曲 洋,董延超,張 鶴
(1.水利部松遼水利委員會(huì),吉林 長(zhǎng)春 130021;2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司,吉林 長(zhǎng)春 130021)
松嫩低平原位于東北地區(qū)中部,是尼爾基水庫(kù)以下、二松下游部分河谷平原,以及松干哈爾濱以上平原區(qū)域,屬半濕潤(rùn)向半干旱過渡氣候區(qū),地勢(shì)低平,有近266.67萬hm2耕地,是東北地區(qū)商品糧生產(chǎn)最有發(fā)展?jié)摿Φ牡貐^(qū)之一。但是,由于自然和人類活動(dòng)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(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。
松嫩低平原洪澇、干旱、風(fēng)沙等災(zāi)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(shù)達(dá)到80%;再加半干旱氣候,降水不足,不能完全滿足雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)發(fā)展需要。而耕地以無灌溉的中、低產(chǎn)旱田為主,水田僅占耕地的10%左右。農(nóng)業(yè)靠天吃飯,生產(chǎn)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(gè)東北地區(qū)的最后一塊可墾后備荒原,也是全國(guó)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(dá)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(chǎn)農(nóng)田的潛在條件。
為了實(shí)現(xiàn)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(jìn)一步分析研究區(qū)域水土資源利用的現(xiàn)狀及問題,查明可開發(fā)鹽堿地的規(guī)模和分布狀況,總結(jié)種稻治堿的成功經(jīng)驗(yàn),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(píng)價(jià)鹽堿地開發(fā)對(duì)河道及濕地的生態(tài)與環(huán)境影響和對(duì)策。這對(duì)于區(qū)域水土資源合理利用,促進(jìn)區(qū)域資源開發(fā)和生態(tài)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展;對(duì)于實(shí)現(xiàn)國(guó)家保障1.2億hm2耕地保有量目標(biāo),以及進(jìn)一步鞏固提高東北地區(qū)糧食基地的地位,保證國(guó)家糧食安全具有重要意義。
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(huì)經(jīng)濟(jì)情況基礎(chǔ)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(nóng)業(yè)地位和發(fā)展方向。
采取遙感目視解譯、相關(guān)專題圖GIS空間分析和野外實(shí)地調(diào)查三者相結(jié)合的方法,應(yīng)用3S技術(shù),對(duì)研究區(qū)當(dāng)前鹽堿土地資源的數(shù)量、質(zhì)量、空間分布及其開發(fā)潛力進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。在綜合分析研究區(qū)水土資源條件的基礎(chǔ)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(chǎn)生的生態(tài)與環(huán)境問題。
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(shì),確定生態(tài)環(huán)境惡化因素;根據(jù)鹽堿地開發(fā)區(qū)水環(huán)境功能區(qū)要求,進(jìn)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(diǎn)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(xiàn)狀及預(yù)測(cè);估算鹽堿地開發(fā)甲烷排放量,并提出控制排放措施。
1)鹽堿地開發(fā)對(duì)于促進(jìn)農(nóng)民增收、優(yōu)化種植業(yè)結(jié)構(gòu)及保障國(guó)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(chǎn),對(duì)松嫩低平原地區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、農(nóng)民增收、治理鹽堿和保護(hù)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(shí)將部分中低產(chǎn)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(jié)果將優(yōu)化和完善東北稻米生產(chǎn)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(bǔ)并存的新格局,必將強(qiáng)化東北地區(qū)國(guó)家商品糧基地、特別是優(yōu)質(zhì)大米生產(chǎn)基地的地位。
2)鹽堿地豐富,重點(diǎn)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(diào)查評(píng)價(jià)查明,松嫩低平原現(xiàn)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(jì)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(duì)較高,根據(jù)大安灌區(qū)種稻改良鹽堿地的試驗(yàn)與實(shí)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(chǔ)。
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(duì)集中連片,地貌和土壤條件較好,地勢(shì)低平,土壤養(yǎng)分相對(duì)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(diǎn)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(diǎn)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(zhǎng)期處于退化之中,鹽堿地開發(fā)后生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化。
研究區(qū)具有重要的生態(tài)地位,但長(zhǎng)久以來,該區(qū)生態(tài)環(huán)境處于退化狀態(tài),主要表現(xiàn)在鹽堿化加重、草地加速退化嚴(yán)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(wù)價(jià)值量變化情況來看,2000—2008年生態(tài)服務(wù)價(jià)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(jié)構(gòu)性的變化,由自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為人工生態(tài)系統(tǒng),同時(shí)出現(xiàn)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(zhǔn)零”。
根據(jù)水環(huán)境功能區(qū)劃的要求,研究區(qū)水體水質(zhì)要求為Ⅲ類,從歷史發(fā)展情況來看,2005—2008年在農(nóng)業(yè)退水期間大部分水質(zhì)超過水環(huán)境功能要求,結(jié)合該地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的趨勢(shì),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(zhǔn)零排放”是必然的抉擇。
5)水稻重點(diǎn)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(jié)果表明,在盡可能減少污染、實(shí)現(xiàn)“準(zhǔn)零排放”前提下,松嫩低平原可重點(diǎn)開發(fā)的鹽堿地適宜規(guī)模為23.33萬hm2,如果不實(shí)行滾動(dòng)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(shí)行滾動(dòng)性開發(fā),并且有適當(dāng)?shù)姆e鹽儲(chǔ)存區(qū),所需要的蘆葦濕地面積可適當(dāng)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(chǔ),是消減鹽堿的重要途徑,蘆葦濕地的建設(shè)占有極為重要的地位。如果通過水利工程對(duì)承泄區(qū)進(jìn)行增容,鹽堿地開發(fā)規(guī)模會(huì)有所增加。
6)鹽堿地開發(fā)在特定的條件下對(duì)重要水域產(chǎn)生不利影響,莫莫格、查干湖濕地存在逐步鹽湖化的風(fēng)險(xiǎn)。
在一般情況下,鹽堿地開發(fā)產(chǎn)生的鹽堿和污染物積存在承泄區(qū)內(nèi),對(duì)濕地保護(hù)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(duì)濕地保護(hù)區(qū)和松花江水系產(chǎn)生不同程度的影響,特別是在洪水流量不足夠大、同時(shí)又突破承泄區(qū)水容量的情況下,將對(duì)保護(hù)區(qū)和松花江水系產(chǎn)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(shí)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(hù)區(qū),對(duì)濕地水質(zhì)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(dǎo)致入湖的農(nóng)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(shì)。
7)稻田周邊將產(chǎn)生不同程度的鹽堿化,農(nóng)業(yè)退水承泄區(qū)鹽堿化將周期性“顯現(xiàn)”。
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(chǎn)生鹽漬化,如渠道的兩側(cè)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(huì)有所上升,承泄區(qū)水面積減少和增多交替頻繁,可產(chǎn)生一定數(shù)量的鹽漬化土地,并且呈現(xiàn)“周期性”的變化。
8)鹽堿地開發(fā)產(chǎn)生溫室氣體。
研究結(jié)果表明,水稻重點(diǎn)開發(fā)區(qū)(大安-乾安項(xiàng)目區(qū)、杜爾伯特-肇源項(xiàng)目區(qū)、鎮(zhèn)賚項(xiàng)目區(qū)和泰來項(xiàng)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(yuǎn)期進(jìn)一步增加開發(fā)大慶-肇州項(xiàng)目區(qū)、洮南項(xiàng)目區(qū)、通榆項(xiàng)目區(qū)、安達(dá)-大慶-林甸項(xiàng)目區(qū)鹽堿地種植水稻,則每年甲烷排放量共計(jì)13.42萬t,采取措施減少甲烷排放很有必要。
鹽堿地開發(fā)規(guī)劃是鹽堿地開發(fā)利用的指南,是對(duì)鹽堿地開發(fā)的總體安排,它對(duì)鹽堿地開發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、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(shù)、資金等多方面的制約,鹽堿地開發(fā)規(guī)劃應(yīng)在此方面進(jìn)行深入的分析后做出科學(xué)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(shí)間序、處理鹽堿地開發(fā)和草地、自然保護(hù)區(qū)之間的關(guān)系。根據(jù)環(huán)保的要求,需要在新開發(fā)的土地附近進(jìn)行人工濕地蘆葦系統(tǒng)的建設(shè),待蘆葦長(zhǎng)成可以滿足洗鹽廢水和水田退水要求后進(jìn)行土地規(guī)模的開發(fā)。
對(duì)鹽堿地開發(fā)應(yīng)該在有序的條件下滾動(dòng)開發(fā),鹽堿地初期大面積開發(fā)對(duì)環(huán)境的沖擊是非常大的,將對(duì)自然保護(hù)區(qū)和水系造成很大的威脅,因此應(yīng)該對(duì)鹽堿地開發(fā)的時(shí)間、開發(fā)的規(guī)模、開發(fā)地點(diǎn)、開發(fā)的方式進(jìn)行合理的安排,對(duì)于輕、中重鹽堿地開發(fā)組合模式也要進(jìn)行科學(xué)的統(tǒng)籌。初步測(cè)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(shí),可以回收鹽堿制作化工原料。設(shè)想將堿質(zhì)荒漠中適宜的淺洼地設(shè)計(jì)成鹽堿收集池,建成獨(dú)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(qiáng)蒸發(fā)的氣象優(yōu)勢(shì),回收鹽堿物質(zhì)作為化工原料。
鹽堿地開發(fā)的數(shù)量受限于水資源數(shù)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(hù)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(nèi)部,如果不能保障水資源供給,將出現(xiàn)嚴(yán)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(xiàn)大片的鹽堿灘,已經(jīng)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)榛牡兀枰欢ǖ臅r(shí)間才能恢復(fù)鹽堿地。
在鹽堿地開發(fā)區(qū)外部,也會(huì)對(duì)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(jìn)入開發(fā)區(qū),勢(shì)必對(duì)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。
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(guó)家自然保護(hù)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(hù)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(shì)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(chǔ)。
因此,在灌區(qū)建設(shè)時(shí)必須貫徹在開發(fā)利用全過程中保護(hù)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(shí)施技術(shù)上,應(yīng)因地制宜地采用節(jié)水灌溉技術(shù),在水稻生產(chǎn)全過程中實(shí)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(gòu)建與生態(tài)敏感區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的鹽堿地開發(fā)模式。鹽堿地開發(fā)灌區(qū)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)充分利用灌區(qū)微地形的變化,設(shè)立灌區(qū)退水的貯存區(qū),并通過濕地系統(tǒng)處理農(nóng)業(yè)開發(fā)退水,緩解承泄區(qū)壓力。盡可能減少農(nóng)藥、化肥的使用,降低因過量使用化肥農(nóng)藥所造成的污染。利用該區(qū)生態(tài)多異質(zhì)共生特點(diǎn),在灌區(qū)設(shè)計(jì)上要構(gòu)建水稻、草場(chǎng)、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(fù)合系統(tǒng)中多層次、多回路的循環(huán)利用。
鹽堿地開發(fā)對(duì)生態(tài)影響是多方面的,必須建立一個(gè)完善的監(jiān)測(cè)體系,對(duì)鹽堿地開發(fā)所造成的生態(tài)影響進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè),及時(shí)地發(fā)現(xiàn)鹽堿地開發(fā)存在的各種問題,并進(jìn)行及時(shí)通報(bào),讓有關(guān)人員方便及時(shí)地獲得生態(tài)監(jiān)測(cè)信息,以便調(diào)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(cè)體系由生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)技術(shù)保障系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、評(píng)價(jià)服務(wù)系統(tǒng)和預(yù)警服務(wù)系統(tǒng)等部分組成,在現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整和完善。鹽堿地開發(fā)中鈉是一項(xiàng)重要的指標(biāo),應(yīng)納入到常規(guī)的監(jiān)測(cè)體系之中,建立具有特色的鹽堿地開發(fā)生態(tài)監(jiān)測(cè)體系,為鹽堿地順利開發(fā)和決策提供科學(xué)的依據(jù)。
鹽堿地開發(fā)存在眾多的風(fēng)險(xiǎn),這些風(fēng)險(xiǎn)的存在對(duì)生態(tài)安全造成一定的威脅,特別是風(fēng)險(xiǎn)變成現(xiàn)實(shí)的時(shí)候,會(huì)帶來不同程度的損失。鹽堿地開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就是評(píng)估由于一種或多種外界因素導(dǎo)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(yù)測(cè)外界生態(tài)影響因素和生態(tài)后果之間的關(guān)系,有
利于環(huán)境決策的制定。為此:1)對(duì)鹽堿地開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的評(píng)估,確定鹽堿地開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的大小,并且就其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行排序;2)制定切實(shí)可行的方案,預(yù)防鹽堿地開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生,將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)降低到最低程度;3)制定鹽堿地開發(fā)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)案,對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生如何應(yīng)對(duì)進(jìn)行具體的規(guī)劃,減少生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生所造成的損失。
鹽堿地開發(fā)是一項(xiàng)利國(guó)、利民、艱巨、長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程,開發(fā)的成敗關(guān)鍵在于投入的持續(xù)性。中央和地方政府應(yīng)把鹽堿地開發(fā)作為一項(xiàng)重大的國(guó)家戰(zhàn)略決策,放在事關(guān)我國(guó)耕地補(bǔ)充、保障糧食和生態(tài)安全的高度,加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo),有序推進(jìn)整體開發(fā)。由于鹽堿地開發(fā)投資較大,投資回收期較長(zhǎng),需要國(guó)家立項(xiàng)并投入資金,建立長(zhǎng)期有效的投融資機(jī)制,保障鹽堿地的有效開發(fā)與規(guī)模化利用。同時(shí),鹽堿地種稻洗鹽初期收益低、甚至沒有收益,因此,應(yīng)根據(jù)鹽堿地開發(fā)難易程度,建立對(duì)經(jīng)營(yíng)鹽堿地農(nóng)戶的補(bǔ)償機(jī)制,激勵(lì)農(nóng)戶經(jīng)營(yíng)的積極性,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。