什么是“土壤盐碱化”？_大二版

2014年底，笔者在知乎更新过两篇关于土壤盐碱化的科普。当时的目的是将土壤盐碱化讲解给初中或者高中文化的读者，所以并没有很深入的探讨机理。随后，很多知友，尤其是具有一定专业背景的知友私信笔者，表示希望能够看到更深入的回答。笔者再加更一篇，深度暂定为具有入门级别专业背景的本科生，可能会出现相关的专业术语。

5. 盐碱化的分类

一般来说，按照盐分的来源来分类，土壤盐碱化可以分为两类：

• 原生盐碱化：因为当地的气候、土壤、地形等因素自然形成的土壤盐碱化。
• 次生盐碱化：主要因为人类活动，尤其是不合理的灌排制度引起的土壤盐碱化。

5.1 土壤原生盐碱化

土壤原生盐碱化的最主要因素有两个：首先，当地的土壤或者地下水矿化度很高，盐分极易通过各种途径到达地表，积累形成土壤盐碱化；其次，当地的处于干旱区或者半干旱区，土壤蒸发很大，盐分有足够的动力运动到地表。具体的机理可以参考前两篇关于土壤盐碱化的文章，此处不再赘述。

在我国，干旱半干旱区的海边或咸水湖易发生原生盐碱化。我国东部沿海，从河北的沧州到江苏北部，均有土壤原生盐碱化出现。Fig. 1 中可以清晰得看到我国东部沿海的盐碱地分布带。尤其是近年来，我国北部淡水资源开发规模很大，多地出现地下水超采的问题。在沿海地区，超采地下淡水极易引起"海水入侵"的现象。如果高盐分浓度的海水发生入侵，那么海水距离地表更近，极易加剧土壤原生盐碱化。(海水入侵与淡水超采的关系见这里)。

Fig. 1 中国主要现有盐碱地占耕地面积示意图Photo source

除了沿海地区为，我国内陆很多干旱区也存在原生盐碱化问题。由于我国内陆许多省份的蒸发量远大于降雨量，如果当地地下水中较高的盐分浓度，那么当地就极易发生原生盐碱化。例如陕西富平县和蒲城县交界处的卤泊滩（又称卤阳湖），地下水的矿化度很高，当地很多人以开采"芒硝"为业。在强烈的蒸发作用下，地下水中的盐分运移并积累到地表，形成严重的盐化碱土 (主要以Na盐为主)。不仅陕西省，在我国内陆的甘肃省、内蒙古自治区、青海省和新疆自治区都存在大范围的原生盐碱化地区。

Fig. 2 卤泊滩土壤盐碱化资料图 (图片来自百度百科)

5.2 次生盐碱化

如果是原生盐碱化主要是"天灾"的话，次生盐碱化就是"人祸"了；世界上四大文明之一的两河文明，据考证灭亡的主要原因就是土壤次生盐碱化。一般说来，即使是淡水，灌溉水也含有一定的盐分。如果灌溉制度不合理，灌溉水量太大或者灌溉水损失过多，农业灌区整体的地下水位将大幅抬升，增加了灌区的土壤蒸发，继而在土壤表层积累了过多的盐分，形成次生盐碱化。两河文明当时大幅引河水灌溉，却没有意识到合理灌溉的重要性，造成了土壤次生盐碱化，粮食减产，可种植耕地面积减少；长此以往，两河文明终于因为粮食短缺而消失在历史长河。

在我国，宁夏的银南灌区是次生盐碱化最严重的地区之一。宁夏地区古称"塞上江南"，由于黄河上游水质较好，该地广泛引用黄河水灌溉，种植水稻等需水量较大的农作物；再加上湖泊众多，湿地星罗棋布，故得此美称。然而，由于灌溉成本低廉，宁夏的引黄灌区大规模地、过量的引水灌溉；据统计，引黄灌区中银南灌区的水田的灌排比能达到58%左右(data source)，即一半的灌溉水都白白流走，没有派上用场。过量灌溉引起的地下水位升高，加上当地较强的土壤蒸发，宁夏引黄灌区三分之一的土壤存在不同程度的土壤盐碱化情况，盐碱荒地总面积达900多万亩(data source)。

Fig. 3 宁夏贺兰县某地的盐碱荒地 (Source)

6. 治理盐碱化的工程措施

无论是原生盐碱化或者次生盐碱化，治理的措施都是大体类似的，包括建设农业排水措施、土壤覆膜、种植耐盐植物和添加土壤改良剂；针对土壤次生盐碱化，还需要完善灌溉设施，减少过量的灌溉或者灌溉水渗漏损失。其中，建设或完善农业排水措施是世界范围内应用最广泛，效果较为显著的一套方案。农业排水的目的主要是排除多余的水分，为作物生长提供适宜的土壤含水量(有人也称为土壤墒情)。在干旱和半干旱区，农业排水也能够治理土壤盐碱化，主要通过两个途径：

• 降低地下水位，切断地下水的蒸发途径；
• 通过排水淋洗土壤盐分。

6.1 降低地下水位

前文反复提到，土壤盐碱化最大的成因就是土壤蒸发将盐分运移并积累到地表。一般说来，地下水位越接近土壤表面，土壤蒸发量越大，盐分积累越快；反之，地下水越深，土壤蒸发量越小，盐分积累越慢。这里有一个概念叫：地下水临界埋深，即将地下水位控制在某个深度时，土壤表面的轻微积盐不会影响到作物的生长。地下水临界埋深的数值由许多因素影响，包括土壤条件、气候类型、耕作和灌溉措施等。农田排水的目标就是将地下水位控制在地下水临界埋深或以下 (Fig. 4)，切断或减缓土壤蒸发，降低盐分向上运移的能力。

Fig. 4 地下排水系统及相应地下水位(蓝色部分) 示意图

6.2 淋洗土壤盐分

农业排水系统不仅能够降低地下水位，还能够加强土壤的淋洗效果。当有降雨发生在地表并产生入渗时，排水系统能够将多余的土壤水分排出土壤，让更多的淡水可以冲洗土壤坡面, 带走更多的盐分，这个过程称之为淋洗(leaching)。 土壤淋洗是非常重要的盐碱化改造措施，在降雨相对充沛的地区，自然降雨可以充当土壤淋洗的水源；有些内陆地区降雨较少，为了淋洗土壤，人们往往在冬季或者初春进行引水漫灌，以淋洗土壤中的盐分。

7. Take-home points

• 土壤盐碱化一般分为原生盐碱化和次生盐碱化；
• 次生盐碱化往往由不合理的灌溉引起；
• 农业排水设施是重要的治理盐碱化的工程措施。

The end. Thank you for reading.

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来源：知乎 www.zhihu.com
作者：刘文龙

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