松嫩低平原水土資源綜合整治與開發(fā)利用研究

松嫩低平原水土資源綜合整治與開發(fā)利用研究

1松嫩低還原土地資源開發(fā)現狀松熟平原位于中國東北的中部。這是尼泊爾基水庫以下、二松下游的平原，以及松干哈爾濱以上的平原。屬于半濕潤干旱過渡區(qū)。地勢平坦，占地近266.67萬hm。它是中國東北最具潛力的商品糧生產地區(qū)之一。但是,由于自然和人類活動的雙重作用,帶來了土地沙化、鹽堿化、水土流失、濕地萎縮等一系列生態(tài)問題,制約著水土資源的可持續(xù)利用和地區(qū)經濟的健康發(fā)展。松嫩低平原洪澇、干旱、風沙等災害頻繁,特別是鹽堿、干旱問題突出。作為世界上三大蘇打鹽堿地分布區(qū)之一,松嫩低平原土地鹽堿化指數達到80%;再加半干旱氣候,降水不足,不能完全滿足雨養(yǎng)農業(yè)發(fā)展需要。而耕地以無灌溉的中、低產旱田為主,水田僅占耕地的10%左右。農業(yè)靠天吃飯,生產水平低,潛力未能充分發(fā)揮。松嫩低平原后備土地資源豐富。在眾多古河道上分布大量的鹽堿荒地,是整個東北地區(qū)的最后一塊可墾后備荒原,也是全國少有的土地和水匹配良好、規(guī)模較大、集中連片的后備耕地資源,有待開發(fā)利用。松嫩低平原雖然降水不足,但東北地區(qū)松、嫩兩大水系在此交匯,每年有多達百億的過境水量,具有合理利用江河水資源、大力整治開發(fā)鹽堿地和改造中、低產農田的潛在條件。為了實現松嫩低平原水土資源的有效利用和生態(tài)狀況的不斷改善,有必要進一步分析研究區(qū)域水土資源利用的現狀及問題,查明可開發(fā)鹽堿地的規(guī)模和分布狀況,總結種稻治堿的成功經驗,研究生態(tài)安全前提下鹽堿地開發(fā)的合理規(guī)模,分析評價鹽堿地開發(fā)對河道及濕地的生態(tài)與環(huán)境影響和對策。這對于區(qū)域水土資源合理利用,促進區(qū)域資源開發(fā)和生態(tài)與環(huán)境保護相結合,實現區(qū)域可持續(xù)發(fā)展;對于實現國家保障1.2億hm2耕地保有量目標,以及進一步鞏固提高東北地區(qū)糧食基地的地位,保證國家糧食安全具有重要意義。2主要研究內容2.1水土資源利用效率與區(qū)域農業(yè)地位松嫩低平原水土資源豐富,開發(fā)潛力大,目前利用不充分。在充分了解區(qū)域自然條件和社會經濟情況基礎上,分析區(qū)域水土資源利用狀況與存在問題,及生態(tài)與環(huán)境問題及成因,確定區(qū)域農業(yè)地位和發(fā)展方向。2.2評價鹽堿土地資源采取遙感目視解譯、相關專題圖GIS空間分析和野外實地調查三者相結合的方法,應用3S技術,對研究區(qū)當前鹽堿土地資源的數量、質量、空間分布及其開發(fā)潛力進行分析評價。在綜合分析研究區(qū)水土資源條件的基礎上,確定鹽堿地開發(fā)規(guī)模、布局及模式,并探討開發(fā)鹽堿地可能產生的生態(tài)與環(huán)境問題。2.3鹽堿地開發(fā)區(qū)環(huán)境容量及退水能力分析研究區(qū)生態(tài)在世界占有重要地位,分析鹽堿地開發(fā)區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況及近年來演變趨勢,確定生態(tài)環(huán)境惡化因素;根據鹽堿地開發(fā)區(qū)水環(huán)境功能區(qū)要求,進行研究區(qū)污染物排放環(huán)境容量研究;估算研究區(qū)退水量和排鹽量,分析鹽堿地開發(fā)規(guī)模、退水安排及其生態(tài)影響研究,著重研究水稻重點開發(fā)區(qū);確定影響土壤次生鹽漬化因素,研究鹽堿地開發(fā)區(qū)土壤次生鹽堿化發(fā)展現狀及預測;估算鹽堿地開發(fā)甲烷排放量,并提出控制排放措施。3開發(fā)鹽堿地的必要性1)鹽堿地開發(fā)對于促進農民增收、優(yōu)化種植業(yè)結構及保障國家糧食安全作用突出。適度開發(fā)松嫩低平原的鹽堿地發(fā)展水稻生產,對松嫩低平原地區(qū)種植業(yè)結構的優(yōu)化、農民增收、治理鹽堿和保護濕地等都有著重要作用。松嫩平原西部雖是半干旱氣候,但過境水資源較多,水資源條件尚可,在保證河道生態(tài)用水前提下,適度開發(fā)松嫩下游沿河的低洼澇漬鹽堿帶(分布大量古河道)種稻洗鹽,同時將部分中低產旱田改造成水田,可形成新的大型灌區(qū),從而優(yōu)化資源配置,合理發(fā)掘資源潛力。其結果將優(yōu)化和完善東北稻米生產基地的格局,形成三江平原、松嫩平原、遼河下游平原與東部山地四大水稻基地互補并存的新格局,必將強化東北地區(qū)國家商品糧基地、特別是優(yōu)質大米生產基地的地位。2)鹽堿地豐富,重點開發(fā)區(qū)和適度開發(fā)區(qū)有約33.33萬hm2可供開發(fā)。此次調查評價查明,松嫩低平原現有鹽堿地125.58萬hm2,加上因鹽堿限制棄耕的土地9.85萬hm2,合計鹽堿地面積約為135.33萬hm2。其中,輕、中度鹽堿地面積占到鹽堿地總面積的70%以上,而且土壤自然肥力相對較高,根據大安灌區(qū)種稻改良鹽堿地的試驗與實踐表明,“洗鹽脫堿”后具有將鹽堿地開發(fā)成以水田為主的糧食基地的資源基礎。特別是杜爾伯特南部、大慶-肇源-肇洲、肇源、泰來片、大安東北、乾安、通榆東北部片、鎮(zhèn)賚-泰來等區(qū),鹽堿地相對集中連片,地貌和土壤條件較好,地勢低平,土壤養(yǎng)分相對較高,且距離水源較近(或有大型水利工程及灌區(qū)支撐),水資源有所保障,可作為水稻重點開發(fā)區(qū),集中連片地開發(fā)種植水稻。還有大安-通榆-洮南區(qū)、鎮(zhèn)賚區(qū)、林甸區(qū)和肇東區(qū),條件稍差,可適度發(fā)展水稻。在水資源有保障前提下,重點開發(fā)區(qū)和適度開發(fā)區(qū)至少有約33.33萬hm2水田(包括旱改水)的潛力,其中吉林省約20萬hm2、黑龍江省約13.33萬hm2。3)研究區(qū)生態(tài)環(huán)境長期處于退化之中,鹽堿地開發(fā)后生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生結構性變化。研究區(qū)具有重要的生態(tài)地位,但長久以來,該區(qū)生態(tài)環(huán)境處于退化狀態(tài),主要表現在鹽堿化加重、草地加速退化嚴重、濕地萎縮和明顯的水生態(tài)惡化,從研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務價值量變化情況來看,2000—2008年生態(tài)服務價值減少了75.3億元。鹽堿地開發(fā)以后,生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生結構性的變化,由自然生態(tài)系統(tǒng)轉化為人工生態(tài)系統(tǒng),同時出現一定規(guī)模的蘆葦濕地和大量的人工濕地(水稻田)。4)重要水系給予研究區(qū)鹽堿地開發(fā)的環(huán)境容量為“準零”。根據水環(huán)境功能區(qū)劃的要求,研究區(qū)水體水質要求為Ⅲ類,從歷史發(fā)展情況來看,2005—2008年在農業(yè)退水期間大部分水質超過水環(huán)境功能要求,結合該地區(qū)國民經濟發(fā)展的趨勢,水系環(huán)境容量極為短缺,消減污染物成為該區(qū)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分,在這種背景條件下,水環(huán)境功能給予鹽堿地開發(fā)的環(huán)境容量極為有限,鹽堿地開發(fā)污染物排放“準零排放”是必然的抉擇。5)水稻重點開發(fā)區(qū)可開發(fā)的鹽堿地規(guī)模為23.33萬hm2,需要適宜的蘆葦濕地與之相配合環(huán)境容量分析研究結果表明,在盡可能減少污染、實現“準零排放”前提下,松嫩低平原可重點開發(fā)的鹽堿地適宜規(guī)模為23.33萬hm2,如果不實行滾動性開發(fā),理論上完全消除鹽堿地開發(fā)污染物(特別是鹽類),需要蘆葦濕地13.6萬hm2,如果實行滾動性開發(fā),并且有適當的積鹽儲存區(qū),所需要的蘆葦濕地面積可適當減少。建立蘆葦濕地系統(tǒng)是可持續(xù)開發(fā)鹽堿地的重要基礎,是消減鹽堿的重要途徑,蘆葦濕地的建設占有極為重要的地位。如果通過水利工程對承泄區(qū)進行增容,鹽堿地開發(fā)規(guī)模會有所增加。6)鹽堿地開發(fā)在特定的條件下對重要水域產生不利影響,莫莫格、查干湖濕地存在逐步鹽湖化的風險。在一般情況下,鹽堿地開發(fā)產生的鹽堿和污染物積存在承泄區(qū)內,對濕地保護區(qū)和松花江水功能影響有限,但是在洪水特殊情況下,將對濕地保護區(qū)和松花江水系產生不同程度的影響,特別是在洪水流量不足夠大、同時又突破承泄區(qū)水容量的情況下,將對保護區(qū)和松花江水系產生一定的不利影響,將超過水功能區(qū)劃的要求。不排除突發(fā)性污染事件的可能。莫莫格、查干湖濕地位于鹽堿地開發(fā)區(qū)下游,由于蘆葦濕地功能發(fā)揮與鹽堿地開發(fā)可能存在時間上的差異,在該濕地的上游近距離存在大量被富集而待消除的鹽堿及污染物,在特殊的情況下,這些鹽堿將被泄入濕地保護區(qū),對濕地水質造成一定的影響。特別是查干湖濕地,由于前郭灌區(qū)的節(jié)水改造導致入湖的農業(yè)退水減少,兩者的疊加作用將濃縮湖水、加劇鹽湖化趨勢。7)稻田周邊將產生不同程度的鹽堿化,農業(yè)退水承泄區(qū)鹽堿化將周期性“顯現”。從整體情況來看,鹽堿地開發(fā)以后變成的耕地發(fā)生鹽漬化區(qū)域有限,只在局部區(qū)域產生鹽漬化,如渠道的兩側和部分低洼容易集鹽地區(qū)。由于承泄區(qū)是鹽堿地開發(fā)的鹽堿聚集區(qū),地下水位也會有所上升,承泄區(qū)水面積減少和增多交替頻繁,可產生一定數量的鹽漬化土地,并且呈現“周期性”的變化。8)鹽堿地開發(fā)產生溫室氣體。研究結果表明,水稻重點開發(fā)區(qū)(大安-乾安項目區(qū)、杜爾伯特-肇源項目區(qū)、鎮(zhèn)賚項目區(qū)和泰來項目區(qū))鹽堿地種植水稻,每年的甲烷排放量約5.208萬t。若中遠期進一步增加開發(fā)大慶-肇州項目區(qū)、洮南項目區(qū)、通榆項目區(qū)、安達-大慶-林甸項目區(qū)鹽堿地種植水稻,則每年甲烷排放量共計13.42萬t,采取措施減少甲烷排放很有必要。4提出建議4.1合理布置鹽堿地開發(fā)規(guī)劃和標準鹽堿地開發(fā)規(guī)劃是鹽堿地開發(fā)利用的指南,是對鹽堿地開發(fā)的總體安排,它對鹽堿地開發(fā)區(qū)經濟社會全面、協調、可持續(xù)發(fā)展具有不可替代的作用,做好鹽堿地開發(fā)規(guī)劃是非常必要的。鹽堿地開發(fā)受到水資源、環(huán)境、技術、資金等多方面的制約,鹽堿地開發(fā)規(guī)劃應在此方面進行深入的分析后做出科學的安排。鹽堿地開發(fā)規(guī)劃至少包括鹽堿地開發(fā)的規(guī)模、土地開發(fā)的模式、人工蘆葦濕地系統(tǒng)、開發(fā)時間序、處理鹽堿地開發(fā)和草地、自然保護區(qū)之間的關系。根據環(huán)保的要求,需要在新開發(fā)的土地附近進行人工濕地蘆葦系統(tǒng)的建設,待蘆葦長成可以滿足洗鹽廢水和水田退水要求后進行土地規(guī)模的開發(fā)。對鹽堿地開發(fā)應該在有序的條件下滾動開發(fā),鹽堿地初期大面積開發(fā)對環(huán)境的沖擊是非常大的,將對自然保護區(qū)和水系造成很大的威脅,因此應該對鹽堿地開發(fā)的時間、開發(fā)的規(guī)模、開發(fā)地點、開發(fā)的方式進行合理的安排,對于輕、中重鹽堿地開發(fā)組合模式也要進行科學的統(tǒng)籌。初步測算在此區(qū)每年0.67萬hm2的開發(fā)速度是較為適宜的(可能已是較快的速度)。同時,可以回收鹽堿制作化工原料。設想將堿質荒漠中適宜的淺洼地設計成鹽堿收集池,建成獨特的鹽堿人工沉積系統(tǒng),將鹽堿濃度高的稻田水引入池中,利用該區(qū)強蒸發(fā)的氣象優(yōu)勢,回收鹽堿物質作為化工原料。4.2提供水資源的供給鹽堿地開發(fā)的數量受限于水資源數量和環(huán)境容量,鹽堿地被開發(fā)以后,保障水資源的供給是維護生態(tài)環(huán)境的重要因素。從流域的角度合理配置水資源,保障鹽堿地開發(fā)區(qū)水資源供給具有重要的意義。在鹽堿地開發(fā)區(qū)內部,如果不能保障水資源供給,將出現嚴重的后果:1)承泄區(qū)因積存大量的鹽分,在水資源被“斷供”的情況下,鹽分被析出,出現大片的鹽堿灘,已經建立起來的生態(tài)系統(tǒng)將受到毀滅性的沖擊;2)被開發(fā)的鹽堿地將被廢棄,重新變?yōu)榛牡?需要一定的時間才能恢復鹽堿地。在鹽堿地開發(fā)區(qū)外部,也會對生態(tài)環(huán)境造成一定的問題。鹽堿地開發(fā)需要大量的水資源,將從松花江引水進入開發(fā)區(qū),勢必對流域的生態(tài)環(huán)境造成一定的影響,從流域的角度考慮鹽堿地開發(fā)水資源需求,并降低流域生態(tài)環(huán)境影響,是非常必要的。4.3環(huán)境容量有限,無法滿足節(jié)水原則的開發(fā)要求從宏觀的角度來看:1)鹽堿地開發(fā)周邊分布重要濕地,向海、扎龍、莫莫格、查干湖是國家自然保護區(qū),其中向海和扎龍還列入世界濕地名錄,是生態(tài)極為敏感的區(qū)域,鹽堿地開發(fā)必須保護這些地區(qū)生態(tài),這是該區(qū)發(fā)展的第一生態(tài)制約因素;2)該區(qū)水資源短缺,已有部分灌區(qū)用水很緊張;3)水環(huán)境容量有限,難以承納灌區(qū)污染物,整體環(huán)境惡化趨勢明顯。由于客觀條件的限制,鹽堿地開發(fā)只能走節(jié)水高效生態(tài)之路,建立節(jié)水高效生態(tài)的鹽堿地開發(fā)體系是鹽堿地持續(xù)利用的基礎。因此,在灌區(qū)建設時必須貫徹在開發(fā)利用全過程中保護生態(tài)環(huán)境且高效利用水資源的理念,并逐步形成具有特色的鹽堿地開發(fā)文化。在具體實施技術上,應因地制宜地采用節(jié)水灌溉技術,在水稻生產全過程中實施節(jié)水,提高水資源利用率。建立完善的灌溉與排水體系,旱能灌、澇(鹽堿)能排,構建與生態(tài)敏感區(qū)協調發(fā)展的鹽堿地開發(fā)模式。鹽堿地開發(fā)灌區(qū)設計時,應充分利用灌區(qū)微地形的變化,設立灌區(qū)退水的貯存區(qū),并通過濕地系統(tǒng)處理農業(yè)開發(fā)退水,緩解承泄區(qū)壓力。盡可能減少農藥、化肥的使用,降低因過量使用化肥農藥所造成的污染。利用該區(qū)生態(tài)多異質共生特點,在灌區(qū)設計上要構建水稻、草場、蘆葦、養(yǎng)殖、水生生物(養(yǎng)殖水面)生態(tài)林等綜合開發(fā)體,使灌溉水在復合系統(tǒng)中多層次、多回路的循環(huán)利用。4.4鹽堿地開發(fā)生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)鹽堿地開發(fā)對生態(tài)影響是多方面的,必須建立一個完善的監(jiān)測體系,對鹽堿地開發(fā)所造成的生態(tài)影響進行系統(tǒng)的監(jiān)測,及時地發(fā)現鹽堿地開發(fā)存在的各種問題,并進行及時通報,讓有關人員方便及時地獲得生態(tài)監(jiān)測信息,以便調整不合理的行為或者政策。完整的鹽堿地開發(fā)生態(tài)監(jiān)測體系由生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)、監(jiān)測技術保障系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、評價服務系統(tǒng)和預警服務系統(tǒng)等部分組成,在現有的監(jiān)測基礎上進行調整和完善。鹽堿地開發(fā)中鈉是一項重要的指標,應納入到常規(guī)的監(jiān)測體系之中,建立具有特色的鹽堿地開發(fā)生態(tài)監(jiān)測體系,為鹽堿地順利開發(fā)和決策提供科學的依據。4.5鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險的外部因素鹽堿地開發(fā)存在眾多的風險,這些風險的存在對生態(tài)安全造成一定的威脅,特別是風險變成現實的時候,會帶來不同程度的損失。鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險評價就是評估由于一種或多種外界因素導致鹽堿地開發(fā)可能發(fā)生或正在發(fā)生的不利生態(tài)影響的過程。其目的是幫助環(huán)境管理部門了解和預測外界生態(tài)影響因素和生態(tài)后果之間的關系,有利于環(huán)境決策的制定。為此:1)對鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險進行系統(tǒng)的評估,確定鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險的大小,并且就其風險進行排序;2)制定切實可行的方案,預防鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險的發(fā)生,將生態(tài)風險降低到最低程度;3)制定鹽堿地開發(fā)生態(tài)風險預案,對生態(tài)風險發(fā)生如何應對進行具體的規(guī)劃,減