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1、第 6G 期Environmental Science 2. Key Laboratory of Regional Geography;3. State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology,Beijing 100875, China）Abstract：Around Bohai sea area of extensive salina and fresh water resources shortage situation in the region restrictsthe development of
2、land resources and agricultural usage. New water resources development and utilization of sea icewater to solving this kind of stalemate, the experimental results shows that the sea ice water irrigation of salt content ofsoil tillage layer 2.45 g/kg, to protect the safety of soil layer (0-20 cm). co
3、mpared to no irrigation, 3g/L of sea ice waterirrigation increased by 31.3% in sunflower yield, total sugar content of sweet sorghum increased by 21.2%, 27.0% yield ofalfalfa. Shows the sea ice water for the use of “Raised Land - Pond”model of the Bohai Rim utilization improvementsand utilization of
4、 saline land has important reference value.Key words: sea ice water; saline-alkali land; “Raised field-Shallow pond”pattern; bohai sea coastal areas; agriculturalutilization; renewable resource环境科学与技术 编辑部：（网址 ） h t t p : / / f j k s . c h i n a j o u r n a l . n e t . c n（电话 ） 0 2 7 - 8 7 6 4 3 5 0
5、2（电子信箱 ） h j k x y j s 1 2 6 . c o m收稿日期： 2010-10-13； 修回 20101025基金项目： 国家 “863” 重点计划项目 （2006AA100206 ）作者简介： 张化 （1979- ） ， 男， 工程师， 博士研究生， 主要从事自然灾害与区域地理研究， (电话)010-58801772(电子信箱) ； * 通讯作者， (电话)010-588017722(电子信箱) 。张化,张峰,岳耀杰,等.环渤海地区海冰水资源农业利用研究J.环境科学与技术， 2011， 34(6G):321- 324. ZhangHua, ZhangFeng, Yue Y
6、ao- jie, et al. The studyofsea ice water for agricultural use around the bohai seaJ. Environmental Science &Technology, 2011,34(6G):321- 324.我国的盐碱化土地分布面积广泛且分散， 有各类 盐碱地 3 000 万 hm2， 其中 800 万 hm2在农田， 占耕 地面积的 7%1。作为沿海半湿润盐碱区的代表区域， 环渤海地区拥有大片的盐碱地，土地盐碱化程度较 高， 导致粮食产量低， 生态环境差， 土地资源相对短缺2-3。 另外， 环渤海地区地处暖温带半湿润季
7、风气候区，年降水量 560916 mm，由于丰枯年降水量相差 35 倍， 降水量年内分配不均， 再加上经济高速发展和快速 城市化的影响， 导致该地区淡水资源严重匮乏4-5。作为 我国北方重要经济地带的环渤海地区， 已成为我国淡水资源最缺乏的地区。 因此， 土地盐碱化和淡水资源匮乏是制约环渤海 地区农业发展的重要因素， 随着人口的不断增加和耕 地面积的不断减少， 改造治理及合理开发利用这些盐 碱地资源,是促进该地区农业可持续发展的重要途径, 也对改善生态环境,推动区域经济、 社会和生态可持 续发展具有特别重要的意义。 而作为我国重要的后备 耕地资源， 盐碱地的合理开发和利用对于保障国家耕 地安全
8、和粮食安全也具有重要的现实意义6。 为了改变环渤海地区盐碱地难以利用的情况， 首第 34 卷先需要解决的就是当地水资源匮乏的问题， 这就需要 在现有水资源条件下寻找到新的水源资源。1995 年， 根据渤海海冰的低盐度和可再生性等特点， 北京师范 大学的史培军教授提出了将渤海海冰水作为淡水资 源的科学设想7。 从科学设想入手， 到后来的申请立项 和实验室试验， 再到海冰资源量测算和海冰淡化技术 研究， 一直到海冰水利用小区试验和海冰水农业利用 研究， 渤海海冰水作为淡水资源的应用研究取得了很 大的进展， 为本地区的土地资源开发提供了可靠的淡 水资源保障8-11， 也符合建设 “资源节约型， 环境
9、友好 型” 区域循环经济的需求。 本文通过海冰水资源在农业利用方面的试验研 究， 从土壤水盐动态变化、 农作物种植和水产养殖、 水 土资源农业综合利用模式三个方面加以论证， 以验证 在环渤海地区海冰水资源的利用潜力和推广前景， 为 改造治理及合理开发利用盐碱地资源, 为改善生态环 境,促进可再生资源的循环利用， 推动区域经济、 社会 和生态可持续发展提供科学依据。1试验区概况与试验方法1.1试验区概况 试验区选择在河北省黄骅市临港经济技术开发 区（中捷友谊农场 ） ，位于北纬 38193829，东经 1172311739， 构造为滨海冲积海积平原， 主要为 低平原地貌和海岸地貌， 地势低洼平坦
10、， 自西南向东 北缓缓倾斜， 实验地地下水位约 2 m。气候属于暖温 带半湿润季风气候， 季风显著， 四季分明， 夏季潮湿多 雨， 冬季干燥寒冷。年日照时数平均 2 755 h， 光照充 足， 无霜期平均为 194 d， 年均气温 12.1 ,年降水量 平均 627 mm， 夏季约占 75， 易出现 “春旱夏涝秋吊” 现象。淡水资源严重缺乏， 矿化度高， 分布不均。 1.2试验方法 本试验主要利用经过海冰淡化过程处理后的海 冰水资源， 进行农业利用方面的试验研究。 2009 年 4 10 月， 试验采取 3 g/L 海冰水、 深井水和无灌溉三种 处理， 对油葵、 紫花苜蓿、 甜高粱等作物进行种
11、植灌溉 试验； 2007 年 59 月采用海冰水及海水、 淡水混合两 种养殖水源进行尼罗罗非鱼养殖试验。2试验结果与分析2.1海冰水资源利用对于土壤水盐动态变化的影响 如图 1，海冰水及深井水灌溉处理对土壤含水量 的影响差异不明显， 且变化趋势基本一致； 与无灌溉 处理相对比， 030 cm 土层含水量增加明显，其中 0 20 cm 土层含水量增加 55%以上， 但 50 cm 以下变化 不明显， 说明土壤增加的水量主要集中在 050 cm 土层， 这应该与灌溉量有关， 所以若将表层盐分淋洗到 土层深处， 应视土壤湿度增大灌溉量灌溉。图 2 表明海冰水灌溉后土壤含盐量有一定的增加，但是随着进入
12、雨季土层含盐量逐渐降低， 20 cm 60 cm 土层保持脱盐趋势明显。进入秋季， 随着降水 减少、 蒸发增加， 各层盐分含量又呈现增加趋势。 对于整个生长季土壤耕作层平均盐分含量为 2.45 g/kg， 与 土壤其他各层相比均保持盐分含量最低，所以 3 g/L 海冰水灌溉可以保证土壤环境安全。2.2海冰水利用对于农作物产量的影响 开展了海冰水灌溉作物种植和筛选试验， 供试作物有油葵、 甜高粱、 紫花苜蓿等， 其中油葵为双季油葵 种植。灌溉水源分为 3 g/L 海冰水、 深井水、 无灌溉三种处理， 并布设了施肥处理； 收获期对所有实验作物 进行采样考种、 测产， 甜高粱加测含糖量指标， 探讨海
13、 冰水资源利用对于农作物种植和产量的影响。 2.2.1海冰水资源利用及施肥处理对油葵产量的影 响 如图 3 所示，深井水灌溉与无灌溉处理相比， 油 葵产量增加 22.4%，海冰水灌溉处理与无灌溉处理相 比， 油葵产量增加 31.3%， 海冰水灌溉处理与深井水灌溉处理相比， 油葵产量增加 7.3%。 2.2.2海冰水资源利用对甜高粱产量和含糖量的影 响 从图 4 中可看出不同灌溉处理对甜高粱产量及 含糖量的影响， 3 g/L 海冰水处理下甜高粱的产量高 于无灌溉处理， 低于 1 g/L 深井水处理， 而植株含糖量322第 6G 期高于其他两者处理， 达到 17.18%。甜高粱总糖量等于 其产量和
14、含糖量的乘积， 由表 1 可知， 海冰水灌溉下 甜高粱的总糖量最高， 达 5 828 kg/hm2， 与无灌水处理 相比， 总糖产量增加 21.2%。2.2.3海冰水资源利用对紫花苜蓿产量的影响 从图 5 可知，三次收获紫花苜蓿鲜重总产量中， 无灌溉处理低于海冰水， 低于深井水灌溉处理， 其中 深井水处理紫花苜蓿总产量为 36 084 kg/hm2， 相对无灌 溉处理产量增加了 25%， 海冰水处理总产量为 36 622 kg/hm2,相对无灌溉处理产量增加 27%。三次刈割产 量对比可知， 海冰水灌溉处理下第二、 三次收获相对 第一次产量影响略有增加， 为正效应。 2.3海冰水资源农业综合利
15、用模式研究 在环渤海地区土壤盐碱化程度较高和淡水资源 极度匮乏的条件下， 利用海冰水资源创建一种盐碱地 水土资源农业综合利用模式，以发展农业生产和经 济， 解决盐碱地土地资源及水资源高效利用的问题，确保该模式的生产、 生态效益， 已成为该地区最重要 和最迫切需要解决的问题。山东省在黄河三角洲地区 “挖塘台田、 上农下渔、 综合开发” 治理盐碱地的 “上农下渔” 开发模式， 就是 在盐碱地上开挖池塘， 养鱼、 蟹、 虾、 鸭； 用挖池的土堆 筑台田， 种植粮棉、 林果菜、 饲草等； 池边种稻、 藕， 这 一立体农业开发模式， 实现了存水、 绿地、 改善生态的 良性循环12-14。 借鉴前人的研究
16、成果， 在新型海冰水资 源农业利用研究的前期基础上， 总结出一种新的滨海 盐碱地水土资源综合利用模式 “台田-浅池” 型土地利 用模式， 即 “挖土成池， 筑土为台， 台田种植， 浅池养 殖” 的一种立体种养农业模式， 其意旨在解决应用海 冰水 （盐碱土淋溶洗盐-农田灌溉-作物种植） 进行滨 海盐碱地区土地资源农业开发利用的工程技术、 土壤 改良、作物种植和水产养殖的综合模式问题。如图 6 所示为 “台田-浅池” 综合利用模式示意图。通过土地开发利用方式的革新， 来改变盐碱地难 以调控和利用的局面15。经过实地试验与考察， 这种 水土资源综合利用模式在整个环渤海地区具有很大 的潜力和推广可行性， 将帮助实现滨海盐碱荒地向优 质耕地的转变， 突破了滨海盐碱土地资源农业开发的 范式问题， 不仅能为环渤海地区的未来发展规划提供 科学实践基础， 而且对于我国其他地区的发展也具有 重要的参考价值。海冰水的农业综合利用， 为我国盐碱荒地， 尤其是滨
