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矿山生态修复

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盐碱地改造:在不可能的地方创造可能!

当前,土壤盐碱化已经成为一个全球性的问题。盐碱地是指地下潜水位升高、矿化度增强,加上气候干旱和蒸发强烈,导致深层土壤盐分向表土迁移,表土盐化或碱化程度加重的现象。盐碱土形成的实质是可溶性盐类在土壤中发生重新分布,盐分在土壤表层积累超过了正常值。轻度盐化土,土壤含盐量0.1%~0.2%;中度盐化土,土壤含盐量0.2%~0.4%;重度盐化土,土壤含盐量0.4%~0.6%。

 

 

 

盐碱地是中国最主要的后备土壤资源,改良利用盐碱地可以增加耕地面积,缓解人地矛盾。但盐渍化土壤因较高的盐分含量不利于农作物的正常生长,是限制我国农林业发展的主要障碍之一,且治理工作十分艰巨。目前为止,我国还有80%左右的盐渍土尚未开发利用,所以如何开发利用盐渍化土地资源应当引起我们的高度重视。

一、土壤盐渍化形成的原因

土壤盐渍化是指土壤中的盐分离子增加或是可溶性盐分离,然后不断地向土壤的表层聚集,从而改变了土壤的理化性状,并对生长的植物有一定危害作用的一种土壤演化过程。土壤盐渍化分为原生盐渍化和次生盐碱化两类。其中不受人为影响,自然发生的土壤盐渍化为原生盐渍化;而由于人类活动引发的土壤盐渍化为次生盐渍化。土壤盐渍化不仅是限制农业生产发展的一个主要因子,也是制约滨海地区盐碱地改良绿化、沿海防护林营造等林业项目的重要影响因子。

(一)自然条件

盐随水动,土壤和地下水都含有一定的盐分,所以土壤水分的运动对于土壤中盐分累积有重要的影响。地下水越浅,蒸发作用越强,越易引起地表积盐,可见,地下水深浅一定程度上影响土壤盐碱化。

1)气候条件

在我国东北、西北、华北的干旱、半干旱地区,降水量小,蒸发量大,溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚。气候条件对水的运动有重要的影响,大气降水可以对地表水、地下水进行补给,大气水分蒸发使土壤水形成向上的运动,可见气候条件是引发土壤盐碱化的重要前提。在我国北方干旱半干旱地区,土壤蒸发量大于降雨量,土壤盐分随水分的蒸发向上运动,使盐分积累在土壤表层,如此过程长期反复进行,就会造成土壤盐渍化。

2)地理条件

地形部位高低对盐碱土的形成影响很大,地形高低直接影响地表水和地下水的运动,也就与盐分的移动和积聚有密切关系,从大地形看,水溶性盐随水从高处向低处移动,在低洼地带积聚。盐碱土主要分布在内陆盆地、山间洼地和平坦排水不畅的平原区,如松辽平原。从小地形(局部范围内)来看,土壤积盐情况与大地形正相反,盐分往往积聚在局部的小凸处。

3)地质条件

质地粗细可影响土壤毛管水运动的速度与高度,一般来说,壤质土毛管水上升速度较快,高度也高,砂土和粘土积盐均慢些。地下水影响土壤盐碱的关键问题是地下水位的高低及地下水矿化度的大小,地下水位高,矿化度大,容易积盐。

 

 

4)水文条件

河流及渠道两旁的土地,因河水侧渗而使地下水位抬高,促使积盐。沿海地区因海水浸渍,可形成滨海盐碱土。

(二)人为活动

人为活动主要通过改变自然条件来影响土壤盐碱化程度。如有些地方浇水时大水漫灌,或低洼地区只灌不排,以致地下水位很快上升而积盐,使原来的好地变成了盐碱地,这个过程叫次生盐渍化。为防止次生盐渍化,水利设施要排灌配套,严禁大水漫灌,灌水后要及时耕锄。

二、盐渍土改良措施

国内盐碱地改良常用的方法包括物理改良、化学改良、生物改良和耕作改良措施。

(一)物理改良措施

1)平整土地

平整土地可使水分下渗均匀,提高降雨淋盐和灌溉洗盐的效果,防止土壤斑状盐渍化。

2)深耕深翻

盐分在土壤中的分布大致为地表层多,而下层少,经过深耕深翻,把表层土壤中的盐分翻扣到耕层下边,把含盐较少的下层土壤翻耕到表面。翻耕既能疏松耕作层,切断土壤毛细管,又能减弱土壤水分蒸发,有效地控制土壤返盐。

3)台田模式

“上农(棉、粮)下渔”模式是在盐碱地上新开挖或将原有坑塘改造为池塘,进行渔业养殖;挖池产生的土方堆筑台田,经淡水或降雨压碱改造后进行农林种植的立体生态农业开发模式,该模式对于地势低洼、地下水位高、土质黏重、透气透水性差、土壤贫瘠、含盐量1%左右的重度盐碱地较为适宜。

 

 

在“上农(棉、粮)下渔”模式开发中,要做到与骨干水利工程和农田基本建设工程相结合,按流域、灌区对山、水、林、田、路进行统一规划,合理布局,综合治理,形成“旱能浇、涝能排、田成方、塘成网、树成行、渠相连、路相通”的高产、优质、高效农渔业综合园区,实现渔农良性循环,最大限度地发挥模式综合效益。

4)微区改土(客土)

深翻改土是把盐碱土就地挖沟深翻,表层含盐量高的熟土垫在沟底,挖出的深层土放在地表。该办法可以有效地降,低土壤盐分,但用工量大,维持的时间有限,适用于小面积集,约经营的土地。

换土是把盐碱土运走,换上一层好土,或者运走一部分,盐碱土,把好土与留下的盐碱土混合。这样也能有效地降低,土壤含盐量,但需要的好土量大,来源和运输都成问题,因而,生产成本较高,只适用于特殊的土地利用。

5)隔层阻盐

隔层阻盐措施指通过设置隔盐层来破坏土体原来的毛管系统,增加土壤孔隙度,利用地上降雨、灌溉水对隔层以上土壤淋洗盐分或通过隔层切断土壤的毛细作用,阻隔地下水向上层运动引发返盐。同时,隔层还能通过降低土壤累计蒸发量来降低土壤积盐量,达到改良盐碱的目的。隔盐材料应用较多且降盐控盐效果较为理想的有河沙、炉渣、陶粒、沸石、蛭石、玉米秸秆等,在盐碱地刺槐造林中采用沸石、陶粒和河沙作为隔盐层材料均有助于土壤保墒控盐、改善植物光合特性以及促进刺槐生长,其中以沸石作为隔盐材料效果最佳。

6)暗管排盐

暗管排盐技术是利用专用机械将带孔PVC波纹管按照一定坡度埋设在地下水临界深度以下,高于暗管的含盐地下水流入暗管后从排水沟集中排走,使地下水位降低至暗管埋深以下,拉大地下水与耕层距离,抑制地表蒸发引发的严重返盐。同时,通过降雨或灌溉水对高盐土壤的不断淋洗,降低暗管之上土壤层的含盐量。

 

 

暗管排盐技术具有无化学材料污染、易渗水沙壤区效果明显、占地面积少、对耕地的机械化耕作无影响等特点,但暗管材料与管径、方向、间距、坡度均需按照土壤特性及田间排水条件进行设计,铺设与清洗维护时的机械自动化程度与施工精度对工程排盐效率有很大影响。

7)灌水洗盐

灌水洗盐在水源丰富的盐碱地区常用。一般是在土壤表层盐分含量高时,用淡水漫灌,使盐分随水分下渗到土壤深层。

(二)化学改良措施

化学改良就是应用一些酸性盐类物质来改良盐碱地的性质,降低土壤的酸碱度和含盐量,增强土壤中微生物和酶的活性,促进植物根系生长。

 

 

化学改良盐碱土壤的作用方式:一是凝聚土壤颗粒,改善土壤结构。改良剂多有膨胀性、分散性、黏着性等特性,能够使因盐碱而分散的土壤颗粒聚结从而改变土壤的孔隙度,提高土壤通透性,改善土壤结构;二是置换土壤Na+,促进盐分淋洗。含钙制剂(如石膏、煤矸石、氧化钙、石灰石、磷石膏等)和酸性物质(如硫磺、硫酸铝、硫酸、硫酸亚铁等)是较常用的盐碱土壤改良剂。

化学改良剂一般成本较高,所以盐碱土改良剂选择各类工业副产品或固体废弃物既可以降低成本,也能缓解废弃物对环境造成的压力,故粉煤灰、海湾泥、磷石膏等具有较好的应用前景。另外,化学改良剂要将不同类型的改良剂联合使用,取长补短,以强化改良剂的应用效果。

(三)生物改良措施

 

 

1)种植耐盐植物

种植耐盐性的植物不但可以防风固土,调节地表径流,改变土壤结构,提高土壤肥力,抑制表面积盐,而且植物可以通过蒸发水分,降低地下水位,减轻表面积盐。常用的耐盐植物包括甜菜、向日葵、苜蓿、棉花、豆科作物、麻类、地下结实作物、麦类等。

 

 

2)施用微生物菌肥

微生物的活动与植物关系密切,微生物的吸附富集作用、氧化还原作用、淋滤作用、成矿沉淀作用和协同效应等可用来改良盐渍土。施用活性微生物菌肥后,不仅能够改善土壤性质,还能够增加作物产量。

3)动物修复

盐碱土壤的动物修复法可以利用一些土中生存的动物,如蚯蚓在生长发育的过程中,将体内的某些分泌物排放于盐碱土壤中,与土壤中的盐碱成分发生化学反应,达到降解土壤盐碱度,改良盐碱土壤。同时由于动物的生理活动,可松动土壤,改善土壤的孔隙度和含水率等。

(四)耕作改良措施

耕作措施是农业生产的重要部分,在盐碱地采取正确适时的耕作措施是减轻盐碱危害,增加作物产量的有效措施,主要包括深耕深松,种植绿肥、秸秆覆盖还田、施用有机肥培肥土壤等。

1)深耕深松

深耕深松是美国、加拿大等国主要的盐碱地改良技术,并多配以秸秆覆盖来增加效果,深松可有效降低土壤容重,是改良容重大、结构紧实、渗透性差的苏打盐碱土的有效耕作方式。振动深松在深松的同时可以通过振动将犁板前的土壤松动,打破板结层,重塑团粒结构,增加土壤对降雨的积蓄,同时切断盐分上移的土壤毛细管。

2)秸秆还田

地表覆盖指利用生物质类或其他覆盖材料通过吸收的降水在下渗过程淋洗耕层盐碱或切断土壤毛管,减少土壤表层蒸发来抑制返盐。农业生产中广泛应用的覆盖材料为秸秆和地膜,地膜具有透光增温、保水保肥、增产早熟、质轻耐久等特性;秸秆覆盖可作为缓冲层,增加水分入渗时间,减少地表径流,调节土壤水分、土壤容重和孔隙状况,还可作为良好的隔热层,调节土壤与大气之间热量交换。

 

 

利用桔秆覆盖还田,既能抑制土壤水分的蒸发、防止地表积盐,还可以增加土壤中氮、磷、钾等营养元素,促进灌溉脱盐。可作为改土培肥材料施入土壤的秸秆主要有玉米秸、水稻秸秆、豆秸、棉花秸秆等,秸秆覆盖还田在改善生态环境,培肥地力,提高资源利用效率和增产增收方面发挥着重要的作用。

3)有机肥和种植绿肥

增施有机肥在培肥土壤、改善土壤结构、增强土壤保水保肥能力的同时也能够减少水分蒸发,促进淋盐,抑制返盐,加速脱盐;此外有机肥中的有机质可以与钠离子结合,减少钠离子毒害作用。在盐碱地上施用的有机肥,特别是来源广、价低易得的畜禽粪施入土壤,如鸡粪、羊粪、猪粪、腐植酸、糠醛渣、秸秆、有机废弃物等均能不同程度改善土壤的理化性质,提高土壤肥力。

种植绿肥能有效改善土壤的理化性质,提高脱盐效果,培肥土壤;种植绿肥还可以有效降低地表径流和冲刷,增加土壤中养分含量,并在微生物作用下产生各种有机酸,对土壤碱度进行中和。

 

 

盐渍土资源作为中国重要的后备土壤资源,其利用和管理更是盐渍土研究工作的重点。今后对于盐渍土改良利用的研究,还应该立足于长期监测的基础上,以发展的眼光,因时、因地对各种措施不断加以调整和完善。同时,还要运用综合管理技术措施,对盐渍土壤的水盐与肥力状况进行优化调控,提高土壤质量,防范次生盐渍化的发生,提高国内盐渍土资源的利用效率。

来源:搜狐号  水土保持之点滴