，对盐土有积极的改良作用，且有投资小和无污染等特点；三是利用高抗盐植物；四是提高植物的抗盐能力。在微生物方面，土壤中存在的固氮微生物能通过固定空气中的氮素来提高根际矿质元素的有效性，也能通过有效抑制土壤病原菌繁殖等作用来改善土壤条件和促进植物生长[18]。2.1.4水利工程改良2.1.4.1灌溉淋洗降盐灌溉淋洗降盐是在盐土周围筑堰储存雨水，利用雨水或周边淡水在田内灌水洗盐，以此来加快土壤脱盐速度。2.1.4.2地下排盐系统水利工程措施以排水系统最为重要，其主要作用是：排水排盐、控制地下水位、调节土壤和地下水的水盐动态。排水措施一般可分为水平排水及垂直排水两大类。水平排水从工程措施来分又可分为明沟排水和暗管排水。明沟排水从控制水盐动态的作用来分可分为深沟排水和浅沟排水。垂直排水主要是指竖井排水，又可分为深井排水和浅井排水，其优点是利用井的深度和机械抽排，可产生较大的地下水位降深，加速排水排盐。地下排盐系统3技术主要有暗管排盐系统、盲沟排盐系统等。2.1.4.3隔淋层隔淋层，是指在地下一定深度人工用碎石、粗砂等稳定固体材料铺设的具有一定厚度和空隙度的层次，其目的是便于地表水下渗排出，切断毛管作用，阻止地下水通过毛管向地表移动，进而防止盐分随地下水上升形成地表返盐。隔淋层上面平铺一层土工布可防止上层土壤颗粒进入其内。地下排盐系统结合隔淋层的降盐效果更佳。2.2天津滨海盐碱地改良新工艺2.2.1再生水景观河道复合生物-生态强化水面流湿地净化系统天津经济技术开发区再生水景观河道的水体生态修复工程在国内滨海盐碱地区水体修复项目中是相对比较成功的。该工程河道总长2275m，水面平均宽约80m，河道平均水深1.3m，天津市环保科学研究院以再生水资源综合利用为出发点，以水环境生态修复技术和水质生态净化技术为重点，形成一套名为“再生水景观河道复合生物-生态强化水面流湿地净化系统”的技术方案，其中包括：多介质卵石生物膜岛净化系统、多介质床混合流湿地岛净化系统、沉水植物净化系统、水生植物过滤带净化系统、生态护岸系统，并充分发挥水生生物、土壤微生物及基底的物理化学作用[8]。2.2.2节水型盐碱滩地物理—化学—生态综合改良及植被构建技术的实施为解决天津滨海盐碱地因绿化换土而毁坏耕地的问题，天津有关盐碱地研究专家根据土壤毛细渗透的特性，成功试验了盐碱地绿化就地改造和盐土回填的技术[9]。节水型盐碱滩地物理—化学—生态综合改良及植被构建技术是将水利与农田建设、降低和排除土壤盐分、引进耐盐植物和提高其耐盐能力相结合的水利工程、农业措施和生物技术集成的系统工程，其中采用有机肥料和草炭配施硫酸亚铁，提高了土壤肥力，增加了团粒结构，调节了土壤pH，使天津滨海盐碱土的土壤性质和植物生长状况在短时间内得到了改善[2]。近年来,在中国华北滨海盐碱土(天津塘沽、汉沽、大港，山东东营)和苏北盐碱土(江苏启东)都陆续推广应用了此技术，取得了显著的生态环境效益和社会经济效益。2.2.3容器苗造林天津薊县的容器苗造林发展前景良好，在阔叶树容器育苗造林方面取得了显著的成绩。近几年，蓟县每年采用容器苗造林达200万株以上，在干旱山地造林成活率和保存率均达到了95%以上。容器苗造林延长了造林时间，绿化速度快效果好，实现了当年育苗，当年造林，当年绿化的目标，最重要的是可使苗木对不良环境有一个适应阶段，提高了造林成活率[25]。综上所述，一方面，改良盐碱土的传统方法正以新形式灵活运用并获得良好效益；另一方面，通过科学试验，探索新科技和培育新耐盐植物，将这两方面合理结合，对于有效改良天津盐碱地现状有重要意义。3对天津盐碱地改良技术现状的比较与评价3.1水利措施的弊端天津滨海地区淡水资源匮乏，近几年来，虽然在推广开发改良盐碱地的水利措施方面做了大量有效工作，但也带来了副作用。如在旱地农业中经济成本过高，因为一方面要冲洗土体中的盐分，另一方面还要控制地下水位的上升不致引起土壤返盐，这就必须具备充足的水源和良好的排水条件，做到灌排相结合。然而建立水利措施投资非常昂贵，且用于维护的费用也很高[11]。3.2植被修复是盐碱化土地恢复的最有效措施目前盐碱土改良方法中，水利工程改良、土壤耕作和化学改良等方法已普遍应用，但效果并不乐观。综合现有治理措施不难发现，植物修复是盐碱地恢复的最经济有效的措施，同时也是盐碱地修复的最终目标。建立有效的植被恢复模式与引进适宜树种已成为治理盐碱地的有4效方法之一。3.3化学措施的不稳定性化学措施改良盐碱地方面，一般是通过施用化学改良剂来改良土壤。这种改良模式因土地类型不同，施用量也不同，施用时间长短取决于经验和资金状况，由于此改良模式周期长、投资高、效果不稳定，推广的范围和面积不会很大[12]。4对于天津滨海盐碱地改良方向的建议4.1盐碱地水盐预报、监测和评价系统一体化因土壤水分和盐分的运动具有明显的时空性，在时间和空间维上的变化都十分剧烈[12,19]。可在认识区域水盐运动的发生、滨海盐碱地发展规律的基础上，建立可行的区域水盐预报、监测和评价系统，以便进一步了解土壤水分和盐分的动态变化，其是寻求最佳的宏观生态调控模式和环境保护的策略，是开展区域水盐研究的各种信息数字化、智能化、计算机决策自动化技术的基础研究，也是土壤盐碱化改良利用的现代化标志[12]。4.2加强盐碱地灌溉管理及咸水灌溉方面的研究4.2.1建立污水土地处理与利用系统对于天津大港、塘沽区等拥有丰富滨海盐碱地资源且水资源缺乏的地区，可建立污水土地处理系统：将处理后的污水及汛期沥水作为水资源，既可起到改良土壤作用，又可用水冲盐，同时用土地系统处理污水，可截留大量营养盐（特别是磷的排放），对控制天津海域的富营养化及赤潮发生也有重大作用。4.2.2浅层地下水的活化利用与调控借鉴黄淮平原近滨海缺水盐碱土区所研究的技术成果，以水管理为中心，以活化利用浅层地下淡水和微碱水为手段，以调控地下水埋深在临界动态以内为指标，以浅层水存贮的地层空间作为四水转化（降水、地表水、土壤水、地下水）的协调库，最大限度地把降雨径流转化为可控制的地下水水资源[13]。4.2.3综合治理，建立可持续的盐碱地综合治理规划在治理过程中可尝试综合各项技术优点，将深松土壤、化学改良以及种植耐盐树种、草地相结合，将工程