大慶地區(qū)鹽堿地改良及研究進(jìn)展綜述

趙朋成　李佩東　王　燁　王宏燕*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.北大荒墾豐種業(yè)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090)

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大慶地區(qū)鹽堿地改良及研究進(jìn)展綜述

趙朋成1李佩東2王燁1王宏燕1*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.北大荒墾豐種業(yè)股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150090)

介紹大慶地區(qū)鹽堿地發(fā)展歷史及分布現(xiàn)狀，大慶地區(qū)鹽堿地形成的原因，分析鹽堿地對大慶地區(qū)土地利用的威脅及潛在危害。對現(xiàn)有鹽堿地的研究進(jìn)展加以整合說明，指出各修復(fù)辦法的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)一步明確在現(xiàn)有條件下鹽堿地改良的研究方向，并針對大慶地區(qū)鹽堿地的特征給出改良建議。

大慶；鹽堿土；改良措施

鹽堿土廣泛分布于世界各地。據(jù)聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)和糧農(nóng)組織(FAO)不完全統(tǒng)計(jì),全世界鹽漬土面積為9.54×108hm2左右,且呈增長趨勢, 每年以1.0×106—1.5×106hm2速度增長，對世界土地資源的有效利用是嚴(yán)重的威脅。我國大約有鹽堿地總面積9.91×107hm2,其中包含被稱為世界三大鹽漬土集中分布區(qū)之一的松嫩平原西部，而大慶就位于松嫩平原西部、黑龍江省西南部。

1　大慶地區(qū)鹽堿地概況

大慶市位于黑龍江省西南部、松嫩平原的西部,地理坐標(biāo)為123°35′—125°45′E、44°40′—46°N,包括大慶、肇州、肇源、林甸和杜爾伯特蒙古族自治縣,土地總面積2 121 900hm2。黑龍江省20世紀(jì)80年代第二次土壤普查結(jié)果顯示,黑龍江省鹽漬土面積合計(jì)為2.29×106hm2,占全省土壤總面積的5.04%,涉及鹽漬土的亞類土壤有10個(gè)。在鹽漬土的總面積中,草甸鹽土、沼澤鹽土、堿化鹽土及草甸堿土等亞類分別占鹽漬土總面積的1.98%、0.57%、3.23%及4.85%,鹽化、堿化草甸土分別占21.11%及8.90%,鹽化沼澤土占1.24%,鹽化、堿化草甸黑鈣土分別占0.19%及0.13%,余則為潛在鹽漬化的黏質(zhì)石灰性草甸土,占57.80%。在上述第二次土壤普查的鹽漬土面積中,已墾為耕地的面積為1.6×106hm2,占其上述第二次土壤普查鹽漬土總面積的69.86%,而占全省耕地總面積1.154×107hm2的13.7%。在鹽漬土耕地的構(gòu)成方面,其鹽土的耕墾率僅為0.53%,堿土僅為0.68%,石灰性黑土約占16.06%,而石灰性草甸土則達(dá)82.73%[1]。

張樹文等人以20世紀(jì)50年代中期1∶100 000地形圖和2000年Landsat/TM影響為數(shù)據(jù)，通過技術(shù)手段分析了近50年東北地區(qū)鹽堿地時(shí)空變化特征，結(jié)果表明，松嫩平原和呼倫貝爾草原是東北鹽堿地的主要分布區(qū)，50年間鹽堿地面積增加了160.8×104hm2，并且總體呈擴(kuò)展和破碎化的趨勢，鹽堿程度加重，以中重度鹽堿化為主。其中大慶地區(qū)鹽堿化程度變化明顯[2]。

于洋等人利用GIS 的空間疊加分析功能以及LANDSAT TM影像數(shù)據(jù)和各種地理背景數(shù)據(jù)，對大慶市土地鹽堿化景觀特征和發(fā)展過程進(jìn)行分析與研究。結(jié)果顯示，截至2006年，大慶市土地鹽堿化面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：輕度鹽堿地面積101 805hm2，中度鹽堿地面積54 895hm2，重度鹽堿地面積198 675hm2，合計(jì)355 375hm2。2001—2006年間鹽堿地的年變化率達(dá)到了29.85%[3]。面對鹽堿地面積逐步增加的趨勢，本文主要定位于黑龍江省大慶市，研究采用合理方式改良鹽堿地土壤質(zhì)量，使中低產(chǎn)田增產(chǎn)增收，對我省自然資源利用及生態(tài)環(huán)境改善具有重大意義。

2　鹽堿地成因

2.1自然因素

自然因素主要包括氣候、地形、水文地質(zhì)及凍融作用等。水文地質(zhì)因素為鹽堿化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和發(fā)育空間;氣候因素決定了鹽堿化發(fā)生的必然性。 大慶地區(qū)為北溫帶半濕潤大陸季風(fēng)性氣候,夏季降雨集中，春季多旱少雨并常年伴隨大風(fēng)。春季蒸降比遠(yuǎn)大與其他季節(jié)，土壤及地下水中的可溶鹽類隨上升水流蒸發(fā)、濃縮,不斷累積于地表。

區(qū)內(nèi)地勢低平，排水不暢，也使鹽分積累過程加速。由于微地形變化復(fù)雜，造成土壤水分蒸發(fā)不均，在強(qiáng)烈蒸發(fā)條件下，高出微地形鹽分加重。大慶地區(qū)處于季節(jié)性凍土區(qū)，土壤凍融也促進(jìn)了土壤鹽分的積累。

2.2人為因素

東北地區(qū)五六十年代修建了大量灌溉工程，但配套排水設(shè)施并不完善，導(dǎo)致多余積水不能及時(shí)排出，抬高了地下水位，加劇了土地次生鹽堿化的發(fā)生。不同土地利用方式都會(huì)導(dǎo)致土壤不同程度的次生鹽堿化。耕地方面，土地的過度墾殖，放荒開墾，破壞原生植被，大量過度施肥灌溉，而且沒有合適的還田培肥措施，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)被破壞，土地次生鹽堿化加劇。大慶地區(qū)油氣資源豐富，石油的開采伴隨著配套設(shè)施的修建，人類的活動(dòng)加強(qiáng)，破壞了原有草地植被；而石油開采使水資源過度使用，隨著地下水位的下降，湖泊面積隨之減小，湖泊周圍出現(xiàn)積鹽現(xiàn)象，在沒有足夠的水分供給的情況下退化為堿斑。草場過度超載放牧是導(dǎo)致土地次生鹽堿化的又一主因，過度放牧導(dǎo)致草地不易恢復(fù)，土壤退化。以上種種都是導(dǎo)致大慶地區(qū)鹽堿地面積不斷增加的原因。

3　改良措施研究進(jìn)展

3.1物理修復(fù)方法

鹽堿地改良的物理措施主要是通過改變土壤物理結(jié)構(gòu)來調(diào)控土壤水鹽運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到抑制土壤水蒸發(fā)、提高入滲淋鹽效果的目的[4]。幾種常見的物理修復(fù)方法如下：(1)深松翻耕。深松是用機(jī)械耕作松碎土壤而不翻土，不打亂土層，而打破犁底層的耕作方法。深松能夠加深耕層，熟化底土，利于作物根系深扎，是農(nóng)業(yè)中廣泛使用的耕作措施之一，尤其適用于東北蘇打鹽堿土。(2)泡田洗鹽。鹽堿地開發(fā)種稻可以改善西部地區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu),既可解決廣大農(nóng)民吃大米難的問題,又可較大幅度地增加農(nóng)民收入，可使農(nóng)民在較短時(shí)期脫貧致富，農(nóng)民認(rèn)可程度高，愿意投入。所以更多的鹽堿地種稻均采用種前泡田洗鹽的辦法改良土壤。在鹽堿土上種稻時(shí)的泡田，除了可以建立田面水層之外，也應(yīng)當(dāng)滿足沖洗鹽分的要求，使表層土壤含鹽量及脫鹽深度符合水稻幼苗生長的需要[5]。張梅等研究了泡田洗鹽與水稻生育期排水措施對蘇打鹽堿土種稻改良的影響。結(jié)果表明，前2次泡田洗鹽后土壤脫鹽率增幅較大，之后幅度減小并趨于穩(wěn)定；洗鹽2次后，土壤含鹽量為0.25%、ESP為31.6%、pH值為8.5，達(dá)到鹽堿土種稻的“淡化表層”建立標(biāo)準(zhǔn)。處理Ⅱ、處理Ⅲ的耕層含鹽量均小于0.3%，產(chǎn)量分別是處理Ⅰ的2.04倍和2.06倍；水分生產(chǎn)效率為：處理Ⅱ>處理Ⅲ>處理Ⅰ。泡田排堿2次和水稻生育期內(nèi)排水1次是提高水稻產(chǎn)量和節(jié)水的有效措施[6]。(3)電流法改良。通過電流的作用，使土壤中鹽堿成分的陰陽離子定向移動(dòng)，達(dá)到降解土壤中的鹽堿含量的方法。李春林等人研究發(fā)現(xiàn)通過電流配合飽和水進(jìn)行水平淋洗的方法，進(jìn)行室內(nèi)模擬試驗(yàn)，結(jié)果表明，通電時(shí)間7天左右是土壤酸化的最佳時(shí)間，酸化土壤結(jié)構(gòu)得到改善，養(yǎng)分變化不大[7]。Ahmed Abou-Shady開發(fā)了一種被稱為PCPSS的電流修復(fù)方法，對埃及地區(qū)鹽堿土進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示Mg2+、Na2+、K+、Ca2+都有相應(yīng)減少，減少了大量的土壤中的Cl-[8]。(4)摻沙。藺亞莉?qū)犹灼皆ば詨A化鹽土進(jìn)行了土壤耕層(0—20cm)摻砂的土壤改良試驗(yàn)，結(jié)果表明，土壤摻沙可以降低土壤容重，改變土壤機(jī)械組成，增加土壤通氣孔隙度，降低了土壤全鹽量和堿化度，并提高了玉米產(chǎn)量[9]。(5)覆膜種植。妥德寶等在內(nèi)蒙古河套地區(qū)鹽堿地進(jìn)行了全覆膜和半覆膜對向日葵及土壤相關(guān)性質(zhì)的研究，結(jié)果表明，在中重度鹽堿地上全覆膜較半覆膜和不覆膜提高了土壤耕層脫鹽率，提高了向日葵出苗率和產(chǎn)量[10]。(6)咸水結(jié)冰灌溉。冬季利用當(dāng)?shù)氐叵孪趟喔塞}堿地，在低溫作用下，咸水形成冰層，由于不同含鹽量咸水冰的冰點(diǎn)不同，融化時(shí)先融化的高含鹽量咸水先入滲，后融化的微咸水和淡水入滲對土壤鹽分具有淋洗作用。李憲等研究了不同礦化度咸水結(jié)冰灌溉對濱海鹽堿土的改良作用。結(jié)果表明，灌溉用水礦化度越低對土壤的脫鹽效果越好[11]。郭凱連續(xù)3年對濱海地區(qū)鹽堿土進(jìn)行了咸水結(jié)冰灌溉同覆膜相結(jié)合的改良辦法，對比發(fā)現(xiàn)相較于單一咸水結(jié)冰灌溉，咸水結(jié)冰灌溉結(jié)合地膜覆蓋土壤脫鹽效果最好[12]。

3.2化學(xué)修復(fù)方法

化學(xué)修復(fù)方法一般是指在鹽堿土壤中施加適量的改良物質(zhì)，以達(dá)到改良土壤理化性質(zhì)的目的。這一方法也是現(xiàn)今研究人員比較關(guān)注的方法。化學(xué)修復(fù)方法其原理在于與土壤中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降解原鹽堿土壤的鹽堿成分和其他化學(xué)成分，從而達(dá)到對鹽堿土壤修復(fù)的目的。如李旭霖等在黃河三角洲進(jìn)行了鹽堿地的改良試驗(yàn)，選用禾康、磷石膏、微生物菌肥、土生、藥肥和有機(jī)肥等幾種物質(zhì)進(jìn)行了對比，結(jié)果顯示，幾種物質(zhì)均能明顯改良鹽堿土物理、化學(xué)及生物性質(zhì)。其中磷石膏和禾康能有效改善鹽堿土壤化學(xué)性質(zhì)，有機(jī)肥及有機(jī)肥菌肥混施處理能較好地改善鹽堿地土壤肥力，提高棉花產(chǎn)量[13]。寧曉光等對濱海鹽堿土進(jìn)行了改良實(shí)驗(yàn)，在濱海鹽堿地對高粱施用過磷酸鈣，結(jié)果顯示，施用適量過磷酸鈣對高粱有增產(chǎn)的作用，且過磷酸鈣可以為鹽堿土提供磷素營養(yǎng)[14]。

崔媛研究了重度蘇打鹽化土施加不同量的脫硫石膏后土壤不同層次主要鹽離子的累積規(guī)律，結(jié)果表明，22g/kg脫硫石膏用量的改良淋洗效果較好[15]。毛玉梅等實(shí)驗(yàn)室條件下評估了煙氣脫硫石膏不同施用量對上海南匯灘涂鹽堿土化學(xué)性質(zhì)及對植物生長的影響，結(jié)果表明，適量的煙氣脫硫石膏可有效降低灘涂土壤鹽堿型，但是過量煙氣脫硫石膏明顯對植物生長不利[16]。馬獻(xiàn)發(fā)研究了腐植酸類物質(zhì)對大慶鹽堿土地區(qū)草場的改良效果，實(shí)驗(yàn)表明，腐植酸類物質(zhì)能明顯改善大慶地區(qū)鹽堿土pH值，降低全鹽量和堿化度，使堿土區(qū)牧草增產(chǎn)[17]。生物炭(Biochar)是農(nóng)林廢棄物等生物質(zhì)在缺氧條件下熱裂解形成的穩(wěn)定的富碳產(chǎn)物[18]。生物炭具有多種優(yōu)良性狀，目前生物炭應(yīng)用與各種類型土壤的改良研究有很多。鄭悅等研究了生物炭與秸稈還田對大慶地區(qū)鹽堿地的改良對比，結(jié)果顯示，生物炭與秸稈還田全生育期間各指標(biāo)達(dá)到最佳時(shí)的還田量分別為16 500kg/hm2與7 500kg/hm2，水稻各方面形狀指標(biāo)相對于對照均有不同程度的提高。土壤養(yǎng)分得到改善，pH值降低[19]。張芙蓉研究了生物炭與有機(jī)肥對比，對上海地區(qū)鹽漬土的改良，結(jié)果顯示，與施用有機(jī)肥相比，生物炭顯著降低了鹽漬土壤的電導(dǎo)率，提高了甜瓜的產(chǎn)量[20]。

木醋液以酸類及酚類為主，還含有較少量、種類復(fù)雜的酮類、酯類、醛類和醇類等化合物。木醋液的來源分布廣泛，易得且成本低。木醋液的生產(chǎn)及應(yīng)用都對環(huán)境友好，對人畜無毒害作用，在中國有很大的發(fā)展前景[21]。木醋液由于其pH值低等多種優(yōu)點(diǎn)，在改良鹽堿土方向也有較多研究。張亞蘭應(yīng)用木醋液在新疆塔里木地區(qū)針對當(dāng)?shù)佧}堿土進(jìn)行了改良研究，結(jié)論為，在處理不同深度土壤時(shí)應(yīng)采用不同濃度木醋液，處理時(shí)間一般為一周最好[22]。

李杰等在對大慶地區(qū)棚室土壤鹽漬化的改良研究中，采用了多種改良劑同時(shí)施用的研究方法，結(jié)果表明，施用純腐植酸1 050kg/hm2+石膏1 050kg/hm2+硫酸鋁22.5kg/hm2+食用菌菌渣30 000kg/hm2這一組處理可以使土壤全鹽量較試驗(yàn)前降低48.9%，pH值由9.32降低至8.35，并且可以提高番茄產(chǎn)量。為大慶地區(qū)棚室土壤的改良提供了有益參考[23]。

3.3生物治理方法

近年來關(guān)于鹽堿土改良的研究多集中在物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)方面，利用生物改良鹽堿土的研究很少。伍玉鵬在施用了牛糞的土壤中接種了蚯蚓，以不接種蚯蚓為對照，研究了蚯蚓對鹽堿土養(yǎng)分、土壤生物量及植被的影響，結(jié)果表明，接種蚯蚓顯著增加了土壤養(yǎng)分含量，增加了土壤微生物量。接種蚯蚓是改良鹽堿土的有效措施[24]。吳曉衛(wèi)篩選了幾種在鹽堿環(huán)境下生長的微生物，經(jīng)過處理復(fù)配后作為功能菌發(fā)酵有機(jī)肥，施用于鹽堿土壤中，與對照相比改良效果顯著，并且在改良的鹽堿土中種植的紫花苜蓿產(chǎn)量等指標(biāo)均有不同程度增加[25]。在鹽堿地種植耐鹽植物也是改良方法的一種。肖克飆等在寧夏銀北地區(qū)以鹽堿荒地為對照，選取了幾種有代表性的耐鹽植物，研究種植耐鹽植物對鹽堿土壤的改良效果，結(jié)果表明，耐鹽植物對土壤物理性質(zhì)、土壤微生物環(huán)境、土壤全鹽含量有較明顯改良效果[26]。

3.4綜合措施治理

唐讓云以甘肅秦王川引大灌區(qū)鹽漬化土壤為背景，以當(dāng)?shù)?種耐鹽植物為材料，采用根袋法盆栽試驗(yàn)動(dòng)態(tài)研究了淋洗結(jié)合植物種植對鹽漬化土壤改良的效應(yīng)。結(jié)果表明，淋洗結(jié)合種植的脫鹽效果要優(yōu)于單純的淋洗，且土壤中主要鹽分離子Na+、Cl+含量降低幅度最大，其他種類離子亦有所降低[27]。

4　建議

綜上所述，合理耕作制度，淺翻深松、科學(xué)種植適量施肥、合理灌溉保護(hù)耕地種植耐鹽植物等方法是改良鹽堿地的有效方法。當(dāng)前改良鹽堿地的主要問題是研究實(shí)驗(yàn)雖多，但離具體采用實(shí)施距離還很遠(yuǎn)，農(nóng)民看不到經(jīng)濟(jì)效益，合作的積極性不高，政府推廣力度不大，因此合適的推廣宣傳就變得十分重要。

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責(zé)任編輯：富春凱

10.3969/j.issn.1674-6341.2016.05.002

2016-07-12

趙朋成(1992—)，男，黑龍江哈爾濱人，在讀碩士研究生。研究方向：土壤生態(tài)學(xué)。*為通訊作者。

S156.4

A

1674-6341(2016)05-0004-03