全 文 ：中国生态农业学报 2012年 12月 第 20卷 第 12期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Dec. 2012, 20(12): 1680−1686


* 国家科技支撑计划项目(2009BAC55B04)资助
** 通讯作者: 刘金铜(1965—), 男, 研究员, 主要从事生态系统可持续管理与生态工程研究。E-mail: jtliu@sjziam.ac.cn
韩立朴(1982—), 男, 博士后, 主要从事生物质与生态工程研究。E-mail: hanlipu123@163.com
收稿日期: 2012−09−16 接受日期: 2012−10−15
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01680
基于暗管埋设的农田生态工程对运东滨海盐碱地的
改良原理与实践*
韩立朴 1,3 马凤娇 1,2 于淑会 1,2 刘金铜 1,3**
(1. 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心 石家庄 050022; 2. 中国科学院大学 北京 100049;
3. 中国科学院农业水资源重点实验室 石家庄 050022)
摘 要 我国具有丰富的盐碱地资源, 滨海盐碱地是其重要组成。运东滨海平原盐碱地具有地下水埋深浅,
土壤盐分重, 土壤水盐季节性变化强烈等特点。基于上述特点, 该区域农作物限制因子为盐分胁迫、干旱和涝
渍害。针对限制因子总结了各种农田生态工程手段的实施及原理。通过对当地常见作物 3 种胁迫的敏感时期
分析, 结合农田生态工程原理, 在河北省南大港管理区的荒地进行了农田生态工程改良盐碱地实践研究。结果
显示, 棉花、玉米的产量可分别达到 2.23~3.98 t·hm−2和 4.6~6.7 t·hm−2, 接近当地耕地的平均水平。小麦−玉米
一年两熟粮食总产量可达 9.6~10.8 t·hm−2, 小麦−谷子一年两熟粮食总产量达到 9.1~11.9 t·hm−2。农田生态工程
显著地增加了作物的种植适宜性, 使多种轮作制度成为可能。但是单项的生态工程技术都有一定的局限性, 如
咸水结冰灌溉会增加土壤盐分, 暗管工程会降低土壤养分含量和有效性, 因此农田生态工程应系统化和体系
化。多种技术手段互补, 最终实现调整盐碱地土壤水分、盐分季节性分配, 使作物避开盐分、水分胁迫敏感期,
使作物生长与土壤水盐季节变化耦合, 完成作物生命周期并形成产量, 最后在周年内达到土壤积盐与排盐平
衡。暗管工程必将取代明沟作为盐碱地区排水的基础, 也是各项生态工程的基础。而农田生态工程技术的多
样化、系统化和体系化是未来改良盐碱地的发展趋势。
关键词 运东滨海盐碱地 农田生态工程 暗管 咸水利用 作物适宜性
中图分类号: S287 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)12-1680-07
Principle and practice of saline-alkali soil improvement via subsurface pipe
engineering in coastal areas of East Hebei Province
HAN Li-Pu1,3, MA Feng-Jiao1,2, YU Shu-Hui1,2, LIU Jin-Tong1,3
(1. Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences,
Shijiazhuang 050022, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Key Laboratory of
Agricultural Water Resources, Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050022, China)
Abstract Coastal saline-alkali soils form a critical component of the abundant saline soils in China. Shallow groundwater,
highly saline soils and strong seasonal changes in soil water and salt are the main characteristics of saline coastal plains in East
Hebei Province. Given these characteristics, salt stress, drought and water logging have been the main limiting factors to crop
production in this area. This study summarized the principles and implementation of various farmland eco-engineering
methods to overcome these limiting factors. It studied the improvements in saline soils via eco-engineering using sensitivity
analysis of three kinds of stresses in local common crops in Nandagang. The results of the field experiment showed that yields
of cotton and maize were respectively 2.23~3.98 t·hm−2 and 4.6~6.7 t·hm−2, which were close to the average level for local
farmlands. Total wheat-corn yield at harvest was 9.6~10.8 t·hm−2 and the yield of wheat-millet reached 9.1~11.9 t·hm−2.
Farmland eco-engineering significantly increased the suitability land for cropping and multiple crop rotation systems.
However, single eco-engineering technology showed some limitations, for example, iced salt-water irrigation increased soil
salinity and underground pipe system reduced soil nutrient content and effectiveness. Eco-engineered farmlands were
systematic and circulative so that it enhanced redistribution of soil water, reduced soil salt content and prevented salt/water
第 12期 韩立朴等: 基于暗管埋设的农田生态工程对运东滨海盐碱地的改良原理与实践 1681


stress. However, there was still the need for more functional technologies to adjust crop to environment for optimal yield.
Eco-engineering aimed at producing high crop yields and balanced soil salt content. For that purpose, underground pipe
systems replaced the open-ditch systems as the basis of drainage and eco-engineering. Furthermore, eco-engineering was
gradually becoming abundant, systematic in the saline-alkaline farmlands of East Hebei Province.
Key words Coastal saline-alkali soils in East Hebei Province, Farmland eco-engineering, Subsurface pipe drainage system,
Salt water utilization, Crop suitability
(Received Sep. 16, 2012; accepted Oct. 15, 2012)
我国约有盐碱地 3.5×107 hm2, 其中盐碱耕地
7.7×106 hm2, 盐碱荒地 2.7×107 hm2, 主要分布于东
北、华北、西北内陆地区以及长江沿海地带[1]。滨
海盐碱地是我国重要的土地资源 , 对保证粮食安
全、发展生物质和碳汇具有重要战略意义[2]。在滨
海盐碱地中, 渤海湾西岸的滨海平原北起河北省唐
海县, 南至黄骅市, 地势平坦, 易于机械化耕作, 具
有较大的改良利用潜力。该区域属于滨海湿润−半湿
润海水浸渍盐渍区, 其土壤和地下水中盐分主要来
自海水, 由盐渍淤泥发育而来, 其盐分积累过程先
于成土过程, 土壤盐分和地下水矿化度平行于海岸
线呈带状分布。在周年间形成非常鲜明的季节性积
盐与脱盐过程[3]。该区域盐分重, 并随到海岸距离的
减小而增加, 盐分组成以氯化物为主, 地势较低, 排
水不畅。土壤脱盐困难, 造成土地生产力十分低下[4]。
提高该区域土地的综合利用率, 需要采取多种
途径, 通过生态工程手段提高盐碱地的综合利用效
率是有效途径之一。通过农田生态工程技术手段 ,
改变农田生态系统的环境因子, 使作物对生态因子
的要求与环境提供的因子更加吻合, 以增加作物生
态适宜性。从而设计较好的种植模式和调整优化种
植结构, 增加粮食产量[5−6]。这样不仅可以提高土地
利用效率, 同时对保护生态环境和粮食安全都具有
重要意义。
本文分析了运东滨海盐碱地区的农业生产特点
和与之对应的农田生态工程措施, 并通过对部分实
践内容结果的分析, 讨论农田生态工程对该区域农
作物种植适宜性的影响, 探究了新型农田生态系统
下的适宜种植模式和种植结构, 以及该区域生态工
程系统应用的前景和发展方向。
1 研究区概况及农业生产特点
1.1 气候和地理特点
河北运东滨海平原包括河北省黄骅(含中捷、南
大港)、海兴、盐山、孟村 4 个县(市)[7]。区内地势
低洼平坦, 海拔最高点 7.4 m, 最低点 1 m, 一般海
拔高度在 3~5 m。整个地势由西南向东北缓倾, 地质
时期滨海冲积平原曾多次受到海浸海退影响, 部分
土壤上有黄河泥沙沉积。平原上相对洼地和相对高
地微地貌交错分布[8]。区内人均占有淡水资源量仅
660 m3, 为全国平均数的 23.6%, 是我国淡水资源短
缺最严重的地区之一。同时, 该区又是我国地质环
境最脆弱地区之一, 不合理的水资源与土地开发、
工农业生产等经济活动, 造成地面沉降、地面塌陷、
地裂缝、海(咸)水入侵、地下水污染、湿地退化等环
境地质问题 [9]。但该区域浅层地下水埋深浅(0.2~3
m), 水化学类型为 Cl-Na, 矿化度高, 一般在 10 g·L−1
以上[10]。地下淡水层 320~600 m, 矿化度 1.5 g·L−1。
试验区年均气温 12.1 ℃[11], 旬平均气温和积温
见图 1, 年均无霜期 194 d, 年均日照时数 2 755 h。
降水量充足但分布不均, 1961—2011 年的年均降水
量 567.8 mm, 其中春季 64.1 mm, 夏季 410.4 mm,
秋季 88.7 mm, 冬季只有 4.6 mm。降水多集中在 7、
8月份(图 2)。年均水面蒸发量为 1 980.7 mm[12]。
该区域潮土类分布面积最大, 土壤水分和盐分
在垂直方向的上行与下行、积盐和脱盐过程具有鲜
明的季节性特点[13−14]。春季由于温度升高(图 1), 蒸
发量大、降水少(图 2), 为强烈蒸发−积盐阶段(3~5
月)[2]; 夏季由于蒸发和雨水淋洗的双重作用, 土壤
处于积累−脱盐反复阶段; 秋季由于温度降低, 土壤
处于脱盐阶段; 冬季干燥寒冷 , 降水极少 , 蒸发量
不高, 土壤中水分主要以气态形式向上层转移凝结,
盐分运动基本停止。由于土壤盐分周年变化明显(图
2), 改良易出现反复[3]。
1.2 农业生产特点
基于上述环境特点, 农作物在该区域种植有 3
大限制因子: 盐分胁迫、干旱和涝渍害[15−16]。
据王淑云等[17]统计, 1984—2008年 25年间河北
省沧州市辖区气象灾害数据 781 条, 其中风雹灾害
数据 221 条, 暴雨洪涝灾害 130 条, 干旱灾害数据
117条。并基于信息扩散理论、不确定性理论以及风
险矩阵法, 对沧州市风雹、干旱、连阴雨、暴雨洪
涝 4 种主要农业气象灾害风险进行综合评价 , 认
为运东滨海平原区属于中重度旱灾、轻涝和中度风
雹灾害区。干旱和涝渍害在该区域都具有季节性发
生的特点。45年降水数据显示, 3—5月份平均降水
量为 65.6 mm, 约为全年降水总量的 11.3%, 在春季
1682 中国生态农业学报 2012 第 20卷





图 1 试验区(河北省黄骅市)旬平均气温与积温周年变化
Fig. 1 Annual changes of ten-day average temperature and
accumulated temperature in the experiment area in Huanghua
City of Hebei Province



图 2 2011年试验区土壤盐分周年变化及 50年降水量
平均值
Fig. 2 Annual changes of soil soluble salt in 2011 and average
precipitation from 1961 to 2011 in the experiment area

极易发生干旱。邢开成等[18]研究认为, 沧州东部沿
海地区近 50年来降水量呈下降趋势, 而气温呈不断
上升趋势, 更进一步加剧了春季的旱情。相比春季,
7—9 月份降水量为 386.3 mm, 占全年降水总量的
66.3%, 雨水集中 , 单次降水量大 , 如 2005 年和
2006年单次降水分别为 162.2 mm和 104.9 mm[19−20],
极易形成涝渍害。
依据作物生长发育规律, 种子发芽和苗期生长
是对盐分最敏感的阶段[21]。土壤含盐量较高及季节
性土壤返盐是沿海滩涂植物立苗的限制因子, 土壤物理
和化学性状不良是植物生长发育的主要障碍[22]。地下
水位的高低决定了土壤蒸发水量。地下水位越高, 越
易积盐[23]。研究区域地下水埋深周年在 20~130 cm
之间, 尤其在 4—6 月, 蒸发量不断加大, 而降水量
很少, 此时地下水埋深发生剧烈下降, 在土壤耕层
迅速积累盐分。由于研究区位于土壤盐分表聚性很
强的黄淮海平原东部, 0~5 cm 土壤, 即作物播种深
度的含盐量为 6~60 g·kg−1, 是下层 20 cm处的数倍
至数十倍, 对作物出苗和保苗具有严重影响[3]。
1.3 农作物种植现状
2008年运东滨海平原农作物总播种面积 22.5万
hm2, 其中, 粮食、油料、棉花、蔬菜、其他作物播
种面积分别占 84.4%、2.9%、8.1%、2.0%和 2.6%。
2006—2008 年, 运东滨海平原小麦单产分别为 2.2
t·hm−2、3.3 t·hm−2和 3.7 t·hm−2, 玉米单产分别为 5.3
t·hm−2、3.9 t·hm−2和 5.3 t·hm−2, 年际变化剧烈[7]。
2011年在距离渤海 12 km的位于运东滨海平原东北
部的南大港管理区进行实地调查, 区域内作物种植
多为一年 1季, 且以棉花为主, 伴有少数春玉米。由
于棉花苗期干旱, 蕾铃期土壤湿度大, 或受涝渍害,
棉花产量普遍在 750~2 250 kg·hm−2 之间, 产量较
低。其他大田作物由于受到限制因子(图 3)的影响而
无法种植。



图 3 运东滨海区作物生育敏感期分布图
Fig. 3 Crops growth sensitive periods in the coastal area of
East Hebei Province
2 适宜的农田生态工程原理与实践
2.1 农田生态工程原理与实践
农业生态工程(agro-ecological engineering)是有
效运用生态系统中各生物种充分利用空间和资源的
“生物群落共生原理”、系统内多种组分相互协调和
促进的功能原理以及地球化学循环规律的实现物质
和能量多层次多途径利用与转化的原则, 设计与建
设合理利用自然资源, 保持生态系统多样性、稳定
性和高效、高生产力功能的农业生态经济系统所涉
及的工程理论、工程技术及工程管理[24]。云正明和
刘金铜 [25]认为, 农田(种植业)生态工程是农业生态
工程的基础和重要组成, 是根据系统工程理论, 多
种成分相互协调和促进的功能原则设计出的旨在取
得最佳经济、社会和生态效益的工程体系。不但包
括传统的间、套作等精细耕作技术, 又包括现代高
新技术的综合和配套应用。
2.1.1 暗管工程
暗管排水技术是干旱和半干旱地区防止洪涝灾
害和土壤盐渍化的一项重要水利措施。暗管排水工
第 12期 韩立朴等: 基于暗管埋设的农田生态工程对运东滨海盐碱地的改良原理与实践 1683


程一般由吸水管、集水管、沟附属建筑物和排水出
路组成。其遵循“盐随水来, 盐随水去”的水盐运移规
律 , 将排水管利用专业埋管机埋于地下一定深度 ,
淋洗盐渍土后的含盐水通过暗管集中排到明渠[12]。
在 3—6 月份, 尽管为旱季, 暗管对土壤盐分的
降低作用依然明显, 其中最大降幅为 39.6%, 平均
降幅为 28.7%。暗管的埋设使表土含盐量由对照的
大于 2 g·kg−1降至 1.4~1.9 g·kg−1, 对减轻土壤的盐害
具有重要意义。雨季暗管对土壤盐分的降低幅度更
大, 平均降幅为 47.8%, 达到 0.75 g·kg−1, 表层土壤
已接近脱盐化。进入夏季, 随降雨量增大, 地下水埋
深逐渐变浅, 暗管排水的效果得以体现, 进入丰水
期, 暗管的降渍效果更加显著, 7—9 月埋设暗管区
地下水埋深较对照区显著下降, 与对照相比, 最大
降幅为 50.4%[26]。暗管在排涝和降低土壤盐分方面
具有重要作用。
2.1.2 咸水结冰灌溉
咸水结冰灌溉是指利用苦咸水自然冻结改良盐
渍土的方法[27]。在冬季抽取地下咸水对盐渍土进行
灌溉, 咸水受低温作用会在盐渍土表面形成一定厚
度的咸水冰层, 春季融化时咸水冰层中的浓咸水融
化在先、微咸水融化在后, 这种梯次入渗对滨海盐
渍土具有良好的洗盐作用, 可以降低土壤表层(作物
根区) 的盐分含量, 并能保持土壤墒情[28]。咸水结
冰灌溉可有效增加土壤表层含水量。咸水结冰灌溉
下 40 cm 以上土层含水量与对照差异均达到显著水
平, 20 cm 以上土层差异达到极显著水平[29]。而采用
(微)咸水灌溉同样有效地增加了土壤水分, 保证了
棉花的出苗。棉花播前采用含盐量为 3 g·kg−1海冰水
灌溉, 与不灌溉相比, 土壤垂直剖面各层次含水量
均显著增加, 且灌水量越大, 各土层含水量越高。灌
溉后 0~20 cm 土层变化最为剧烈, 土壤含水量比灌
前提高 14.35%~23.16%, 20~60 cm土层比灌溉前提
高 2.21%~9.55%[30]。
咸水结冰灌溉的冰层春季融化入渗后可有效降
低土壤播种层和根层盐分。在咸水结冰灌溉前, 各
处理 0~20 cm土层土壤含盐量在 5.8~6.9 g·kg−1之间,
1 m土体平均含盐量在 6.8~7.8 g·kg−1之间, 无显著
差异。咸水冰融水入渗后, 灌溉处理的 0~20 cm 表
层土壤含盐量下降到 3.9 g·kg−1, 而对照的含盐量则
上升到 12.7~14.7 g·kg−1, 是灌溉处理的 2.7~3.0倍[31]。
2.1.3 其他农田工程手段
微咸水灌溉: 在微咸水灌溉下, 冬小麦或玉米
产量一般能达到充分淡水灌溉的 85%~90%, 同时节
约淡水资源 60%~75%[32]。有机培肥: 生物有机肥指
将特定功能微生物与主要以动植物残体为载体的有
机物料复合而成的一类兼具微生物肥料和有机肥料
效应的肥料[33]。施用有机肥后, 土壤 pH 随施肥量
增加而有不同程度的降低, 幅度为 0.5%~4.4%; 同
时土壤有机质、速效磷、速效钾含量增加。土壤有
机培肥具有改善土壤养分环境的作用。雨水收集利
用: 在宽阔地建设集雨池 , 雨季收集雨水 , 干旱季
节进行灌溉洗盐, 在农业生态工程等建设中发挥了
举足轻重的作用[34]。
2.2 农田生态工程的系统作用
在运东滨海平原区, 针对该区域 3 种农业生产
的限制因素, 综合运用农田生态工程手段可以系统
地解决春季干旱、土壤返盐、 夏季涝害等农业生产
限制问题, 充分利用“盐随水来, 盐随水去”的土壤
水盐运移规律改良盐碱地。农田生态工程的核心是
排水和控水, 排水设施是基础。明沟和暗管都可以
起到很好地排控水效果, 但在耕地不断减少的今天,
通过暗管排水代替明沟, 对增加耕地, 保证粮食产
量具有重要意义。因此, 暗管工程是运东滨海盐碱
区农田生态工程的基础工程, 有了排水能力, 其结
冰灌溉、咸水利用等带来的盐分积累作用才能被消
除, 洪涝灾害才能被降低, 土壤培肥才有意义。
3 农业生态工程在运东滨海盐碱区应用的
案例分析
3.1 农业生态工程的设计与实施
3.1.1 试验地概况
试验地位于河北省沧州市南大港管理区东南距
离渤海海岸线 12 km 的盐碱荒地, 周围有农田, 试
验地地势低洼, 周年土壤盐分在 2.0~6.0 g·kg−1, 地
下水埋深在 20~130 cm。
3.1.2 农业生态工程的实施
本研究中的农田生态工程系统包括暗管工程和
以暗管工程为基础的暗管排水排盐技术和微咸水、
咸水直接灌溉技术。其具体实施过程如下:
暗管工程: 在试验地埋设直径 8 cm的 PVC双螺
纹打孔入渗管 , 管周围铺设沙子和石子作为滤料 ,
管间距 60 m, 长 110 m, 埋深 1.6 m, 坡降比为 5‰。
平行埋设 3 根, 管头设集水井, 井与井用导水管联
通, 导入 20 m×20 m集水池, 集水池设强排泵。在距
离暗管埋设区 200 m的地方设置对照区。
暗管排水排盐: 在夏季单次降水 70 cm 以上或
地下水埋深小于 30 cm 时进行排水洗盐, 直到地下
水埋深降至 80 cm时停止抽水。2011年 7—8月间共
抽水 3次, 2012年抽水 1次, 持续 20 d。
咸水灌溉: 春玉米 16 m2的小区 4次重复, 拔节
期咸水灌溉 , 咸水浓度 6 g·L−1, 灌溉量为 1 200
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m3·hm−2。小麦抽穗期在小麦田划分出 12个 4 m×4 m
的小区, 对小麦实施 6 g·L−1浓度的咸水灌溉, 灌溉
量为 1 200 m3·hm−2和不灌溉处理, 6次重复。随机排
列。西瓜和秋白菜采用 6 g·L−1的咸水点灌, 用水量
100 m3·hm−2。
农作物与其相对应的农田生态工程技术参见表 1。
3.1.3 作物种植
2011 年分别在暗管区和对照区分别种植冬小
麦、春玉米、棉花、夏谷子和秋白菜。春玉米于 5
月 12日种植, 9月 26日收获, 品种为“郑单 958”, 株
距 25 cm, 行距 50 cm, 生长期内一次性施用底肥磷
酸二胺 450 kg·hm−2。棉花 5月 12日种植, 11月 5日
收获完毕, 品种为“国欣棉 SGK-3”, 株距 30 cm, 行
距 65 cm, 生长期内一次性施用底肥磷酸二胺 450
kg·hm−2。杂交谷子于 6月 30日种植, 9月 27日收获,
行距 40 cm, 株距 10 cm, 生长期内一次性施用底肥
磷酸二胺 300 kg·hm−2。秋白菜于 2011 年 8 月份种
植, 株距 40 cm, 行距 60 cm, 底肥施用磷酸二胺 300
kg·hm−2, 11 月份收获。冬小麦于 10 月 6 日播种, 6
月 19 日收获 , 品种为“小偃 60”, 播种量为 150
kg·hm−2, 底肥施用磷酸二胺 300 kg·hm−2, 拔节期施
用 200 kg·hm−2 尿素。西瓜品种为“京欣 3 号”, 于
2012年 4月 26日播种, 株距 60 cm, 行距 200 cm, 施
用磷酸二胺 200 kg·hm−2作为底肥。2012 年 7 月 1
日在小麦地复种夏玉米, 行距 50 cm, 株距 25 cm,
品种为“郑单 958”, 生长期内一次性施用底肥磷酸
二胺 150 kg·hm−2。
3.1.4 作物收获
棉花: 在暗管和对照区棉花田随机取 4 m2收获,
测定棉花籽棉产量, 重复 4次。春玉米和夏玉米: 随
机选定 5行 4 m收获鲜玉米, 风干后脱粒, 计算产量,
重复 4 次。夏谷子: 随机选取 4 m2收获, 脱粒后风
干称重, 计算产量。冬小麦: 成熟期随机取 2 m2收
获, 脱粒风干后计算产量, 重复 6次。其他作物均按
10 m2收获, 重复 3次。根据面积计算作物产量。
3.2 农田生态工程实施前后作物种植变化
3.2.1 作物产量和种类
在农田生态工程实施区, 棉花产量由对照区的
586.7~1 402.1 kg·hm−2增加到 2 299.7~3977.9 kg·hm−2,
产量增加 3~4 倍。这一方面是由于农业生态工程的
实施改善了棉花的生长环境, 另一方面是由于试验
区处于低洼地带, 前期土壤盐分较重且后期涝害严
重, 对照区棉花产量低造成的。
试验区从未种植过玉米、小麦、谷子、西瓜和
秋白菜。实施农业生态工程后, 试种上述作物, 均取
得了一定的产量。其中春玉米和夏玉米产量与
2006—2008 年运东滨海平原的平均水平 3 873.0~
5 310.0 kg·hm−2[7]相当或更高。首次在该区种植杂交
谷子获得了 3 378.2~6 146.5 kg·hm−2的产量。其他作
物产量参见表 2。
以暗管为基础的农田生态工程的实施, 不但增
加了已有作物的产量, 同时增加了作物种类, 为新
的种植制度和栽培模式创造了良好条件。
3.2.2 适宜耕作制度的变化
农田生态工程的实施改变了自然状态下土壤不
同层次和不同季节盐分和水分的分布, 使作物在易
遭受胁迫的敏感时期规避了危害, 从而增加了适宜
种植作物的种类。夏季作物的增加, 以及冬小麦的
适宜性增加, 使得一年两熟成为可能。
小麦−玉米一年两熟种植制度 : 此种植制度在
试验区实施的主要障碍是小麦返青期盐分胁迫, 灌
浆期干旱和夏玉米苗期涝害。农田生态工程可有效
缓解上述问题, 使小麦−玉米一年两熟成为可能。试
验表明 , 试验区小麦−夏玉米轮作种植可实现粮食
总产量 9.6~10.8 t·hm−2。
小麦−谷子轮作制度 : 试验区谷子种植的主要
障碍是盐分胁迫和苗期涝害。通过暗管工程可以快
速将田间积水排出, 减少谷子幼苗淹水时间, 同时
选择生育期较短、耐盐性较强的品种, 使谷子顺利
完成生命周期。田间试验结果显示, 小麦−谷子轮作


表 1 运东滨海盐碱地试验区种植的农作物与其对应的农田生态工程技术手段
Table 1 Crops planted in saline-alkali soil of the coastal area of East Hebei Province and their corresponding farmland ecological
engineering and techniques
作物 Crop 工程技术手段 Engineering and technique
棉花 Cotton 暗管排涝 Subsurface pipe drainage
春玉米 Spring maize 咸水直灌, 间断性控水位 Saline water irrigation, intermittently controlled groundwater depth
小麦 Wheat 咸水直灌, 间断性控水位 Saline water irrigation, intermittently controlled groundwater depth
夏玉米 Summer maize 暗管排涝 Subsurface pipe drainage
谷子 Foxtail millet 暗管排涝 Subsurface pipe drainage
西瓜 Watermelon 咸水直灌 Saline water irrigation
秋白菜 Chinese cabbage 雨水+咸水混灌 Rain water and saline water mixed irrigation

第 12期 韩立朴等: 基于暗管埋设的农田生态工程对运东滨海盐碱地的改良原理与实践 1685


表 2 农田生态工程实施对试验区主要作物种类和产量
的影响
Table 2 Effects of farmland ecological engineering on suitable
crop types and yield in the experimental area
无农田生态工程区
Area without farmland ecological engineering
作物 Crop 产量 Yield (kg·hm−2)
棉花 Cotton 586.7~1 402.1
农田生态工程区
Area with farmland ecological engineering
棉花 Cotton 2 299.7~3 977.9
春玉米 Spring maize 4 648.5~6 720.8
小麦 Wheat 2 119.5~5 839.5
夏玉米 Summer maize 3 774.2~5 254.5
谷子 Foxtail Millet 3 378.2~6 146.5
西瓜 Watermelon 7 518.0~12 244.0
秋白菜 Chinese cabbage 37 687.5~46 845.0

可实现粮食总产量 9.1~11.9 t·hm−2。
另外, 通过咸水结冰灌溉[27]、咸水直接灌溉、
暗管排涝排盐以及雨水咸水混合灌溉, 缓解春季盐
分胁迫和干旱危害, 降低夏季涝渍害危害程度, 秋
季补充土壤水分, 还能够实现西瓜−谷子、西瓜−油
葵、西瓜−秋白菜等粮食作物和经济作物轮作, 实现
该区域农作物种植制度的多样性。
4 前景与展望
在盐碱地改良的各项技术手段中, 单项技术措
施都有一定的局限性。咸水结冰灌溉与咸水灌溉虽
然在世界各地都有成功的应用经验, 但也存在一些
问题, 主要是因不合理的咸水灌溉引起的土壤盐渍
化, 有的积盐过度而废耕, 给农业生产造成了巨大
损失。如甘肃民勤湖区, 20世纪 70 年代初期由于石
羊河来水减少, 湖区河水不足, 就开始打井提咸水
灌溉农田 , 灌溉初期作物生长良好 , 并能增产 ; 到
20 世纪 70 年代末至 80 年代初土壤盐化急剧上升,
1978 年产量只有 1 500~3 000 kg·hm−2, 有近 7 000
hm2 耕地土壤含盐量达到 6 g·kg−1 以上, 最高的达
20 g·kg−1, 不少土地因盐渍化过重而弃耕[35]。暗管排
水改善了土壤的通气透水状况, 导致耕层有机质矿
化速度加快, 土壤易氧化有机质含量有所降低, 其
有机质含量在暗管有效年限长的样点则出现了明显
降低的趋势, 速效磷、速效钾含量均有所下降[36]。
农田生态工程是多种技术的综合使用, 其遵循
作物生长规律, 通过调整盐碱地土壤水分、盐分季
节性分配, 使作物避开其受盐分、水分胁迫敏感期,
减少胁迫危害次数和危害程度, 在周年内达到土壤
积盐与排盐平衡。农田生态工程治理盐碱地的核心
并非一味追求降盐, 而是合理地调整水盐分布, 拟
达到土壤水盐环境与作物相适宜, 使作物顺利完成
生命史, 并获得较高产量。在运东滨海平原盐碱区,
充分考虑当地农业生产特点, 围绕干旱、洪涝和土
壤盐碱危害, 以春季防止返盐、咸水资源利用、夏
季排涝排盐为目的, 再辅以相应的土壤培肥与管理
技术, 保证作物生长, 将成为该区域农田生态工程
的重要工作。其具体内容在于通过咸水灌溉技术在
干旱时期补充水分, 利用暗管排水工程在雨季对农
田进行洗盐和排涝 , 在年际间形成“补水−增盐−洗
盐−养分流失−土壤培肥”的循环(图 4)。



图 4 运东滨海盐碱区农田生态工程改良盐碱地原理
示意图
Fig. 4 Blue map of the farmland ecological engineering in
coastal area of the East Hebei Province

目前运东滨海盐碱地治理实施的农田生态工程
包括暗管工程和与之配套的技术体系。技术体系包
括咸水结冰灌溉技术、微咸水直接灌溉技术、暗管排
水排盐技术、降水收集利用技术及土壤培肥技术等。
该农田生态工程体系具有如下特征:
第一, 综合运用多项技术, 核心是根据气候和
土壤环境年际变化特点季节性地利用“补水+降盐、
抑盐+排涝、洗盐+雨水收集利用”技术改善土壤环
境。第二, 工程的实施结合作物生长敏感时期, 实现
“补水增盐−排水洗盐”的螺旋式循环, 最终达到作物
生长与水盐变化周期相吻合的平衡状态。第三, 在
水盐变化规律与作物生长相吻合的状态下, 利用优
良品种、雨水资源以及有机培肥等措施增加作物的
产量, 提高盐碱地利用价值。盐碱地的改良是一个
系统工程, 更是一个生态工程。农田生态工程系统
改良盐碱地必将朝着系统性、互作性、循环性方向
发展。
1686 中国生态农业学报 2012 第 20卷


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