天津滨海盐碱地绿化技术研究解读

天津滨海地区各类盐渍化土地面积

前言

天津市盐渍化土地面积7800km 2,约占天津市总土地面积65.8%,其中土壤含盐量大于0.2%的土地有4700km 2

,占总土地面积的39.3%。天津滨海新

区盐渍土面积1958.9km 2

,占滨海新区土地总面积的

86.3%。天津园林绿化大部分是在盐渍土上进行的,

尤其是滨海新区,园林绿化的主要因子为“一缺三高一低”,即缺水、土壤含盐量高、地下水位高、地下水矿化度高、海拔低。而且土质黏紧,透气性不良,土壤次生盐渍化严重,滨海地区一直被称为“绿色禁区”,绿化异常艰难。随着天津滨海新区的开发、开放及城市化进程,盐碱地绿化已成为制约滨海新区发展的重要因素之一。天津市要建设成为生态宜居城市,如何破解盐碱地绿化这一世界技术难题至关重要。

1

天津滨海地区自然环境

1.1

自然环境概况

天津滨海地区位于渤海湾西海岸,天津市区以

东临海地区,包括天津港、开发区、保税区、塘沽区、汉沽区、大港区和东丽区、津南区的部分区域。该区位于陆地与海洋过度地带,是陆地与地表水、地下水与海水相互渗透、相互作用所形成的独特生境和生物群落分布的地带。陆域面积2270km 2,海域面积

3000km 2;海岸线长153km ,滩涂343km 2,原为退海

地,地势低平,海拔与海平面持平,多滩涂、盐滩,坑、塘、洼、淀众多,九大河流横贯入海。气候属暖温带性季风气候,四季分明,年均温11.2℃。年降水量

374~611mm ,年蒸发量大于1800mm 。土壤干旱缺水,浅层地下水位1m 左右,矿化度4g/L ,土壤淤泥

质,由滨海盐土和盐化湿润土组成,土壤盐渍化,沿海地带全盐量平均1.0~4.0%,土壤贫瘠,极不利于植物的生长,植被稀疏,仅有特殊的盐生植物如盐地碱蓬、柽柳等生长。

1.2盐渍土的分布

滨海地区盐渍化土地面积占天津市盐渍化土地

总面积的25%,而其盐土的面积却占全市盐土面积的79.9%,重度盐渍化土地占全市重度盐渍化土地面积的32.1%。天津市及滨海新区各类盐渍化土地情况见表1-1、图1-1。

天津滨海盐碱地绿化技术研究

姜世平1袁东升2赵万苓1

王正祥3

(1.天津市园林绿化研究所,天津300181;2.天津市市容和园林管理委员会,天津300100;

3.天津市农业资源与环境研究所,天津300192

摘

要:滨海地区一直被称为“绿色禁区”,天津园林部门通过几十年的努力,破解了这一难题,实现了盐碱滩变

绿洲。本文从盐渍土改良、耐盐植物筛选培育、盐碱地绿化技术查询系统、相关技术规程等方面介绍天津滨海盐碱地绿化系列技术成果。

关键词:滨海盐渍土;土壤改良;筛选培育;查询系统

园林建设

项目滨海新区

天

津市

占全市盐碱土面积

(%

面积

面

积

占总土地面积(%

总土地面积2270.011917.32盐碱土面积1958.986.37830.065.725.0310.z2434.7217.5996.5

13.6519.159.3.9

3148.02754.0678.01250.0

26.423.15.710.59.815.832.179.7

其中轻度(0.1-0.2中度(0.2-0.4重度(0.4-0.6

盐土>0.6

占总土地面积(%

资料来源:《滨海地区土壤质量状况分析》2004年

km 2

图1-1天津市滨海新区盐碱土分布图

1.3盐渍土的特点

天津滨海地区海拔低、潜水埋藏浅,潜水位的变

化主要受降水和蒸发控制。潜水盐分组成以NaCl 为主,是海水型潜水,矿化度一般为7~10g/L ,高者达

70~100g/L 。潜水埋深一般为1.0~1.5m 。这种高水位

和高矿化的潜水直接参与土壤的形成过程。

天津滨海盐渍土的土壤现代盐分累积过程,即使在不再受现代海潮浸渍之后,很长时期内仍保持有海水浸渍的深刻影响。在滨海新区,由于受海潮侵袭蒸发浓缩的影响,形成一条与海岸线大致平行的高矿化地下咸水带,矿化度有的超过100g/L ,已显著高于海水的盐度,并直接影响到大面积滨海盐土的形成与发展。

1.4自然植被分布

据天津市园林绿化研究所对天津市大港地区的

植物调查,大港地区野生与栽培的蕨类植物、裸子植物、被子植物共42科、100属、132种(包含亚种、变种、变型,其中以野生植物为主。

滨海地区自然分布的大部分为盐生植物,调查发现滨海地区专性盐生植物约22科,42种(含聚盐植物、泌盐植物和拒盐植物,专性盐生植物的适盐度为0.6~3.6%,pH 值大于8。其中包括乔木5种,占盐生植物总数的11.9%;灌木7种,占16.7%;草本

30种,占71.4%。

2天津滨海盐渍土改良技术研究

盐碱土不仅盐碱危害植物生长,而且养分匮乏、

春季地温低、土壤微生物稀少且活力差等都阻碍着植物的正常生长发育。改良的目标是降低和控制地下水位,防止土壤返盐;淋洗和排除土体中过高的盐分;改良土壤结构,提高土壤肥力;从而建立适宜植物生长的土壤环境。目前,已有许多成熟的盐碱土改良措施,主要有物理措施、水利工程措施、化学措施、生物措施等。应根据具体情况合理地将各改良措施结合在一起使用,充分发挥各种改良措施的优点,要做到有主有辅,因地制宜,才能达到最佳的土壤改良效果。

2.1物理改良

物理改良措施主要是对土层的整改,有平整地

面、深耕晒垡、客土抬高地面、微区改土、大穴整地等方法。平整地面应当注意留一定坡度,挖排水沟,以便灌水洗盐。凡质地黏重,透水性差、结构不良的土地,在雨季到来之前要进行翻耕,疏松表土,增强透水性,阻止水盐上升。四周不具备排水条件的小型绿地采用客土抬高地面,下设隔淋层,利用高差进行排水淋盐,达到改土的目的。另外,在树穴地表覆盖秸秆、稻草、树皮、地膜等措施后,可明显减少土壤水分蒸发,抑制盐分在地表积聚。同时在树穴内铺隔淋层,如粗砂、炉灰渣、锯屑、碎树皮等,然后填以客土。可以有效地控制土壤次生盐渍化,并通过采取适地适树、小苗密植、适时栽植、种植地被植物、合理灌溉、及时松土、多施有机肥等一系列栽培措施,改善土壤结构、减少盐碱对树木的危害,有效地抑制客土发生次生盐渍化,从而保证栽培植物正常生长和发育。

2.2水利工程改良

2.2.1

灌溉淋洗降盐

在盐土周围筑堰储存雨水,利用雨水或周边淡

水在田内灌水洗盐,可加快土壤脱盐速度。结合地下排水工程深翻并平整土地,筑畦围埝,蓄水淋洗,一般分次灌溉洗盐,每次灌水10~15cm ,经过3次以上淋洗就可以将土壤盐分降低到适宜范围之内。也可以采用滴灌带的方法,长期保障局部区域(例如,树穴土壤的含盐量在绿化植物的耐受范围内。

2.2.2地下排盐系统

水利工程措施以排水系统最为重要,其主要作

用是:排水排盐、控制地下水位、调节土壤和地下水的水盐动态。排水措施一般可分为水平排水及垂直排水两大类。水平排水从工程措施来分又可分为明沟排水和暗管排水。

明沟排水从控制水盐动态的作

图2-1暗管排水平面示意图图2-2暗管施工断面示意图(单位:mm

用来分可分为深沟排水和浅沟排水。垂直排水主要是指竖井排水,又可分为深井排水和浅井排水,其优点是利用井的深度和机械抽排,可产生较大的地下水位降深,加速排水排盐。地下排盐系统技术主要有暗管排盐系统、盲沟排盐系统等。

2.2.2.1暗管排盐系统

在地下适宜深度,按一定距离平行铺设渗水管道,形成相互连通的排水管网系统(见图2-1。暗管材料要能够渗入汇集土壤水,并能够排出土体,现在一般采用PVC螺纹管。暗管系统可以用来排盐(含盐的地下水,也可以用来控制地下水位。此技术是目前在滨海地区绿化中改良重度以上盐碱地的常用技术。

暗管埋深要高于地下最高水位,同时要考虑气候、土壤质地、地下水矿化度、地形等特点,土壤质地越黏,毛管上升水高度越高,地下水矿化度越大,土壤表层易积盐,暗管埋深也越深。

滨海盐碱地属于河流冲积、海水浸蚀而形成的退海地,毛管作用弱。天津滨海地区暗管埋深一般在1.5m左右(见图2-2。

暗管的水平间距,两个平行暗管之间的直线间距,以土壤的侧渗能力为依据,见表2-1。

暗管(集水管坡降0.1~0.3%,宜100m处与垂直的主排水管相通,集水管采用PVC螺纹软管,管壁密布透水孔,埋入碎石屑。整个系统需要有集水管、支排水管、主排水管、集水井。

2.2.2.2盲沟排盐系统

盲沟排盐系统与暗管排盐系统类似,在地下适宜深度,按一定距离平行铺设沟道,形成相互连通的排水网系统。盲沟内填充碎石,粒径2~3cm。

间隔5~7.5m挖宽30cm、深1.2~2.0m的平行沟,内填10cm厚粗砂,粒径1~2mm,其上铺20cm 的碎石层,碎石粒径2~3cm,然后再铺10cm厚粗砂,铺防腐阻止黏粒沉入隔淋层的材料,例如多层无纺布,原土回填。沟与外围、或较深垂直相交的水平沟相通。垂直相交的水平沟,规格等同于平行沟,导入集水井或市政排水井。

盲沟埋深要高于地下最高水位,同时也要考虑气候、土壤质地、地下水矿化度、地形等特点,土壤质地越黏,毛管上升水高度越高,地下水矿化度越大,土壤表层易积盐,盲沟埋深也越深。

2.2.3隔淋层

隔淋层,是指在地下一定深度人工用碎石、粗砂等稳定固体材料铺设的具有一定厚度和空隙度的层次,其目的是便于地表水下渗排出,切断毛管作用,阻止地下水通过毛管向地表移动,进而防止盐分随地下水上升形成地表返盐。隔淋层上面平铺一层土工布可防止上层土壤颗粒进入其内。地下排盐系统结合隔淋层的降盐效果更佳。在植树穴或栽植带铺设有机物隔淋层可有效的防止盐碱上升,控制根际土壤盐分急剧增加,提高树木的成活率。隔淋层的埋

控制指标(m

植物土壤

草坪、浅根花卉灌木、乔木黏质滨海盐土黏质海泥吹填土重壤质土

集水管间距8-1010-168-1058-16

表2-1不同植物和土壤情况下暗管间距

深一般1.0~1.2m,隔淋层材料可以用卵石、渣石、粗砂、炉灰渣等,厚度在20~30cm为宜。

2.3化学改良

用化学改良剂降低土壤中有害盐离子的有效性,促进其排出土体,改善土壤的理化性状,提高植物的耐盐能力。主要改良剂有,钙质改良剂、降碱改良剂、有机物改良剂、矿物资源改良剂等。钙质改良剂如脱硫石膏(CaSO4.2H2O85~90%。降碱改良剂常用的有硫酸亚铁、硫酸铝、硫磺、石灰硫磺等。降碱改良剂的作用就是置换土壤交换性钠离子、中和土壤中的碳酸和碳酸氢根离子,减少土壤对钙离子、镁离子的固定。有机物改良剂主要有泥炭、风化褐煤、康醛渣、醋渣、糠醛渣、高分子化合物等。矿物资源改良剂常用的有沸石、膨润土、风化褐煤等。

2.4生物改良

2.4.1利用本地盐生植物进行土壤改良

盐生植物分为吸盐植物、泌盐植物和不透盐植物。比如翅碱蓬、盐地碱蓬为吸盐植物,从土壤中吸收大量可溶性盐分并积累在肉质化的茎叶组织及绿色组织的液泡中。中亚滨藜(Atriplex centralasiatica、柽柳(Tamarix chinensis、白刺(Nitraria tangutorum为泌盐植物,这类植物也能从盐渍土中吸取过多的盐分,但并不积存在体内,而是通过茎、叶表面密布的盐腺细胞把吸收的盐分分泌排出体外。分泌排出的结晶盐在茎、叶表面又被风吹雨淋扩散,能降低上层土壤水溶性盐分的含量,提高土壤肥力,改良土壤结构。通过种植吸盐植物、泌盐植物,经过一定措施,比如对翅碱蓬、中亚滨藜人工栽培,生长过程中对其经过刈割可再生枝叶,把割掉的枝叶作为饲料处理,多次收割再生,可回收土壤中的盐分从而改良盐碱,经过2~3年的种植,土壤可以达到栽植绿化树木的要求。2.4.2种植耐盐的绿肥和牧草

种植草木樨、苜蓿、田菁等牧草绿肥,对盐土改良有积极作用。盐碱地种植牧草绿肥,主要是苜蓿、草木樨和一些短期复播绿肥。苜蓿属于豆科多年生草本植物,它有草质优良、营养丰富、产草量高等优点。向日葵、谷糜类、甜菜、大麦等为耐盐碱性较强的作物。同时可结合作物轮作,种植绿肥类作物。

2.5围海造地吹填土改良

从严格意义上讲吹填土不能称其为“土”,它有土壤的成分但没有土壤结构;它有土壤的形态但没有土壤的性质,更类似于成土母质。围海造地的吹填土改良是在严格开展地下排盐工程基础上进行的,需要改造的吹填土依据质地的不同可大致分为海沙质、淤泥质、黏土质、混合质等。

天津滨海地区的吹填土均属于淤泥质。淤泥质吹填土是由内河冲积、海水浸蚀,泥沙淤积次生盐碱化而成,有水时泥泞,无水时板结,通透性差,肥力低下,含盐2~4%。应以抬高栽植层面、设置良好的给排水管网为重点进行改良。建全排水系统,设置防海水侧渗、底返的隔离设施,一般采用垂直防渗膜、底铺淋层阻隔,防渗膜直达淋层,淋层高于最高水位。掺入沙土(河沙、粉煤灰、碱渣等、山皮石、有机质等改良物质,按一定比例充分混合,改良成符合要求的栽植土。

3天津耐盐绿化植物的筛选培育

天津市园林绿化研究所对白蜡、丝棉木、栾树、紫叶李等50多种木本植物进行了耐盐试验,测定了叶片电导率、叶片脯氨酸含量等10项指标。用隶属函数法综合评价供试植物品种的耐盐性,

对天津市天津大港湿地公园天津经济技术开发区紫云公园

耐盐植物试验基地

天津航母公园吹填土绿化

常用树种进行了耐盐能力分级,编制了《天津市盐碱地绿化树种应用指南》和《天津市盐碱地绿化树种分类应用指南》,指南中以在园林绿地应用的乔灌木树种以乡土树种为主,也含有部分引进驯化成功的外来树种,共计53科132属320种(含变种变型。

开展了耐盐植物培育技术研究,以椿树和五角枫种子为材料,利用物理诱变技术,获得大量的耐盐突变体。其中耐盐椿树和耐盐五角枫的耐盐能力比对照品种提高了30%以上,在盐碱地上的生长量显著超过对照品种。首次采用细胞质壁分离技术,准确(90%、快速(20~30min 鉴定番茄、杨树、椿树等植物的耐盐潜力,为培育其它耐盐植物缩短育种周期提供了借鉴。以椿树和五角枫种子为材料,利用物理诱变技术,获得了大量的耐盐突变体;以盐碱地指示植物芦苇为材料,通过常规PCR 技术,克隆了

H+-ATPase 基因片段;以合欢下胚轴为外植体,进

行了合欢耐盐转基因研究工作,获得了一批含外源基因的转基因合欢植株。

4北方滨海盐碱地绿化技术查询系统

天津市的盐碱地绿化,是几代人多年努力付出的结果。在国家“十一五”科技支撑计划计划《滨海盐碱地绿化的关键技术研究与集成示范》项目研究成果及其他相关领域研究成果与工程实践经验的基础上,天津市园林绿化研究所自主开发了北方滨海盐碱地绿化技术查询系统,系统可以根据盐碱地绿化项目所在的区域、土壤质地、土壤酸碱度、土壤含盐量四项信息检索出配套的绿化技术措施,并推荐适生植物。主要包括:技术查询、植物库、自然环境、

土壤质地、法律法规、养护技术、措施管理、使用说明等模块,总体结构如下:

查询系统主界面见图4-1。

查询功能实现见图4-2,用户通过下拉列表,选取如地域、土壤质地、土壤盐碱度等查询条件,点击确定,系统会自动给出适合于此条件的技术措施(分为可选和必选两套简明方案,并检索出适合此条件下的适生植物,功能分为三部分:(1技术措施必选,用于指定查询条件下,必须选择措施;(2技术措施

可选,用于指定查询条件下,可供参考选择的措施

;

图4-1查询系统主界面

·6· 园林科技 ２０１１ 年第 ４ 期 总第 １２２ 期 （3）适生植物选择，用于指定查询条件下，推荐使用 的适生植物。 6 6.1 展望与思考 建立完善的区域盐分监测及预报系统 为更好地认识区域水盐运动的发生发展规律， 应建立可行的区域水盐预报系统。 现在磁感应电导 率、 时域反射仪等现代电磁技术被引入土壤盐分的 测定，建立了土壤盐分的无损测定技术。与土壤盐分 快速测定相 适应，全 球 定 位 系 统 （GPS ）也 被 成 功 地 引入到土壤盐分绘图。 这使得人们能够快速掌握土 壤盐分的动态，及时采取相应的防治措施。 6.2 图 4-2 查询界面 创建节约型盐碱地绿化模式 目前滨海盐碱地绿化绝大多数采取更换栽植土 和淡水洗盐技术措施，依赖于客土和淡水资源。由于 植物库收录了北方滨海地区的耐盐植物， 记录 了植物的学名、所属科属、耐盐能力、适宜土壤、生物 学特性等各种信息，配有照片，方便应用者查阅。 通过软件查询功能， 可以得出有针对性的北方 滨海盐碱地绿化技术措施和推荐植物应用名录。 必 选技术措施对盐碱地绿化的成功与否影响较大 ，推 荐使用； 可选技术措施对盐碱地绿化也有一定得影 响，可以因地制宜地选择使用。 大量使用客土，不仅破坏了农田，而且随着可用客土 资源的不断减少，今后绿化建设将无法实施。同时也 大量消耗了滨海地区宝贵的淡水资源， 随着土壤的 次生盐渍化，生态系统极其脆弱。 应结合滨海新区特点， 充分利用湿地和自然植 被，通过局部地形改造和恢复自然植被的方法，减少 客土，大力发展盐 碱 地 上 的 乡 土 植 物 和 自 然 植 被 ， 走一条降低投资、 减少资源消耗的生态绿地建设 之 路 。 减 少 盐 碱 地 绿 化 对 淡 水 资 源 的 依 赖 ，加 强 雨 水回收利用 ，利用微咸水 、再生水等资 源，优化绿 地 灌 溉 模 式 。 构 建 节 约 型 绿 化 模 式 ，走 可 持 续 发 展 之路。 5 天津市盐碱地绿化相关技术规程 为规范天津市盐碱地绿化施工及管理，提 高 本市盐碱地绿化质量，促进生态宜居城市建 设，天津 园 林 绿 化 部 门 制 订 了 盐 碱 地 绿 化 相 关 技 术 规 程。 《天津市城市绿化工程施工技术规程 》（DB/29- 6.3 发展区域性特色苗木产业 在盐碱地治理过程中， 应构建区域化的耐盐碱 植物的引、研、繁、扩、管模式。 大力推广适生园林植 物，利用城郊森林公园、生态隔离绿地、沿海防护林 以及待开发地区， 推进耐盐植物和适生园林植物的 储备，营造以乡土植物为主的近自然植物群落，建设 生态型绿地。编制区域性城市绿化植物规划，确定盐 碱地绿化骨干树种，促进本地区苗木产业健康发展。 68-2004 ）对 重 盐 碱 地 栽 植 中 植 物 选 择 、土 壤 改 良 、 排盐措施等技术措施进行了相关规定。《天津市园林 绿 化 工 程 施 工 质 量 验 收 标 准 》 (DB/T29-81-2010 对 重盐碱、重黏土地下土层改良工程中盲沟、隔淋（透 水）层开槽、排盐（水）管敷设、隔淋（透水）层铺设、客 土回填等技术措施进行了相关规定。《天津市盐碱地 园林树木栽植技术规程》(DB/T29-207-2010 中对栽 植场地准备、盐碱地土壤改良、苗木准备、苗木栽植、 栽植后的养护管理、 工程验收等各项技术提出了要 求。 这些标准对提高天津市盐碱地绿化水平起到了 极大的促进作用。 6.4 加强监督管理 加强盐碱地绿化工程建设中和建成后的监督管 理，建立和完善与绿化养护技术有关的实验室、化验 室和监测站，开展绿地的水盐动态监测。建立稳定的 专 业 队 伍 ，加 强 专 业 技 术 培 训 ，提 高 设 计 、施 工 、监 理、 养管等一线人员的从业水平。 区别不同类型绿 地，实现养护资金的科学、合理使用。