我国曾一度实施“以蓄为主”的方针,到处拦河搭坝蓄水或修筑平原水库,因此各灌区多是蓄水不浅,有灌无排或因灌废排。水位随着蓄水的增多而升高,其影响范围也越大,而且土地盐碱化、沼泽化也越严重。许多低洼平原地区沦为泽国,这就造成了人为的灾祸,例如,20世纪二三十年代河南省淄阳县因蓄水灌溉和发展航运,拦河搭坝,壅高河道水位也抬高地下水位,县城内曾一度也要求船行走,沿岸涝碱为害,房屋倒溺,许多肥沃土地大幅度减产,甚至寸草不生。当时山东聊城至禹城的徒骇河塌了五道坝,黑龙港塌坝二十九道,河北省东风灌区的小漳河塌坝七道。在没有排水条件的情况下,大水漫灌,促使土地积盐。例如,山东的高唐、夏津本来是极为富庶的地方,素有金高唐、银夏律之称,可是由于土地盐渍化,这些地方变成了一片灰色荒野,生产力遭受破坏。由于次生盐渍化的普遍发生和迅速发展,群众对灌溉产生了顾虑,许多人都有“宁叫旱死,不叫碱死”的想法。1962年,中共中央下令引黄停灌,经过总结经验教训,通过采取疏通排水,灌区配套等措施后,情况才有所好转,到 20世纪 60年代末期和 70年代逐渐恢复灌溉。例如鲁西北平原 1956年开始引黄灌溉,1962年停灌,1967~ 1979年复灌。目前每年引黄河水 50亿~ 60亿立方米,抗旱灌溉 1000万~ 1700万亩,其中引黄灌区 800万~ 900万亩,但小范围的次生盐渍化仍有发生,虽然没有以前那么严重,但却不能对其放松警惕。
河套和新疆等地区土地的盐渍化也有不同程度的发展。有关资料显示:内蒙古河套灌区的土地盐渍化面积 1954年增加到 11%~ 15%,1963年和 1964年分别增加到 22%和 31.6%,1973年继续增至 58%,其盐滩面积每年也以1%~3%的速率增长。可见,在不到 20年的时间里,次生盐碱化的发展速度就高达43%~47%。另外,据估计新疆约有1/3耕地受盐碱威胁,20世纪 60年代初,盐碱地占耕地面积20%左右,80年代增至 28%。由于排水系统不配套,致使新疆某农场于 1954年规划并开始大面积连片开垦的 7万亩耕地地下水位迅速上升。到 1959年,已有 70%耕地因次生盐渍化严重减产,最终弃耕。
在大力发展生产的同时,不注意灌区排灌工程的配套、用水的管理和调节以及当地地层和地下水的动态,土地盐渍化将是一大隐患。
致使农作物减产或绝收、影响植被生长并间接造成生态环境恶化等是土地盐渍化的主要危害表现,盐渍土还可以侵蚀桥梁、房屋等建筑物基础,引起基础开裂或破坏。另外如果采用盐渍土填筑路基时,会导致基床强度降低、膨胀松软或翻浆冒泥,有的地方还会因盐渍土被溶蚀,形成地下空洞,导致地基下沉等。土地盐渍化的危害甚多,下面进行详细的分析介绍。
1.恶化生态环境
盐渍化问题是一个既古老又现代的问题,盐渍化严重的地区,经济发展和人民生活水平的提高等都会受到生态环境脆弱的严重制约。
底格里斯河及幼发拉底河流域古代文明的衰亡即是土地盐渍化所致,从公元前 4000年起,舒美尔人在两条河流的泛滥地带建造水渠,实行了引水灌溉,在发达的农业基础上形成了两河流域的文明,但从公元前 2500年开始,盐分的蓄积日趋严重,农作物被耐盐品种所替代,人们不得不迁移到别的地方谋生,在这个曾被称为文明摇篮的地方只剩下了人数极少的游牧民。
还有在 1964~ 1970年修建的埃及阿斯旺大坝,虽然增加了尼罗河流域的灌溉面积,但却破坏了水分和盐分的自然平衡,使灌区土地发生了历史上从未出现过的土地盐渍化问题,致使通过建设水坝、扩大灌溉面积来提高农业产量的计划完全落空,为了去除盐分不得不对 4000公顷的农田铺设排水设备。即使如此,在尼罗河三角洲地带仍有 2/3的土地出现了盐渍化现象,危害极大。
在我国表现最为显著的是海水入侵造成的土地盐渍化对农业水生态环境的影响。海水入侵是人为活动强烈干扰自然生态系统而诱发的缓慢发生而又长期危害的人为自然灾害,具有多变、隐蔽、难治理的特点,它不仅是一个自然科学问题,而且是一个与社会经济发展密切相关的问题,其直接危害是造成农业水土生态环境的恶化。我国渤海地区的农业产区即为典型的由海水入侵造成的土地盐渍化地区。渤海呈“碳元素”字形深嵌入我国北方大陆,环渤海地区的三省一市,资源丰富,被誉为中国北方的“金项链”——华北平原的小麦产量占全国产量的一半,但是种植如此多的小麦消耗掉华北平原巨量的地下水。有科学家认为,应当限制这些迅速城市化地区的农业发展,以保护濒危的地下蓄水层。
2.影响农业生产
盐渍土对农业生产的危害,主要表现为妨碍作物的正常生长发育,常常造成作物歉收,甚至颗粒无收,成为农业生产中的低产土地,影响农业生产的发展。其危害的原因就是由于盐渍土中含有大量的可溶性盐。土地盐渍化对农业生产的影响主要表现在以下几个方面。
(1)高浓度的盐分干扰作物对养分的正常摄取和代谢。当土地溶液中某种离子的浓度过高时,渗透压就会破坏作物对其他离子的正常摄取,造成作物的营养紊乱。例如,过多的钠离子存在会妨碍作物对钙、镁、钾的吸收,而高浓度的钾离子又会阻碍作物对铁和镁的摄取,结果就会导致作物诱发性的缺铁和缺镁的“褪绿症”。
(2)盐分的毒性效应。某些离子浓度过高时,对一般作物有毒害作用。例如,有些盐敏感的棉花品种,当其叶子中累积过量的钠离子时,就会发生叶缘或叶尖焦枯的“钠灼伤”现象。氯离子在叶子中过多聚积,也能引起某些作物叶子的“氯灼伤”,使叶子边缘发生焦干枯,严重时可能造成叶子凋落,小枝条干枯,甚至使植株死亡。此外,碳酸钠等强碱性盐类,对幼嫩作物的芽和根有很强的腐蚀作用,从而对作物生长产生直接危害。
(3)高浓度盐分引起植物的生理干旱根区土地溶液渗透压的高低,直接影响植物对水分的吸收。当可溶性盐类含量增加时,渗透压也随之升高,结果使作物吸水困难,造成“生理干旱”,影响作物生长,严重时使植物体内的水分“反渗”,最终导致植物凋萎死亡。
(4)强碱性降低作物养分的有效性。土地中的碱性盐水解时使土地出现碱性反应,磷酸盐以及铁、锌和锰等植物营养元素易于形成溶解度很低的化合物,从而降低了有效性,导致作物营养失调。
(5)恶化土地物理和生物学性质。碳酸钠等强碱性盐,具有强大的分散能力,使土地团聚体崩溃,土粒高度分散,导致土地湿黏干硬、透水透气不良,耕性恶化。这不但使耕作困难,严重妨碍作物出苗生长,同时也不利于土地微生物活动。
土地盐渍化会严重危害农作物的生长,一般轻度盐渍化土地,作物减产 25%,中度盐渍化土地减产 50%,重度盐渍化则减产 75%以上。据统计,内蒙古河套平原许多灌区每年因盐渍土死于苗期的农作物占播种面积的 10%~ 20%,有的甚至高达 30%以上;黄淮海平原轻度、中度盐渍土就造成农作物减产10%~ 50%,重度则颗粒无收;而山东省 140.06万公顷盐渍化土地中的81.56万公顷耕地,每年因盐渍化造成的经济损失就达 15亿~ 20亿元。据有关方面的统计,甘肃河西走廊地区因土地盐渍化损失的粮食每年超过1亿千克。严重的盐渍化,使土地的利用率降低,荒地增多,加深了人多地少的矛盾。
§§§第二节盐渍化治理别出心裁
种稻防治改良盐碱地是我国一种边改良边利用的传统经验,早在公元前 600多年,《管子·地员篇》就有种稻防治改良盐碱地的记载:“五桀”之状,甚成以苦,其物为下,其种白稻。只要有水源,无论南方、北方、东部或西部各种类型的盐碱地,都可进行种稻改良。
水稻在生育期,由于田面经常保持一定的水层,淋盐能持续进行,土地脱盐层逐渐加深。随着种稻年限的延长,脱盐程度也加大,但脱盐效果与土地盐分组成、渗透性能及排水条件有关。
1.洗盐技术
(1)洗盐标准。包括两种指标,脱盐土层厚度和洗盐后的土地含盐量。冲洗土层厚度,考虑到水稻生育期间的灌水继续在发生淋洗作用,故根据移栽秧苗根深的需要,泡田期间土地的脱盐深度一般规定为≥ 20厘米。冲洗后土地含盐量要低于秧苗耐盐临界值0.15%~0.2%以下。
(2)洗盐时期。洗盐时期关系到灌区生产劳力的使用,水源的利用与调配,土地的脱盐效果,应统筹安排。对于轻、中度盐碱土,一般泡田洗盐时间可在插秧前 7~10天进行。采取集中泡田洗盐,集中整地,集中插秧,缩短泡田期,泡、耕、平、插连续作业,以节省用水。但是,对于重盐碱土和盐土,就需要有较长的泡田洗盐时间,一般在插秧前 15~ 20天进行,浸泡较长时间,以利于盐分的淋溶。
(3)洗盐的方法。在条田上搭横梗,实行小格泡田,做到高洼地分开,高地高灌,低地低灌,以保证水层均匀。泡田水应在 2~ 3天内灌入,第一天缓水进地,慢慢浸润田埂,第二天灌水建立水层,在这期间,防止跑水。洗盐的方法有以下三种。
①渗透洗盐。借助灌溉水层的静水压力,把土地盐分压入深层或通过排水设施排出到土体以外。这种方法省水保肥。
②明排与渗透相结合。即灌水建立水层,保持 1~ 2天后,使土地表层盐分充分淋溶,即排出田面水,再灌水,反复 1~ 2次,保持水层即可插秧。此方法适用于重盐碱土和表层积盐较重、渗透性差的中度盐碱土。对于盐斑地必须先泡田,然后田面耙碎、拉平,在灌浅水,扬入有机肥,并把有机肥混合于表层土中。
③明排洗盐。天津地区群众称为“拉荒洗碱”。明排洗盐一般要洗 3~ 4遍,第一遍可排除土地盐分的 2/3。但土地脱盐率并非与洗盐次数成正相关,一般洗盐 3次以后,土地脱盐效果就不明显了,而且排水洗盐次数太多,会造成水资源的浪费。
泡田洗盐灌水的原则:各地经验是“先低后高,先远后近”。因为先灌高地,造成低地积盐,并使地下水普遍抬高,减弱渗水速度,影响土地脱盐,且灌水时从水渠上游向下游依次灌水,可避免向下游输水时造成上游土地被浸润而返盐。若先灌下游,则下游地段地下水位抬高,造成上游排水困难。
(4)增强洗盐效果的措施。
①及时堵截排毛。即在泡田前就堵塞排毛口,泡田后,坝埝经过切土培修、沉实牢固后,再扒开排毛口排水、排盐,这样可节省水量30%~50%。
②水田旱耙。即采用旋耕机耕翻后,进行 1~ 2遍旱耙,使垡块细碎,这样可以节省泡田水量,提高泡田质量。
2.种稻防治次生盐渍地的技术措施
(1)建立完善的灌溉排水系统。种稻改良次生盐渍地要求既要有健全的灌溉系统,满足水稻生育期需水和淋洗盐分的需求,又要有完善的排水系统,保证及时排走洗盐水和地下水,控制地下水位。
灌溉系统是盐渍地种稻的基本条件,需要建立包括引水、输水、配水以及灌水渠等一套完整的灌溉系统,保证水稻合理灌溉。种稻改良盐渍地成败的关键在于完善的排水系统。及时排水是提高脱盐效果和防止返盐的重要前提。排水系统的布置要与灌溉系统密切配合,互相适应。
(2)合理灌溉。采取科学合理的灌溉技术措施,可以大大提高盐碱地水稻生产能力,增加经济效益。盐碱地种稻,在栽培管理各阶段应采取相应的灌溉技术措施。
育秧期:要求通过灌溉,调节土地温度,满足秧苗需水;降低盐碱度,防止秧苗受盐害。苗床要尽量选择盐碱轻的地块,土地含盐量应小于0.2%。每个单元内苗床数不超过 10个,苗床长 10~ 25米、宽 1.4~ 1.6米,床间沟宽 0.4米、深 0.3~ 0.4米,床头排水沟深 0.5米。结合做苗床灌溉洗盐,灌水将苗床浸泡 6小时,然后将水排净,设置隔离层,铺放腐殖土,上水整平后便可播种,覆盖经过筛的营养土 0.5厘米厚。出芽前保持土地湿润,通透性好,含水量为田间持水量的 80%~ 90%,一般壤土应控制在 20%左右。1叶期秧苗具有较高的耐盐碱能力,可以适当控制灌水量,使土地的通透性保持良好,促进秧根生长。2~ 3叶期,秧苗由异养阶段向自养阶段过渡,对外界不良环境抵抗力很弱,耐盐碱能力较低,此时要加强管理,并及时补施肥料。3叶期秧苗耐盐碱能力最低,抵抗不良环境的能力弱,但耐缺氧能力增强,可以适当增加灌水量,使床面保持湿润。若揭膜通风,要防止床面返盐和秧苗蒸发失水,要求床面有 1厘米水层。4~5叶期,秧苗耐盐碱能力增强,生长速度加快,管理上要求揭膜炼苗。但如果外界气候干燥,风力较大,盐分会上升,这个时候就要特别注意防止发生盐害。
泡田期:盐碱稻田泡田期灌溉,既要满足水稻正常插秧,又要淋洗土地盐分。泡田前先整地,新开盐碱稻田要将重碱斑深挖 50厘米,挑土筑堤,然后将轻盐碱土回填坑内。集中泡田,机械耙地,做到寸水不露泥,以免低处淹苗、高处落干死苗。泡田整平后及时补水。