渤海水浸泡后土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化

渤海水浸泡后土壤鹽分動(dòng)態(tài)變化

渤海灣一年平均有風(fēng)暴。其中，渤海灣和萊州灣沿岸是中國風(fēng)暴潮災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)。歷史上曾多次發(fā)生強(qiáng)風(fēng)雨。根據(jù)史料記載渤海灣滄州岸段歷史上曾發(fā)生過數(shù)十次災(zāi)害性風(fēng)暴潮,建國后至今先后于1965年11月7日、1985年8月19日、1992年9月1日和1997年8月20日及2003年10月11日,共發(fā)生5次造成嚴(yán)重災(zāi)情的風(fēng)暴潮。并且近10年來發(fā)生頻次呈增多趨勢。2003年10月11日,渤海西岸滄州段沿海發(fā)生的特大溫帶風(fēng)暴潮,造成沿海的南排河、中捷友誼農(nóng)場部分村莊進(jìn)水,有的屋內(nèi)積水達(dá)20cm,鹽場、蝦蟹池大部分被沖垮,部分海堤被沖毀;水利、通訊、電力遭到破壞。局部海水通過河道、養(yǎng)殖池漫入農(nóng)田,大面積棉花和其他農(nóng)作物受海水浸泡時(shí)間長達(dá)半月,土壤含鹽量急劇上升,嚴(yán)重影響到該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。2004年對風(fēng)暴潮成災(zāi)農(nóng)田進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)近46%的土地出現(xiàn)堿斑,土壤鹽堿化程度嚴(yán)重。本文基于從2003年11月到2005年11月,對中捷友誼農(nóng)場受災(zāi)農(nóng)田土壤鹽分變化監(jiān)測結(jié)果,初步分析了此次風(fēng)暴潮后,受災(zāi)農(nóng)田土壤鹽分的動(dòng)態(tài)變化特征。1采樣點(diǎn)選取與樣品采集河北滄州中捷友誼農(nóng)場四分場十三隊(duì)由于地勢低洼,農(nóng)田受2003年10月11日渤海特大溫帶風(fēng)暴潮影響最為嚴(yán)重,海水沖破海防堤后灌入棉田,由于黃趙公路地勢高,將海水擋在了路北,棉田被海水浸泡時(shí)間最長,受災(zāi)最為嚴(yán)重。據(jù)此,本試驗(yàn)采樣點(diǎn)選在十三隊(duì)路北海水浸泡棉花田進(jìn)行(圖1)。采樣在每年5月、9月、11月左右進(jìn)行,地下水位較淺,僅為90cm左右,土壤分0～10、10～25、25～55、55～90cm四層采樣,并進(jìn)行化驗(yàn),2年共采樣7次。土壤鹽分采用室內(nèi)常規(guī)分析方法進(jìn)行化驗(yàn)。2結(jié)果與分析2.1海水浸泡前后農(nóng)田土壤鹽分含量的變化由表1可以明顯看出,海潮水浸泡農(nóng)田后,土壤鹽分離子組成發(fā)生了較大變化,0～10cm土層中,Cl-含量增加了33.3%,Na++K+含量也增加了39.4%,Ca2+、Mg2+含量較之浸泡前也大大增加;10～25cm土壤雖也有相似特征,但增加幅度比0～10cm要小。說明經(jīng)海潮水浸泡后,表層土壤成為海水鹽分的“濾網(wǎng)”,海水中含有各種鹽類,其中90%左右是氯化鈉,海水下滲與蒸發(fā)過程中,鹽分一部分聚集土體表面,一部分濾在0～25cm土體當(dāng)中。另外海水還含有氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂及其他鹽類。因此浸泡后土壤中各離子含量均大于浸泡前。25～55cm的土層各離子組成比例和浸泡前相當(dāng),但含量較之浸泡前仍有所提高。浸泡10多天,水分運(yùn)移多少會帶一部分離子進(jìn)入下層土壤,但由于上層土壤充當(dāng)了很好的過濾器,因此25～90cm土層鹽分組成變化比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于表層土壤。對海潮水浸泡過和未浸泡土壤分層分析(圖2),可以看出,海潮水浸泡后農(nóng)田土壤含鹽量均有趨高,尤以表層0～10、10～25cm嚴(yán)重。海水浸泡后表層0～10cm土壤含鹽量高達(dá)1.134%、10～25cm高達(dá)1.015%。而25～55cm和55～90cm增加量不如上層劇烈,只略有增加。說明此次風(fēng)暴海水浸泡后土壤表層0～25cm土壤鹽化劇烈。25cm以下土壤含鹽量浸泡后雖比浸泡前略高,但提高幅度不大,分析其原因,雖然海水浸泡時(shí)間長達(dá)10多天,但是由于土壤上部截留大量鹽分,隨著土壤深度增加,只會有少量的鹽分隨著水分運(yùn)移途徑下移到深層土壤。由此可以看出,風(fēng)暴潮海水倒灌農(nóng)田影響土壤質(zhì)量主要是使農(nóng)田土壤表層鹽堿化程度大大加重。2.2土壤ph值的變化由圖3可以看出,農(nóng)田土壤浸泡前,由表層到深層pH呈波形特征變化;浸泡后整個(gè)土體pH增強(qiáng)趨勢呈倒U形。原因是海潮水浸泡前,土壤表層經(jīng)過夏季降雨,土壤表層0～10cm鹽分大部分被淋洗到了下部,處于一年中最好土質(zhì)狀態(tài),pH值僅為8.2。海潮水的倒灌對農(nóng)田土壤pH值產(chǎn)生較大影響,海潮水浸泡農(nóng)田后,各層土壤pH較浸泡前均有所升高,土壤堿性表現(xiàn)更強(qiáng)。分析其原因,海潮水帶來大量堿性離子,附集于土壤表層,因此表層土壤pH值增強(qiáng),0～10cm土壤堿化程度最大,pH值增強(qiáng)了0.7。10～25cm土壤層pH比被浸泡前也堿性增強(qiáng),由8.5到8.7,pH值僅增強(qiáng)了0.2。25～55cm土層與10～25cm變化一致。其余各土層pH變化也呈現(xiàn)出表層土壤堿化程度大于底層土壤的特征。2.3土壤鹽分含量土壤中水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律是“鹽隨水來,鹽隨水走,水去鹽存”。海潮水浸泡農(nóng)田后,土壤含鹽量必然要增加,而一般作物適宜在土壤含鹽量<0.25%,最高≤0.5%的環(huán)境下生長,經(jīng)風(fēng)暴潮海水破壞后的土壤,必須經(jīng)過適當(dāng)改良才可進(jìn)行農(nóng)業(yè)種植。由圖4可以看出,2004年5月初,取土樣化驗(yàn)結(jié)果顯示,0～10cm表層土壤鹽分略有下降,但降幅不大,10～20cm土層也有所下降,較之表層下降幅度要大。這表明,秋季后期降雨與冬季降雪對其土壤鹽分下降產(chǎn)生明顯影響,但脫鹽效果不明顯。春季大風(fēng),土壤返鹽高峰,導(dǎo)致表層0～10cm鹽分含量略高于10～20cm,仍不適宜玉米、高粱等作物種植。2004年5月初,曾試播棉花,出苗率僅35%。結(jié)合試驗(yàn)點(diǎn)氣象站降雨數(shù)據(jù)分析,從2004年10月海潮水浸泡后到2005年11月,不同深度的土壤含鹽量均有所下降,特別是0～10cm、10～25cm表現(xiàn)為大幅度下降。0～10cm土壤含鹽量由開始的1.134%下降到0.239%,脫鹽率達(dá)78.9%;10～25cm土壤含鹽量下降了0.751%,脫鹽率達(dá)73.9%。試驗(yàn)區(qū)地處渤海沿岸,一年內(nèi)降雨多集中在6～8月,由圖5可以看出,2004年和2005年6～8月降雨量將近450mm,與圖4土壤兩次大幅脫鹽規(guī)律相一致。2004年8月27日采樣分析,90cm土體脫鹽率達(dá)55.7%,脫鹽效果明顯。2004年11月12日采樣,土壤表層鹽分含量略有升高,其原因是秋季降雨明顯減少,而大風(fēng)盛行,蒸發(fā)作用加強(qiáng),土壤鹽分表聚作用的結(jié)果。到2005年11月4日最后一次采樣,海潮水浸泡過的土壤鹽分已經(jīng)降低到0.265%左右,對于耐鹽性較強(qiáng)的作物品種如棉花、向日葵等,可以進(jìn)行種植。3因地制宜,加快受剝削土壤鹽堿化改良風(fēng)暴潮海水倒灌農(nóng)田對土壤鹽分變化影響嚴(yán)重,主要是海水中含量較多的Cl-和Na+離子在土壤表層聚集,土壤pH值升高,土壤呈堿性化;降雨是受淹土壤脫鹽的主要影響因素,經(jīng)過2年的降雨淋洗,0～90cm土壤鹽分可降低到0.265%左右,可以種植一些耐鹽性較強(qiáng)的作物。通過種植作物,結(jié)合田間管理進(jìn)一步對受淹土壤進(jìn)行改良,可以將受淹后的鹽堿化土壤改良為穩(wěn)產(chǎn)農(nóng)田。本次由溫帶天氣系統(tǒng)引起的溫帶風(fēng)暴潮,由于事先未有預(yù)報(bào),所以損失較大。據(jù)統(tǒng)計(jì),這次風(fēng)暴潮淹沒蝦蟹池0.47萬hm2,損失8000萬元;淹沒鹽場50座,損失4960萬元;淹沒農(nóng)田1.8萬hm2,損失5500萬元;為減輕海潮對農(nóng)田造成的災(zāi)害影響,加快受淹土壤鹽堿化改良,提出以下對策:加強(qiáng)