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珠江三角洲濱海低地土壤的特性及其改良利用途徑
程國佩
珠江三角洲是我國重要糧食基地之一,也是廣東的“糧倉”,這裏水分充足,熱量豐富, 土壤肥沃,有利於各種作物生長。濱海地區,每年都有大面積海灘地形成和發展,據調查統計,已具有圍墾、擴墾條件的海灘地約有三十多萬畝。充分利用海灘地,擴大耕地面積, 對發展糧食作物(水稻)和經濟作物(甘蔗)具有重大意義。但濱海地區,地勢低窪,河網縱横,地表及地下逕流排出不暢,地下水位高,同時,由於受潮水(浸漬,使土壤和地下水都有大量可落性鹽分,妨礙作物生長。因此,采取有效的土壤改良措施,加速土壤脱鹽和排水是合理利用海灘地的重要關鍵。
一、土壤形成條件和類型
珠江三角洲分佈於濕潤熱帶北緣向亞熱帶過渡的地區,高温多雨,但干濕季節變替明顯。年平均氣温21-23℃,年降雨量達l,600~2,000毫米,有75-85%的雨量多以暴雨形式集中於4-9月降落,夏秋期間,臺風頻繁,帶來暴雨,使潮水雍高頂托洪水,助長三角洲地區的洪患;春冬季節,雨量相對稀少,風力較爲强勁,作物易遭旱害。
珠江三角洲系由東、西、北三江冲積而成,河網交錯,水道達千餘條之多,水量豐富,相互灌注,分别從八個口朗出海,搆成本區所特有的潮汐水文狀况。
由於洪水期和枯水期河流的流量有很大差异,而影響當地海潮入侵區的幅度具有季節性的變化。枯水期(10月至翌年3月),上游來水量小,潮水能深及内河;洪水期(4-9月),上游來水量增大逼迫潮水不能近岸。當潮水進入三角洲内河時期,受潮咸波及地區的土壤遭到强烈的鹽漬。一般年份受鹹潮威脅的農田可達百餘萬畝。
珠江三角洲濱海地區屬華南古地塊一部分,原系古海灣,第四紀以來,河流侵蝕活動盛行,加上地殻上昇,淺海灣被河相和濱海相沉積所填充,形成低平的現代三角洲,與此同時,還殘留有大面積的丘陵和臺地。此外,兩列東北—西南向的花扇岩島嶼直立海口,對减緩各河口水流的流速和海潮入侵,促成淺海沉積具有一定的作用。
濱海地區的植被類型有舡樹林,其主要組成有秋茄(Kanelia candel)、桐花樹(Aegiceras corniculatum)和老鼠韓(Acanthus ilicifolius)此外,還有蘆茸茸(Pbragmites commanis)和茳芏(Cyperus malacenxix)。這些植物群落由於其所具有的生態特徵對沉積物的沉積和海灘地區的發展具有一定的影響,特别對於常處於淹水情况下的鹽漬沼澤土的形成過程具有重大的意義。
這裏的沉積作用相當强,東、西、北三江携帶來大量泥沙,在入海地方受到海潮和東南季風的頂托而冗積下來。
由於河流携帶的泥沙不斷沉積,濱海低地土壤也隨之迅速形成,并且進一步的發展和演變。在濱海沉積淤泥的原始土壤基礎上,生長了紅樹林及其它耐鹽草本植物。土壤形成主過程處在重度鹽漬化和沼澤化階段,隨着三角洲的發展,土體受潮水漫漬時間减短,鹽生植物逐漸爲耐鹽植物所更替。最後三角洲淤積到一定高程,可人爲築堤圍墾,種植作物。由於長期引淡洗鹽和排水入泥一系列的農業措施,促進土壤脱鹽和脱沼澤,而産生新的成土過程。
根據土壤形成過程和演變,從濱海至沙圍田地區,分佈有下列幾個主要土壤類型:
1濱海淤泥
分佈於海灘地最前緣,浚有植物生長,終年被水淹没,僅最低潮時,始露出水面,除表層有薄層黄棕色的浮泥外,全剖面爲藍灰色的譖育層,尚未具有發生層次。還原性物質總量每百克土含有6.48-9.53毫克當量,土壤含鹽量達1.39%,由於珠江中、上游地表逕流帶來的沉積物和水生動物殘體的累積,土體中含有較多的有機物質和養分,有機質的含量達2.27%。
2紅樹林沼澤鹽土
分佈於紅樹林植被下,所處地形部位較高,低潮時露出水面,高潮時爲水淹没。每年紅樹林供給大量殘落物,在嫌氣分解條件下,表土積累有較多的有機質,土壤呈暗星晤棕灰色,有機質含量達2.90%。從20-30厘米以下出現僭育層,在1米厚的土體中,還原性物質總量每百克含4.09-12.64毫克當量,土壤合鹽量達1.53-1.89%。
3草甸沼澤鹽土
分佈於堤邊蘆昔植被下,高潮時仍被水淹没,但低潮時露出水面開較長,有機殘體較易分解,表土層有機質含量爲2.37%N。發生層次稍明顯間,土體中含鹽量達1.21%—1.70%。
4重度鹽化水土
分佈於堤内,圍墾時開不久,僅有10-30年左右。種植水稻後,形成耕作層、心土層的底土層,發生層次不明顯,在30-40厘米以下出現譖育層。還原陛物質和含量較鞍堤外土壤顯著减少,1米土體内每百克土含舍有0.60-1.21毫克當量的還原性物質。這類土壤雖己杜絶潮水浸漬影響,但地勢低窪,排水不暢,土體中仍殘留有較多的可溶性鹽。旱季地表强烈蒸發,引起鹽分聚積,表土含鹽量可達1.03%,水稻易遭鹽害减産,甚至失收。
5中度鹽化水稻土
分佈於堤内較高的地形部位,耕作時間比較長,形成明顯的水稻土發生層次(耕作層、犁底層、潞青層和譖育層)。由於長期種稻洗鹽,土體中鹽分减少,旱季表土層鹽分含量爲0.61%。
6輕度鹽化耕作草甸土
分佈於堤内高沙田地區,地下水位低,一般在80厘米以下。以旱作爲主,種植甘蔗,土壤結構明顯,有鐵、錳氧化物的聚積,結構表面有明顯的膠膜。土壤含鹽量較上述幾種土爲低,旱季表土層合鹽量爲0.27%。
二、土壤的理化性質
濱海低地土壤的有機質、全氮以及全磷的含量都較高。没有生長植物的濱海淤泥也含有一定量的養分。土壤的機械組成多屬粉砂質粘土或壤質粘土,代换量較高,一般超過15毫克當量(表1),因此土壤譖在肥力很高。
濱海低地土壤經常受潮水浸漬,土體中合有較多的鹽分。同時,土壤水分經常處於飽和狀態,致使土壤通氣性不良,有機質分解緩慢,鐵、錳、氮、硫等元素都處於還原狀態,這些物質對作物往往産生毒害作用。
沼澤鹽土,自然含水率高達40-50%左右,還原性物質總量每百克土可達4.1-12.6毫克當量(表2)。活性還原性物質爲3.5-11.9毫克當量,其中低跌占絶對優勢,占活性還原性物厦的80%左右。這些還原性物質隨滲透水向下淋溶,而低鐵在還原性物質總量中所占的百分率,隨土層深度有遞减趨勢。
堤内水稻土及其它耕種土壤杜絶了潮水漫漬,開溝排除土體中過多水分,地下水位降低,因而還原性物質顯著减少,不論活性還原性物質或低鐵、低錳都比堤外沼澤鹽土的含量低得多(表2)。
濱海低地土壤經排水洗鹽後,有效肥力顯著提高。初星灘地種植作物可數年不施肥。第一年種植甘蔗,畝産可達7,000斤以上,種稻每畝也可收200-300斤左右。
三、土壤鹽分狀况
濱海低地土壤鹽分主要來源於潮水和海相沉積物(表3略)。當潮水浸没土壤或補給河水和地下水時,土壤含鹽量顯著增加。潮水含鹽量與河流上游流量大小、降雨量多寡以及風向、風力有着密切的關系。汛期,雨量豐富,上游來水量增大,成潮壓精至河口以外,潮水被河水淡化,因而礦化度降低,可溶性鹽含量僅2.49克/昇(表4略)。枯水期,上游來水量减少,成潮可直向三角洲擴展,潮水合鹽量顯著增高,達24.08克/昇。風向與風力對潮水的合鹽量也有影響。風向與河口方向相一致時,加快鹹潮推進速度,尤其是風力强時,鹹潮持續時間長,影響的範圍廣,土壤鹽漬化程度加重。
濱海地區不論是潮水、地下水和土壤,可溶性鹽的組成都是以氯化物占絶對優勢,硫酸鹽次之,重碳酸鹽最少,與河水鹽分組成恰好相反(表5略)。這説明鹽分主要來源於潮水,而潮水、地下水和土壤之間有着密切聯繫,而土壤中鹽分組成變化主要决定於潮水活動狀况。
土壤鹽分具有明顯的季節性變化。雨季,由於潮水被淡化,地下水與土壤的鹽分顯著降低,同時,大氣降水强烈淋洗土體中的鹽分,而使土壤處於脱鹽過程。旱季,潮水含鹽量高,河水及地下水礦化度也增大,地表强烈蒸發,因此鹽分不斷向表土遷移和聚積,土壤處於積鹽過程(表6)。
濱海低地經圍墾利用後,水鹽運動受到人爲活動的控制與調節,土壤鹽分含量顯著减少,鹽分組成有所變化,Cl-/SO4和(Na+K+)/(Ca+++Mg++)的比值相應的减少,因此在人爲圍墾防鹽和引淡灌溉條件下,促進了土壤脱鹽過程。
四、自然因素和不同利用改良措施對土壤鹽分狀况的影響
濱海低地土壤在生産上存在的問題,是水分和鹽分過多,限制了土壤養分對植物營養的有效性。水是土壤鹽分累積的載運者,而且又是影響土壤理化性質和生物學特性的主要因素。因此,應充分利用當地有利於土壤脱鹽的自然因素和克服不利因素的影響,采取水利與農業相結合的綜合措施,防治土壤的鹽漬化與沼澤化。
濱海地區有利於土壤脱鹽的自然因素是:(1)高温多雨,豐富的雨量可使土體中的鹽分向下淋溶,加强土壤脱率的脱鹽過程;雨季,土壤率可達40%左右(表7)。(2)河網交錯,低山丘陵廣布,天然河網與人工渠道配合,組成排灌系統,引淡水洗鹽。低山丘陵修建山塘水庫,儲蓄淡水,既可供旱季農田用水,又是引淡洗鹽的水源。(3)土壤鹽分組成以氯化物爲主,氯化物溶解度大,只要有足够的水源和良好水利條件,任何時期都可洗鹽,加速土壤的脱鹽過程。
不利於土壤脱鹽的因素是:(1)地勢低平,排水不暢,影響土壤脱鹽效率;(2)土壤質地粘重,粘粒含量占30-50%左右,粉砂粒占40%。粘質土壤的粒徑和孔隙都很小,存在於粘粒吸附薄膜水中和土壤閉塞部分的鹽分多,水分和鹽分移動和排除較困難;同時,粘質土壤的透水性差,地面水層不易下滲而易蒸發,降低了洗鹽效果,因此粘質土壤脱鹽速度較慢。
勞動人民與海争地,發展生産,積累了許多的豐富經驗,根據水、鹽運動的相互關系,采取各種措施,杜絶土壤鹽分的來源和排除過多的鹽分,改良了大面積的鹽漬土。
1.修築圍堤,防止潮水浸漬
潮水是這個地區鹽分的主要來源,修築堤圍可防止潮水入侵,杜絶土壤的鹽分來源,雨水的天然淋洗與合理的開溝排水,排出高礦化地下水,加速土壤脱鹽過程。根據分析結果,堤内外同一類型土壤的含鹽量不同(表8),堤内草甸沼澤鹽土的含鹽量不論是旱季或雨季都較堤外草甸沼澤鹽土爲低。
2.合理排灌,種稻洗鹽
在濱海鹽漬區,種植水稻是改良龢利用密切相結合的好辦法。在種稻過程中,引河水或水庫淡水灌溉,可使土壤中的鹽分不斷的隨稻田滲漏水和田面换水排出,因而土壤可在利用過程中逐漸得到改良。
在種稻過程中,土壤脱鹽速度主要决定於溶解鹽分的灌水技術和控制水分運動的排水措施。在水源充足、排灌條件較好的土壤,不論旱季或雨季土壤中的含鹽量都此排灌條件差的土壤少50%-67%(表9)。
3.精細耕作,促進土壤脱鹽
濱海低地土壤質地粘重,透水性和通氣性不良,土壤脱鹽較慢。在水稻收割後,進行犁冬曬垡,可切斷毛管水上昇運動,减少土壤水分蒸發,防止底土鹽分上昇和聚積;同時,翻耕土壤又可促進土壤疏鬆,並將含鹽高的表土翻到下面,增加土壤與水分之間的接觸面,使可溶性鹽充分溶於水,泡田洗鹽時,隨水排出,加速土壤的脱鹽過程。
根據觀測結果,即使在旱季同樣氣候條件下(氣温12-15℃,雨量1.4-11.0毫米,相對濕度70-73%)翻耕前後的土壤合鹽量也有很大的變化(表10)。
翻耕後,土壤含鹽量顯著降低。表土層脱鹽率達69.56%,心土層則在10%左右,因此犁多曬垡是改良濱海鹽漬土行之有效的土壤耕作制度。
4.合理輸作、種蔗排鹽
甘蔗是珠江三角洲主要的經濟作物,稻蔗輸作相當普遍。甘蔗的耐鹽性較之水稻爲高,尤其是初星灘地,土壤中鹽分、養分過高,不宜種稻,但適於甘蔗生長。甘蔗植株茂密,地表覆蓋度大,减少土壤水分蒸發,防止底土鹽分上昇,同時,蔗生長量很大,每年每畝收穫量(包括蔗葉)可達7,000-10,000斤。由於生物吸收作用,可從土體中帶走大量鹽分。根據分析結果證明,蔗葉每百克干物質中氯離子含量達1.03-1.63克,每百克蔗根中含1.61克氯離子,因此,可以估計每年隨甘蔗收穫而被帶走的鹽分數量是非常可觀的,所以,種蔗排鹽也是利用改良濱海鹽清土的有效途徑。
原載:土壤學報,1964,12(4):432-441