盐碱地农田水利论文

2022-04-20

摘要基于2016—2017年宁夏回族自治区引黄灌区基本农田建设中盐碱地治理工程的实地调查和数据资料,通过对盐碱地治理措施和DEA数据包络法对引黄灌区盐碱地治理工程的投资效率进行了分析。结果表明:采用DEA方法计算,选取的宁夏引黄灌区盐碱地治理工程的综合效率均值为0.724,技术效率均值为0.916,规模效率均值为0.787。下面是小编为大家整理的《盐碱地农田水利论文(精选3篇)》,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助!

盐碱地农田水利论文 篇1:

平原地区盐碱地治理的方法探讨

摘 要:在我国,干旱、半干旱地区土壤沙漠化、盐碱化是一个长期存在的问题且趋势愈加严重。在漫长的治理过程中,盐碱化问题反复出现,因此,注重于从生态理论的运用,才能更好地实现对盐碱地的综合治理,继而实现生态化治理技术的 成效发挥。本文主要以吉林西部地区为例分析了我国平原地区盐碱地治理的现状及主要存在问题,提出了平原盐碱地区 的治理方式,一是平衡土地资源战略的运用,二是储量战略的调整,三是盐碱地治理战略的调整。

关键词:平原地区 盐碱地 治理 方法

在我国干旱、半干旱地区,土壤沙漠化、盐碱化是一个长期存在的问题且趋势愈加严重。在漫长的治理过程中,盐碱化问题反复出现,因此,注重于从生态理论的运用,才能更好地实现对盐碱地的综合治理,继而实现生态化治理技术的成效发挥。其中,针对于平原地区的盐碱地治理,需要从多层面生态化治理技术入手来对盐碱地治理技术、产品与产业难题一一解决,促使新型的盐碱地治理模式得以实现可持续性与有效性地提升。

1 平原地区盐碱地现状及存在问题分析

1.1 盐碱地现状

平原西部地区的盐碱地治理困境在于农牧业同步发 展,使得整块地区土地利用程度有限,效率低下,也从某一方面激化了土地矛盾,加大了荒地面积。比如在吉林省的西部地区,20世纪50年代吉林西部盐碱地呈斑块状零星分布,经过60年的变化盐碱地不断扩张并且集中连片,出现向东南方向扩移的趋势,已对吉林中部粮食主产区和城市群构成威胁。必须采取对策措施,治理改良盐碱地,遏制盐碱地向东南方向发展,保障吉林中西部的生态安全。

通过进一步数据调查,我们发现牧业用地即草地面积仅占总面积的7%,农业利用地面积为总面积的23%,湿地面积占总面积的37%,但碱斑地却占总面积的12%,只有0.74%的水田由于水资源的滋养,农业效益较高,大部分的田地都是旱田,土地干旱,农业生产效率极低。与此同时,草地退化现象严重,土地单产比例由20世纪90年代的26.3%下降至目前的12%。

1.2 盐碱地治理的问题体现

平原地区盐碱化治理过程中存在的问题基本上在于低温和盐碱这两方面,这两大原因导致土地盐碱化程度加深,水稻产量下降、农作物产品质量降低。针对这一情况,我们需要对症下药,从品种筛选、土壤改良和栽培管理等方面入手,改变现状。其次,由于现有土地情况的限制,农民只能选择一些较为耐盐碱、对土地要求低、能够很好生长的植物种植,例如向日葵,但这些植物产量较低,所以不能够保证农民的正常收入。

1.3 平原地区的盐碱地分布情况

平原地区的盐碱地的主要分布区域在平原的西部,这里是我国北方荒漠的东部边缘地带,是被松花江和嫩江分割的两大地区,主要包括吉林省的大安、长岭、前郭、镇赉和通榆等地区以及黑龙江的安达、肇源、杜蒙和大庆等市县。这一分布情况是受当地地貌的影响,即闭流区的范围限制。以吉林西部地区为例,吉林省西部位于松嫩平原西部草甸草原苏打盐渍土生态区,是世界三大苏打盐碱土分布区之一,盐碱化土地多呈斑状分布在海拔低于200m的低平原区,该区是我国土地盐碱化最严重和对农业生产影响较严重的地区之一。由于干旱缺水、过度放牧等原因,吉林西部土壤盐碱化扩张剧烈。根据统计,自1950年至2010年,规划区盐碱化土地面积由688km2增加至7487km2,约为50年代盐碱地面积的10.9倍,但如果是从区域分布的集中性和盐碱化程度来说,则吉林西部地区盐碱化程度以轻、重度盐碱化为主,中度盐碱化次之。其中,中度盐渍化主要分布在微倾斜平地与洮儿河、霍林河下游湖沼洼地的过渡地带及高平原低洼地带,重度盐碱化主要分布在洮儿河、霍林河下游低平原湖沼洼地中。由于干旱、缺水等原因,吉林西部盐碱化呈向东南扩张趋势。

2 平原盐碱地区的治理方式选择

平原盐碱地治理方略是全面贯彻落实国家“十三五规划”中提出的“储粮于地、储粮于技战略”的具体体现,而且是行之有效的工程措施之一。

2.1 平衡土地资源战略的运用

我国中共中央积极推进全面深化改革,在领导小组的第七次会议上,习近平提出,要始终把农民权益作为重心,维护好、实现好和发展好农民权益,始终坚持三条底线即土地公有制不变、农民利益不受损和耕地红线不突破,根据试点发展情况实时调整战略方案。坚持推进农村土地制度改革,但要时刻牢记不能突破1.2亿m2的耕地红线,严守最后的底线,才能保证试点改革的顺利完成。

2.2 储量战略的调整

在贯彻我国储量战略的过程中,最初的目标是将平原地区建设为我国主要的储量战略基地之一。黑龙江省光、热、水、土资源丰富,能够承担起我国粮食外调第一大省的重要责任。同时,积极吸取国内外发展教训,总结经验,制定出以下解决粮食安全问题的有效措施:积极推进防洪治涝、抗旱等基础设施建设工作,努力创造高产稳产田即旱涝保收田来抵御自然灾害,保证粮食产量。

2.3 盐碱地治理战略的调整

平原地区的盐碱地面积达到了57.04万hm2,其中,高平原的盐碱地面积为10.39万hm2,低平原区的盐碱地面积为44.9万hm2。目前来看,我国平原地区现有耕地面积为盐碱地的7%左右,而且大部分都是中低产田,土地产量低,急需改良成为高产稳产田。但由于平原地区大多为黑龙江西部地区,多为干旱地区,比如大庆地区(又称:安达闭流区),年降水量大致在400mm左右,是中部地区的61.3%、东部地区的71.1%,春季十年就有九年是干旱。然而夏秋季又多洪涝灾害,极容易形成盐碱地。

2.4 开展盐碱地地区水资源调配工程

开展河湖连通、恢复湿地、地下水开采、节水和中水回用工程,加大盐碱地地区的水资源补给量,变“死水”为“活水”,增加水资源合理利用率,改善盐碱地区域的生态环境,构建人工屏障,控制盐碱地扩移。

2.5 采取适合当地条件的水土保持措施

雨洪资源的利用将会为规划区内的水土保持建设起到事半功倍的效果。随着规划区内植被恢复、草原丰茂,涵养水资源的能力增强,产生径流的时间就会相应的长一些,水土流失减少,同时会延长地表水入渗地下的时间,给地下水以足够的补给。

2.6 非工程措施

对工农业用水采取节水措施,要下大力气调整产业结构和产品结构,改良灌溉渠系、改善灌溉技术,政府给予一定的引导性资金予以扶持。还应对非法放牧,开垦草原,占用湿地保护区,非法开采地下水等加大监督管理和惩罚力度。

3 结语

综上所述,平原灌溉区与周边生态环境面临着严峻的挑战,有些平原地区次生盐渍化现象严重,应加强盐碱地地区的土壤和地下水监测和管理,对地区在建或已建设的相关工程,如河湖连通、治理工程、地下水开采工程、农田水利工程等加强管理,结合“河长制”和相关规划,统筹规划盐碱地地区土壤、地下水及河流、湖库的生态环境。另外,通过发展战略调整,完善区域布局及功能定位,制定适合盐碱地地区环境恢复和经济发展的可行性方案。

参考文献

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[3] 王浩民,吴明官.黑龙江省松嫩平原盐碱地治理方略[J].黑龙江水利科技,2015,43(10):1-6.

[4] 何计彬,潘德元,李炳平,等.HDD铺管技术在盐碱地治理中的应用[A].2016年非开挖技术会议论文集[C].2016.

作者:查晓明

盐碱地农田水利论文 篇2:

宁夏引黄灌区盐碱地治理措施与投资效率分析

摘要 基于2016—2017年宁夏回族自治区引黄灌区基本农田建设中盐碱地治理工程的实地调查和数据资料,通过对盐碱地治理措施和DEA数据包络法对引黄灌区盐碱地治理工程的投资效率进行了分析。结果表明:采用DEA方法计算,选取的宁夏引黄灌区盐碱地治理工程的综合效率均值为0.724,技术效率均值为0.916,规模效率均值为0.787。盐碱地治理工程总体绩效较好,但不同工程项目之间的绩效差异比较明显。宁夏引黄灌区盐碱地治理工程的综合效率和规模效率需要进一步提高。应从生产技术上增强项目投入产出的转化能力,以改善盐碱地治理绩效水平。

关键词 农田水利;盐碱地;投资效率;DEA效率

Key words Irrigation and water conservancy;Saline-alkali soil;Investment efficiency;DEA efficiency

宁夏引黄灌区东临鄂尔多斯台地,西靠贺兰山东麓,自古就是黄河河套灌区重要的组成部分,耕地面积超过30万hm2,有着悠久的农耕灌溉历史。由于引黄灌区部分地区地形较低,地下水埋深浅,部分农田排水困难,约有超过670 km2 耕地出现不同程度的盐渍化。盐碱地治理已成为影响引黄灌区耕地质量、高标准农田建设效益和农业增产增收的关键问题之一。近年来,宁夏开展了银南盐碱地治理工程等盐碱地专项治理项目,以“因地施策、综合治理”为原则,将盐碱地治理和资源化利用相结合,把盐碱地和盐渍化耕地综合治理作为宁夏农业可持续发展的重要途径。盐碱地治理项目的措施涉及到水利、农艺和科技等诸多方面,治理成效受立地条件、要素投入、治理方式和种植结构等因素的影响,盐碱地治理项目的效率分析对于研究其投入产出和完善盐碱地治理绩效评价有着重要意义。笔者于2016—2017年选取宁夏引黄灌区14个具有区域代表性的盐碱地治理工程,通过对治理措施和财政投资效率进行分析,研究宁夏不同区域盐碱地治理效率和对策。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究模型

运用数据包络分析法(data envelopment analysis,DEA)来分析评价宁夏引黄灌区盐碱地治理项目的相对效率,以反映财政资金投入和盐碱地治理的绩效水平。这种方法是1978年由美国运筹学家查恩斯(A.Charnes)和库伯(W.W.Copper)等在“相对效率”的理论基础上创建的一种效率评价方法[1-2]。相对于其他效率评价方法(如特尔斐法、多因素綜合评价法、模糊综合评价法等),数据包络分析方法具有避免指标相关性干扰[3]、指标权重客观性强、评价结果便于量化分析和寻找影响因素方便等优点。盐碱地治理项目的运行效果和后期产出往往与前期投入的资金量和技术等因素紧密相关,运用数据包络分析方法分析能够获得较好的匹配性。此外,运用数据包络分析方法分析不仅可以获取项目绩效评价结果,而且能找到绩效不佳的原因所在,从而全面、客观地实现预期研究目标。

1.2 研究指标体系

为探讨宁夏引黄灌区盐碱地治理的投资效率,选用2016—2017年宁夏财政投资的14个盐碱地治理项目的投入产出数据,以测算各地区盐碱地治理的投资效率(表1)。

1.2.1 盐碱地治理投入指标。盐碱地治理项目的投资主要以财政投资为主,以农民自筹资金为辅,投资主要用于农田水利设施建设、平田整地和土壤改良。因此,该研究选择财政投资和农民自筹资金作为衡量盐碱地治理投资额的计量指标。

1.2.2 盐碱地治理投资产出指标。衡量盐碱地的治理的产出效益,该研究选取各项目区改善除涝面积、新增种植业生产能力、新增种植业总产值和农民收入增加总额作为投资产出指标。

1.3 研究区概况及数据来源

1.3.1 研究区概况。宁夏引黄灌区位于宁夏中北部地区,灌区涉及银川市、石嘴山市、吴忠市和中卫市4个地级市和多个县、区和农垦农场,灌区总灌溉面积4 766.67 km2。引黄灌区多年平均降雨量178 mm,当地水资源量多年平均为4.26亿m3,结合黄河干流分配水量,水资源可利用总量平均为33.4亿m3,占全区水资源可用总量的80.5%[4]。引黄灌区所涵盖的4个地级市居住着宁夏58%的人口,覆盖了宁夏29%的耕地,创造了全区约83%的地方生产总值和70%以上的粮食产量,是宁夏社会和经济发展的核心地带。

1.3.2 数据来源。考虑到该文的研究目标和研究对象的可比性,笔者综合选取了14个宁夏引黄灌区盐碱地治理项目,均为已完成竣工验收的财政投资项目。项目主要位于引黄灌区中盐碱地较为集中的区域,其中银川市、灵武市、石嘴山市大武口区、惠农区和青铜峡市各1个项目,利通区2个项目,平罗县4个项目、农垦集团3个项目。数据来源于项目统计数据和验收报告等工程项目资料,运用Excel软件对相关数据进行汇总,生成所有项目投入产出指标数据库。

2 引黄灌区盐碱地治理措施

宁夏中北部引黄灌区是宁夏重要的粮食产区。对土壤盐渍化的有效控制和治理是宁夏引黄灌区保粮食安全、生态安全和农业产业发展的重要保障措施。宁夏引黄灌区有着悠久的灌溉历史,长期综合运用水利、农艺、科技等多项措施进行土壤盐渍化的防治和治理,但宁夏的土壤盐渍化发展又具有长期性、复杂性和反复性这3个特点[5-6],因此引黄灌区盐碱地治理措施坚持长期性、多样性、协同性的原则,多种措施并举,已经取得一定的成效[7]。

2.1 水利措施

宁夏引黄灌区自秦朝起开始修渠引水,历代开辟了秦渠、汉渠、唐徕渠等灌溉渠系并一直沿用至今。随着土壤次生盐渍化的不断发展,宁夏兴修排水工程以缓解耕地土壤盐渍化问题。多年来形成了以第一排水沟、第二排水沟、第三排水沟、东排水沟、西排水沟河西总排水干沟等为主体的排水工程体系。目前,引黄灌区已具备以干支级灌溉和排水工程为主要灌排体系,以各级渠道、沟道、暗管排水等等水利工程为田间体系的灌排系统,因地制宜地开展灌排作业,以达到洗盐、排盐、防渍及调控土壤的水盐平衡等目标。

2.2 农艺措施

宁夏回族自治区降雨量少但蒸发强烈,灌区长期引用黄河水灌溉,矿化度较高的水分存留在土壤中经强烈蒸发后,大量盐分存留在土壤中,导致了土壤次生盐渍化的发生。为了减轻土壤盐渍化对农业生产的不利影响,宁夏在农业生产中采取平田整地、秸秆还田、起垄种植、增施有机肥、控释化肥、种植耐盐作物和合理轮作等措施,促进盐碱地资源化利用。

2.3 科技措施 宁夏在治理盐碱地的历程中发现,不仅要通过工程和农艺措施治理盐碱地,而且要综合运用科技手段,因地制宜地利用盐碱地资源[8]。多年来采用微灌水肥一体化、微生物菌剂、生物碳吸附和田间传感器动态监测等方式,有效利用微咸水和盐渍化土地资源,遏制土壤进一步发生次生盐渍化的风险,同时在提升盐碱地地力、改善盐碱土壤团粒结构、合理利用水肥资源方面取得了一定的成效[9]。

3 结果与分析

综合分析不同项目区的效益数据,运用DEAP 2.1软件中CCR模型的投入指向型模式进行计算,可得出农村土地整理项目的综合效率、技术效率和规模效率(表2)。

3.1 综合效率水平

综合效率值结果显示,灵武市梧桐树乡、利通区高闸镇及农垦南梁农场3个项目相对效率值θ=1,说明相对于其他盐碱地治理项目,这3个项目既没有发生资金投入过多造成资源浪费等问题,也没有因为产出不足而造成效率损失,项目的资源配置比较合理。全部14个项目的相对效率(θ)平均值为0.724,说明宁夏引黄河灌区盐碱地治理项目的总体治理绩效较为理想,但不同项目的综合效率差异较大。

3.2 技术效率和规模效率

数据包络分析方法中的技术效率和规模效率可以反映项目中资源配置与管理能力的技术水平特征,同时也能够分析规模控制与报酬状态,对投入产出效率的进一步分析与评价。

根据模型运算结果显示(表2),宁夏引黄灌区14个盐碱地治理项目的技术效率和规模效率分析如下。

3.2.1 技术效率方面。引黄灌区14个盐碱地治理项目技术效率的平均值为0.916,最小值为0.731;所有项目的技术效率均大于0.700,说明整体技术水平较高,但不同项目区之间技术效率差异较大,个别项目技术效率值低于0.800,说明资金和人力等要素投入转为有效产出的能力相对较差。14个项目中有9个项目的技术效率大于0.900,整体生产技术水平相对较高,投入可以转化为有效产出;但还有5个项目的技术效率小于0.900,其数值相对较低,反映出银川市金凤区丰登镇、石嘴山市大武口区星海镇、平罗县陶乐镇、农垦巴浪湖农场、青铜峡市邵岗镇这5个项目的生产技术水平有待提高,资金和人力等要素投入转化为有效产出的效率需要进一步提高,特别是要注意在工程建设过程中应强化投入对产出的有效转换。

3.2.2 规模效率方面。引黄灌区14个盐碱地治理项目规模效率的平均值为0.787,最小值为0.533,项目总体规模效率呈现出较好水平。14个项目中有3个项目规模效率大于0.900,另外11个项目规模效率较低(0.500~0.900);在非DEA有效的項目中,有3个项目处于规模收益递增状态,应该适度扩大规模,提高产出效率;2个项目处于规模收益递减状态,应该逐渐减少财政资金投资规模,以节约资金和社会资源。

3.2.3 技术效率和规模效率综合分析。无效项目中存在3种组合状态:①技术有效、规模无效(技术效率等于1,规模效率小于1),比如项目惠农区燕子墩乡、平罗县红崖子乡红崖子村、平罗县红崖子乡五堆子村、平罗县高仁乡、农垦南梁农村5个项目处于技术有效、规模无效状态,表明这些地区的土地整理技术有效,规模无效,综合效率也没有达到有效。对于这些项目应该扩大或缩小规模,以达到投入、产出和规模的匹配,提高规模效率,实现DEA有效。②规模有效、技术无效(规模效率等于1,技术效率等于1),比如项目灵武市梧桐树乡、利通区高闸镇、农垦灵武农场3个项目处于规模有效和技术无效状态,表明该项目的投入产出结构合理,但投入转化出产出的技术水平不高,对资源的有效利用程度低,影响其综合效率。③技术无效、规模无效(技术效率小于1、规模效率小于1),比如项目银川市金凤区丰登镇、石嘴山市大武口区星海镇、平罗县陶乐镇、利通区金银滩镇、农垦巴浪湖农场、青铜峡市邵岗镇6个项目处于技术无效和规模无效状态。这表明这些项目既要加强对资金等资源的配置和管理,也要注意控制现有项目的建设规模和投资强度,使之能够达到最佳效率。

3.2.4 规模报酬分析。宁夏引黄灌区盐碱地治理项目总体上处于规模收益递减的状态,需要对项目的建设规模和投资规模进行科学控制;对于处于规模收益递增状态的5个项目,则可在后续年度进一步扩大项目投资和建设规模,以提高项目的生产效率。

4 结论与对策

4.1 结论

通过DEA分析可知,宁夏引黄灌区盐碱地治理项目的综合效率均值为0.724,技术效率均值为0.916,规模效率均值为0.787,盐碱地治理项目总体绩效较好,但由于不同项目之间的差异较为明显,在综合效率和规模效率等方面都需要进一步改善。笔者从投入产出和资源配置效率等角度对宁夏引黄灌区盐碱地治理项目的治理措施、效率分析及效率影响因素进行实证研究,得出以下结论:①针对现阶段宁夏引黄灌区盐碱地治理绩效研究不足的问题,DEA效率分析从资源配置效率的角度为研究盐碱地治理绩效问题提供了途径和方法。通过对技术效率、规模效率、规模报酬等指标的计算分析,从过程视角反映出宁夏引黄灌区盐碱地治理项目需要注重技术改善和规模调整。②宁夏引黄灌区14个盐碱地治理項目的综合效率均值为0.724,技术效率均值为0.916,规模效率均值为0.787,反映出盐碱地治理项目总体绩效情况较好,但由于不同项目之间的差异较大,需要在技术效率和规模效率方面进一步改善与提升。③基于DEA分析法的客观、科学、实用、系统等特点,特别是在技术效率、规模效率等方面有助于进一步分析盐碱地治理绩效并提供了可供参考的工程投资和建设的策略与建议。该研究运用DEA方法对宁夏引黄灌区盐碱地治理绩效进行分析,计算结果与分析结论基本达到预期研究目标。

4.2 对策

为了凸显宁夏引黄灌区盐碱地治理项目的效益,应该从项目规划、工程建设技术、资金管理等方面增强项目投入与产出的转化能力,以改善宁夏引黄灌区盐碱地治理的绩效水平。结合宁夏引黄灌区实际情况,建议采取以下对策:

(1)项目规划水平有待提高。规划直接决定目标的实现,规划技术能够转化为生产力,因此需要进一步提升项目规划技术,主要从规划前期勘测、公众参与、动态调整等方面来改善[10]。宁夏引黄灌区盐碱地治理项目的规划水平和规划能力应进一步提高,应从规划的全面性、科学性、经济性等方面制定中长期的盐碱地治理规划。另外,政府相关部门应对规划设计单位的资格资质进行严格认证,保证盐碱地治理项目前期工作能够立足实际、扎实开展,同时加强专家现场调研踏勘,结合社会、经济、自然资源等多角度分析项目可行性,使规划设计与项目区立地条件相契合、与工程措施紧密联系。

(2)项目管理方面需进一步加强。科学有力的项目管理是保障项目顺利实施的同时确保财政资金等资源有效发挥效益的必要措施。一是要对工程质量和工程进度进行严格的监督和管理。二是要建立多部门、各地区共同协调、密切协作、互相支持的工作机制。三是要加强项目建设过程中的人员管理,明确并落实项目建设单位、施工单位和监理单位的管理责任,落实专人专责,紧盯项目绩效目标,细化分解各项任务,将盐碱地治理项目的各项工作做深做实。四是要对工程项目的财务和绩效采取全过程监管[11-12],建立健全科学有效的绩效评价体系,要对项目进行事前、事中、事后全方位绩效评价。完善评价方法,科学选择评价指标,扩大方法的适用性。在建设过程中应当及时发现问题,建立快速、有效的信息反馈机制。

(3)优化农业产业结构。目前该研究选取的盐碱地治理项目已经全部竣工并投入运行,但绝大多数项目区的农业生产方式也经营方式仍采用传统农业生产方式,农业产业结构并没有根据基础设施的提升和市场变化进行相应调整和优化,导致项目区内农业产业效益长期处于较低水平。随着国家对高标准农田建设等农业基础设施建设重视程度的不断提升,高标准农田建设、盐碱地治理等农业基础项目要进一步与现代农业发展和地区特色农业产业结构调整相结合,在保障国家粮食安全的基础上,适度开发开发休闲农业、生态观光农业等创新经营方式,提升农业生产的附加价值。

(4)重视基础设施管护工作。通过调查发现,目前在财政投资的基本农田建设项目中,只有少数项目安排了竣工后的运行管护资金,大多数项目安排的管护资金极为有限或根本没有资金安排;由于长期缺少管理维护,导致水利工程、农业工程等设施在建后长期处于低效运行状态,也在一定程度上制约了当地农业产业的健康、良性发展。研究表明,在工程项目后期管护工作中,村委会的参与程度、参与情况等因素对效率影响最大,而农户参与意愿、政府部门管理水平等因素对效率的影响相对较小[13]。因此,在加强工程管护、提高项目效益方面,项目建设部门应该在重视项目工程建设的同时,必须强化村委会的管护意识和责任观念,加强对于乡村基层工作人员的技术培训,全面提高农业现代化经营水平,调动农户参与管护的积极性和主动性。

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作者:吴昊 李海

盐碱地农田水利论文 篇3:

盐碱地沙枣林不同生长期表层土壤化学性质

摘要:以重盐碱地上的沙枣林为样地,分析了沙枣4个生长期林地表层土壤的pH值、含盐量、有机质含量、速效钾含量及阳离子交换量的变化。结果表明,盐碱地栽植沙枣后,表土层的pH值、含盐量、有机质含量、速效钾含量及阳离子交换量等化学特性因沙枣生长发育时期的不同而不同。总体而言,生长发育期间(3—6月)土壤的pH值、含盐量不降反升;旺盛生长期(5月)、开花初期(6月初)对土壤养分消耗大,有机质含量、速效钾含量、阳离子交换量明显低于撂荒地;落叶盛期(10月中旬)土壤pH值、有机质含量与撂荒地差别不明显。盐碱地沙枣不同生长发育时期对表土层化学特性影响较大,春季能明显降低土壤pH值,秋季能大幅度降低土壤含盐量同时增加土壤有机质含量。

关键词:沙枣;盐碱地;生物改良;林地;土壤;化学性质

收稿日期:2014-05-27

基金项目:国家农业科技成果转化资金(编号:2012GB2A100015);国家星火计划(编号:2013GA610012);天津市高校学科领军人才培养计划(编号:[津教委人(2013)12号]);天津市高校优秀青年教师资助计划。

作者简介:卢兴霞(1978—),女,内蒙古人,硕士,讲师,主要从事园艺植物遗传育种和逆境生理生化研究。Tel:(022)23781301;E-mail:luxingxia_@163.com。

通信作者:杨静慧,博士,教授,主要从事园艺植物栽培、抗逆生理、分子育种研究。Tel:(022)23781301;E-mail:jinghuiyang2@aliyun.com。

2008年,天津市盐碱土面积由1982年全国第二次土壤普查的4.940×105 hm2变为3.242×105 hm2,新增耕地中有15.79%来源于盐渍土[1]。但是,天津市盐碱地开发潜力依然很大,目前盐碱地开发改良研究主要从化学[2]、工程[3-4]、生物[5-8]及综合措施[9]等方面开展,其中生物措施主要是通过种植耐盐植物来改良盐碱地。关于耐盐植物在不同生长期对土壤性质的影响报道较少。植物在不同生长期对土壤水分、养分、微生物等的影响不同,对土壤性状的影响也有差别,因此,研究耐盐植物不同生长期对土壤性状的影响,有针对性地制定土壤改良计划,可提高盐碱地改良效果,加快改良进程。本研究以天津市大港区盐碱地改良中心种植的耐盐木本植物沙枣林地为研究对象,探究沙枣不同生长期对土壤化学特性的影响,旨在为科学合理地对盐碱地进行生物改良提供依据。

1 材料与方法

1.1 样地选择和土壤取样

试验在天津市大港区盐碱地改良中心的沙枣林进行。该林地面积3.33 hm2,2011年春季栽种2年生苗,沙枣株行距 2 m×3 m。沙枣生长发育期间不进行人为浇水、施肥。该园地土壤为重盐碱地,常形成“插花状”盐斑。林地土壤结构差,板结严重。撂荒地为该中心内未栽植植物的地块,地块长有少量的芦苇、碱蓬。2013年不同时期(3月中旬、5月初、6月初、10月中旬)分别在撂荒地、沙枣林地(样地面积700 m2)按对角线取样法用土钻取0~20 cm 的土壤样品,将各样点的土样充分混合均匀后自然风干,过1 mm筛。

1.2 土壤分析方法

用PHS-3B型酸度计测定土壤pH值,用电导法测定土壤可溶性盐含量,用重铬酸钾容量-外加热法测定土壤有机质含量,用火焰光度法测定土壤速效钾含量,用醋酸钠-火焰光度法测定土壤阳离子交换量。沙枣不同生长期的界定标准[10]如下:生长初期:沙枣植株芽开始萌动生长,有个别新叶出现。旺盛生长期:沙枣植株90%以上枝条的叶已展开。开花初期:沙枣植株30%左右的花蕾开放。落叶盛期:沙枣植株50%以上的叶片已经脱落。

2 结果与分析

2.1 沙枣不同生长期林地表土层pH值变化情况

由图1可以看出,沙枣林地表土层pH值的变化趋势与撂荒地基本一致,均呈先升高后降低的趋势,5月初pH值均达到了最大值,随后开始下降,10月中旬pH值降到最低,这可能与春季干旱造成的返盐现象有关,随着降水量的增加,表土层盐分被淋洗到下层土壤。与撂荒地相比,沙枣生长初期(3月中旬)至旺盛生长期(5月初),林地土壤pH值明显低于撂荒地,说明春季沙枣植株明显降低了土壤pH值,这不仅有利于沙枣生长,也有利于沙枣根际微生物的活动。 沙枣开花初期、落叶盛期土壤pH值与撂荒地无明显差异,这与北方7—8月是雨季有密切关系,由于大雨的淋洗作用,撂荒地表层土壤pH 值从8.60降低到7.93,淋洗作用远远大于沙枣植物对碱的抑制作用。因此,充分利用雨季的洗碱、压碱作用是非常有效的土壤改良措施。

2.2 沙枣不同生长期林地表土层盐分含量的变化生长期

由图2可以看出,撂荒地与沙枣林地土壤含盐量的变化趋势都是先升高后降低,其中撂荒地的土壤含盐量变化幅度较小,3月最低,6月初最高。沙枣林地的土壤含盐量变化幅度较大,5月初最高,10月落叶期最低。沙枣林地的土壤含盐

量与沙枣植株有密切关系。在沙枣旺盛生长期,土壤含盐量为1.08%,沙枣的旺盛生长吸收了大量的土壤水分,加速了盐在表层的积累。据报道,盐碱地不同土层的含盐量与含水量呈显著负相关[11-12]。本试验中,沙枣旺盛生长引起的大量耗水是导致5月土壤盐分大量积累的主要原因。10月沙枣林地土壤含盐量远远低于撂荒地,含盐量达到非盐渍土(010%以下)水平,说明沙枣林对表层土壤改良效果良好,这与沙枣的枯枝落叶覆盖了土表,截留了部分雨水,增强了雨水对盐分的淋溶作用,同时减少了表层土壤水分的散失有关。因此,生产上应在春季增加灌水次数,防止林地严重返盐;秋季可在林间播种草木樨绿肥等。

2.3 沙枣不同生长期林地表土层养分含量的变化

2.3.1 对有机质含量的影响 由图3可以看出,3月中旬到6月初撂荒地有机质含量变化不大,10月中旬有机质含量略有增加,这可能与撂荒地杂草枯落后归还表土层部分有机质有关。沙枣林地有机质含量由高到低依次为:落叶盛期>生长初期>旺盛生长期>开花初期。沙枣林地有机质含量高低顺序比较符合树木在生长发育过程中耗用有机质的规律,即生殖期消耗营养最多,其次为生长期,最后为落叶期。落叶盛期(10月)林地有机质含量最高,这可能是秋季沙枣凋落的枯枝落叶增加了表土层有机质含量。

2.3.2 速效钾含量的影响 由图4可以看出,撂荒地与沙枣林地土壤速效钾含量变化趋势一致,均呈先下降后升高的趋势。沙枣林地3月中旬、10月中旬速效钾含量分别比撂荒地增加9%、15%,5月初、6月初分别比撂荒地降低17%、28%。5月初、6月初沙枣林地速效钾含量均比撂荒地低的主要原因可能是沙枣植株生长发育对钾肥的需求量增加,尤其是开花初期对钾肥的需求量更大,钾肥可以有效促进植物花芽分化[13]。因此,在植物生长发育的过程中除施用氮肥、磷肥外,还应增施钾肥,以满足植物花期对钾肥的需求,减少植物对盐碱地钾的损耗。

2.3.3 对阳离子交换量的影响 由图5可以看出,与撂荒地相比,种植沙枣后土壤阳离子交换量变化较小,趋势较撂荒地平稳。林地土壤阳离子交换量在沙枣旺盛生长期有所增加,比生长初期增加164%,之后变化不大,说明季节变化、沙枣生长导致土壤中阳离子交换量达到相对平衡状态。撂荒地的阳离子交换量变化很大。江远清等研究表明,马尾松纯林、马尾松和荷木混交林、季风常绿阔叶林3种森林土壤的阳离子含量(Ca2+、Mg2+、K+)主要受温度、降水、植物吸收节律的影响[14]。因此,造成撂荒地与沙枣林地阳离子交换量差异的主要原因可能是沙枣在生长发育期间吸收利用土壤中的营养。

3 结论与讨论

本研究表明,大港区盐碱地栽植沙枣后,沙枣林地表土层的pH值、含盐量、有机质含量、速效钾含量及阳离子交换量等化学特性因沙枣生长发育时期的不同而不同。总体而言,生长发育期间(3—6月)土壤的pH值、含盐量不降反升;旺盛生长期(5月)、开花初期(6月初)对土壤养分的消耗大,林地土壤的有机质含量、速效钾含量、阳离子交换量明显低于撂荒地;落叶盛期(10月中旬)土壤pH值、有机质含量与撂荒地差别不明显。盐碱地沙枣不同生长发育时期对表土层化学特性影响较大,春季能明显降低土壤pH值,秋季能大幅度降

低土壤含盐量同时增加土壤有机质含量。因此改良盐碱地,不能忽视耐盐植物不同生长发育时期对盐碱地土壤特性的影响,应在充分考虑树种不同生长期对土壤水分、养分需求特点的前提下,结合科学的栽培管理措施,加速土壤改良进程,巩固土壤改良成果。

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作者:卢兴霞 张超 刘婷 杨静慧 李建科 刘艳军 任志雨

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