吉林西部含氟盐碱地改良研究现状

2024年4月1日发(作者：成长相册)

※

资源环境

农业与技术

2021

,

Vo

厶

41

,

No.

08

99

吉林西部含氟盐碱地改良研究现状

林英姿刘莞青王高琪杨昊张代华

（吉林建筑大学

，吉林长春

130118

）

摘

要

：

土壤盐碱化严重制约着我国农业的发展

，

一直以来都是世界各国要解决的环境问题。

采取一定的措施改

良盐碱地

，

提高土地利用率及经济效益

，

改善土地环境

，

对我国具有重要意义

。

本文分别从盐碱地现状、

改良技

术以及各灌区现状

3

个方面阐述了吉林西部盐碱地开发现状

，

探讨了吉林西部土壤氟化物高背景值在盐碱地改良

时可能造成的环境影响

，

为后续合理利用盐碱地

、

优化盐碱地的改良措施和更好地控制灌区排水中的氟化物提供

参考

。

关键词

：

土地利用；

盐碱地

；改良措施

；氟化物

中图分类号

：

S181

文献标识码

：

A

DOI

：

10.

19754/j.

nyyjs.

2

引言

土地是人类赖以生存的基本资源

，

也是农业发展

的重要基础。

尤其对于一个拥有

14

亿人口的大国

，

人均土地资源明显低于世界的平均水平⑴

。

在面临土

西部松原前郭县内土壤表层的盐渍化程度随土壤深度

呈逐渐递减的趋势

。

2008

年以来

，

吉林省启动了国家

战略层面的

“

百亿斤粮食增产工程

”

，

将原在前郭县

内的前郭灌区以及乾安县内的未开发盐碱地规划为松

原灌区。

随着

“

百亿斤粮食增产工程

”

的启动

，

国内

的一些学者也相继对松嫩平原地区盐碱地开发做出一

系列相关性的研究工作

。

樊自立

［

4

］

提出

，

原有耕地盐

壤质量退化

、

荒漠化

、

耕地减少的情况下

，

保护和合

理开发土地资源显然是一项迫在眉睫的重要任务

。

据

相关统计分析

，

全世界盐碱地的面积为

9.5438

亿

hm

2

,

其中我国为

9913

万

hm

2

。

因而

,

改善盐碱地土

壤质量

，

对人类生存及可持续发展至关重要

。

开发利

用盐碱土

，

不仅是我国

21

世纪必须高度重视的生态

环境问题

，

也是解决

21

世纪我国

14

亿人口粮食问题

的一条重要途径

，

更是我国实施可持续发展战略的必

由之路

。

1

吉林西部盐碱地改良技术及现状

渍化在减轻

，

新开发耕地盐渍化在发展

，

大部分耕地

都处于脱盐不稳定反复型状态

。

而才源

［5

］

等指出在

1959

—

2014

年期间

，

吉林省西部盐碱地实质上增加了

近

30

万

hm

2

。

1.1

吉林西部盐碱地现状

东北地区是我国土壤盐碱化最严重的地区之一

，

目前松嫩平原西部的盐碱地面积约为

500

万

hm

2

,

其

中吉林省占比达到

21.30%

［

2

］

。吉林省的盐渍土主要

分布在本省的西部地区

，

主要涉及到

4

市

（

长春市

、

图

1

吉林西部大面积盐碱荒地

四平市

、

松原市与白山市

）

8

县

（

镇赍县

、

洮安县

、

大安县

、

通榆县

、

乾安县

、

前郭县

、

扶余县

、

农安

县

、

怀德县与梨树县

）

。

吉林省西部地区盐渍土主要

吉林省西部盐碱地变化主要分为

3

个阶段

。

第

1

阶段从

1950

年起

，

由于环境和人为的因素

，

松嫩平

属于苏打盐碱土类型

，

见图

1

。

土壤内主要含有较多

量的

Na

*

、

HCO

3

-

,

HCO

3

-

极易与

H

+

结合形成易挥发

原的部分天然草地逐年退化

，

原有的轻度盐渍化地区

转变为中度盐渍化地区

，

土壤类型逐步演变成草地盐

碱地

；

第

2

阶段从

1980

年起

,

由于人口日渐增加粮

的

CO

2

气体

，

土壤中剩余的

0H

-

与大量的

Na

+

结合形

成碱性化合物

，

该区域土壤大多

pH

较高

，

不利于大

多数植物的生长

。

于明荣

［

3

］

等在研究中得出

，

在吉林

收稿日期

：

2021-03-25

食需求不断增长

，

大量的荒地被开垦为耕地

，

其主要

集中在松原市前郭县内

。人为的开垦致使周边土地受

作者简介

：

林英姿

（

1968-

）

,

女

，

博士

，

三级教授

，

院长

。

研究方向

：

饮用水处理与资源化

，

污泥处置与资源化

100

2021

,

Vol.

41

,

No.

08

农业与技术

2

吉林西部各灌区开发现状

※

资源环境

到严重的破坏

，

加速了环境的恶化

，

出现了大面积盐

碱地

；

第

3

阶段从

2000

年起

，

国家开始对吉林西部

地区规划管理

，

投入了大量的人力物力

，

草地盐碱地

初步有规模地被开发为水田

。

1.2

吉林西部盐碱地改良措施

吉林西部地区现分别有松原

、

大安

、

前郭

3

大灌

区

。

松原灌区是吉林省在建的大型灌区，

是国家增产

千亿斤商品粮工程及吉林省增产百亿斤商品粮的重点

工程

。

松原灌区设计灌溉面积为

19

万

hm2

,

其中水田

99073.

33hm

2

,

早田

70893.

33hm

2

,

天然草场

20033.

33hm

2

,

给水渠及排水渠等骨干工程于

2015

年开工建设

。

松

我国早在

20

世纪中期

，

便开始了对盐碱地的改

良研究

，

经过数十年间对盐碱地不断考察和勘测

，

形

成了

3

种不同的盐碱地改良措施

，

包括生物措施

、

化

学措施和物理措施

。

生物措施改良盐碱地是指通过种

植耐盐植物以及培养耐盐固氮菌等手段来降低土地盐

原灌区由前郭灌片和乾安灌片组成

，

历史上已建成的

前郭灌区也包括在松原灌区前郭灌片内。

前郭灌片位

碱化程度

，

从而改善农作物生长条件的有效措施

［

6

］

；

化学措施改良盐碱地是指运用化学反应中的酸碱中和

反应达到改良土壤

pH

值的效果

，

使耕地能在耕作时

更好地脱碱

［

7

］；

物理措施改良盐碱地是指运用水旱轮

作的耕种方式将土壤中的盐分在稻田时期通过一系列

淋洗排出

。

这种农业改良措施可以减少土壤的流失

、

防止土壤返盐

、

降低农田盐碱化程度，

使土壤中的各

形态盐分重新配置

，

使土壤表层含盐量降低

，

保证作

物出苗生长

，

从而合理利用盐碱化土地

［

8

］

o

近几年

,

化学和物理相结合的措施逐渐成型

，

由于除氟技术的

不断发展

，

通过化学手段改性后的沸石材料也逐渐被

应用到盐碱地改良中

［

9

，

10

］

。

吉林西部地区的土壤类型为苏打盐碱化土壤且土

壤肥力较好

，

在充足的水源和良好的排水条件下

，

种

植水稻是治理吉林西部盐碱地

、

争取农业增产的最有

效措施

。

在种植水稻的过程中

，

土壤中可溶性盐随着

换水渗水

，

排出田外

，

或渗到土壤底层

，

因而脱盐碱

的效果明显

［

11

，

12

］

。

根据周和平

［

13

］

等学者的研究指出

，

盐碱化水稻土春季采用大水泡田一快灌一快排的方

法

，

如图

2,

稻田池中保持水层

5cm

左右

,

使土壤中

盐分能充分溶解于水中

，

泡田一般

2

〜

3d,

使水中泥

浆沉淀后

，

采取大池口快速排水方法

，

将泡田水全部

彻底排出

。

对于一般轻盐碱化水稻土泡田期可洗盐

1

〜

2

次

，

每次都要大水深灌

,

泡田

1

〜

3d,

使泡田水沉

渍后迅速彻底排出这种方法既可大量洗盐

，

又可防止

水肥流失

，

被带出稻田

。

插秧后

，

为了提高土壤温

度

，

增强农田氧化

、

促进土壤熟化

，

一般白天灌水,

夜间排水凉田

，

以防返盐

，

春季降雨后应排干换水

。

图

2

吉林西部某稻田春季泡田期

于吉林省西部松嫩平原

，

松原市前郭县松花江

（

三岔

河口以上

）

左岸

，

是以松花江为灌溉水源

，

利用哈达

山

、

锡伯屯

、

七门吐等泵站提水灌溉的大型灌区

。

大

安灌区设计灌溉面积

56573.

33hm

2

，

计划分为

2

期实

施

，

1

期计划发展水田灌溉面积

21006.

67hm

2

,

目前

大安灌区期骨干及田间工程均已完工

，

见图

3o

图

3

吉林西部大安灌区某稻田给水渠

研究表明

，

前郭灌区现有水田

8120hm

2

,

其中盐碱

化水稻土

3386.

67hm

2

,

占灌区总水田面积的

41.7%

。

肖长来

、

梁秀娟

［

14］

在对前郭灌区的研究表明

，

灌溉

排水条件的好坏可以直接影响土壤脱盐的好坏程度

,

从而决定土地的经济效益好坏

。

2008

年以来

，

各灌区

工程逐步实施

,

前郭灌区预计续建水田

3

万

hm

2

,

大

安灌区将新建水田

5.6

万

hm

2

［

15

］

o

灌溉高标准农田的

面积近年持续增长

，

在不断加大灌区供排水强度

，

增

强经济效益的同时

，

各灌区的排水多以地表径流、地

下潜水方式进入湖泊河流之中

，

其对环境造成的影响

仍有待深入研究

。

3

吉林西部改良含氟盐碱地对环境的影响

3.

1

吉林西部高氟地区成因

由于氟离子较为活泼的化学性质

，

氟化物较为广

泛地存在于自然界

，

其中最受关注的便是氟化物的污

染来源以及氟化物的水一土迁移转化

。

根据谢正苗

、

吴卫红

［

16

］

等学者的研究指出

，

在钢铁和制铝等工业

的过程中会排出含氟的

“

三废

”

。

此外

，

由于自然环

境所带来的火山爆发以及沙漠地区也会有局部性的高

氟区

。

※

资源环境

农业与技术

2021

,

VW.41

,

No.

08

101

吉林省西部地区在地质历史上曾经火山活动频

值及其输出量鲜有报道

。

并且由于土壤种类不同

，

氟

的迁移转化规律也存在着较大的差别

。

因此

，

调查

3

繁

，

火山喷发时产生的气体和火山灰富含

HF

、

CaF

：

、

MgF

2

等含氟化合物

，

这些物质经沉降

、

风化

、

分解

大灌区氟化物赋存形态及本底值

，

模拟盐碱荒地开发

后

，

将氟释放出来进入土壤

，

致使该地区土壤本底值

氟含量较高

。

目前国际上比较公认的氟的富集与碱性

HCO

3

-

型水有关

，

其含量随着

Na

2

CO

3

和

NaHCO

3

含量

为水田时氟化物的输移规律

，

探讨农田耕作对氟化物

赋存形态的影响

，

可为控制区域性氟骨病及降低稻田

排水中的氟化物输出量提供科学依据和技术支撑

。

参考文献

[

1

]

张建锋

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世界盐碱地资源及其改良利用的基本措施

[

J

]

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水土

的增加而增加

[17]

。

氟元素又是亲石元素

，

在盐碱地

不断盐化和碱化的侵蚀下

，

岩石中的

“

硅化氟化物

”

极易形成结构简单的含氟化合物

，

在土壤的毛细作用

下向地表聚集

。

另外

，

苏打盐碱土自身碱性较强

，

吸

保持研究

，

2005

(

06

)

:

28-30

,

107.

附态的氟极易被

OH

-

置换下来而形成水溶态

，

导致地

表水溶态氟含量较其它区域土壤高

。

3.2

氟的危害

氟是动物和人体的必需微量元素之一

，

适量的氟

能够促进机体多项生理功能的发挥

，

参与机体的代谢

过程

，

促进哺乳动物的生长发育和繁殖

，

促进骨矿质

晶体生长

、

刺激成骨细胞形成

，

从而使骨量增加、

骨

密度提高

。

生活中

，

氟较为普遍和广泛的用来预防龋

齿

，

保护牙齿健康

。

但是氟一旦过量并累积在机体

中

，

就会引起氟中毒

，

主要的中毒特征是损害骨骼和

牙齿

，

引起氟斑牙和氟骨病

。

另外

，

还会抑制细胞内

酶的活性

，

降低

DNA

和蛋白质的合成

，

破坏钙磷代

谢平衡

[18

'

19]

O

我国食品卫生标准规定了部分食品中氟

的最高允许量

，

其中大米

、

面粉

W1.0mg

・

kg

-1

,

其它

食物

W1.5mg

・

kgT,

我国卫生部规定

，

每人每天通

过各种途径摄入氟的总量以

3.

5mg

为宜

。

3.3

含氟盐碱地改良为稻田对环境的影响

土壤中的氟化物是大多数饮用水和食物中氟化物

的主要来源

，

可见土壤是氟环境化学体系的枢纽

，

而

稻田灌溉排水对土壤氟化物在环境中的分布和运移有

着直接影响

。

研究发现

，

吉林省西部盐碱土中表层土

全氟平均值为

266.

17mg

-

kg

-1

，

低于全国土壤中氟的

背景值

，

但是水溶态氟的平均含量为

13.

73mg

•

kg

-1,

远远高于我国土壤环境质量标准

(CB15618-2008)

规定的

5mg

・

kg

-1

。

这也说明吉林西部含氟盐碱地中

氟的总量不高

，

但其可迁移性强

。

在盐碱地改良为稻

田时

，

由于不断对土壤进行浸泡和打浆

，

土壤中的氟

离子势必会随着稻田的排水而迁移

。

目前

，

大安灌区

和乾安灌区还在逐步开发

，

分别引二松

、

嫩江水灌

溉

，

经土壤改良和洗盐

，

苏打盐碱土中大量的氟会随

农田排水进入水体

。

因此

，

对灌区开发时氟化物输出

量以及衡量其对环境的影响研究

，

对于后续吉林西部

盐碱地改良具有重要意义。

4

结语

目前关于吉林西部

3

大灌区土壤耕层中氟的本底

[

2

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中国东北地区的盐渍土资源

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责任编辑常阳阳

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