曹妃甸濱海鹽堿地梯田式吹填土綠化方法

胡月楠，張松濤，周鵬濤

(天津天一景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，天津 300072)

唐山曹妃甸地處河北省唐山市南部沿海，原本是一座東北—西南走向的帶狀沙島，漲潮時(shí)面積4 km2，為古灤河沖積而成，至今已有5 000多年的歷史。曹妃甸島后方沙灘廣闊，且與陸域相連，經(jīng)填海造陸可開發(fā)淺灘、荒地面積達(dá)450 km2，為臨港工業(yè)和城市發(fā)展提供了廣闊空間。目前，已人工填海造陸150 km2，先期建設(shè)30 km2，一座新型的鋼鐵、石化工業(yè)基地即將形成。然而，由于填海造陸的特殊生態(tài)條件，尤其是土壤鹽害重、地下水位淺、海風(fēng)海潮侵?jǐn)_等極為惡劣的植物生長條件，使得造林綠化的難度很大。因此，土壤改良和適生植物的選擇關(guān)系到整個(gè)綠化工作的成敗，具有十分重要的基礎(chǔ)地位和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。為此，我們開展了梯田式吹填土綠化試驗(yàn)研究，以期為其他濱海鹽堿地綠化提供參考。

1 研究地概況

項(xiàng)目研究地位于曹妃甸國際生態(tài)城，地理位置E118°31′46″—118°37′07″、N39°09′09″—39°12′38″，屬暖溫帶濱海半濕潤大陸性季風(fēng)氣候。多年平均氣溫12.4 ℃，最高氣溫38.9 ℃，最低氣溫-19.3 ℃；多年平均降水量596.4 mm，6—9月降水量占全年降水量的75%；多年平均蒸發(fā)量1 050 mm。

曹妃甸國際生態(tài)城的土壤組成為退海成陸的濱海鹽土和潮灘土，質(zhì)地為砂壤，具有土壤松散、無結(jié)構(gòu)、碎貝殼多、土色灰暗、潛育化現(xiàn)象明顯等特征。由于干濕季節(jié)明顯、旱季漫長而濕季短暫、蒸發(fā)量大于降水量等氣候特點(diǎn)，土壤長期處于積鹽狀態(tài)。經(jīng)過多次取土了解，1 m深度土體含鹽量高達(dá)1.36%，全氮含量11.4 mg/kg、有效磷含量10.1 mg/kg、速效鉀含量320.8 mg/kg、有機(jī)質(zhì)含量0.43%，土壤養(yǎng)分含量低。受自然條件的限制，當(dāng)?shù)刂参镆蕴J葦、鹽地堿蓬、羅布麻、灰綠藜等鹽生地被為主，潮間帶分布有少量大米草，無高大喬木。

2 濱海鹽堿地改良技術(shù)

2.1 改良措施研究進(jìn)展

我國濱海鹽堿地是直接或間接受海水、海潮影響的地區(qū)，其分布范圍北起遼東半島，南至雷州半島、海南島及南海諸島嶼的濱海，面積約600萬hm2。受海洋暖濕氣流的影響，濱海地區(qū)距海愈遠(yuǎn)，地下水埋藏越深。受海潮侵襲和海水頻繁補(bǔ)給等蒸發(fā)濃縮的影響，地下水礦化度一般來說比海水高，距海近的地方多為120～150 g/L，最高可達(dá)250 g/L。研究地所在的渤海濱海段，包括遼寧、河北、天津、山東等省市，蒸降比為2.5～3.5，具有土質(zhì)較細(xì)、土層深厚、平坦連片、鹽硝含量較高的特點(diǎn)，其鹽分組成以NaCl為主[1-2]。

目前濱海鹽堿地區(qū)有許多成熟的鹽堿土改良措施，主要有：①物理改良，如平整地面、深耕曬垡、客土抬高地面、微區(qū)改土、大穴整地等，這對(duì)于低水位、鹽分中度以下的土壤具有一定的改良效果，但對(duì)于高水位地區(qū)，在土壤毛細(xì)管的作用下，仍會(huì)出現(xiàn)返鹽現(xiàn)象，導(dǎo)致土壤表層鹽分集聚，出現(xiàn)板結(jié)，植物難以成活；②水利工程改良，如排灌配套、蓄淡壓鹽、灌水洗鹽、暗管排鹽等，盡管排鹽效果明顯，但開槽布管使得綠化工程成本大大增加；③化學(xué)改良，即加入土壤化學(xué)改良劑如過磷酸鈣、腐殖酸、醋渣等，見效也快，但新增的化學(xué)物質(zhì)改變了原有土壤的理化性質(zhì)，從長遠(yuǎn)來看，單一大面積使用化學(xué)改良劑會(huì)增加環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，如導(dǎo)致土壤微生物種類的改變等；④生物改良，如通過育種、篩選耐鹽植物進(jìn)行改良等，此方法雖然也有效，但改良后的植物適應(yīng)環(huán)境周期長，短期見效慢，而直接選擇種植強(qiáng)耐鹽堿植物，植物品種單一，常見的鹽生植物如堿蓬、檉柳、二色補(bǔ)血草等都為草本植物，景觀效果不佳[3]。

2.2 梯田式吹填土綠化技術(shù)要點(diǎn)

梯田式吹填土綠化技術(shù)是結(jié)合水土保持工程中的梯田式造型，有效攔蓄雨水的技術(shù)，既減少坡面徑流又充分利用淡水資源，解決濱海鹽堿地園林綠化淡水資源不足的問題，具體改良步驟包括整地、造型和適生植物篩選。

2.2.1 抬高地面、降低水位

整理場(chǎng)地，將風(fēng)干的吹填土進(jìn)行分層堆土壓實(shí)，至地面高1～1.5 m，做坡度15°～30°的基礎(chǔ)地形，以此抬高地面來降低地下水位(圖1)。

1—吹填土基礎(chǔ)；2—滲水溝(內(nèi)填充碴石)；3—稻草簾；4—土工布；5—種植土；6—土埂；7—檢查井

在基礎(chǔ)地形坡腳最低處縱向開挖0.5 m×0.5 m的方形滲水溝，內(nèi)填粒徑10～12 cm的碴石，用于收集淋層排下的水。其中滲水溝最高點(diǎn)至最低點(diǎn)有0.3%的坡度，最低點(diǎn)與綠地檢查井相連，用于收集土壤中多余的水，防止地下水位上升。

基礎(chǔ)地形與滲水溝之上布設(shè)20～30 cm厚壓實(shí)的稻草簾，起到隔離、排鹽的作用。在稻草簾之上鋪具有防腐透水性能的土工布，用于隔離種植土，防止土壤進(jìn)入到稻草中。

土工布之上鋪改造后的吹填土，將松散風(fēng)干的吹填土摻拌有機(jī)物廢物后堆于鋪好的土工布之上，土層厚度1～1.5 m。有機(jī)物廢物為粉碎的秸稈或草炭、污泥(污水處理廠廢棄物)、脫硫石膏(發(fā)電廠廢棄物)、醋渣(食醋加工廠廢渣)，吹填土與各組分摻拌的質(zhì)量比為1 ∶1 ∶1 ∶0.2 ∶0.2～1 ∶1 ∶1 ∶0.5 ∶0.5，目的是增加吹填土的土壤透水性，調(diào)節(jié)土壤pH值。

2.2.2 局部造型、培肥土壤

沿等高線順坡從上向下層層修筑寬0.5～1 m、坎高0.5～1 m、坎坡45°的梯田(圖1)，于田面外緣設(shè)置0.15～0.2 m高的土埂，沿等高線間隔4 m再設(shè)置0.15～0.2 m高的土埂，形成4 m×1 m的小畦，以利用雨季自然降雨或淡水。每個(gè)小畦蓄水0.15～0.2 m深，待自然下滲完再灌水，共進(jìn)行3次蓄水洗鹽。

在洗好的梯田單元格表面增施熟化的動(dòng)物糞便，與吹填土質(zhì)量比為1 ∶1，然后進(jìn)行翻耕培肥土壤，測(cè)定土壤養(yǎng)分指標(biāo)，目的是為植物提供具有養(yǎng)分的生長基質(zhì)。

2.2.3 植物選擇

(1)具有耐鹽堿能力。經(jīng)過梯田式土壤改良，土壤的鹽分降低至0.3%以下，依據(jù)適地適樹的原則，喬木選擇中度耐鹽及以下的園林植物作為綠化樹種，如白蠟、國槐、刺槐、欒樹、合歡、木槿、山桃等。考慮到綠化初期植被覆蓋度低、地面裸露，試驗(yàn)地采用播種野花組合的方式，實(shí)現(xiàn)快速復(fù)綠，以此減少土壤水分蒸發(fā)，增加土壤通透性。

(2)具有改良土壤的能力。選擇具有根瘤且樹冠大、落葉多的樹種，這樣既能提高林木的成活率，也能夠提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，減少土壤鹽分積累，起到改善土壤環(huán)境的作用，如國槐、刺槐、紫穗槐等。

(3)淺根性樹種。濱海鹽堿地地下水位較淺，深根性樹種隨著樹齡增加，根系亦向縱深擴(kuò)展，根系一旦穿透淋層，隨土層深度增加植物受鹽害的幾率增大，若遇上地下水位過高的年份，則造成爛根，致使樹木大量枯梢死亡。因此，在選擇樹種方面，應(yīng)盡量選擇側(cè)根或不定根輻射生長且分布于土壤表層的淺根性植物，如刺槐、合歡、欒樹、山桃等樹種。

3 改良效果

3.1 土壤脫鹽效果

對(duì)梯田造型后的吹填土進(jìn)行連續(xù)3次灌水洗鹽，每次洗土后對(duì)梯田上中下3個(gè)部位取土測(cè)定土壤含鹽量及pH值(見表1)，3次后土壤(0—60 cm)平均含鹽量由1.360%降至0.138%，脫鹽率80%。

表1 土壤脫鹽試驗(yàn)效果

對(duì)淋洗并施加過有機(jī)肥的吹填土進(jìn)行土壤養(yǎng)分測(cè)定(見表2)可以看出，通過對(duì)吹填土淋洗后施加有機(jī)肥，土壤肥力明顯上升。根據(jù)土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，淋洗后土壤有機(jī)質(zhì)極缺乏(<0.6%)，加入有機(jī)肥后有機(jī)質(zhì)達(dá)到了中等水平(1.0%～3.0%)，土壤全氮從極缺乏(<50 mg/kg)上升到中上等水平(>100 mg/kg)，土壤有效磷、速效鉀含量也明顯上升，更適合植物生長。

表2 土壤改良前后的養(yǎng)分變化

3.2 建設(shè)成本比較

首先，梯田式造型整地有利于雨季充分蓄納雨水進(jìn)行洗鹽或綠地澆灌，可節(jié)省綠化用水30%以上。其次，不需要購買和更換種植土，以及用稻草簾替代碴石作淋層的廢物利用方法，比目前普遍采用的換土種植、暗管排水的工程節(jié)省投資約57%，具體見表3。

表3 梯田式吹填土綠化法與傳統(tǒng)做法成本比較

3.3 不同綠化方法植物成活率比較

與傳統(tǒng)綠化方法比較，濱海鹽堿土經(jīng)梯田式吹填土綠化方法脫鹽和培肥改良后，項(xiàng)目區(qū)由原來只能生長堿蓬、黃須、檉柳等鹽生植物或不長植物的光板地，變?yōu)槟苌L當(dāng)?shù)剡m生的所有喬灌木花草的綠地和林帶，植物成活率達(dá)到90%以上(表4)。

表4 不同綠化方法一年后植物成活率比較

4 結(jié) 論

(1)本試驗(yàn)的梯田式造型有利于攔蓄雨水，不但能增加保水保肥能力，而且可以充分淋洗土壤、降低鹽分，同時(shí)解決濱海鹽堿地園林綠化淡水資源不足的問題。

(2)梯田式吹填土綠化方法，利用地形直接堆土抬高地面，避免了開槽動(dòng)土布設(shè)盲溝、盲管的工序，簡化了施工工藝，特別是通過摻拌粉碎后的秸稈或草炭、堆肥發(fā)酵后的污水處理廠的污泥、食醋加工廠的醋渣、發(fā)電廠的脫硫石膏等有機(jī)廢物，增加了吹填土的孔隙度，加速了水分下滲，避免了積鹽現(xiàn)象，同時(shí)有效降低了洗土后的pH值，提高了土壤肥力。

(3)使用有機(jī)廢物培肥后的吹填土作為種植土和使用稻草簾替代傳統(tǒng)碴石作為淋層的方法，既有效地利用了廢物，保護(hù)了自然資源，節(jié)約了綠化成本，使得土壤水分順暢下滲，達(dá)到排鹽的目的，又有效阻止了基礎(chǔ)層土壤鹽分隨毛管水上升，抑制了返鹽現(xiàn)象，保證了植物的成活率達(dá)到90%以上。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 楊金玉，王建華.曹妃甸濱海泥質(zhì)重鹽堿地綠化技術(shù)研討[J].河北林業(yè)科技，2013(2)：77-80.

[2] 李國華.河北濱海鹽堿地和北京土石山區(qū)基盤法造林技術(shù)研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué),2009.

[3] 張松濤,胡月楠,劉暢,等.一種濱海鹽堿地梯田式吹填土的局部造型[P].中國專利:ZL201320292655.1,2013.