水盐平衡与灌区土壤盐碱化治理措施

水盐平衡与灌区土壤盐碱化治理措施

1 内陆盆地的盐分分布与平衡分析

1.1 干旱内陆盆地的“干排盐” 1.1.1 什么是“干排盐”

在封闭的干旱内陆盆地，缺乏参与全球水文大循环的能力，大陆盐化是不可逆转的各种以水为载体的有害物质(如盐分和化肥、农药残余的污染物)只能积聚于盆地之中“盐随水来、盐随水去、水去盐留”，盆地内的水资源分布决定了盐分的分布，则盐分随水流聚集于盆地的低洼处，水分蒸发而盐分积累于地表。聚集于低洼处或地表的盐分称之為：“干排盐”。

从盆地、流域、灌区、农田和土壤剖面等不同尺度上分析，内陆盆地的盐分不同地段，以不同形式积累于土壤中。如在水土资源大规模开发以前，新疆水资源分布以河流为主导的线状分布，大量盐分通过河水搬运到河流的尾间湖；大规模水土开发后水资源分配由线状逐步转为面状分布，经灌溉淋洗土壤中过去和现代积累的盐分，并通排水系统将盐分输送到容泄区(或干排盐区)和下游河道。总之，盐分都聚集于盆地内只是盐分的输送方式和分布不同而已。这里从宏观到微观分几个尺度来研究盐分的分布水盐平衡，（图l—1）反映了不同层次的干排盐和盐平衡之间的关系。 1.1.2 什么是盆地尺度的“干排盐”

从盆地尺度分析，新疆塔里木盆地和准噶尔盆地，青海省的柴达

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木盆地等，都属于內陆盆地。河流水体带入盆地的各种盐分只能积聚于盆地之中，盆地就是一个巨大的干排盐分聚积区。可称之为——盆地尺度的干排盐。

1.1.3 什么是流域尺度的“干排盐”

从流域层次分析，如新疆天山南麓的叶尔羌河流域，天山北坡的玛纳斯河流域等，域内部盐分的分配受控于水量分配。若流域全部水资源都消耗于流域内，那么水体中携的全部盐分也将聚积于流域内，流域就是干排盐区。可称之为——流域尺度的干排盐。

若流域部分水量排出，排出水量所帶出的盐分就不属于流域层次的干排盐。

1.1.4 什么是灌区尺度的“干排盐”

从灌区层次分析，随着引入灌区水量的增加，进入灌区的盐分也在增加。部分盐分隨排水系统排出灌区，其他盐分以不同形式留在灌区内(如灌区内的非农地、作物耕作层下的土壤、浅层地下水等)，这部分聚积于灌区内的盐分，可称之为——灌区尺度的干排盐。

于非农地的洼地和荒地的存在，起到灌区层次上干排盐的作用，维系了农田的盐分平衡保持了农田的良好生态环境。

进入灌区内的水盐分 排出灌区外的水盐分 灌 区

灌区水盐平衡示意（图1—2）

水盐平衡即为：进入灌区内的水盐分 = 排出灌区外的水盐分

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1.1.5 什么是农田尺度的“干排盐”

从农田层次分析，从河流引水，经各级渠道输水，最终进入农田灌溉各种作物，水中盐分也随水进入农田。盐分部分残留于作物耕作层和农田周边的土壤中(如农田的埂，周边荒地等)，可称之为——农田尺度的干排盐。

大部分盐分将随灌溉入渗补给地下水，由水平排水或竖井排水形式排出农田，还有一小部分盐分残留于作物耕作层至地下水位间的粘性土层中。

1.1.6 什么是土壤尺度的“干排盐”

从土壤剖面层次分析，灌溉水量和盐分进入土壤后，大部分水分

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通过地面蒸发、作物的叶面蒸腾消耗于大气中，小部分水量携带着灌溉水中的大部分盐分进入地下水或者耕作层以下的土壤水中。残留于作物耕作层内的盐分可称之为——土壤尺度的干排盐。 1.1.7灌区水盐调控的主要目的

灌区水盐调控的主要目的——是最大限度减少土壤耕作层的积盐和进入开采目的层地下水的盐分。 ．

以上从干排盐的角度分析了几个层次的水盐运移、平衡关系，实质上，它们之间是相互关联、相互制约的有机统一体。这一点从不同层次干排盐分析示意（图l—1）中可以反映出。研究盐分的分布和运移规律，可从宏观向微观(盆地一流域一灌区一农田一土壤)进行研 究，研究盐分聚积与调控，可从微观向宏观(土壤一农田一灌区一流域一盆地)开展研究。

1.2 不同层次水盐平衡分析 1.2.1 盆地的水盐平衡

盆地水系分布形式与流程决定了盆地盐分的再分布。以塔里木盆地为例，塔里木盆地主要河流是塔里木河，它由发源于塔里木盆地周边的天山、帕米尔高原、喀喇昆仑山、昆仑山、阿尔金山的l44条河流汇集而成。多年平均年径流量410．8亿m3。由于人类活动与气候变化等影响，目前与塔里木河于流有地表水水力联系的只有和田河、叶尔羌河、阿克苏河和开都河一孔雀河等四源流。塔里木盆地先后设立过水文站点共计ll3个，其中有水化学资料的有73站，具有一年以上完整水化学资料的有63站。其中有36站基本控制了进入塔里木

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盆地的水量与盐量。计算分析盐平衡主要结果：

(1)多年平均进入塔里木盆地的总盐达到l400万t。随着塔里木河源流区引水量的增和灌区农田排水回归河流量的增加，三源流(叶尔羌河、阿克苏河和和田河)注入塔里木干流的盐量从20世纪60年代的383万t逐渐增加的20世纪90年代的1727万t，已将灌土壤中大量盐分带人干流。但是，进入塔里木河干流下游(恰拉以下)的盐分只有40万至50万t，历年变化不大。因此，20世纪50年代至20世纪70年代，塔里木河源流区是主积盐区，20世纪80年代至20世纪90年代(至现在)，塔里木河干流上中游是主要积盐区

(2)由塔里木盆地积盐状况分析可以看到，作为一个内陆盆地，积盐过程是一直在持续着。过去，例如全新世初期，由于处于气候相对湿润期，河流水量大，全盆地是一个统一的水系，罗布泊是全流域尾闾，是水分散失中心，也是积盐中心。随着气候变化及近来人类活动的影响，使水分布情况发生变化，随之积盐中心也发生变化。积盐中心逐渐由河流尾间转向源流区和塔里木河干流上中游，盐分积累也由一个大的中心变为若干个小中心或面状。

(3)从“四源一干”不同时期水盐平衡计算分析的主要结果(见表l一1) 及(图l一3)。

①20世纪60年代至20世纪70年代，源流总来盐量大于源流排出盐量，源流处于积盐状态。

②20世纪80年代以后，源流总来盐量小于源流排出盐量(阿拉尔断面盐量为三源流排盐量之合源流处于脱盐状态(主要是阿克苏河

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流域)，干流积盐加速。

表1—1 塔里木河“四源一干”盐平衡计算分析表 单位：万t 叶尔 河流 羌河 和田河 阿克苏河 开都河 塔里木河干流 水文 同古 鸟鲁 协合 沙里三源大山焉耆 塔什阿拉新渠恰拉 站 卡群 洛克 瓦提 拉 桂 流 口 店 尔 满 兰克 60年代 70年代 80年代 90年代 152 64 68 102 113 500 77 56 43 383 182 175 83 98 114 75 545 87 55 47 327 58 194 81 90 126 73 563 74 56 95 725 640 48 248 100 93 131 100 673 90 71 107 1727 807 41 注：① 表中盐量根据历年水文监测资料计算； ② 考虑到源流历年水质(矿化度)变化不大，缺测资料年份可根据同一年代平均值代替； ③ 干流各断面水质受人类活动影响较大，不可用平均值代替；

④ 源流区的小河流盐量均归入主要水文站，如开都河流域的黄水沟、清水河等均归入开都河大山口站。

200018001600140012001000800600400200060年代70年代80年代90年代三源流阿拉尔恰拉 塔里木河“四源一干”盐平衡计算分析图（1-3）

③20世纪90年代源流排出量成倍增加，干流水质急剧恶化，20世纪80年代至20世纪90年代源流灌区注重排水系建设，轻排水出

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路规划与建设，排水又回归于河道。

④20世纪60年代以来，三源流与干流上中游发生了较大规模和大范围的盐分再分配，而下游(恰拉以下)无明显变化。 1.2.2 流域的水盐平衡

水量分配也决定了流域盐分的分布。新疆天山北坡的诸多小河流域，近50年来60～80％的水量引入灌区，排泄到下游湖泊和洼地沼泽的水量几乎没有，除非河流发生特大洪水，才有部分洪水进入下游尾闾湖，像玛纳斯湖有20～30年未进水，1999年玛纳斯河发生特大洪水，约6亿m3的水量注入到玛纳斯湖。这意味着前20～30年玛纳斯河携带的盐分都滞留在流域内部。所以，从流域尺度看，除少数河流有部分盐分随水流排向尾闾湖外，绝大多数河水在灌区耗尽，并将盐分留在了流域内部。

表1—2 开都河一孔雀河流域水盐平衡分析表

年份 焉耆盆地 博斯腾湖 孔雀河流域 进入 进入 入湖 河水 入湖 排水 入湖总 入湖总 进入水进入盐出区 出区 水量 盐量 河水 入盐 排水 入盐 水量 盐量 量 量 水量 盐量 亿m3 万t 亿m3 万t 亿m3 万t 亿m3 万t 亿m3 万t 亿m3 万t 1956～1960 43.4 107.9 33.8 91.8 1.5 35.1 35.3 127．O 14.9 64.0 1961～1965 38.6 87.7 26.8 71.6 1.7 39.2 28.5 110.8 10.5 40.4 1966～1970 39.3 102.7 21.9 66.2 2．O 46.3 23.9 112.5 10.0 47.6 1971～1975 40.7 111.8 Z0.7 63.9 2.2 49.3 22.8 113.3 9.6 45.6 1976～1980 36.6 94.1 15.3 47．O 2.2 50.0 17.5 97．O 10.1 45.3 1981～1985 34.9 74.1 16.9 54.6 2.1 47.9 19．O 102.5 11.5 84.0 2.6 86～1990 37.4 90.5 21.7 62.7 1.9 42.9 23.6 105.6 11.7 115.3 3.1 1991～1995 39.8 91.9 24.9 68.2 1.7 36.2 26.5 104.4 11.8 96.6 2.9 1996～2000 51.6 110．O 34.8 88.1 1.9 44．O 36.7 132.1 17.1 156.7 4.1 108.9 2001～2003 53.5 144.9 39.8 126.5 2.2 56.7 42．O 183.3 25.8 234.3 9.1 139.8 多年平均 41.6 101.6 25.7 74.1 1.9 44.8 27.6 118.8 13.3 93．O 4.4 124.4

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注: 焉耆盆地的出流量和盐量为博斯腾湖入湖流量和盐量；博斯腾湖的出湖

水量和盐量为孔雀河人流水量和盐量；孔雀河出区水量和盐量注入塔里木河下游；1986年全国水文系统改变了水质(矿化度)测定方法，使l986年前后水质有系统差异。

新疆开都河一孔雀河流域是位于天山南部的一个较大的流域。该流域可划分为三个大单元，即焉耆盆地、博斯腾湖和孔雀河流域。其水盐监测计算分析结果见表l—2。从表中数据可看出：

①多年平均河流带入焉耆盆地绿洲区的盐量均小于排出的盐量(即博斯腾湖和湖滨湿地入湖盐量)，说明盆地绿洲区是脱盐的；

②除1982年外，其他年份进入博斯腾湖的盐量小于出湖盐量(孔雀河流域入盐量)，博斯腾湖也是脱盐的，这与博斯腾湖西泵站l983年投入运行有着密切关系；

③进入孔雀河流域的盐量大于排出流域的盐量，流域处于积盐状态，盐分主要积累于灌区下部的洼地。

孔雀河流域的农二师29团场经历了多年种稻洗盐改良盐碱地的实践，总结出一套比较完整的经验。实行“两旱一水”轮作(旱指小麦、棉花等旱作物；水指水稻)。随着灌区渠道防渗、田间节水灌溉和棉花膜下滴灌等高效节水措施，轮作由“两旱一水”逐步过渡到“三旱一水”，甚至到“七旱一水”。该团每年从孔雀河引入地表水l．0亿m3，河水矿化度lg／L，带入盐量约l00万t。每年排水量约1800万～2500万m3，灌排比l8％～25％，排水矿化度15g／L左右，每年排出盐量为270万～375万t，灌区处于脱盐状态。灌区排水到洼地(溶泄区)，并没有出流域。这是典型的灌区脱盐，流域积盐。

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1.2.3农田与土壤垂直剖面上的水盐平衡

灌区盐分不仅在平面上分布是不均匀的，在同一位置土壤垂直剖面上分布也是不同的。为使根系活动层内土壤不积盐，灌溉定额除满足作物的需要外，还应有一定的多余水量，这一水量应能保证将根系活动层的盐分淋洗至根系活动层以下。淋盐水量的大小视灌溉水的矿 化度和作物允许的土壤盐溶液浓度而定。对于长期灌排使土壤盐碱化较轻的灌区，保持比较小的排灌比(5％～8％)，对于开垦初期的灌区，除将灌溉带入盐分排出灌区，还需要将历史残余盐分带出，排灌比适当加大(15％～30％)，开荒前几年可达30％～50％。

2002年在新疆焉耆盆地开展了两个典型农田的土壤垂直剖面的盐分测试分析。

表l—3 新疆焉耆盆地土壤盐分测试结果表

测 深 (cm) 0～10 10～20 20～30 30～50 50～70 70～100 厚度加权平均或合计 开荒一年典型区 灌溉农田(灌溉淋洗20年以上) 天然容重 5个点平均储盐量 天然容重 5个点平均储盐量 (kg／m3) 含 (kg／m2) (kg／m3) 含 (kg／m2) 盐量(％) 盐量(％) 1462 1702 1941 1906 2019 1856 1852 1.40 1.16 1．O3 1.20 0.84 0.67 0.968 2．O5 1.97 2.00 4.57 3.39 3.73 17.71 1414 1632 1849 1824 1812 1817 1762 0.052 0.074 0.069 0.046 0.065 0.085 0.067 0．O7 0.12 0.13 0.17 0.24 0.46 1.19 注：地下水埋深均为2m

由表1—3可知：

①灌溉淋洗多年的土壤含盐量很小(0.067％)，排水量以满足灌溉带入的盐分不积累为原则，此处引入地表水矿化度为0.4g／L，农

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田净灌溉定额580 m3／亩，实测排水矿化度3～4g／L，排灌比8％左右；②荒地土壤含盐量很高，计算每亩土地(0一100cm)储盐量12 t，若将土壤含盐量降至0.1％，净灌溉定额450 m3／亩，排水矿化度7～8g／L，排灌比30％，则每亩年排出盐1.2 t，需要10年方能排出土壤中积累的盐，总排盐需水量3510 m3／亩。

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2 灌区土壤盐碱化与水资源开发利用的关系

2.1 灌区土壤盐碱化始终是新疆农业生产的重大威胁

土壤盐碱化是指易溶盐在土壤中积累从而使农作物不能生长或受到抑制。易溶盐主要是NaCl、Na。S0。、NaHC0。、Na、C0。等。易溶盐的大量存在使土壤溶液渗透压上升致使作物根系难以获得水分。也有一些盐类，如NaHCO3、Na2C03。等，水解后产生大量的OH一离子使土壤pH值急剧升高而使农作物受到危害。另外还有一种情况是，因为土壤吸收性复合体中代换性钠超过一定百分比(例如>40％)，致使土壤呈现强碱性和不良物理特性从而影响到农作物生长。土壤中这种盐类和碱类的不良作用称之为——土壤盐碱化。

新疆地形为“三山夹两盆”，山地气候湿润，降水充沛，是水资源的形成区，盆地中的河流多为环状向心水系。河流由山区向盆地汇水中心径流过程中，经历了不同的岩相一地貌带，其水盐运移规律不同。平原区处于干旱气候带，降水稀少，蒸发强烈，水分在盆地低洼处蒸发而使其所携带的易溶盐积聚于土壤中。新疆这种地形与气侯格局早在2200万年前就已基本形成。所以，新疆平原区土壤盐碱化广泛分布，积盐时间悠久，且现代仍正在进行。在塔里木盆地、准噶尔盆地的广大冲积和湖积平原均存在着这种“原生”或称为“残余”的盐碱化。近50余年农垦开发的土地，有相当部分是这类“残余盐土”或“残余盐化土”。所以，新疆平原区不仅有因灌溉不当等而产生的“次生盐碱化土壤”，还有这类“原生盐碱化土壤”。

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2.2 灌区土壤盐碱化问题的严重性与水资源开发程度密切相关 1949年以前，新疆绿洲中耕地面积不大。由于灌溉面积不大，农田可以有较大的选择余地，故灌溉农田主要分布于引水比较方便、土壤一水文地质条件均相对较好的地带，例如冲、洪积扇中下部、扇缘溢出带下部的细土平原以及沿河的低洼河滩地。由于土地利用系数低(一般小于30％)，且保持相当比例的土地面积作为盐的宣泄地，即所谓的“干排积盐”。此阶段地下水和土壤盐碱化动态，基本属于自然状态下的相对稳定阶段，灌区土壤盐碱化问题并不突出。

中华人民共和国成立以来，随着人口的增长和经济发展，进行了大规模的开荒造田，新疆耕地面积迅速扩大。在20世纪50年代，水土资源大规模开发主要在古老的冲积平原。开发前地下水埋藏深度均较深(4～lOm或更深)，开发后，由于大水漫灌，防渗渠系极少，无排水设施，导致潜水位急剧上升见（表2-1)及图（2-1），迅速引起土壤次生盐碱化。

如安集海灌区中部，1955～1962年地下水埋深由5．5m上升至1．5m，强盐化耕地面积由2．23万亩增至4．44万亩，从占总面积的24．2％增加到52．1％。随着表层淋洗土壤盐分的水入渗，潜水 蒸发强度的加大，表层潜水矿化度由2．69／L上升至29．59／L。总之，在这一时期土壤发生了大规模的次生盐碱化，使相对平衡的绿洲生态环境受人为无序(无统一规划或规划不科学)开发的干扰，致使水盐处于一个失衡的状态。

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表2一1 平原部分灌区地下水埋深变化情况统计

灌 区 名 称 柳 淘 玛纳斯河农八师147团 玛纳斯河农八师121团 焉耆农二师22团 莫索湾灌区 塔里木河农一师9团 三工河下游222团 阿克苏流域沙井子灌区 奎屯流域农七师127团 灌区开发建设前 灌溉开发建设后 测定年份 地下水埋测定年份 地下水埋测定年份 地下水埋深 深(m) 深(m) (m) 1955 1952 1953 1953 1958 1957 1960 1953 1956 4～5 6～10 4～6 4～7 12.46 4.2～5.6 4～8 4～9 5.52 10 1959 1960 1960 1961 1966 1962 1965 1958 1960 1965 1.5～2.0 1.5～2.5 1.5～3 1.60 7.44 2～3 1.5～2.5 1.5～2.0 1.52 3.07 2003 2003 2003 2003 2003 2003 2003 2003 2003 2．O～4.0 2.5～5.0 2.5～5.0 1.8～3.3 3．O 1.5～3．O 1.5～2.5 2．O～3.0 1.5 2003 12.7～25．O 巴音沟流域安集海(中部) 1955 注：2003年数据引自作者主持的“新疆地下水调查与评价”项目组2003年实测

值；其他数据引自参考文献【5】。

1210864201952年1960年2003年地下水埋深（m）地下水埋深（m） 玛纳斯河灌区地下水埋深变化图（2—1）

20世纪60～70年代，由于这种有灌无排的灌溉方式使地下水位迅速上升，导致耕作层土壤急剧积盐，作物减产甚至绝收，人们开始认识到排水的重要性，注意排水系统的建设与配套。但限于当时的经济及工程技术条件，排水系统难以健全，致使一些灌区土壤盐碱化相

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对严重。主要表现为：首先是规划设计不合理，条田面积太大，条田宽一般为400～500m，长800～l000m，因而排水渠(农排)间距过宽，不利于排水；二是灌区各级排水系统多未完全配套；三是缺乏机械设备，排水渠用人工开挖和清淤十分困难；四是虽开始大力推广沟、畦灌，但从总体来看大水漫灌仍占主导地位。如新疆兵团农七师l24 团场下双河灌区，1964年开垦初期地下水埋深大于4m，经历4年的有灌无排，地下水埋深上升到1．2～1．5m，土地发生了大面积次生盐碱化。

从20世纪80年代开始，在平原灌区实施有灌有排、综合治理的措施，土壤改良取得了显著效果，主要表现为：

①尽管明排仍是主要排水方式，但已基本上由过去的人工开挖 和清淤转变为用机械作业，许多灌区建成配套的排水系统，3～5年一次的排水系统清淤已经成了许多团场和县、乡预防土壤盐碱化的措施。到目前为止，平原灌区土壤盐碱化基本上得到了控制。

②结合地下水开发利用，大规模发展了竖井灌排。据2000年统计资制新疆年地下水开采总量56．4亿m3，主要集中在天山北坡和东部的吐哈盆地，其年开采39．1亿m3，占新疆年总开采量的65％。在这些地区有效地控制了地下水位，土壤盐碱化已得到根治。

③灌溉方法也有明显改进，大水漫灌已经逐步过渡到沟、畦灌溉和膜上溉，灌溉定额降低。

④渠系防渗工作加快，目前新疆渠系(含农渠)水有效利用系数：达0．54，农田毛灌定额为650m3／亩。总之，通过“灌(合理灌溉)、

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排(建设排水系统)：平(平整土地)、肥(培肥地力)、林(植树造林)”等综合措施，使土壤盐碱化得到了效的控制。

通过上述对灌区土壤盐碱化及治理措施的分析可以充分看到，问题的核心是灌区水盐平衡。

建国以来大规模的水土开发，打破了以干排积盐为主的农区与非农区水盐平衡摸式，在新的平衡未建立之前，土壤盐碱化问题很突出。(20世纪50～80年代)。随着构建工程的和农业的措施体系，实现了新的水盐平衡，土壤盐碱化问题又缓解下来(20世纪80年代以后)。显而易见，灌区土壤盐碱化威胁的严重程度与水资源开发利用方式和程度密切相关。

2.3 在以水资源为中心的灌区规划中必须重视水盐平衡 在灌区规划中必须从不同空间尺度上全面考虑水盐平衡，为盐分安排好一个去处。水盐平衡可以从以下三个层次上考虑，即流域尺度：将流域上、中游的盐分排至流域下游盐洼地；灌区尺度：将灌区农田盐分排至灌区内部非农地(灌区下游或灌区内低洼地等)；农田尺度：降低农田地下水位，使农田土壤盐分在垂向剖面上运移，将盐分带到土壤剖深层。

以塔里木盆地为例，在有人类活动以前的地质时期，它曾有统一的水资源系统，罗泊洼地曾经是它的积盐中心。近几十年来由于自然和人为原因，这个统一的水资源系统不复存在，积盐中心也由一个大的中心演变为众多个小的中心。从流域尺度分析，一般上、中游不积盐而下游积盐。下游积盐也不是所有部位都积盐，盐分主要积聚于灌

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区下部或灌区之间的低洼地。在灌溉农田垂直剖面上盐分分异性十分明显，也存在有盐分稳定土层深处的可能。若从一个大盆地统一安排盐分去处有困难，那么至少应在一个流域范围内，在进行水资源优化配置的同时，通过水盐平衡计算分析，合理安排盐分的“去处”，即设想把它们放在一个适当的“库”中存起来。

排水工程无疑是实现盐分平衡的一项关键措施。在洪积、冲积扇上、中部及河流阶地上的灌区，由于地下水埋深大，且地下水循环条件好，通常不需要建设人工排水工程。在冲积扇缘及古老冲积平原灌区，由于沉积物颗粒细，土层中常见粘土夹层，受经济能力所限，无力实施强有力的人工排水工程措施，则只有降低土地利用系数，用“干排积盐”来实现水盐平衡。若要成片集中开发土地，则必需采用强有力的排水工程措施。在冲积扇缘及古老冲积平原地区，常存在数个承压含水层，这就有可能通过建设竖井，实现灌排结合，预防土壤盐碱化。事实上在北疆和东疆一些地区，由于地表水资源短缺，大量(甚至是过量)开采地下水来满足工农业供水需求，从而达到了改良盐碱地的效果。

总之，在以水资源合理开发利用为中心的灌区规划中，根据灌区的自然和经济条件，除充分考虑水资源的合理分配、利用外，必须从盐分平衡角度出发，为易溶盐安排一个去，所以维持绿洲生态平衡的“生态用地”，而所需水量可视为“生态用水”。

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3 土壤盐碱化治理的主要措施

3.1控制土壤盐碱化的工程排水措施

排水是解决灌区土壤盐碱化问题的重要措施。底格里斯和幼发拉底两河流域古老文明的消亡被作为灌溉农业不可能持久的例证。消亡的主要原因实际上就是因为没有解决好排水(包括排盐)问题。新疆塔里木盆地古老灌溉绿洲有两千年以上历史而经久不衰，正是因为劳动人民在长期生产实践中，找到了被称为“干排盐”的方法来达到水盐平衡。中华人民共和国成立以来，随着灌溉面积的扩大，土壤盐碱化问题曾一度相当严重，但在20世纪80年代后，主要是随着水平明沟排水渠开挖机械化作业问题的解决，使得水平排水系统初步完善，从而使土壤盐碱化基本得到控制。并在一些地区因使用竖井抽水灌排，地下水位进一步降低，土壤盐碱化问题已基本解决。

新疆各灌区的气候、地貌、水文地质、土壤盐碱化情况等均有很大差异。但是，基于内陆盆地地貌、水文地质、土壤等“同心圆”分布规律，可以划分几个地带，不同地带条件不同，改良土壤盐碱化需要采取的工程排水措施也有所不同。分别讨论如下： 3.1.1 不需要工程排水的地区

位于盆地周边冲积扇上、中部的地带。该区多戈壁砾石，过去在此区域灌溉农田较少，近20年来，在该区开发了较大面积的农田。这一带土层薄，颗粒粗，土壤透水性好，灌溉用水量较大，毛灌溉定额多达500～600m3／亩。灌溉入渗较大，但是不需要建设排水工程，故可将这种垂直人渗视为——垂向排水。从水资源利用角度分析，垂

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向入渗(排水)并没有浪费，它是入渗补给地下水，当然，它带着一定的盐分。根据地表水矿化度约0．3～0．5g／L，由此可估算出带入的盐量约165～275kg／亩。灌溉水平较低的天山南坡，毛灌溉定额高达l000～1200m3／亩，估算带入的盐量达275～550kg／亩。近几十年由于主要的大中型干渠防渗工程逐步完成，使出山口戈壁砾石带的优质地下水补给量逐渐减少。但随这一带的农田灌溉面积逐渐增加，灌溉的入渗水量也在增加(水质略差)，从天山北坡河流出山口戈壁砾石带地下水长期观测孔资料分析，灌溉入渗增加幅度很大。如玛纳斯河流域处于这种地带的灌溉农田约25万亩，引水量约1．5亿m3，地表水矿化度约0．35g／L，入渗水量按总引水量的25％计，则入渗补给地下水量3750万m3，人渗水的矿化度约1．4g/L，则年入渗带入地下水盐量达5．25万t。近年玛河干渠全部防渗，玛河渠首已经基本将枯水和平水期的全部河水引入灌区和下游的几个大型平原水库(平原水库的控制能力已达到玛河来水量40％以上)。由于河道和主要干渠的优质地下水补给量在逐年减少，而这一地区地下水开采量逐年增加，使地下水位逐年下降，此区虽不需要工程排水措施，但存在一个使地下水水质逐渐恶化的问题，会对冲积扇下部城市供水产生一定的影响。

3.1.2 适宜竖井灌排的地区

溢出带地下水主要来自戈壁砾石带侧向补给与转化补给，由于含水层岩性变细，透力性减弱，大量侧向地下水补给量在溢出带以泉水和沼泽形式溢出地表。长期的潜水蒸发使表层土壤大量积盐并使潜水

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矿化度有所升高。溢出带曾是河流或流域相对集中的耗水区也是盐分聚积区。在人类开发利用这块土地以前，这里就聚积了大量的盐分。由于该带埋藏有较丰富的潜水和承压水，且水量丰富、水质优良，是很好的城市和农业灌溉的供水水源。从合理利用水土资源和改良土壤盐碱化分析，本地区通过利用竖井灌排方式适度开发利用地下水，对水资源合理利用、生态环境保护、经济持续发展等方面都是有益的。 比如新疆玛纳斯河流域灌区，灌溉面积从20世纪50年代初的20余万亩增加到目前的300万亩左右，水资源的分布和转变形式发生了根本的变化。上游河道入渗补给量的减少和地下水开采量的大幅度增加，使玛纳斯河扇缘带泉水量从20世纪50年代的4．2亿m3减少到1．92亿m3。在20世纪50年代初期，这一带曾有大面积盐碱土和沼泽分布。由于石河子市供水需要及井灌的发展，，地下水开采量目前已达2．2亿m3，从而使潜水位进一步下降，早年修建的排水渠现已干涸，不再起排水作用。

由此可知，溢出带是非常好的竖井灌排地带，也是集中建设水源地向下游供水的区域。然而从盐平衡角度看，由于由灌溉水不断带入的盐分没有出路，它只能暂存于土壤深层，有可能最终导致地下水矿化度的提高，使地下水污染，破坏宝贵的地下水资源。 3.1.3 适宜竖井与水平联合灌排的地区

在河流冲积和洪积平原上、中部，沉积物颗粒较细，岩性多为亚沙土、沙壤土、亚粘土和粘土，含水层透水性弱，水质差，地下水主要来自地表各种水体的入渗和下层承压水的越流顶托补给，上部潜水

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不可作为可利用的水源。但在潜水含水层下部存在着多元结构的承压水，承压水水质好，通常承压水头高于潜水位，可作为工业、生活、城市的供水水源及农业的调节水源。但深度较大，开采投资大。若在该地区实施竖井与水平联合灌排模式，以地表引水灌溉为主，配合一定数量竖井以控制地下水位和调节灌溉缺水为目的，则具有一定的经济效益和生态环境效益。这样水平排水系统能排出由灌溉水带入的盐分，竖排可以控制地下水位，防止蒸发积盐，可以说竖井与水平排水有机结合，将是一种较为理想的灌排模式。

在土壤盐碱化治理初期，耕地土壤含盐量大于0．3％～0．5％，不宜使用竖井排灌，否则，随着地下水位下降，表层的盐分将下移至地下水中。如在哈密盆地的西戈壁瑞峰农场，对新垦荒地实施竖井排灌的土壤剖面和地下水质进行了调查分析，结果表明：开垦前，地下水埋深4．25m，地下水矿化度0．317g／L，盐分主要积聚在表层0～50cm内，平均含盐量5．2％；经过一年压碱，四年种植棉花，地下水埋深升高到3．7m，耕作层盐分明显下移，作物根作层含盐量0．66％，而地下水矿化度高到4．85g／L，比开垦前增加了15倍。又如阜康市三工河流域下游的阜北农场，60年代初，地下水为优质的人蓄引用水，由于长期竖井排灌，90年代地下水逐渐恶化，目前，地下水矿化度4～5g／L，已不能用于灌溉。所以，治理初期要以引用地表水为主，疏通排水系统，将土壤中多余盐分排出，也不宜采用高新节水的灌溉方式。待土壤盐碱化改良基本完成后，方可引入高新节水、开发地下水、控制地下水位等综合高效水资源利用措施，但应注意地

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下水开采量不要过大。若地下水埋深降至排水沟深度以下，会使灌区无水平排水从而使盐分聚积于灌区内，且过深的潜水位也不利于处于绿洲与荒漠过渡带的野生植被的生存。 3.1.4 适宜水平排水方式的地区

在河流冲洪积平原的下部，绿洲与沙漠过渡交替带，不论是潜水还是承压水，含水层岩性变细，径流条件极差。解决这类灌区的水盐平衡和土壤盐碱化问题，只能依靠水平排水。

表3—1 不同地貌综合防止与治理土壤盐碱化的运行体系分析表 第1页

地貌单元 土壤特性 山前冲洪积扇 山前冲洪积扇上部 扇缘溢出带 冲洪积平原上 中部位 冲洪积平原下部 (或绿洲与沙漠过渡带) 戈壁，薄层灰漠土 草句土，沼泽土， 盐化灰漠土，残余盐土 盐化灰漠土，风沙土 盐土，灌耕土 多层结构的承压水 2～5 含水层性质 水位埋深(m) 模式 单一结构的潜水 >20 潜水与承压水交 上部潜水，下部多层结 替带 0～20 构的承压水 1～5 地表水引水灌溉为 井渠结合，以控制 地表引水为主，适度利 地表引水与节水灌溉为 制农药化肥使用 表水与地下水的高位。开垦初期要通过水平 效率利用，实施高新 排水排出土壤表层大量 节水 盐分 控制地下水位 水资源利用 主，节水、节肥、限 地下水埋深为主，地 用地下水，调控地下水 主，尽可能利用自然地形 表3—1 不同地貌综合防止与治理土壤盐碱化的运行体系分析表 第2页 地貌单元 山前冲洪积扇 山前冲洪积扇上部 扇缘溢出带 冲洪积平原上 中部位 冲洪积平原下部 (或绿洲与沙漠过渡带) 地下水开发 限制开采区(分散 调蓄开采区(水源 调控开采区(集中分片 调控开采(或禁止开采 模式 取水) 地与分散取水结合) 和分散取水) 区) 初始状态与 牧场，新垦农田以 绿洲，盐化低地草 新垦农田，农业种植业 新垦农田，发展草地农 农牧业生 产模式 种植业为主 句牧场，种植业为主 与农区畜牧业结合 业体系 水盐平衡方式盐分垂直下移，土 盐分下移，部分排 盐分排出区外，部分盐 盐分排出灌区，区内再 与土地利 用状况 排水模式 地利用系数65％ 出区外，土地利用系 分下移，土地利用系数 分配，土地利用系数20％ ～85％ 垂直入渗排水 数50％～75％ 井灌井排 40％～60％ 井灌井排与水平排水 结合 控制地下水 埋深 潜水埋深<3 ～3.5m 21

潜水埋深<2.5～3.5m 潜水埋深<3～5m ～40％ 水平排水排盐 该带最大的特点是无法通过地下水开发利用来调控地下水位。灌区地下水位始终处于比较高的状态，潜水的无效蒸发是很难避免的。从水资源高效利用和水盐调控来讲，这一带不如井渠联合灌排地段。要保证农业稳产和高产，水平排水系统必须健全并正常运转。孔雀河流域的28、29、30团场；阿克苏河流域的丰收二场、丰收三场；喀什噶尔河流域的伽师县等，都是位于这类地区。在孔雀河流域的29团农场，地形平坦，土质粘重，径流条件极差。为保证排水出流，在总干排末端又建三个扬水站将水扬起排出。每年灌溉引水量约1亿m3，扬水排出水量最多时，。约达3000万m3，排灌比达到30％。近年来水稻面积减少，棉田面积增加，仍扬水约2300万m3，排灌比23％。通过这样强大的工程排水措施，才保证了该灌区农业生产持续稳定发展。以上几种工程排水措施适宜地区分布见表3一1。

3.2、控制土壤盐碱化的“干排水(盐)”与生物排水措施 3.2.1 “干排水(盐)”

50年代中国科学院新疆综合考察队在新疆南疆喀什噶尔河下游考察时，即发现当地群众通过降低土地利用系数，留出一部分土地作为干排积盐地，从而达到水盐平衡，保证绿洲农业的稳定和持续发展的经验。实施这种‘‘干排水(盐)”的地区一般都是在河流下游冲积平原，这里地势平坦，土壤质地重，土壤中常有粘土夹层，天然排水条件很差。干旱区的河流，特别是在洪水期，泥沙含量都很高。由于长期灌溉的结果，农田中形成很厚的灌淤积物，其厚度达到1～2m或

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更厚。从而形成一种特殊的人为土壤类型，被称为“灌淤土”。由于长年的灌淤，以及渠道清沙，和农民有向田中施沙以改良粘重土壤的习惯，经过上千年的灌溉耕作，这类地区的小地形也发生了变化。一般沿灌溉渠道地形相对较高(相对高差有1～2m)，农田主要沿灌渠分布。由于多年施沙(沙源来自渠道清淤)的结果土壤质地也较轻。干排积盐地主要是耕地之间的夹荒地，这里地下水位较高，土壤质地粘重，由于大量蒸发消耗水分而使盐分积于地表。这种情况土地利用系数大约只有30％。

格达梁乡在历史上曾是阿图什市的粮仓，在中华人民共和国成立初期种植面积近2 万亩。解放以来曾致力于扩大耕地面积，种植面积最多时曾达到6万亩，但由于土壤盐碱化严重及水源短缺等原因，种植面积现又回落到2万多亩。类似的例子在北疆玛纳斯河流域也可以看到，位于玛纳斯河古老冲积平原的下野地灌区，于20世纪50年代开始进行了大规模开垦，开垦时对条田、道路、林带等都进行过规划。由于开垦初期地下水位都很深约数米至十余米，故一般未建排水系统。开垦之后由于大量引水灌溉，地下水位埋藏迅速上升，使土壤盐碱化问题日趋严重，以致弃耕了部分农田。尽管此地区在“荒漠变绿洲方面取得很大成绩，行车其间渠道纵横、绿树成阴、条田平整，但若用遥感图像计算这类绿洲土地利用系数，约50％～60％，仍然有近一半的土地荒芜着。这些荒地实际上是在起着干排积盐的作用。要提高土地利用系数不是不行，那就必需强化排水措施，并需有较 丰富的灌溉水源。

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干排积盐在相当长一段时间被认为是一种落后的应被淘汰的储盐形式，现在看来不尽然。它是在一定自然与社会经济条件下的产物，是人与自然(具体讲是与盐分)和谐共存的一种形式。其实干排积盐在干旱内陆盆地广泛存在。它应该进入人们的规划思想。在进行流域的水利、土地、生态等规划时必须给易溶盐留一个空间(位置)，以达到人盐共存。

3.2．2 生物排水

树木和林带的耗水量远大于一般作物，其根系层的深度也远大于一般农作物，在农田四周种植林带和树木可以降低地下水位，起到生物排水的作用。例如，根据王义忠、王庆在“新疆玛纳斯灌区农田防护林带的防风排水改土作用”一文资料，一条长l000m、宽18m的主林带全年耗水量为2万～2．5万m3，约相当于1000～1400mm。根据叶尔羌灌区试验场资料，果树年耗水量为950mm，树龄为4～5年的杨树年耗水量为920mm。由于林木耗水量大，且根系深度也大，其排水和降低地下水位的作用十分显著的。例如，新疆叶尔羌河灌区牌楼农场共有耕地67．5万亩，其林地(防护林、片林及园林)面积达15万亩，占耕地的22％，在这种情况下，无明沟排水措施，地下水位可以长期稳定在地表以下2m。该农场成为利用防护林带进行生物排水的典型范例。新疆玛纳斯河灌区林带内外地下水位埋深的结果也表明了林带的控制地下水位的作用，见表（3—2）、图（3-1）。

由于生物排水能美化环境，特别是它有经济效益，是在各种排水措施中首先应该考虑应用的。

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表3—2 玛纳斯灌区林带内外地下水位埋深 单位：m 林木类型 林带中心 距中心50m 距中心lOOm 距中心150m 1.69 2.33 1.60 2.20 1.49 1.85 杨林(成活95％) 2.12 柳林(成活97％) 2.99

3.532.52杨林（成活95%）1.510.50林带中心距中心50m距中心100m距中心150m柳林（成活97%） 玛纳斯灌区林带内外地下水位埋深变化图（3-1）

3.3 综合治理土壤盐碱化与水资源高效利用的模式 3.3.1 基本思路 、

新疆土壤盐碱化主要是——高矿化度潜水强烈蒸发造成的，通过各种排水措施以降低地下水位，无疑是防治土壤盐碱化的重要措施。但是仅靠排水措施是不够的，还必需配合以其他措施，形成一个防治土壤盐碱化的综合技术措施体系方能获得良好效果。过去新疆盐碱 土改良的经验证明了这点。但是，中华人民共和国成立以来改良利用盐碱土的经验也证明，盐碱土的治理必须与区域水土资源开发相结合，首先在宏观上有一个科学的规划，要坚持人与自然和谐的思想，依据

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区域(至少应该是一个流域)水盐平衡研究成果，结合社会经济发展需要和能力，选择合理的灌排方式，并配合以生物的、农业的技术措施，进而构建一个可持续发展的农牧业生产体系。

综上所述，防治土壤盐碱化综合措施体系可从4个方面进行设计： (1)水资源合理配置，从流域地表水合理分配，地下水合理开发利用等方面着手。以提高水资源利用效益。

(2)以水盐平衡理论为指导，调控地下水位和盐分的时空分布，有利于农业和灌区生态环境改善。 水资源合理配置，合理分配各 种用水，合理开发地下水，调 控地下水位 以节水灌溉为核心的灌区 配套建设，提高单方水效益， 减少潜水无效蒸发 防治土壤盐化 的综合措施体系 以水盐平衡理论为指导，调控不同层次的水盐平衡，合理调 控盐分布 调整农牧业结构，农牧结合， 草田轮作，提高土壤肥力和防 治土壤盐渍化 图（3-2）防治土壤盐碱化的综合措施体系示意图 (3)以田间节水为核心的农田配套改造建设，提高单方水的产出。 (4)调整农牧业结构，实现农牧结合，草田轮作，有利于土壤有机质增加和土壤盐分减少，改善土壤环境，促进农牧业经济可持续发展。

上述几个方面相结合，构成防治土壤盐碱化的综合体系，详见图（3-2）。

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3.3.2 具体措施

(1)作好水资源合理配置，即首先作好流域规划是非常重要的。土壤盐碱化的防治施体系是受制于流域规划，当然它也会反过来影响流域规划。要避免过去有的灌区在防土壤盐碱化过程中，上游灌区盐碱土得到改良，下游灌区土壤盐碱化进一步加剧的误区全流域必需统一考虑，合理布局。

(2)在流域规划中强调要以水盐平衡理论为指导，必需为盐分设计一个存在的空间要根据各地自然条件特点以及社会经济要求和能力，选择合适的排水模式。

(3)发展节水经济是当前工作的中心，也是一个长期任务。以节水灌溉为中心的水利工程续建配套建设在一些地区已开始并将会获得迅速发展。它改变了传统灌溉方式下的盐运移规律，对盐碱土改良措施的制定也必然产生影响。现在已经提出了一些新课题，例如在喷灌、滴灌条件下水盐运移规律及排水设施的必要性，耕层脱盐的稳定性及土壤下层积盐进而导致地下水被污染的危险性等．

（4）干旱区水资源开发利用的核心问题是如何去提高水资源的效率，即使每立方米的水能有较高的产出。这里除了采用先进节水灌溉技术以减少水分的无效损耗外，十分重要的是调整产业结构，以获得更大的经济效益。目前在西部地区灌区产业结构调整的主要问题是结构过于单一。首先是第一产业即种植业比重过大，二、三产业发展不足。在种植业中常常又是某种作物比重过大，缺少合理轮作，加剧用水矛盾、导致土壤肥力降低。

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（5）搞好农田基本建设。做好条田、渠道、林带、道路、居民点的规划。

（6）扩大牧草种植，逐步实现农业三元结构。牧草的种植，在西北地区主要是种植苜蓿，由于它能建立良好的地面覆盖和改良土壤结构，对盐碱土的改良和土壤肥力的提高都将起到决定性作用，也将大大促进畜牧业的发展。农业的三元结构，在种植业中表现为经济作物大致占l／3，粮食作物1／3及牧草和饲料l／3。它将促进实现作物合理轮作，减少化肥用量，减轻病虫和杂草危害，提高农业生产效率，实现农业内部的良性循环。

（7）提取回收，利用盐分资源，创造更高的经济价值和社会效益。真正使盆地的盐分有了永久的出路。从根本上解决了积盐问题，使土壤盐碱化得到彻底根治。

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4 小 结

就干旱内陆盆地而言，盐分永远是源源不断地由山区向平原积累。应综合不同空间尺度加强对水盐平衡的研究，在分配水资源和土地资源时，留出足够的生态用水和生态用地。它可能是河流的尾闾湖，也可能是灌区外围的积盐洼地，还可能是农田间的夹荒地(干排盐地)，或者是潜水位以上的深层土壤。

新疆平原灌区土壤盐碱化是过量灌溉水带入盐分引起的?还是灌溉水入渗溶解土壤盐分上移而造成的?我们认为，前者是外因，后者是内因，是两者共同作用的结果。但是，内因起主导作用。为此合理配置水土资源，建立以排水为中心的综合治理措施体系，可以使新疆平原灌区土壤盐碱化得到有效的控制。

根据当地自然和社会经济特点，确定合适的排灌比和需采取的工程排水措施及其布局，应结合当地自然和社会经济条件，在流域规划中具体安排与应用。工程排水在许多地区土壤盐碱化治理中仍会起到核心作用，但必需配合节水和农业技术措施，包括田间节水、渠道防渗、种植结构调整、平整土地、培肥地力等，以不断提高水土资源利用效率，使农业和整个地方经济持续稳定向前发展。

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