松嫩低平原水土資源綜合整治與開發(fā)利用研究

曲 洋，董延超，張 鶴

（1.水利部松遼水利委員會，吉林 長春 130021；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

1 研究背景

松嫩低平原位于東北地區(qū)中部，是尼爾基水庫以下、二松下游部分河谷平原，以及松干哈爾濱以上平原區(qū)域，屬半濕潤向半干旱過渡氣候區(qū)，地勢低平，有近266.67萬hm2耕地，是東北地區(qū)商品糧生產最有發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)之一。但是，由于自然和人類活動的雙重作用，帶來了土地沙化、鹽堿化、水土流失、濕地萎縮等一系列生態(tài)問題，制約著水土資源的可持續(xù)利用和地區(qū)經(jīng)濟的健康發(fā)展。

松嫩低平原洪澇、干旱、風沙等災害頻繁，特別是鹽堿、干旱問題突出。作為世界上三大蘇打鹽堿地分布區(qū)之一，松嫩低平原土地鹽堿化指數(shù)達到80%；再加半干旱氣候，降水不足，不能完全滿足雨養(yǎng)農業(yè)發(fā)展需要。而耕地以無灌溉的中、低產旱田為主，水田僅占耕地的10%左右。農業(yè)靠天吃飯，生產水平低，潛力未能充分發(fā)揮。

松嫩低平原后備土地資源豐富。在眾多古河道上分布大量的鹽堿荒地，是整個東北地區(qū)的最后一塊可墾后備荒原，也是全國少有的土地和水匹配良好、規(guī)模較大、集中連片的后備耕地資源，有待開發(fā)利用。

松嫩低平原雖然降水不足，但東北地區(qū)松、嫩兩大水系在此交匯，每年有多達百億的過境水量，具有合理利用江河水資源、大力整治開發(fā)鹽堿地和改造中、低產農田的潛在條件。

為了實現(xiàn)松嫩低平原水土資源的有效利用和生態(tài)狀況的不斷改善，有必要進一步分析研究區(qū)域水土資源利用的現(xiàn)狀及問題，查明可開發(fā)鹽堿地的規(guī)模和分布狀況，總結種稻治堿的成功經(jīng)驗，研究生態(tài)安全前提下鹽堿地開發(fā)的合理規(guī)模，分析評價鹽堿地開發(fā)對河道及濕地的生態(tài)與環(huán)境影響和對策。這對于區(qū)域水土資源合理利用，促進區(qū)域資源開發(fā)和生態(tài)與環(huán)境保護相結合，實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展；對于實現(xiàn)國家保障1.2億hm2耕地保有量目標，以及進一步鞏固提高東北地區(qū)糧食基地的地位，保證國家糧食安全具有重要意義。

2 主要研究內容

2.1 水土資源利用與開發(fā)方向分析

松嫩低平原水土資源豐富，開發(fā)潛力大，目前利用不充分。在充分了解區(qū)域自然條件和社會經(jīng)濟情況基礎上，分析區(qū)域水土資源利用狀況與存在問題，及生態(tài)與環(huán)境問題及成因，確定區(qū)域農業(yè)地位和發(fā)展方向。

2.2 鹽堿地資源評估及開發(fā)治理分區(qū)

采取遙感目視解譯、相關專題圖GIS空間分析和野外實地調查三者相結合的方法，應用3S技術，對研究區(qū)當前鹽堿土地資源的數(shù)量、質量、空間分布及其開發(fā)潛力進行分析評價。在綜合分析研究區(qū)水土資源條件的基礎上，確定鹽堿地開發(fā)規(guī)模、布局及模式，并探討開發(fā)鹽堿地可能產生的生態(tài)與環(huán)境問題。

2.3 鹽堿地開發(fā)生態(tài)環(huán)境影響分析

研究區(qū)生態(tài)在世界占有重要地位，分析鹽堿地開發(fā)區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況及近年來演變趨勢，確定生態(tài)環(huán)境惡化因素；根據(jù)鹽堿地開發(fā)區(qū)水環(huán)境功能區(qū)要求，進行研究區(qū)污染物排放環(huán)境容量研究；估算研究區(qū)退水量和排鹽量，分析鹽堿地開發(fā)規(guī)模、退水安排及其生態(tài)影響研究，著重研究水稻重點開發(fā)區(qū)；確定影響土壤次生鹽漬化因素，研究鹽堿地開發(fā)區(qū)土壤次生鹽堿化發(fā)展現(xiàn)狀及預測；估算鹽堿地開發(fā)甲烷排放量，并提出控制排放措施。

3 研究基本結論

1）鹽堿地開發(fā)對于促進農民增收、優(yōu)化種植業(yè)結構及保障國家糧食安全作用突出。

適度開發(fā)松嫩低平原的鹽堿地發(fā)展水稻生產，對松嫩低平原地區(qū)種植業(yè)結構的優(yōu)化、農民增收、治理鹽堿和保護濕地等都有著重要作用。松嫩平原西部雖是半干旱氣候，但過境水資源較多，水資源條件尚可，在保證河道生態(tài)用水前提下，適度開發(fā)松嫩下游沿河的低洼澇漬鹽堿帶（分布大量古河道）種稻洗鹽，同時將部分中低產旱田改造成水田，可形成新的大型灌區(qū)，從而優(yōu)化資源配置，合理發(fā)掘資源潛力。其結果將優(yōu)化和完善東北稻米生產基地的格局，形成三江平原、松嫩平原、遼河下游平原與東部山地四大水稻基地互補并存的新格局，必將強化東北地區(qū)國家商品糧基地、特別是優(yōu)質大米生產基地的地位。

2）鹽堿地豐富，重點開發(fā)區(qū)和適度開發(fā)區(qū)有約33.33萬hm2可供開發(fā)。

此次調查評價查明，松嫩低平原現(xiàn)有鹽堿地125.58萬hm2，加上因鹽堿限制棄耕的土地9.85萬hm2，合計鹽堿地面積約為135.33萬hm2。其中，輕、中度鹽堿地面積占到鹽堿地總面積的70%以上，而且土壤自然肥力相對較高，根據(jù)大安灌區(qū)種稻改良鹽堿地的試驗與實踐表明，“洗鹽脫堿”后具有將鹽堿地開發(fā)成以水田為主的糧食基地的資源基礎。

特別是杜爾伯特南部、大慶-肇源-肇洲、肇源、泰來片、大安東北、乾安、通榆東北部片、鎮(zhèn)賚-泰來等區(qū)，鹽堿地相對集中連片，地貌和土壤條件較好，地勢低平，土壤養(yǎng)分相對較高，且距離水源較近（或有大型水利工程及灌區(qū)支撐），水資源有所保障，可作為水稻重點開發(fā)區(qū)，集中連片地開發(fā)種植水稻。還有大安-通榆-洮南區(qū)、鎮(zhèn)賚區(qū)、林甸區(qū)和肇東區(qū)，條件稍差，可適度發(fā)展水稻。在水資源有保障前提下，重點開發(fā)區(qū)和適度開發(fā)區(qū)至少有約33.33萬hm2水田（包括旱改水）的潛力，其中吉林省約20萬hm2、黑龍江省約13.33萬hm2。

3）研究區(qū)生態(tài)環(huán)境長期處于退化之中，鹽堿地開發(fā)后生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生結構性變化。

研究區(qū)具有重要的生態(tài)地位，但長久以來，該區(qū)生態(tài)環(huán)境處于退化狀態(tài)，主要表現(xiàn)在鹽堿化加重、草地加速退化嚴重、濕地萎縮和明顯的水生態(tài)惡化，從研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值量變化情況來看，2000—2008年生態(tài)服務價值減少了75.3億元。

鹽堿地開發(fā)以后，生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生結構性的變化，由自然生態(tài)系統(tǒng)轉化為人工生態(tài)系統(tǒng)，同時出現(xiàn)一定規(guī)模的蘆葦濕地和大量的人工濕地（水稻田）。

4）重要水系給予研究區(qū)鹽堿地開發(fā)的環(huán)境容量為“準零”。

根據(jù)水環(huán)境功能區(qū)劃的要求，研究區(qū)水體水質要求為Ⅲ類，從歷史發(fā)展情況來看，2005—2008年在農業(yè)退水期間大部分水質超過水環(huán)境功能要求，結合該地區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展的趨勢，水系環(huán)境容量極為短缺，消減污染物成為該區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，在這種背景條件下，水環(huán)境功能給予鹽堿地開發(fā)的環(huán)境容量極為有限，鹽堿地開發(fā)污染物排放“準零排放”是必然的抉擇。

5）水稻重點開發(fā)區(qū)可開發(fā)的鹽堿地規(guī)模為23.33萬hm2，需要適宜的蘆葦濕地與之相配合環(huán)境容量分析研究結果表明，在盡可能減少污染、實現(xiàn)“準零排放”前提下，松嫩低平原可重點開發(fā)的鹽堿地適宜規(guī)模為23.33萬hm2，如果不實行滾動性開發(fā)，理論上完全消除鹽堿地開發(fā)污染物（特別是鹽類），需要蘆葦濕地13.6萬hm2，如果實行滾動性開發(fā)，并且有適當?shù)姆e鹽儲存區(qū)，所需要的蘆葦濕地面積可適當減少。建立蘆葦濕地系統(tǒng)是可持續(xù)開發(fā)鹽堿地的重要基礎，是消減鹽堿的重要途徑，蘆葦濕地的建設占有極為重要的地位。如果通過水利工程對承泄區(qū)進行增容，鹽堿地開發(fā)規(guī)模會有所增加。

6）鹽堿地開發(fā)在特定的條件下對重要水域產生不利影響，莫莫格、查干湖濕地存在逐步鹽湖化的風險。

在一般情況下，鹽堿地開發(fā)產生的鹽堿和污染物積存在承泄區(qū)內，對濕地保護區(qū)和松花江水功能影響有限，但是在洪水特殊情況下，將對濕地保護區(qū)和松花江水系產生不同程度的影響，特別是在洪水流量不足夠大、同時又突破承泄區(qū)水容量的情況下，將對保護區(qū)和松花江水系產生一定的不利影響，將超過水功能區(qū)劃的要求。不排除突發(fā)性污染事件的可能。

莫莫格、查干湖濕地位于鹽堿地開發(fā)區(qū)下游，由于蘆葦濕地功能發(fā)揮與鹽堿地開發(fā)可能存在時間上的差異，在該濕地的上游近距離存在大量被富集而待消除的鹽堿及污染物，在特殊的情況下，這些鹽堿將被泄入濕地保護區(qū)，對濕地水質造成一定的影響。特別是查干湖濕地，由于前郭灌區(qū)的節(jié)水改造導致入湖的農業(yè)退水減少，兩者的疊加作用將濃縮湖水、加劇鹽湖化趨勢。

7）稻田周邊將產生不同程度的鹽堿化，農業(yè)退水承泄區(qū)鹽堿化將周期性“顯現(xiàn)”。

從整體情況來看，鹽堿地開發(fā)以后變成的耕地發(fā)生鹽漬化區(qū)域有限，只在局部區(qū)域產生鹽漬化，如渠道的兩側和部分低洼容易集鹽地區(qū)。由于承泄區(qū)是鹽堿地開發(fā)的鹽堿聚集區(qū)，地下水位也會有所上升，承泄區(qū)水面積減少和增多交替頻繁，可產生一定數(shù)量的鹽漬化土地，并且呈現(xiàn)“周期性”的變化。

8）鹽堿地開發(fā)產生溫室氣體。

研究結果表明，水稻重點開發(fā)區(qū)（大安-乾安項目區(qū)、杜爾伯特-肇源項目區(qū)、鎮(zhèn)賚項目區(qū)和泰來項目區(qū)）鹽堿地種植水稻，每年的甲烷排放量約5.208萬t。若中遠期進一步增加開發(fā)大慶-肇州項目區(qū)、洮南項目區(qū)、通榆項目區(qū)、安達-大慶-林甸項目區(qū)鹽堿地種植水稻，則每年甲烷排放量共計13.42萬t，采取措施減少甲烷排放很有必要。

4 建議

4.1 做好鹽堿地開發(fā)規(guī)劃，實施滾動開發(fā)、綜合開發(fā)

鹽堿地開發(fā)規(guī)劃是鹽堿地開發(fā)利用的指南，是對鹽堿地開發(fā)的總體安排，它對鹽堿地開發(fā)區(qū)經(jīng)濟社會全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的作用，做好鹽堿地開發(fā)規(guī)劃是非常必要的。

鹽堿地開發(fā)受到水資源、環(huán)境、技術、資金等多方面的制約，鹽堿地開發(fā)規(guī)劃應在此方面進行深入的分析后做出科學的安排。

鹽堿地開發(fā)規(guī)劃至少包括鹽堿地開發(fā)的規(guī)模、土地開發(fā)的模式、人工蘆葦濕地系統(tǒng)、開發(fā)時間序、處理鹽堿地開發(fā)和草地、自然保護區(qū)之間的關系。根據(jù)環(huán)保的要求，需要在新開發(fā)的土地附近進行人工濕地蘆葦系統(tǒng)的建設，待蘆葦長成可以滿足洗鹽廢水和水田退水要求后進行土地規(guī)模的開發(fā)。

對鹽堿地開發(fā)應該在有序的條件下滾動開發(fā)，鹽堿地初期大面積開發(fā)對環(huán)境的沖擊是非常大的，將對自然保護區(qū)和水系造成很大的威脅，因此應該對鹽堿地開發(fā)的時間、開發(fā)的規(guī)模、開發(fā)地點、開發(fā)的方式進行合理的安排，對于輕、中重鹽堿地開發(fā)組合模式也要進行科學的統(tǒng)籌。初步測算在此區(qū)每年0.67萬hm2的開發(fā)速度是較為適宜的（可能已是較快的速度）。

同時，可以回收鹽堿制作化工原料。設想將堿質荒漠中適宜的淺洼地設計成鹽堿收集池，建成獨特的鹽堿人工沉積系統(tǒng)，將鹽堿濃度高的稻田水引入池中，利用該區(qū)強蒸發(fā)的氣象優(yōu)勢，回收鹽堿物質作為化工原料。

4.2 合理配置水資源，保障鹽堿地開發(fā)區(qū)水資源供給

鹽堿地開發(fā)的數(shù)量受限于水資源數(shù)量和環(huán)境容量，鹽堿地被開發(fā)以后，保障水資源的供給是維護生態(tài)環(huán)境的重要因素。從流域的角度合理配置水資源，保障鹽堿地開發(fā)區(qū)水資源供給具有重要的意義。

在鹽堿地開發(fā)區(qū)內部，如果不能保障水資源供給，將出現(xiàn)嚴重的后果：1）承泄區(qū)因積存大量的鹽分，在水資源被“斷供”的情況下，鹽分被析出，出現(xiàn)大片的鹽堿灘，已經(jīng)建立起來的生態(tài)系統(tǒng)將受到毀滅性的沖擊；2）被開發(fā)的鹽堿地將被廢棄，重新變?yōu)榛牡?，需要一定的時間才能恢復鹽堿地。

在鹽堿地開發(fā)區(qū)外部，也會對生態(tài)環(huán)境造成一定的問題。鹽堿地開發(fā)需要大量的水資源，將從松花江引水進入開發(fā)區(qū)，勢必對流域的生態(tài)環(huán)境造成一定的影響，從流域的角度考慮鹽堿地開發(fā)水資源需求，并降低流域生態(tài)環(huán)境影響，是非常必要的。

4.3 建立節(jié)水高效生態(tài)的鹽堿地開發(fā)體系

從宏觀的角度來看：1）鹽堿地開發(fā)周邊分布重要濕地，向海、扎龍、莫莫格、查干湖是國家自然保護區(qū)，其中向海和扎龍還列入世界濕地名錄，是生態(tài)極為敏感的區(qū)域，鹽堿地開發(fā)必須保護這些地區(qū)生態(tài)，這是該區(qū)發(fā)展的第一生態(tài)制約因素；2）該區(qū)水資源短缺，已有部分灌區(qū)用水很緊張；3）水環(huán)境容量有限，難以承納灌區(qū)污染物，整體環(huán)境惡化趨勢明顯。由于客觀條件的限制，鹽堿地開發(fā)只能走節(jié)水高效生態(tài)之路，建立節(jié)水高效生態(tài)的鹽堿地開發(fā)體系是鹽堿地持續(xù)利用的基礎。

因此，在灌區(qū)建設時必須貫徹在開發(fā)利用全過程中保護生態(tài)環(huán)境且高效利用水資源的理念，并逐步形成具有特色的鹽堿地開發(fā)文化。

在具體實施技術上，應因地制宜地采用節(jié)水灌溉技術，在水稻生產全過程中實施節(jié)水，提高水資源利用率。建立完善的灌溉與排水體系，旱能灌、澇（鹽堿）能排，構建與生態(tài)敏感區(qū)協(xié)調發(fā)展的鹽堿地開發(fā)模式。鹽堿地開發(fā)灌區(qū)設計時，應充分利用灌區(qū)微地形的變化，設立灌區(qū)退水的貯存區(qū)，并通過濕地系統(tǒng)處理農業(yè)開發(fā)退水，緩解承泄區(qū)壓力。盡可能減少農藥、化肥的使用，降低因過量使用化肥農藥所造成的污染。利用該區(qū)生態(tài)多異質共生特點，在灌區(qū)設計上要構建水稻、草場、蘆葦、養(yǎng)殖、水生生物（養(yǎng)殖水面）生態(tài)林等綜合開發(fā)體，使灌溉水在復合系統(tǒng)中多層次、多回路的循環(huán)利用。

4.4 建立完善的鹽堿地開發(fā)生態(tài)監(jiān)測體系

鹽堿地開發(fā)對生態(tài)影響是多方面的，必須建立一個完善的監(jiān)測體系，對鹽堿地開發(fā)所造成的生態(tài)影響進行系統(tǒng)的監(jiān)測，及時地發(fā)現(xiàn)鹽堿地開發(fā)存在的各種問題，并進行及時通報，讓有關人員方便及時地獲得生態(tài)監(jiān)測信息，以便調整不合理的行為或者政策。

完整的鹽堿地開發(fā)生態(tài)監(jiān)測體系由生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測技術保障系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、評價服務系統(tǒng)和預警服務系統(tǒng)等部分組成，在現(xiàn)有的監(jiān)測基礎上進行調整和完善。鹽堿地開發(fā)中鈉是一項重要的指標，應納入到常規(guī)的監(jiān)測體系之中，建立具有特色的鹽堿地開發(fā)生態(tài)監(jiān)測體系，為鹽堿地順利開發(fā)和決策提供科學的依據(jù)。

4.5 建立開發(fā)區(qū)生態(tài)風險防范體系

鹽堿地開發(fā)存在眾多的風險，這些風險的存在對生態(tài)安全造成一定的威脅，特別是風險變成現(xiàn)實的時候，會帶來不同程度的損失。鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險評價就是評估由于一種或多種外界因素導致鹽堿地開發(fā)可能發(fā)生或正在發(fā)生的不利生態(tài)影響的過程。其目的是幫助環(huán)境管理部門了解和預測外界生態(tài)影響因素和生態(tài)后果之間的關系，有

利于環(huán)境決策的制定。為此：1）對鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險進行系統(tǒng)的評估，確定鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險的大小，并且就其風險進行排序；2）制定切實可行的方案，預防鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險的發(fā)生，將生態(tài)風險降低到最低程度；3)制定鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險預案，對生態(tài)風險發(fā)生如何應對進行具體的規(guī)劃，減少生態(tài)風險發(fā)生所造成的損失。

4.6 加大扶持力度，建立鹽堿地開發(fā)投入和經(jīng)營的長效機制

鹽堿地開發(fā)是一項利國、利民、艱巨、長期的系統(tǒng)工程，開發(fā)的成敗關鍵在于投入的持續(xù)性。中央和地方政府應把鹽堿地開發(fā)作為一項重大的國家戰(zhàn)略決策，放在事關我國耕地補充、保障糧食和生態(tài)安全的高度，加強組織領導，有序推進整體開發(fā)。由于鹽堿地開發(fā)投資較大，投資回收期較長，需要國家立項并投入資金，建立長期有效的投融資機制，保障鹽堿地的有效開發(fā)與規(guī)?；?。同時，鹽堿地種稻洗鹽初期收益低、甚至沒有收益，因此，應根據(jù)鹽堿地開發(fā)難易程度，建立對經(jīng)營鹽堿地農戶的補償機制，激勵農戶經(jīng)營的積極性，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。