农田涝渍、田间排水与涝渍地利用研究进展

陈清华，朱建强，刘章勇(长江大学农学院，湖北荆州434025）

中国地处亚洲，幅员辽阔，拥有多个气候带类型，全年降水量在季节上分配不均匀，年际间变化也很大。所以涝渍灾害在农业生产上时有发生，严重制约着我国农业的发展。我国南北共有3027万公顷的涝渍地，主要分布在淮河流域的淮北平原、滨湖滩地、里下河水网地区，长江流域的江汉平原、鄱阳湖和洞庭湖滨湖地区、下游沿江平原洼地，太湖流域圩区，珠江流域的珠江三角洲、山谷冲垄谷地等。朱建强[1]对涝渍地和涝、渍的概念曾做过界定，指出涝渍地是易涝易渍耕地的简称，通常指常年或经常性滞水的农业用地；“涝渍”又可细分为 “涝”和 “渍”2种不同的情况，其中农田淹水超过作物耐淹水深和耐淹历时进而影响作物正常生长时的农田水分状况称作 “涝”，而因土壤地下水位过高引起作物根层水分含量过高，根层土壤肥力因素失调，导致作物不能正常生长的水分状况称为 “渍”。涝和渍作为一个统一过程进行研究是最近几年国内排水研究领域的热点问题。涝渍成因研究是涝渍灾害的基础性研究，可为涝渍灾害的关键技术研究及涝渍研究成果的转化与应用等提供理论依据。

1 农田涝渍的形成

涝渍地是介于早地与浅水域之间的土地单元，其中作为种植利用的部分称为易涝易渍农田，属于中低产田的一种[1]。易涝易渍农田一般占所在地区耕地的25%～30%，特殊地段占到耕地面积的60%。从实质看，涝渍地实际上属于湿地范畴，是湿地中作为农业利用(种植或养殖）的一种土地资源，可谓之农业湿地[1]。在南方的易涝易渍地区，降雨一般集中在4～8月。经常是强降雨过程带来的地面积水刚刚排完，地下水位还未来得及下降，新一轮降雨又来临，从而导致地下水位持续较高，形成了先涝后渍的局面[1]。因此，涝渍危害的发生具有相伴相随的特征，久涝必定滞水为渍，先涝后渍，涝渍相随。为满足涝渍治理的需要，许多学者对某些低湿平原涝渍成因进行了系统研究，其中以江汉平原、三江平原、淮北平原、鄱阳湖平原为最多。涝渍地的形成是许多自然地理因素相互影响和相互制约形成的，其形成主要因素可概括为以下几点。

1．1 大气降水

大气降水是产生涝渍灾害的主导因素，特别是与大气运动相联系的强降水过程、连阴雨往往会造成较为严重的农业涝渍灾害。大气降水包括降水量、降水季节的分配以及次降雨过程。

我国南方地区夏秋之际多台风暴雨，春季多连日阴雨，均容易产生涝渍灾害。江汉平原位于北亚热带季风气候区，年降水量1100mm左右，降水季节主要集中在4～10月份。该区降水也极不稳定，年际变化大，丰枯年地表径流量之比达12．2∶1，各地年降水距平为±(121～237）mm，年平均相对降水变率为11%～18%。一年中以夏季降水最不稳定，相对变率达30%～39%，距平±150mm左右[2]。强降水过程多导致田间积水成涝，排水不畅时作物还会涝后接着受渍，即所谓涝渍相随。

在我国江淮地区，由于季风气候的原因，受到了西太平洋副热带高压、强弱及其随季节变化早晚等因素的影响，又加之靠海、地形等因子的配合，雨量主要集中于5～10月，特别是在7、8月份常发生大范围降雨，极容易产生连续暴雨[3]。由于一时排出较难，造成夏秋涝渍灾害。例如洪汝河流域，降水量在年际间变化大(近几十年最大和最小年降雨量倍比为2．5～5．0），在年内分布不均，在大水之年或丰水的月份易发生洪涝灾害。通常在6～9月份汛期的4个月内降雨量占全年降雨量的60%，常以暴雨形式出现，极易形成农田涝渍灾害[4]。在东北的三江平原，虽然年降水量不算大(只有500～650mm），但由于年降水量的55%～70%主要集中在6～8月[5]，加之地势平坦低洼、河流坡降平缓、排水能力较差，亦存在涝渍灾害问题。

总之，降水量较大、降雨集中(4～6个月的降水量约占年降水量的75%以上）或降水持续时间长，水分下渗困难或径流滞缓，是我国湿地或平原涝渍地形成的主要气候水文特征。

1．2 地形、地貌条件

涝渍灾害的发生除了降水因素外，也与地形地貌条件密切相关。在江淮地区，地形类型多样，平原、冈地、山地、丘陵皆有，它们都是造成该地区涝渍灾害多发的重要因子。尤其是江淮地区洼地，排泄条件很差，易产生渍害和高矿化地下水上升到作物根层。地形地貌对地表水的再分配起到关键作用，控制了地表水的排泄条件，也控制了地下水的分布和补给关系。洪汝河流域系淮河水系，属低山区，地形和河流都是上陡下缓，每遇暴雨山水及地表径流都会迅速汇流到河道上游，与平原汇水争夺河道造成壅水而影响泄洪和排涝，加上地形低洼，造成区域性的洪涝渍害[5]。

积水易涝的平原地区往往与新构造运动联系在一起。三江平原是中国新构造运动沉降幅度较大的地区之一，也是易受涝渍危害的地区。裘善文等[6]研究表明，自第四世纪以来，三江平原一直在间歇性的沉降，在沉降过程中有回升，使平原地区第四纪沉积物出现了自上至下、由粗到细，粘土沉积地表的沉积规律，致使水流排泄不畅，亦有粘土层阻碍下渗、径流停滞地表致涝问题。因此，刘兵等[7]认为东北地区的三江平原地形地貌也是造成涝渍地的重要因素之一。松花江、黑龙江和乌苏里江及其支流多次改道变迁而形成的冲积低平原，全区河漫滩宽广，径流滞缓，平原上古河道遍布，星落密布和大小各异洼地，地面切割微弱，地势低平，坡降小。这些微地形地貌对地表径流的汇集有很大作用，加上地下水位较高，水分下渗困难，所以造成平原区涝渍灾害的频繁发生[8]。

江汉平原地处大地构造的断拗区的长江中下游地区，所以中低四周高。而江汉平原在地质构造上属新华夏系第二沉降区，进入全新世后，长江水面上升，洪水多发，长江和汉水的多次决口分流，使长江与汉水支流之间形成洼地，农田地下水位高，极易形成潜育化或沼泽化渍害低产田。江汉沉降带是一个白垩纪延续至今的构造沉降盆地，以华容隆起为界，北为江汉盆地，南为洞庭盆地，蜿蜒曲折的荆江即发育其间，这一地质背景决定着本区水患生成的自然条件[9]。

鄱阳湖圩区位于长江中游，是著名的鱼米之乡。但是涝渍灾害已是严重制约着圩区农田的高产和稳产。从全新世以来，鄱阳湖地区接受了江西省境内赣江、抚河、信河、饶河和修水5大河流的来水沙冲击，慢慢地形成了盆地特有的沉积模式，这5大河流成辐射状在鄱阳湖汇合，形成了湖泊密布、河流纵横交错的一个典型性的吞吐型连河湖区。张建新等[10]指出，第四纪地质环境变迁的结果，使鄱阳湖区形成了一个积水易受涝渍危害的盆地。

1．3 土壤的透水性

土壤自身的物理性质也是造成涝渍地的一个重要因素之一。土壤质地粘重，物理性质不良，持水力强，贮水、释水和渗透性弱，容易形成表层土壤过湿、饱和而发生涝渍灾害。另外，土壤质地的剖面构型，对土壤渍害的影响也很大，如通体粘质、上粘底沙或沙粘夹层的土壤易发生渍害。

三江平原地区土壤大部分为白浆土，土壤母质粘重，持水力强，贮水、释水和透水性差，降雨稍多土壤便饱和，造成土壤过湿，进而形成涝渍。黑龙江省耕地90%以上处在质地粘重的土壤上。许多学者研究根据耕地土壤类型和水分来源，将三江平原涝渍地分为3种类型[11]：1）地表残积水型涝渍，以白浆土类为代表。土壤表层很薄，心土粘重，降雨之后常有大量地表水滞留于地表而形成涝渍。2）地下上层滞水型涝渍，以黑土、草甸土、泥炭沼泽土为典型。表层土壤厚，孔隙度达15%以上，心土粘重，透水性差，雨水入渗受到心土严重阻隔，形成地下上层滞水而导致涝渍。3）地下水位过高性涝渍，主要分布在松花江、黑龙江沿岸和兴凯湖区域。

江汉平原的土壤成土母质主要是由江河的冲积物和湖相沉积物堆积而成的，湖相沉积物、质地比较粘重均一，土壤孔隙不发育且很少、渗透性很差。所以，内排水能力差，地下水在这类土壤渗流极为滞缓。这一类土壤多数分布在地下水位高、低洼湖区的农田，极易形成潜育化或沼泽化渍害低产田。在鄱阳湖圩区也有类似情况，由于地表有3～5m厚的粘土层，当遇到雨水或地表径流由上而下流入土壤后，在粘性土层中下渗是很缓慢的，就极易形成 “上层滞水”，而造成某一层段的土壤水分长期饱和，从而使土壤向潜育化方向发展。所以，造成圩区土壤次生渍害和向次生潜育化方向发展的主要原因是土壤层中 “滞水”，而不是深埋在3～5m以下的地下水[12]。

比较典型的涝渍地，在表层一定深度下有一起隔水、阻水作用的粘土层，其上部土层透水或相对透水，当接受降雨后或地表径流后，尽管无其他水源或地下水补充，土壤也会达到水饱和状态；涝渍土壤的另一种类型就是土壤透水性好，但由于地下水位长期过高亦可形成涝渍。

1．4 人为因素

农业涝渍灾害的发生及其作用程度除了与自然因素直接有关外，还与人为因素有关。譬如，农田涝渍灾害主要针对作物，因此，垦殖、耕作方式、水利条件等均会影响涝渍灾害的演变。

大规模围湖垦殖加剧区域涝渍灾害。20世纪50年代初，江汉平原湖泊面积达8380km2，但到20世纪80年代，垦殖使湖群面积减少到2800km2，按平均蓄水深0．55m计，调蓄总量减少30多亿立方米。由此区内承泄区面积减少，因而加大了对排水能力的要求，农田积水不能迅速排除，农田地下水位难以降低，内渍水位有升无降，严重影响土壤理化性状，致使潜育化、次生潜育化涝渍地面积增大，从而会加速、加剧涝渍灾害。

不合理的灌溉制度，长期只灌不排或重灌轻排，加重了耕层水的滞留，形成大面积次生渍害田和次生潜育化渍害田。不合理的耕作制度，最突出的表现是长期单一种植水稻，农田灌水时间长达半年之久，不少地方大引大灌，使农田地下水位抬高，犁底层滞水消退极为缓慢，加上连年湿耕浅耕，粘粒下移，堵塞土壤孔隙，更加重了耕层水的滞留，因而形成大面积的次生潜育化渍害田。

另外，在一些地区修建圩堤却忽视了内部排水，因隔断了自然排水出路而加重了涝灾。再者，只蓄不泄、排水沟系布局和修建不当，也会造成涝渍危害。

2 基于涝渍防治的田间排水

农田在涝、渍状况下，土壤水分过多、通气不良，而使农作物根系活动层内的有毒物质不断积累，造成不利农作物生长的环境。生产实践表明，涝、渍是影响易涝易渍地域农作物生长、产量及品质的重要因素。因此，排除田间涝水、渍水可以降低农田地下水位，调节作物根系活动层的水气比例，排除有害物质，改善土壤环境，从而有利作物的生长和产量、品质的提高。沈荣开[13]、朱建强等[1]在涝渍双重因素影响下的农田排水模式方面进行了多年的研究。现将有关研究总结如下。

2．1 根据作物耐涝深度和允许受涝时间排涝

作物对淹水及其淹水时间有一定的敏感性，当田间涝水超过作物某一深度或淹水时间超过某一值时，就会对作物的生长发育、最终产量乃至品质产生较大影响。因此，农田水利上常以作物某生育期的耐淹深度和耐淹历时作为田间排涝的依据，我国现行农田排水规范对此亦有明确规定[14]。

2．2 根据地下水的适宜埋深排渍

适宜地下水埋深不仅与作物种类和生育期有关，而且还取决于土壤的理化性质。据国外资料，在不同质地土壤上，地下水位对作物产量的影响是不同的，当地下水位由过高状态下降时产量有所增加，而且地下水位有一最优范围，当地下水位超过这一范围时，则产量再次下降。适宜地下水埋深作为排水指标，它具有动态性、地域性和对特定对象的适用性[1]。在动态性方面主要是针对作物不同生长发育期要求与之相适应的地下水位控制标准；地域性涉及到农业气候、土壤、种植制度等因素；适用性指任何排渍指标都有明确的适用范畴或适用对象，由于作物种类不同，其耐渍的能力也不相同。

2．3 以地下水连续动态SEWX为依据排渍

在以地下水适宜埋深为指标的基础上，国内外研究者提出了地下水连续动态SEWX指标，并试图用于排水设计。荷兰人Sieben提出以100～200cm·d作为旱地作物排渍设计的依据，朱建强[1]以作物减产10%～15%作为选择排渍指标的依据，棉花花铃期和油菜花果期建议SEW30为80～120cm·d时为排水最佳时期；大豆结荚期SEW30在150～200cm·d时建议为最佳排水时期。

2．4 防涝除渍的田间沟管组合形式

沟管组合除涝防渍排水由大、中沟构成骨干排水系统，小沟和暗管构成田间排水系统。由大、中、小三级排水明沟组成农田除涝排水系统，小沟和暗管构成控制地下水位的防渍系统。田间排沟与管的布置既要满足除涝防渍要求，又要经济合理，这也是沟管组合排水的关键所在。在江汉平原湖区渍害低产田改造中，通过合理布设农田排水沟、在田间埋设地下排水暗管，控制沟渠水位和稻田适宜渗漏量，改造2～3a后，耕层下对作物有害的青泥层下降或消失，逐步成为稳产高产农田，不仅水稻单产由350kg／667m2提高到480～550kg／667m2，而且还增收一季小麦，单产达250～300kg／667m2[15]。

3 结语

涝渍地主要分布在平原湖区，涝渍危害严重影响着我国农业的发展和粮食的安全，积极防控涝渍是区域农业可持续发展的客观需要。作为一种土地资源，涝渍地具有多宜性，蕴藏着巨大的生产潜力，对涝渍地经过不同改造可进行农业种植和水域种养，发展多种经营[16]。实践证明，科学合理地利用涝渍地，减灾增收效果十分显著。因此要树立正确的灾害治理观和科学的资源利用观是十分重要的。第一要正确地看待涝渍地，把它作为一种宝贵的土地资源，做到开发利用与保护的高度统一；其次，要辨证地看待涝渍。对农作物而言，涝渍有害，例如江汉平原处于涝渍环境之中，而此处有发达的淡水养殖业和丰富的生物资源。应当调控涝渍、保护生物多样性，做到除害兴利；其三，要因地制宜，综合开发，合理利用，做到宜农则农、宜渔则渔。农田涝渍是影响农业可持续发展的关键因素，要以此为突破口，在治理上主攻水土，强调水土资源的合理开发利用；在实践上，要在水土整治的基础上实行农业种植与水生种养结合，突出经济效益和社会效益，积极探索适合地域性的涝渍地域农业可持续发展的新途径。

[1]朱建强 ．易涝易渍农田排水应用基础研究 [M]．北京：科学出版社，2007．

[2]刘章勇，刘百韬 ．江汉平原涝渍地的成因、演替与分异规律研究 [J]．农业现代化研究，2003，24（1）：24-28．

[3]张崇旺 ．明清时期江淮地区频发水旱灾害的原因探析 [J]．安徽大学学报，2006，30（6）：107-113．

[4]潘文胜，付青枝，赵 从 ．洪汝河流域姜黑土区旱涝渍灾害成因与防治 [J]．节水灌溉，2008，（5）：25-26．

[5]闫敏华 ．东北地区器测时期气候变化及其地域差异研究 [M]．北京：科学出版社，2007．

[6]裘善文，孙广友，夏玉梅 ．三江平原中东部沼泽湿地形演化趋势的探讨 [J]．湿地科学，2008，6（2）：152-153．

[7]刘 兵，朱广石 ．东北农田涝渍成因和治理研究概况 [J]．广东农业科学，2010，11（2）：276-278．

[8]中国科学院长春地理研究所沼泽研究室 ．三江平原沼泽 [M]．北京：科学出版社，1983：58-59．

[9]张人权，梁 杏，陈国金，等 ．长江中游盆地地质环境系统演变与防治对策 [J]．长江流域资源与环境，2000，9（1）：104-111．

[10]张建新，胡胜华，崔 涛 ．全新世以来区域构造及气候因素对都阳湖盆地沉积特征的影响 [J]．2005，7（4）：4-8．

[11]姚章村，刘宗建 ．三江平原涝渍分类和不同治理阶段研讨 [J]．现代化农业，1993，（4）：7-9．

[12]刘群红，叶 滢 ．对鄱阳湖区涝渍问题的讨论 [J]．江西师范大学学报(自然科学版），2002，26（3）：275-278．

[13]沈荣开，王修贵 ．涝渍排水控制指标的初步研究 [J]．水利学报，1999，（3）：71-73．

[14]中国水利水电科学研究院 ．SL／T4-1999农田排水工程技术规范 [S]．北京：中国水利水电出版社，2000：35．

[15]孙万弟，朱锦泉 ．渍害田地下排水技术与江汉平原农业综合开发 [J]．长江流域资源与环境，1993，2（1）：31-34．

[16]朱建强，黄智敏 ．江汉平原的涝渍地及其开发利用 [J]．湖北农学院学报，2004，24（4）：248-252．