人类赖以生存的土地资源已经遭到破坏,由于人类不科学地进行耕种灌溉等土地作业行为,而引起的土地盐渍化现象就是土地被破坏的现象之一,这种破坏已经成为阻碍社会发展和人民生活的绊脚石。
§§§第一节盐渍化:土地“牛皮癣”
土地盐化是指可溶盐类在土地中的积累,特别是在土地表层累积的过程;碱化则是指土地胶体被钠离子饱和的过程,也常称为钠质化过程。
盐土和碱土以及各种盐化、碱化土地一般统称为盐渍土或盐碱土。我国盐渍土的分布范围广、面积大,它广泛分布在长江以北的广大内陆地区,有北起辽宁、南至广西包括台湾、海南诸岛在内的沿岸地区,也有盐渍土与海岸平行呈带状分布。
盐渍土形成的主要原因是由于气候干旱,土地排水不畅,地下水位高,矿化度大等重要条件所制约,以及地形、母质、植被等自然条件综合影响的结合所造成的。
1.气候的影响
由于季风气候影响,我国四季明显导致盐碱地区土地盐分状况的季节性变化,夏季降雨集中,土地产生季节性脱盐,而春秋干旱季节,蒸发大于降水,又引起土地积盐,各地土地脱盐和积盐的程度随气候干燥度的不同而有很大的差异。在华北平原和东北地区,夏季降水较多而集中,盐分的淋溶作用较强,春、秋、冬季降水量少,特别是春季干旱多风,蒸发强烈,盐分累积占优势,地表盐分较多,而心底土含盐并不高,盐结晶亦不多,在黄河中游的宁夏和内蒙古冲积平原,年降水量较少,夏季盐分淋溶较弱,春、秋蒸发量大,土地表层积盐重,心底土盐分也高,常有盐结晶析出并形成盐结皮或薄层盐结壳,西北地区的新疆、青海、甘肃河西走廊,年降水量极少,土地常年积盐,地表多出现较厚的盐结壳。此外,在东北和西北的严寒冬季,由于冰冻而在土地中产生温度与水分的梯度差,也可引起土地心底土积盐。
气候干旱,排水不畅和地下水位过高,是引起土地积盐的重要原因。在这些地区,由于降水少,蒸发量大,使盐分积聚土地表层的数量多于向下淋洗的数量,结果导致盐渍的形成。在我国长江以南降雨量大的地区,淋溶作用强烈,土地中的可溶性盐多被径流水带至江河注入大海,因此,除沿海岸一带因受海水影响,有零星分布的小块盐渍土外,基本上没有盐渍土。
2.地下水位浅,矿化度高
盐渍土中的盐分,是通过水分的运动带进来的,而且主要是由地下水带来的,所以在干旱地区,地下水位的深浅和地下水的含盐量,即矿化度(每升地下水含有的可溶性盐分的克数,以克 /升表示)的大小,密切地影响着土地的盐渍化。地下水位越浅,地下水越容易通过土地毛管上升至地表,蒸发散失的水量越多,留给表土的盐分就越多,尤其是当地下水矿化度大时,土地积盐更为严重。
在干旱季节,不至于引起表层土地积盐的最浅地下水埋藏深度,称为地下水临界深度。临界深度并非一个常数,是因具体条件不同而异的,影响临界深度的主要因素有:气候、土地、地下水矿化度和人为措施,一般地说,气候越干旱,蒸发量和降水量的比值越高,临界浓度就越大;地下水矿化度越高,临界深度也越大。
土地对临界深度的影响,主要取决于土地的毛管性能,即水分的毛管运行,如毛管水的上升高度及速度。凡毛管水上升高度大,上升速度快的土地,一般都易于盐化。因此,壤质土、粉沙质土常较沙质土或黏质土要求更深的临界深度,但是,当粉沙质土的剖面中有夹黏或夹沙层时,则对其水盐运行有影响,因而能减少临界深度。土地结构状况也影响着水盐运行,土地的团粒结构,特别是表层土地具有良好的团粒结构时,能有效地阻碍水盐上升至地表,临界深度可以较小;耕作管理对临界深度也有影响,精耕细作,及时管理,能有效地保墒,减缓地面蒸发、抑制水盐上升,因此,可以要求较小的临界深度。
3.地形的影响
地面和地下径流会受到地形起伏的影响,土地中的盐分也随着地形的起伏而发生迁移,例如在华北平原、山麓平原等坡度较陡的地方,自然排水通畅,土地不会发生盐碱化;冲积平原的缓岗地形较高,也不会受到盐碱化的威胁;冲积平原的微斜平地,排水不畅,土地就很容易发生碱化,但碱化程度较轻,而洼地及其边缘的坡地或微度倾斜的平地,则分布较多盐渍土。至于滨海平原,不仅排水条件差,而且还受到海潮影响,盐分聚积程度大。总之,盐分随地面,地下径流由高处向低处汇集,积盐状况也由高处到低处逐渐加重,从小地形来看,在低平地区的局部高处,由于蒸发快,盐分可由低处移到高处,积盐较重。水平距离相差只有十几米,高差只有 10厘米左右,盐分却可向高处积累而形成盐斑。另外,地形还影响盐分的运移,各种不同溶解度的盐分会被携带到不同的地方,溶解度大的盐分可被径流携带较远,而溶解度小的则携带较近,所以,由山麓平原、冲积平原到滨海平原,土地和地下水的盐分一般是由重碳酸盐,硫酸盐逐渐过渡至氯化物。
4.母质的影响
母质对盐渍土形成上的影响,大体上有两个方面:一个是母质本身含盐,含盐的母质有的是在某个地质历史时期聚积下来的盐分,形成古盐土,含盐地层,盐岩或盐层,在极端干旱的条件下,盐分得以残留下来成为目前的残积盐土;另一些含盐母质则是盐湖的新沉积物,由于这些新沉积物出露而成为陆地,从而使土地含盐。
有些盐地植物的耐盐力很强,能在土地溶液渗透压很高的土地上生长,这些植物根系深长,能从深层土地或地下水吸取大量的水溶性盐类,植物内积聚的盐分可达植物干重的20%~30%,植物死亡后就把盐分留在土层中,致使土地盐渍化加重,此外,还有像新疆盐渍土上生长的红柳和胡杨一类的植物能够把进入到植株体内的盐分分泌出来,增加了土地中的盐分。
盐土是以积盐过程为主要成土过程的土地类型。在盐土中各种易溶性盐类的总趋势是向地表积聚。由于在不同的环境条件下,积聚的方式、数量及盐分种类的差异,造成了盐土形态特征的不同。因之,产生了各种类型的盐土。
滨海盐土
根据盐土的形成,可以分为滨海盐土、草甸盐土、沼泽盐土、沉积盐土、残余盐土及碱化盐土六个亚类。
盐分含量的高低,对植物,特别是对作物的出苗,生育以至产量都有直接影响。因此,在农业生产上,常常根据盐分含量的高低来进一步区分盐化土地和盐土。由于各地土地含盐量,盐分组成以及各地所种作物的耐盐力不同,各地对盐化程度的分级标准也有所不同。例如重度盐化土地的20厘米表层含盐标准,河北为 0.4%以上,河南为0.6%以上,新疆则为2%以上。
适用于含氯化物和硫酸盐混合型土地,如以硫酸盐为主时,分级标准应稍提高,如以碳酸盐氯化物为主的地区,分级标准应稍低。
由于各种易溶性盐对植物的危害程度不同,因此,在盐土或盐化土地中常常根据盐分的组成来进一步划分。按易溶性盐中各种阴离子的相对含量来确定,其划分标准如下。
(1)氯离子
/硫酸根离子大于 4氯化物盐化土地残盐。
(2)氯离子
/硫酸根离子为 4~ 1硫酸盐 -氯化物盐化土地或盐土。
(3)氯离子
/硫酸根离子为1~ 0.5氯化物 -硫酸盐盐化土地或盐土。
(4)氯离子 /硫酸根离子为 0.5
硫酸盐盐化土地或盐土。碱化土地与碱土:
(1)碱化过程和苏打聚积。碱化过程是指土地胶体上交换性钠离子的饱和度逐渐增高的过程,从而引起土粒分散,物理性质恶化;土地呈碱性反应,硫化氢高达 9以上。以往都以交换性钠离子占交换性阳离子总量的百分比(为碱化度)来划分碱化土及碱土。碱化度≤20%的,为碱化土地;大于20%者为碱土,现在对这种划分还有争论。
碱化过程往往与脱盐过程相伴发生。盐化土地在淋洗脱盐时,钠离子取代土地胶体上的交换性钙、镁离子;所以在盐化土地和盐土上或是中性的盐类如氯化钠与硫酸钠等,只要经常有水分湿润时也容易发生碱化;在干旱积盐时,土地中的硅酸钠与二氧化碳和水作用形成碳酸钠(苏打),提高土地的碱性,更有利于钠离子进入土地胶体,特别是当土地中含有可观数量的碱性盐类时,尤其易于碱化。
(2)碱化土地及碱土的一般性状。由于碳酸钠水解产生氢氧化钠,使土地呈强碱性反应,硫化氢在 8.5以上,往往达到 9~ 10;土地胶体因吸附有一定数量的钠离子,当交换性钠离子占交换性阳离子总量的5%以上时,即出现碱化的特征:碱土的碱化度指标为20%以上,碱土的碱化度最高者可达90%;土地胶体因吸附大量的钠离子而被分散,导致黏粒随水下移淀积,出现紧实密致的土层,又由于湿胀干缩而产生垂直裂缝,形成柱状结构,即为碱化层。另一方面,使土地中的腐殖质溶解,随水下淋,使上层土地形成厚达 50厘米左右的暗灰色至灰棕色的层次,在碱性条件下,黏土矿物发生分解,生产二氧化硅,成白色粉末状分散在土地上层,而铁、铝等氧化物则向心底土下移淀积;在淋溶作用下,碱土中的易溶性盐下移明显,表层的易溶性盐含量不高,总盐量 0.1%~ 0.4%,但以碳酸钠及碳酸氢钠占绝对优势,这就是淋溶层,下面有碳酸钙淀积层,再下常常有盐分聚积层,含盐量可高达1%左右。盐分的这种分布,是碱土和盐土的重要区别。
盐渍土是地球陆地上分布广泛的一种土地类型,目前除南极洲外,全世界五大洲 100多个国家和地区都有盐渍土的分布,并且有逐年扩大的趋势。
1.土地盐渍化在世界上的分布状况
世界各地的干旱、半干旱和半湿润地带是盐渍土的主要分布区,其分布范围通常呈小块状分布于其他土地带中,有时也呈带状分布。联合国粮农组织的资料表明,各种类型的盐渍土总面积约为 9.5×10 8公顷,占地球陆地面积的 7.26%。其中大洋洲盐渍化面积占世界总盐渍化面积的 37.5%,亚洲占 33.3%,美洲占15.4%,非洲占8.5%,欧洲占5.3%,尽管欧洲盐渍土的总面积虽小,但是所占其分布国家国土总面积的比例却很大。就国家而言,澳大利亚、前苏联、阿根廷、伊朗、印度、巴拉圭、印度尼西亚、埃塞俄比亚、美国、加拿大、埃及、智利等,都是盐渍土分布面积很大的国家。
盐渍土通常呈现于灌溉农业高度发达的地区,所以存在的问题同样十分突出,伊拉克有一半水灌地受盐渍化影响,埃及和巴基斯坦有 1/3以上的水灌地受到影响。盐渍化在美国、加拿大、秘鲁、西班牙和澳大利亚等国的部分地区也成为日趋严重的问题。由于使用曾被盐类污染的科罗拉多河水,美国加利福尼亚南部的英波里尔河谷地区,出现 25×10 4公顷耕地严重盐渍化。加拿大草原地区受盐渍化影响的土地面积达 220×10 4公顷,每年的经济损失都非常大。世界上的粮食几乎有 1/3是在水灌地里生长出来的。一些科学家估计,因盐渍化而荒弃的水灌地,比按新的灌溉规划纳入使用的水灌地还要多。
2.土地盐渍化在我国的分布状况
我国盐渍化土地分布广泛,除滨海半湿润地区的盐渍土外,大多分布在北方的半干旱、干旱地区,主要有新疆、甘肃的河西走廊、青海的柴达木盆地、内蒙古的河套平原、宁夏的一些低洼地区、黄淮海平原、东北平原的西部及滨海地区。由于这些地区远离海洋、气候干燥、河流多属内陆河系,形成了一个内陆干旱封闭的盐渍系统。在这一特殊的盐渍系统中,不仅盐渍普遍,而且积盐程度强烈、盐积成因多样、盐分组成复杂、水盐运动特殊,单纯用水的办法无法把盐排走,只能使下游盐渍加剧,甚至盐渍化。按自然地理条件及土地形成过程,国内盐渍化土地区域可划分为滨海湿润,半湿润海浸盐渍区、东北半湿润 -半干旱草原 -草甸盐渍区、黄淮海半湿润 -半干旱旱作草甸盐渍区、甘新漠境盐渍区、青海极漠境盐渍区及西藏高寒漠境盐渍区等 8个分区。
我国的盐渍化土地遍布辽、吉、黑、冀、鲁、豫、晋、新、陕、甘、宁、青、苏、浙、皖、闽、粤、内蒙古及西藏等 19个省区。全国盐渍土总面积达 1016.82×104公顷,有潜在盐渍土约17.33×104公顷。农、林、牧用地受盐渍化危害的土地面积有 36.34×10 4公顷,其中耕地 9.21×10 4公顷,林地 1.42×10 4公顷,草地 23.20×10 4公顷;每年因盐渍化而废弃的土地约 0.25×104公顷;盐渍化耕地粮食损失达 207×10 4千克 /年。在山东省的黄河三角洲地带,每年新增加的盐碱地达 6000多公顷;甘肃省目前受盐渍化影响的土地面积接近 3万平方千米,约占全省总面积的4%,主要分布在河西走廊地区北部和景泰盆地一带。河西走廊盐渍化土地总面积达 2万平方千米,约占河西走廊平原总面积的 9.28%。疏勒河流域盐渍化面积最大,达 9002.96平方千米,石羊河流域次之,盐渍化面积为 7407.43平方千米,黑河流域盐渍化土地面积最小,为 4395.86平方千米,集中分布在金塔、高台、酒泉几个县市。