松嫩平原蘇打鹽堿地成因、特點及治理措施研究進(jìn)展

徐子棋，許曉鴻(吉林省水土保持科學(xué)研究院，吉林 長春 130033)

松嫩平原是世界三大蘇打鹽堿地分布區(qū)之一，也是我國蘇打鹽堿地分布的主要區(qū)域[1]。松嫩平原蘇打鹽堿地具有水土資源匹配良好、面積巨大、集中連片的特點，且鹽堿程度較輕地區(qū)具有可耕作性，是東北地區(qū)具有極大利用潛力的土地，如果加以合理利用，可很好地緩解東北地區(qū)的糧食壓力[2]。雖然幾十年來以“三北”防護(hù)林為核心的生態(tài)建設(shè)工程對該區(qū)域的生態(tài)修復(fù)起到了一定的作用，但是由于自然因素和人為因素，松嫩平原的蘇打鹽堿化不斷加劇[3]。據(jù)統(tǒng)計，1950年松嫩平原的鹽堿地約為240.0萬hm2，多為輕度鹽化的蘆葦沼澤，幾乎無堿化土，而1990年鹽堿地面積達(dá)到了320.0萬hm2。2016年的數(shù)據(jù)顯示，該區(qū)域的鹽堿化土地面積已達(dá)393.7萬hm2 [4]。鄒濱等[5]以吉林省西部通榆縣為代表，研究了松嫩平原蘇打鹽堿化的趨勢，結(jié)果表明，未來的49年內(nèi)松嫩平原的土地鹽堿化面積將不斷擴大，鹽堿化程度將越來越嚴(yán)重，而鹽堿化土地向非鹽堿化土地的轉(zhuǎn)化是十分困難的。

然而，目前關(guān)于松嫩平原蘇打鹽堿地成因、特點及治理措施統(tǒng)計的綜述文獻(xiàn)卻鮮有報道。筆者綜合分析了促使松嫩平原蘇打鹽堿地形成、發(fā)展的因素，歸納了該區(qū)域的植被、土壤特點，對現(xiàn)有的蘇打鹽堿地改良措施進(jìn)行總結(jié)，并提出了相關(guān)建議，以期為促進(jìn)松嫩平原蘇打鹽堿地各類改良措施合理配套使用、農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、經(jīng)濟生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供理論支持。

1 松嫩平原蘇打鹽堿地的成因

松嫩平原蘇打鹽堿地的成因分自然因素和人為因素。

1.1 自然因素

自然因素主要包括如下幾個方面。

(1)氣候條件。氣候是松嫩平原蘇打鹽堿地形成的關(guān)鍵性因素[5]。松嫩平原地處半濕潤-半干旱中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，降水的季節(jié)性變化造成了土壤雨季脫鹽和旱季積鹽交替變化，加快了土壤鹽分表聚的過程。風(fēng)對本區(qū)域土壤鹽堿化的促進(jìn)作用主要體現(xiàn)在風(fēng)將鹽堿化土壤帶到了非鹽堿化土地或鹽堿化程度較輕的土地上和大風(fēng)促進(jìn)了土壤水分蒸發(fā)致使鹽分隨水上行[6]。凍融作用影響積鹽的機理是：冬季鹽分由于毛管作用土壤水產(chǎn)生張力差，鹽分隨著水分從下層非凍層向表層凍層運動；春季表層土壤水融化，形成滯水層，且水分蒸發(fā)，鹽分積累在土壤表層；夏季多雨，但該地區(qū)地勢平坦，水分不易排出，降水淋鹽作用很有限[7]。另外，從全新世到第四紀(jì)以來，松嫩平原干燥度由1.28增加到3.00以上，劇烈的蒸發(fā)將大量鹽分帶到了土壤表層[8]。同時，由于全球氣候變暖，松嫩平原近50年來氣溫上升了0.6 ℃，降水量減少了17.91%，使得該地區(qū)徑流量減少、湖泡濕地干涸，進(jìn)一步促進(jìn)了鹽堿化的發(fā)展[9]。

(2)水文條件。水文條件決定了土壤鹽分運移的動力[10]。晚更新世松遼分水嶺相對抬升，切斷了嫩江入海古道，加之該地區(qū)地勢低平不利于鹽分運輸，因而鹽分大部分沉積下來[8]。而且，松嫩平原具有面積較大的半內(nèi)流區(qū)，河道尾端分布有眾多具有河道和湖雙重性的泡子，其中：常被無尾河淹沒的地方稱低河-湖漫灘，進(jìn)行的是較強的混合型蘇打、氯化物和硫酸鹽鹽堿化；而不常被淹沒的高河-湖漫灘、高階地和正常河流的河漫灘進(jìn)行的是弱蘇打鹽堿化[11]。地下水主要是通過潛水埋深、地下水礦化度、徑流條件和離子組成幾個方面對土壤鹽漬化產(chǎn)生影響。潛水埋深決定了地下水通過毛管作用到達(dá)地面的難易程度，也決定了積鹽的程度。松嫩平原有利于地下水返鹽的地勢為低平原區(qū)。當(dāng)?shù)叵滤V化度在0.5～1.0 g/L時，土壤將發(fā)生輕、中度鹽堿化；當(dāng)?shù)叵滤V化度大于1.0 g/L時，土壤將發(fā)生重度鹽堿化[7]。

(3)地貌地質(zhì)。地貌地質(zhì)及構(gòu)造運動不僅決定了成土母質(zhì)類型及土壤中含鹽量的多少，還決定了土壤鹽分的運移方向和分布規(guī)律[10]。松嫩平原的河流由山區(qū)進(jìn)入低平地區(qū)后，大量泥沙向湖底沉積，湖泊日益變淺、變小，因此松嫩平原河湖沖積平原擁有較為平坦的大地勢。該地區(qū)具有利于積鹽的洼地和不利于積鹽的崗、坡，不同微地形會對水鹽進(jìn)行重新分配，蘇打草甸堿土多分布于地勢較高的地貌上，蘇打草甸鹽土分布在較低處，而蘇打鹽化沼澤土分布在更低處[12]。

(4)構(gòu)造運動與環(huán)境演變。華力西期巖漿運動使得大興安嶺山地花崗巖巖漿大范圍入侵，成為該區(qū)域鹽分的來源[6,9,12]。喜馬拉雅亞旋回抬使得松嫩平原地勢東高西低。在大興安嶺分水嶺西側(cè)形成的10多條嫩江支流，為鹽堿物質(zhì)的運移提供了通道[13]。新構(gòu)造運動對松嫩平原的湖泊形成起了決定性作用，松嫩平原湖泊群消失后殘留了一些湖泊，其中的風(fēng)成湖多為礦化度較高的堿水湖，其周圍廣泛分布著鹽堿土。另外，在一些特定的地貌區(qū)，如閉流盆地、古河道洼地、風(fēng)蝕洼地具有殘積鹽漬化，且這些區(qū)域幾乎沒有水分供給，在持續(xù)的蒸發(fā)作用下鹽分濃縮，形成了鹽堿化沼澤[8]。

1.2 人為因素

松嫩平原蘇打鹽堿化的人為因素主要包括盲目開荒、過度樵采、過度放牧、工程建筑不合理等[8,14-15]。

2 松嫩平原蘇打鹽堿地的特點

松嫩平原的蘇打鹽堿地主要分布在該區(qū)域的中西部地區(qū)，被松花江、嫩江分為北部、南部兩部分。北部屬于黑龍江省，主要分布于大慶市、齊齊哈爾市和綏化市所屬的16個縣(市)，最集中分布地區(qū)包括安達(dá)、大慶、杜爾伯特、肇源、長嶺、乾安等；南部屬于吉林省，包括白城市、松原市和長春市所屬的11個縣(市)，集中分布地區(qū)有通榆、大安、鎮(zhèn)賚、前郭等[7]。松嫩平原蘇打鹽堿地的分布具有如下特點：①從氣候來看，呈經(jīng)線分布，處于亞濕潤干旱和半干旱地帶。②從地貌來看，沿著大興安嶺東路山前和東延平原分布；沿河谷分布，且輕度鹽堿化土地分布于低河漫灘，中、重度鹽堿化土地分布于高河漫灘；在平原地勢低平、不易排水處鹽堿地連片分布；古河道為中、重度鹽堿地集中分布區(qū)；沙丘之間、沙壟之間分布著低洼的甸子地，這些甸子地多為鹽堿地；低階地、洼地、濕地、泡澤、牛軛湖等地形有利于水、鹽聚集，因此也是該區(qū)域蘇打鹽堿地的分布區(qū)。③從水文條件來看，鹽堿地多分布于內(nèi)陸河附近，且包括霍林河、烏爾吉木仁河、騰格爾郭勒、呼虎爾河、烏納格其郭勒和烏裕爾河在內(nèi)的無尾河附近分布得較為集中。④從海拔來看，蘇打鹽堿地主要分布于海拔150 m以下，密集分布于海拔130～140 m處。⑤從分布性狀上來看，該區(qū)域中南部沉積中心鹽堿土多以湖泊為中心呈同心圓分布、擴散，西南部沙帶區(qū)的鹽堿土主要分布于沙壟的壟間谷地或條帶狀、串珠狀湖泊的周圍。⑥從地理走向來看，松嫩平原西部鹽堿化土地大致沿大興安嶺呈東北—西南向分布[13-14]。

松嫩平原蘇打鹽堿地上常見的植物主要是草本植物，包括羊草、寸草苔、隱子草、五脈山黧豆、箭頭唐松草、拂子茅、野古草、牛鞭草、虎尾草、堿蒿、星星草、野大麥、堿蓬、角堿蓬、圓葉堿毛茛、小獐毛、馬藺、海濱天冬等[7]。重度鹽堿化草地植被包括堿地膚、角堿蓬、堿蓬、獐毛、虎尾草、馬藺、星星草、圓葉堿毛茛、海濱天冬等[14]。松嫩平原主要植物群落分布規(guī)律如下：羊草群叢主要分布在平原起伏地形的上部，土壤類型為鹽化草甸土；羊草-虎尾草群叢是典型重度退化草原植被群落，主要分布于起伏地形中部，土壤類型為蘇打草甸堿土；堿蓬群叢多分布于重度鹽堿化土壤上，微地形為地勢低洼處、湖泊周圍的鹽斑上，土壤類型為蘇打草甸鹽土；星星草群叢多分布于鹽堿化較重區(qū)域，如堿化湖泊附近，土壤類型為蘇打草甸鹽土和蘇打草甸堿土復(fù)區(qū)；蘆葦群叢主要分布于河湖灘地、沼澤濕地等有季節(jié)性或常年水淹的區(qū)域，土壤類型為草甸土[7]。

目前，我國對松嫩平原蘇打鹽堿地土壤的分類方法并不統(tǒng)一。馮玉杰等[19]根據(jù)植被覆蓋度、是否出現(xiàn)堿斑及堿斑大小、是否出現(xiàn)白色鹽粒等指標(biāo)，將該區(qū)域土壤分為輕度鹽堿土、中度鹽堿土、重度鹽堿土。焦常勝等[20]將該區(qū)域鹽堿土按照其成分和分布分為鹽漬化草甸土、草甸鹽土、結(jié)皮鹽土、沼澤鹽土、堿化鹽土。楊國榮等[21]將松嫩平原蘇打鹽堿土分為草甸土、鹽土、堿土三大類。劉興土[7]將該區(qū)域的土壤按鹽化、堿化的程度分為草甸鹽土、草甸堿土、鹽堿化土壤。為更好地處理鹽土、堿土、鹽化和堿化土類的關(guān)系，孫廣友等[4]在前人研究的基礎(chǔ)上將松嫩平原鹽堿土劃分為鹽土(包括草甸鹽土、堿化鹽土等)、堿土(包括草甸堿土、荒漠堿土等)、鹽堿化土(包括草甸鹽化土、沼澤鹽化土、草甸堿化土、沼澤堿化土等)。

松嫩平原鹽堿化土地的利用方式主要分為鹽堿化旱田、鹽堿化水田、鹽堿化草地、鹽堿化濕地[14,22]。不同土地利用方式剖面上鹽堿的分布特點不同，如：水田、旱田、圍欄草原土壤剖面的可溶鹽總量、pH值、堿化度分布規(guī)律為中部較高，上部和下部較低；而放牧草原的分布規(guī)律為由下向上逐漸增高[23]。

3 松嫩平原蘇打鹽堿地的治理措施

3.1 松嫩平原蘇打鹽堿地旱田治理措施

松嫩平原蘇打鹽堿地旱田主要種植作物及其耐鹽堿性見表1[7]。其中：玉米經(jīng)濟效益高且易于規(guī)?；N植；大豆經(jīng)濟效益高，但難以規(guī)?；a(chǎn)；向日葵耐干旱、易打理，但效益低，消耗地力[24]；谷子耐旱、耐貧瘠的能力較強，是松嫩平原蘇打鹽堿地主要種植的作物之一，“長壽香谷”是抗逆性較強、產(chǎn)量較高的谷子品種[25]。另外，燕麥耐貧瘠、耐干旱、耐鹽堿，不僅能夠產(chǎn)糧，而且秸稈還能作為飼草，具有較高的經(jīng)濟效益[26]。

表1 松嫩平原鹽漬土區(qū)主要作物苗期耐鹽范圍

蘇打鹽堿地旱田種植作物不僅要選擇合適的作物種，還要有合理的輪作制度。有研究證明，松嫩平原在原向日葵田實行大豆、玉米輪作，土壤總堿度明顯下降[8]。另外，合理的耕作措施也能明顯改良土壤理化性質(zhì)、提高作物產(chǎn)量。高淑梅等[27-28]認(rèn)為，深翻和深松能夠改善土壤滲透性，促進(jìn)土壤鹽分淋洗和植物根系生長。宮秀杰等[29]利用“土層置換+秸稈阻斷”的方法，改善了土壤容重、土壤含水量等物理性質(zhì)，降低了土壤可溶性鹽含量，提高了玉米產(chǎn)量。

3.2 松嫩平原蘇打鹽堿地水田及濕地治理措施和利用模式

松嫩平原種植水稻既能保證國家糧食安全、促進(jìn)該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，又能夠改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境[30-31]。蘇打鹽堿地稻田的選址十分重要，劉興土等[7]提出，蘇打鹽堿地稻田選址要考慮的因素包括灌溉水源、鹽堿化程度、地形條件、排水條件和防止土壤次生鹽漬化等。高文武等[32]的研究稱，蘇打鹽堿地水稻種植技術(shù)包括整地、改土、鹽堿淋洗、選擇耐鹽堿品種、肥料均衡、適當(dāng)密植、適時收獲、水分調(diào)控。王艷玲等[33]的研究結(jié)果表明，淺—濕間歇灌溉既可以有效防止返鹽，又能保證水稻生長用水，且節(jié)水效果十分明顯。楊帆等[34]的研究結(jié)果表明，利用微咸水在冬季結(jié)冰期灌溉有利于降低耕作層鹽離子濃度，并能提高土壤含水量。另外，膜下滴灌設(shè)施也能夠促進(jìn)蘇打鹽堿地改良，提高產(chǎn)量，且該方法能夠節(jié)約勞動力，提高水肥利用率。陳棟[35]認(rèn)為，新疆在緯度和氣候上與吉林相似，新疆已成功運用膜下滴灌種稻技術(shù)，因此吉林省運用膜下滴灌種稻具有可行性。王志春等[36-37]研究認(rèn)為，蘇打鹽堿地種稻技術(shù)還包括耐鹽高產(chǎn)品種選育，缽育大苗，病、蟲、草害的防治，灌排體系建立等。

根據(jù)現(xiàn)有研究歸納、總結(jié)，松嫩平原蘇打鹽堿地水田、濕地的綜合利用模式主要分為7種，即“葦-稻-魚”模式和“蒲-稻-魚”模式、鹽堿性小型水庫漁業(yè)開發(fā)模式、沼澤化鹽堿性湖泊漁業(yè)開發(fā)模式、低洼鹽堿地“魚-糧”綜合開發(fā)模式、低洼鹽堿地“田-塘”種養(yǎng)綜合開發(fā)模式、鹽堿性沼澤地“島式”生態(tài)漁業(yè)開發(fā)模式、退糧還漁的鹽堿性湖泊漁業(yè)開發(fā)模式，這些綜合利用模式具有物質(zhì)循環(huán)、能量高效利用的特點[38-39]。

3.3 松嫩平原蘇打鹽堿地的林草治理措施

植被對于蘇打鹽堿地的生態(tài)環(huán)境具有重要的改善作用。植被能夠調(diào)控土壤水分，保護(hù)土壤，降低風(fēng)速，減少地表蒸發(fā)，且植物的根系能夠改良土壤的物理性質(zhì)，枯枝落葉能夠增加土壤的有機質(zhì)[40]。因此，篩選適宜的植物種對松嫩平原植被進(jìn)行恢復(fù)具有重要意義。裘善文等[14]的研究結(jié)果表明，輕、中度鹽堿化草地通過圍欄封育，3～5年基本可恢復(fù)；重度鹽堿化區(qū)域可人工補播，補播時應(yīng)以當(dāng)?shù)貎?yōu)良牧草為主，最好利用群落演替規(guī)律，補播某一階段的植物，加速演替，促進(jìn)植被恢復(fù)。綜合考慮植物對干旱、嚴(yán)寒、鹽堿等逆境的抗性，以及對土壤的改良作用及其經(jīng)濟價值等，適宜用于恢復(fù)松嫩平原植被的草本植物包括星星草、堿茅、羊草、虎尾草、蘆葦、苜蓿等，其中經(jīng)濟效益較好的草種包括星星草、羊草、苜蓿等[41-45]。

木本植物能夠降低地下水位、防止地表積鹽，還能夠增加地表覆蓋、改善小氣候并防風(fēng)固沙。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)，適合在輕度蘇打鹽堿土種植的樹種包括枸杞、甘蒙檉柳、多枝檉柳、甘肅沙棗、白林85-68柳、杞柳、白林85-70柳和甘肅檉柳；適合在中度蘇打鹽堿地種植的樹種包括枸杞、白蠟樹、杜梨、沙棗、甘蒙檉柳、榆樹、甘肅檉柳、多枝檉柳、齒葉白刺和西伯利亞白刺；能夠適應(yīng)重度蘇打鹽堿地的樹種包括甘蒙檉柳、齒葉白刺、多枝檉柳、甘肅檉柳、西伯利亞白刺、樟子松、楊樹、落葉松和榆樹[43,46-49]。此外，能夠在松嫩平原蘇打鹽堿地成活的樹種還包括小葉楊、黃菠蘿[8]、羅布麻[50]、火炬樹、班克松、長白松、刺槐、紅皮云杉、寧夏枸杞、俄羅斯無刺大果沙棘、銀杏、黃海棠、紅松[14]等。在蘇打鹽堿地造林不僅要選取合適的樹種，還要配套合理的造林措施及養(yǎng)護(hù)管理措施。李長勝等[51]在黑龍江肇州蘇打鹽堿地上進(jìn)行了造林試驗，其總結(jié)出的造林措施體系包括：適地適樹，全面整地，及時松土，適當(dāng)密植，喬灌草結(jié)合營造，就地育苗，片、帶、傘狀結(jié)合。

3.4 松嫩平原蘇打鹽堿地的土壤改良措施及水利措施

3.4.1 肥料施用

在鹽堿地施有機肥能夠改善土壤物理結(jié)構(gòu)，改善土壤水分、通氣狀況，增強土壤微生物運動，增加土壤可溶性養(yǎng)分含量，而且有機肥分解時能釋放酸性物質(zhì)，從而降低土壤pH值[27]。蘇打鹽堿地合理施用有機肥或無機肥不僅能夠降低土壤pH值、土壤Na+含量，提高作物產(chǎn)量[52-53]，還能夠促進(jìn)植被恢復(fù)[54]。

3.4.2 改良劑施用

3.4.3 客土措施

3.4.4 整地措施

進(jìn)行蘇打鹽堿土改良時還應(yīng)合理整地，因為整地不僅能減少徑流、提高洗鹽效果，而且能防止高處返鹽、低洼處積水，從而防止堿斑的形成[63]。

3.4.5 水利措施

暗管排鹽技術(shù)既可在灌溉淋洗后將鹽分排走，又可以防止高礦化度地下水上移，能夠防止次生鹽堿化[64-65]。王洪義等[66]的研究結(jié)果表明，暗管的間距越小、埋深越淺，土壤排水率越高，脫鹽效果越好，大慶區(qū)蘇打鹽堿地暗管最合適的布設(shè)方式為間距5 m、埋深0.8 m。微咸水淋洗是目前改善大面積鹽堿化旱田生境最有效的措施之一[3]。吳樂知等[67]的研究結(jié)果顯示，微咸水淋洗能夠明顯降低土壤容重，提高土壤滲透率，且淋洗量越大土壤物理性質(zhì)的改善就越明顯。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié) 論

(1)松嫩平原蘇打鹽堿地的成因主要包括自然因素和人為因素，自然因素包括氣候、水文、地質(zhì)地貌和構(gòu)造運動等，人為因素包括盲目開荒、過度樵采、過度放牧、工程建筑不合理等。自然因素是松嫩平原西部土地鹽堿化的根本原因，人為因素是主要驅(qū)動因子。

(2)松嫩平原蘇打鹽堿土pH值較高，所含鹽分主要是Na2CO3和NaHCO3，具有膠結(jié)性強、透水性差、結(jié)構(gòu)不良等特征，不利于耕作。植被主要是羊草、堿蓬、虎尾草、星星草等耐鹽堿、耐踩踏的草類。主要土地利用類型為鹽堿化旱田、鹽堿化水田、鹽堿化草地和鹽堿化濕地。

(3)松嫩平原蘇打鹽堿地旱田主要作物及其耐鹽堿性為：小麥、大豆、玉米耐輕度鹽堿，苜蓿、草木樨、稻、谷子、沙打旺耐中度鹽堿，高粱、向日葵、棉花、糜子耐重度鹽堿。

(4)松嫩平原蘇打鹽堿地水田種稻的技術(shù)體系包括選址、整地、改土、鹽堿淋洗、選擇耐鹽堿品種、肥料均衡、適當(dāng)密植、適時收獲、水分調(diào)控、合理灌排等。

(5)松嫩平原蘇打鹽堿地水田濕地綜合利用模式包括“葦-稻-魚”、“蒲-稻-魚”、鹽堿性小型水庫漁業(yè)開發(fā)、沼澤化鹽堿性湖泊漁業(yè)開發(fā)、低洼鹽堿地“魚-糧”綜合開發(fā)、低洼鹽堿地“田-塘”種養(yǎng)綜合開發(fā)、鹽堿性沼澤地“島式”生態(tài)漁業(yè)開發(fā)和退糧還漁的鹽堿性湖泊漁業(yè)開發(fā)等模式。

(6)適合松嫩平原蘇打鹽堿地種植的草類植物包括星星草、堿茅、羊草、虎尾草、蘆葦、苜蓿等；適合該區(qū)域種植的喬、灌木包括枸杞、西伯利亞白刺、羅布麻、沙棗等。

(7)松嫩平原蘇打鹽堿地的土壤改良措施主要包括施肥、施改良劑和利用客土等措施。其中，常用的改良劑主要包括石膏類物質(zhì)、硫酸或酸性鹽和有機質(zhì)三大類。

4.2 研究建議

(1)應(yīng)加強松嫩平原蘇打鹽堿地發(fā)育過程的影響因素研究。

(2)松嫩平原蘇打鹽堿地土壤的分類方法尚需統(tǒng)一，以更有針對性地研究各類土壤的特點及治理措施。

(3)加強對各種措施作用機理進(jìn)行進(jìn)一步研究，從而確定合適的措施組合。

(4)木本植物耗水量較大，因此，應(yīng)確定合適的林草比例、樹木品種配置。

(5)松嫩平原蘇打鹽堿地內(nèi)各部分土壤的含鹽量、pH值不同，應(yīng)根據(jù)不同鹽堿度量化各種措施。

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