对大多数人来说,土壤盐碱化既熟悉又陌生。

熟悉的是,中国沿海、内陆等很多地区都有大片随处可见自然形成的盐碱地,这类盐碱地的形成与当地的气候、土壤、地形、地貌、地质等因素有关,被称为『土壤原生盐碱化』。

陌生的是,对自己不合理的人为措施引起的耕作土壤盐碱化,却不甚了解。

不合理的人为措施,主要是由于灌排制度不合理,过量灌溉,排水不畅,引起地下水位上升,导致的土壤盐碱化,这被称为土壤次生盐碱化。

盐碱化土地每年都在增加,就是得益于人类的「贡献」。次生盐碱化土地越来越多,每年约有 1000 万公顷的土地由于土壤的次生盐碱化而丢弃。

据考证,世界四大文明之一的两河文明,灭亡的主要原因就是土壤次生盐碱化。

不合理的灌溉是如何导致土壤盐碱化的?

土壤盐碱化,简单说,就是土壤表面累积的盐分超过了植物的承受能力,影响植物的正常生长。

土壤盐碱化怎么治(不合理的灌溉是如何导致土壤盐碱化的)(1)

图:大水漫灌

不论是原生还是次生,土壤表面积累的盐分大部分都是来自地下水,地下水通过毛细作用上升到地表附近,将盐分带到土壤表层。

这里面关键的是「地下水上升」。如果灌溉量太大,水分大量向下渗透,排水不畅,耕地的地下水位就会抬升,地下水离地面就会越来越近,水中携带的盐分就很容易到达地表。

在这个过程中,必须要介绍盐分累积在地表的强大助攻——强烈的蒸发

当地下水将土壤盐分带到地表,强烈的蒸发会使水分迅速变成水蒸气,无法继续携带盐分,盐分就会停留在土壤表面。经过一段时间的上升-累积循环,土壤表面就会累积盐分,长此久往,土壤就会发生盐碱化。

土壤次生盐碱化主要发生在蒸发强烈的干旱、半干旱地区,蒸发量大于降雨量。它区别于土壤原生盐碱化,主要是人类经济活动的结果。

土壤盐碱化怎么治(不合理的灌溉是如何导致土壤盐碱化的)(2)

图:土壤次生盐碱化

宁夏由于广泛引用黄河水灌溉,在成为我国重要商品粮基地的同时,土壤盐碱化也一直制约着它的发展。

宁夏引黄灌区长期引用黄河水大水漫灌,灌溉渗漏补给地下水,再加上排水不畅,导致地下水位升高。

土壤盐碱化怎么治(不合理的灌溉是如何导致土壤盐碱化的)(3)

图:宁夏引黄古灌区

同时气候干旱,蒸发量大,土壤中毛管水运动强烈,将下部盐分不断带至土壤表层聚集,从而导致土壤次生盐碱化。

宁夏引黄灌溉盐碱化面积占总宁夏总耕地面积33.5%。其中,青铜峡灌区盐碱化耕地面积最大,占灌区盐碱化总面积的89%。

土壤盐碱化的治理

土壤盐碱化治理,一直是土壤学家面临的重大难题。

盐碱化的治理,不管是原生盐碱化还是次生盐碱化,措施都是相似的。治理的基本办法,就是切断地下水上升-盐分上移-蒸发积累这个循环过程。

针对次生盐碱化,最重要的是完善灌排设施,在灌溉时防止过量灌溉;在灌溉后,可以及时排出多余的水分。

首先,要合理灌溉,这是治理的前提。那如何得出科学合理的灌溉决策?

通过在作物生长根系旁边部署智能土壤水分设备,用于监测多深度土壤水分的变化情况,基于多层土壤水分的变化情况,就可以获得土壤多层水分变化图及ET根系耗水图(下图)。

根据左边土壤多层水分变化图的展示,当前土壤储水量(绿色线)无限靠近土壤最低含水量(红色线),就代表此时需要灌溉了,作物已经无法从土壤中获得水分;当前土壤储水量(绿色线)无限靠近土壤最高含水量(蓝色线),代表此时土壤中的水分过多,有水涝的危险,要及时排水。

土壤盐碱化怎么治(不合理的灌溉是如何导致土壤盐碱化的)(4)

土壤多层水分变化图及ET根系耗水图

结合右图ET根系分层耗水图,我们可以获知根系的实时生长深度,以及每一层根系生长的耗水占比,这样我们就可以很容易获知根系的耗水情况,根据作物的需求就可以得出适合作物的灌溉指导。

完善农业排水系统,可以洗盐。利用淡水(降雨或者漫灌水)淋洗土壤,排水系统及时将多余的土壤水分排出土壤,淡水冲洗土壤可以带走更多的盐分。其次,可将地下水位控制在安全深度,减缓土壤蒸发,降低盐分向上运动。

土壤盐碱化怎么治(不合理的灌溉是如何导致土壤盐碱化的)(5)

图:宁夏银北地区盐碱地农业排水治理

土壤覆膜,能够阻止土壤表面与大气的接触,减少蒸发,减少地下水上升。

换土法,直接将盐碱地表层的土壤换成优质土壤。种植耐盐作物也是一种常用的治理办法。

其中,农业排水系统是目前应用最为广泛效果显著的方案,它是从根本上切断了地下水上升-盐分上移-蒸发盐分积累这个循环过程。其余的方法都是在现有条件下的改善。

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