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沼泽涝渍地综合治理

干土壤,促进土壤通气和有机质分解,改善土壤的水、肥、气、热状况,创造适合于农业生产的土壤条件。解除土地受涝渍危害的中心问题是除涝防渍,两者都要以排水为其先决条件,采取工程措施和生物、农业措施相结合进行综合治理。工作措施主要有:①修建蓄、防、截工程,切断外来水源。不论高原丘陵还是平川低洼的沼泽涝渍地往往都与洪涝相交侵,因而首先要加强防洪设施,改变洪涝局面。

对沼泽和涝渍危害的土地资源采取的全面整治措施。沼泽地的主要特征是地面有长期或季节性积水,或有缓慢的水体流动,土壤长期过湿,造成土壤沼泽化,地表生长沼生和湿生植物,地表下不论有无泥炭累积,均发育着潜育层,不利于农作物的生长。受涝渍危害的土地主要是排水不畅的低洼地带,降水过多时,发生地表积水,作物受淹,造成涝灾;或地下水位过高,土壤上层滞水,土壤过湿,作物受湿,造成渍害。沼泽涝渍地治理有工程措施、农业技术措施和生物措施。

沼泽地的形成与类型

区域多水是沼泽地形成的主导因素。在气候湿润的平原低地、山丘间碟形地、封闭的河谷洼地、河畔内陆盆地、河漫滩低阶地、海滨、大河三角洲地带等排水条件差、地表水多、地下水位高的地方,均易造成长期积水,土壤过湿,丛生喜湿植物。遇透水性差、母质粘重的土壤会加剧土壤通气状况恶化,死亡的植物在缺氧状态下,分解缓慢,植物残体逐年累积,使土壤表层形成含水能力很强的草根层、腐殖泥层或富含有机质的泥炭层;底土层由于水多氧气更少,呈强还原状态,高价铁被还原成亚铁,形成蓝灰色或青蓝色的潜育层,土壤逐渐变成沼泽土或泥炭土,而成为沼泽地。在沼泽地形成和发育过程中,土壤、冻层和人为活动起了重要的作用:粘土和粘粒含量较高的土壤,孔隙度小,加上土壤中的铁铝氧化物和次生氧化硅的作用,形成较厚的不透水层,而阻止地表水的下渗,造成地表过湿;冻土层在土壤中构成具有坚实的不透水层,影响渗透,加重地表水的积聚,人们在平原地区修建滞洪区和水库,引起回水浸没,抬高地下水位,也都会促使沼泽地的形成。

按沼泽的成因与分布地带的不同,分为水体沼泽化土地和陆地沼泽化土地两大类。前者有湖泊沼泽地、河流沼泽地、海滨沼泽地;后者有草甸沼泽地、森林沼泽地和人类活动导致的沼泽地等。

按沼泽所处地貌部位及营养成分的不同,分为低位沼泽(富营养沼泽)、高位沼泽(贫营养沼泽)和中位沼泽(界于低位沼泽与高位沼泽之间)。

按沼泽地土层组成的不同,分为泥炭沼泽地(有泥炭层)和无泥炭沼泽地(无泥炭层)。当水热条件使植物残体的分解速度小于残体的累积速度,则形成泥炭沼泽地;反之,则形成无泥炭沼泽地。无泥炭沼泽地自上而下是草根层、腐殖泥层和矿质潜育层,无泥炭积累。泥炭沼泽地有泥炭积累,泥炭是一种疏松多孔、体轻、有弹性的矿物有机体,吸入保肥性能强,全量养分与氮素含量高。泥炭层厚度从几厘米到十几厘米不等,泥炭层厚的可分为上下两层,上层叫活动层,由植物活根和疏松的植物残体—泥炭组成;下层叫惰性层,全部由泥炭组成,结构密实。

沼泽地的土壤,按土体结构特征和表层腐殖质积累状况分为两大土类:沼泽土和泥炭土。沼泽土指长期积水,全剖面有潜育特征。包括沼泽土(表层为草根层,下为矿质潜育层);腐泥沼泽土(表层有腐泥层,下为潜育层);草甸沼泽土(表层形成腐殖质土层,下为潜育层);泥炭沼泽土(表层泥炭化,其厚度小于50厘米,下为腐泥层或腐殖质层,再下为潜育层);盐化沼泽土(含有少量盐分,常在干旱、半干旱地区的沼泽地出现)。泥炭土以泥炭化过程为主,泥炭土厚度大于50厘米,有机质含量大于20%。按所处地貌部位,分为低位泥炭土(分布在古老的低地平原,生长水生植物,积累的泥炭又称草炭);中位泥炭土(分布在山间低地,生长湿生植物,积累的泥炭又称林炭);高位泥炭土(分布在山坡局部平地,生长藓类植物,积累的泥炭又称藓炭,呈强酸性)。

泥炭土和泥炭沼泽土形成泥炭沼泽地,中国泥炭沼泽地主要为低位型,分解度一般在20%~30%之间,泥炭的有机质含量一般在50%~70%,绝大多数处于富营养阶段。其他各种沼泽土形成无泥炭沼泽地,有机质含量一般在10%左右,多属贫营养沼泽。

涝溃地的成因

一是降水过多,二是排水不畅。故涝渍灾害多发生在湿润、半湿润区域的多雨季节,坡度平缓、径流缓慢,来不及排泄暴雨径流的平原地区,特别是那些封闭的或半封闭的低洼地,本身排水已经困难,再受周围地面水和地下水的入侵,最易发生涝渍灾害。单纯由于当地雨水过多,久久不能外排而产生的涝灾,称为内涝,也称沥涝。实际发生的涝灾常伴有来自上游的地面径流和河水漫溢,以至洪涝难分,而且通常是有涝必有渍。此外,土壤渗透性弱的容易发生渍害。在内陆区的水麓地带和河流冲积扇前缘,往往由于地下水流动受阻,形成地下水溢出带或浅埋区,而产生渍害。灌区无计划用水,大水漫灌,渠道渗漏等,亦会引起人为渍害。

沼泽、涝渍地的分布

全球沼泽集中分布在亚、欧、北美三大洲的寒温带地区。如芬兰沼泽面积占全国土地总面积的31.9%,有“沼泽之国”之称。中国沼泽地总面积约为1071万公顷。主要分布于三大地区:①东北地区,包括大小兴安岭、长白山地区和三江平原。属寒温带和温带湿润地区,年降雨量约500~700毫米,干燥度在1~0.75以上,蒸发量不大,水分充足而稳定;地形地貌,山地丘陵多为碟形地、坡折地,河谷宽阔,阶地、河滩发达,三江平原更是地势低洼;这一地区都有季节性冻土,冻层深达2~3米左右,九月前后结冻,至翌年4~5月间才逐渐融解,在北部和一些低湿地区,由于土温过低,有的甚至土层下部尚未融解,而上部又开始冻结,构成了不透水层,这些因素都促成了该地区沼泽地的形成和发育。大小兴安岭、长白山地区,多为泥炭沼泽地,泥炭层较厚,一般为1~2米,厚的3~4米。三江平原沼泽地,有较厚的草根层,土层严重潜育化,但无泥炭积累。②青藏高原、四川省诺尔盖高原和新疆高山地区。青藏高原的东部属于半湿润地区,山地河谷因排水不良和地下水位高,草本泥炭沼泽十分发达。位于青藏高原东北隅的四川省阿坝藏族自治州的诺尔盖高原,泥炭层最厚的达10米。藏南拉萨河中、上游河滩、低阶地和哈拉湖滨也都有大片草本泥炭沼泽分布。青藏高原腹部的藏北那曲地区和新疆的高山地,地势高寒,温度低,降水少,沼泽植物生长不良,泥炭沼泽受到一定限制,但仍有草本泥炭沼泽发育。③东北平原和沿海地区。包括松辽平原、华北平原和长江中下游平原。这一地区主要是冲积平原,地势低平,江河迂回曲折,地下水位高,排水困难,加之江河经常泛滥,造成地表大面积常年或季节积水,使土壤严重潜育化。滨海地区则由于海湾泻湖的长期演化过程而形成一些小面积零星的沼泽地。近期来,由于人们的改造利用,这一地区的沼泽地面积已逐渐缩小。如江苏北部里下河地区今日的“鱼米之乡”就是在过去的“水乡泽国”的沼泽地上开发出来的。但有些土地由于排水工程不配套,常年排水不良,曾出现新的沼泽化。除上述三区外,在华中、华南低山丘陵、云贵高原、四川盆地等地区,气候温和潮湿,局部洼地和沟谷发育有零星的小片沼泽化土地。这些零星沼泽地由于地处南方,热量条件好,有机质分解快,一般不形成泥炭,有机质含量在5%左右。

受涝渍危害的土地主要分布于黄淮海平原洼地、长江中下游沿江滨湖的圩垸、珠江中下游三角洲和沿海垦区等地。据1949~1978年统计,中国洪涝渍害受灾面积平均每年约670万公顷,其中长江中下游滨湖、滨江地区平均每年受灾面积47万公顷,约占该地区耕地总面积40%;珠江中下游的广东省,平均每年受灾面积33万公顷,约占全省总耕地10%;海河流域未治理前每年内涝受灾面积均在200万~270万公顷。

治理措施

造成沼泽地低产原因,一是土壤过湿、土温低,耕性、通气、透水性能差;二是土壤长期处于潜育还原状态,有效养分缺乏。因而改良沼泽地的关键是疏干土壤,促进土壤通气和有机质分解,改善土壤的水、肥、气、热状况,创造适合于农业生产的土壤条件。解除土地受涝渍危害的中心问题是除涝防渍,两者都要以排水为其先决条件,采取工程措施和生物、农业措施相结合进行综合治理。

工作措施主要有:①修建蓄、防、截工程,切断外来水源。不论高原丘陵还是平川低洼的沼泽涝渍地往往都与洪涝相交侵,因而首先要加强防洪设施,改变洪涝局面。在干流上游或支流沟谷修建水库等蓄水工程,调节径流,削减洪峰,减轻对平川低洼地区的洪水危害;巩固河岸,沿江河筑堤防洪,拦截外水,防止江河泛滥;在山坡、沟谷及冲积、洪积扇缘地区修建明、暗截水沟,拦截外来地下水,并引走山洪,直接泄入沟溪或外江河,形成高水高排,使洪水、客水不侵入治理区。②整治河道,调整承泄区,解决好下游的排泄出路,解除洪涝。内涝积水往往是沼泽、涝渍地的通病,尤以平川低洼地区为甚,外江河水位高出地面,内涝不能外排,故在筑堤防洪的基础上,应整治排水河道。无排水出路的闭流区应开挖排水河道。当整治河道做为容泄区不经济,或技术不可能时,可在排水区的下游,临江河湖泊处筑堤建闸的同时修建排水泵站,当外江河水位低时,开闸自流排水;水位高时,关闸用泵站排水。③建立和完善治理区域内的排水系统。加速地表径流和地下水的排泄,排出地表和土壤中的多余水分,并按要求控制地下水位。排水系统当前采用的主要有明沟系统、暗管(或暗管与明沟结合)系统,以及竖井与明沟结合系统三种。明沟系统由田间沟系、输水沟系和各级排水沟的建筑物组成。暗管排水系统由排(吸)水管、集水支管、集水干管及附属设施组成。排降地下水采用暗管排水比明沟排水效率高。田间积水的排除和地下水的排降,采取暗管与田间明沟联合运用的形式,效果更佳。竖井与明沟相结合系统是在排水区内部布置有群井系统,从井中抽取地下水再通过浅明沟(或地下管道)输送到容泄区,这对加速排降潜水含水层的地下水位,治理涝渍地是一种有效措施。在排水出路不畅或远离承泄区,尤以盆地或封闭碟形地带的沼泽地,当潜水底部的隔水层以下存在有良好的砂砾层或溶洞,且水位低于潜水位时,利用竖井排水,打井穿透隔水层,使地表水和潜水通过水井向下排泄,也是一种有效的排水措施,这类井称为吸水井。④修建条田、台田或圩田。把田块的建设与除涝防渍排水紧密地结合起来,有利于加速排除土壤表层的多余水分。条田为末级固定排水沟控制的田块,一般要根据土壤性质和排水要求确定条田的宽度。台田为四周开挖沟洫,把挖出的土垫高田间地面的田块,可相对的降低地下水位,有利于表层土壤湿度的下降。在沿江滨湖及受潮汐影响的河口三角洲地带的涝渍地,每逢沥期,河湖水位高于农田,必须在农田周围圈圩筑堤,在圩内开挖沟洫,建成圩田,使兼有防洪除涝之利。

生物措施主要是植树造林,营造农田林网、灌排渠系林网及道路林网等。树林除能够降低风速,增加空气湿度、调节气温,起到改善小气候、防风固沙、护田保肥作用外,还可调节地表径流,降低地下水位,起到生物排水的作用。林木枝叶遮拦滞蓄自然降水,一般可达降水总量的10%~30%,这部分雨水一部分被植物吸收,一部分蒸发掉,减少地面径流量和减缓径流速度,可以起到减免洪涝灾害的作用。而且由于林木的蒸腾,需要不断自土壤深层吸收水分,据试验,1平方米的杨、柳、桑树的叶子,生长旺盛季节,12小时内,平均可蒸发掉4.4升水,比在相同条件1平方米的水面蒸发量还多1倍以上,可以显著降低地下水位,改善土壤湿度。

农业措施主要有:①耕翻晒垡。地表由于长期被水浸泡饱和,有机质分解缓慢,营养元素的有效性低,尤其沼泽地还往往因缺氧而形成有毒化合物。所以在排水后应翻地晒垡,使有毒化合物氧化、分解,并释放土壤中可被植物吸收的营养元素。晒垡尚应和不断耕翻相结合,以促进土壤有机质的分解,增加土壤通气性,加速土壤熟化。②客土。沼泽化土质地粘重,掺沙能调剂土壤中沙、粘比例,改善土质,有利于土壤中过多水分的排除,降低持水量,提高地温,促进土壤微生物活动和养分的分解。③合理种植。新开沼泽地排水后,仍较冷浆,开荒第一二年以种喜湿性的大豆、水稻为宜。经开垦种植3~5年土壤熟化后,才宜种植玉米、棉花等中耕作物。④施磷、钾有机肥。沼泽地开垦3~5年后,土壤中有效磷、钾和有机质等养分不断释放,土壤养分失去平衡,土壤物理性能逐渐变坏,会给作物带来不良影响,因而必须增施磷、钾肥和有机肥来补充其不足,调整氮、磷、钾比例,增加土壤有机质。利用沼泽地中的泥炭作堆肥、垫圈或制取腐殖酸类肥料施用,有明显改土增产作用。在泥炭资源缺乏地区,采取种植绿肥、秸秆还田等措施,也有良好效果。