鹽堿土改良利用措施綜述

張謙++陳鳳丹++馮國(guó)藝++祁虹++王樹林++梁青龍++雷曉鵬++王燕++林永增

摘 要：我國(guó)鹽堿土面積廣，利用潛力巨大，但鹽堿化嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，土壤改良是高效利用鹽堿土資源的重要途徑。該文在總結(jié)諸多研究成果的基礎(chǔ)上，從工程、化學(xué)、耕作、生物措施等方面系統(tǒng)總結(jié)了鹽堿土改良技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鹽堿土；工程措施；化學(xué)改良；耕作措施；生物改良

中圖分類號(hào)： S156. 4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.08.009

Abstract：Saline soil is widespread in our country and hasthe huge potential，but the salinization serious impact on agricultural production， soil improvement is an important way of promoting the efficient utilization of saline soil resources.In this paper， on the basis of the summary of literature and research achievements，including engineering measures，chemicalimprovement，agriculturalmeasuresand biological improvement were summarized.

Key words： saline soil； engineering measures； chemical improvement； agricultural measures；biological improvement

鹽堿地（土）是鹽土、堿土和各種鹽化、堿化土壤的總稱[1]，我國(guó)約有鹽堿地3.67×107 hm2，按照地理分布、氣候類型、鹽害特點(diǎn)分為5區(qū)： 濱海鹽堿區(qū)、黃淮海平原鹽漬土區(qū)、東北松嫩平原鹽堿土區(qū)、半漠境內(nèi)陸鹽堿區(qū)和青新極端干旱漠境鹽土區(qū)[2]，目前有80%左右的鹽堿地未得到開發(fā)利用，潛力巨大[3]。

鹽堿土由土壤類型、氣候、地下水等因素綜合作用形成，多分布在干旱、半干旱和半濕潤(rùn)氣候區(qū)，地形以內(nèi)陸盆地、局部洼地及沿海低地為主，這些區(qū)域降水量小，蒸發(fā)量大，鹽分隨地面、地下徑流由高處向低處匯集，使洼地成為水鹽匯集中心，鹽分受土壤毛細(xì)作用向上運(yùn)移，在水分蒸發(fā)后隨即聚積地表，地下水埋深越淺和礦化度越高，土壤積鹽越嚴(yán)重。次生鹽漬化主要由不合理的耕作灌溉造成，如干旱或半干旱灌區(qū)，生產(chǎn)中盲目引水灌溉，且不注意有效排水，耕作管理粗放，引起大面積的地下水位抬高到臨界深度以上而引起土壤鹽漬化[4]。

土壤的鹽堿化是制約鹽堿區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境改善的突出問題，土壤改良是高效利用鹽堿土資源的重要途徑?，F(xiàn)階段的改良措施主要包括工程、化學(xué)、農(nóng)藝和生物措施等，本文對(duì)研究較多的改良措施利用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行概述。

1 工程措施

鹽堿地工程改良的關(guān)鍵問題就是如何解決排水和降低地下水位問題。良好的排水條件可以通過淋洗將鹽分快速排出土體，實(shí)現(xiàn)脫鹽；降低鹽堿區(qū)域的淺層水埋深能夠在脫鹽后有效抑制返鹽，實(shí)現(xiàn)改良效果的可持續(xù)性。工程改良措施就是采用物理方法改良鹽堿土或通過水利措施來(lái)建立排灌系統(tǒng)，如臺(tái)田模式、暗管排鹽、隔層阻鹽等。

1.1 臺(tái)田模式

“上農(nóng)（棉、糧）下漁”模式是在鹽堿地上新開挖或?qū)⒃锌犹粮脑鞛槌靥粒M(jìn)行漁業(yè)養(yǎng)殖；挖池產(chǎn)生的土方堆筑臺(tái)田，經(jīng)淡水或降雨壓堿改造后進(jìn)行農(nóng)林種植的立體生態(tài)農(nóng)業(yè)開發(fā)模式，該模式對(duì)于地勢(shì)低洼、地下水位高、土質(zhì)黏重、透氣透水性差、土壤貧瘠、含鹽量 1 %左右的重度鹽堿地較為適宜[5]。

“上農(nóng)（棉、糧）下漁”模式在沿黃鹽堿地的改良治理明顯，應(yīng)用2 a后，1 m土層脫鹽率達(dá)59.7%，0～20 cm土層的可培養(yǎng)微生物的總量是未開發(fā)的12.7倍；20 a后，1 m土層脫鹽率達(dá)到90.3%，土壤堿度降到較低水平，CO32-含量降至零，各土層pH值逐年下降，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高15.6%[6]。山東淄博、濱州等地在凡納濱對(duì)蝦、河蟹、黃鱔、甲魚、四大家魚等漁業(yè)養(yǎng)殖方面也取得了成功，調(diào)查數(shù)據(jù)表明：“上糧下漁”模式的投入產(chǎn)出比是“暗管排堿”的2.3倍，其經(jīng)濟(jì)效益是“暗管排堿”的3.6倍[6-7]。

在“上農(nóng)（棉、糧）下漁”模式開發(fā)中，要做到與骨干水利工程和農(nóng)田基本建設(shè)工程相結(jié)合，按流域、灌區(qū)對(duì)山、水、林、田、路進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，合理布局，綜合治理，形成“旱能澆、澇能排、田成方、塘成網(wǎng)、樹成行、渠相連、路相通”的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)漁業(yè)綜合園區(qū)，實(shí)現(xiàn)漁農(nóng)良性循環(huán)，最大限度地發(fā)揮模式綜合效益[8]。

1.2 暗管排鹽

暗管拍鹽技術(shù)起源于荷蘭，在埃及、伊朗、美國(guó)、俄羅斯、日本等國(guó)家均有廣泛應(yīng)用，近年在我國(guó)山東、寧夏、河北濱海等地也有大面積推廣[9]。暗管排鹽技術(shù)是利用專用機(jī)械將帶孔PVC波紋管按照一定坡度埋設(shè)在地下水臨界深度以下，高于暗管的含鹽地下水流入暗管后從排水溝集中排走，使地下水位降低至暗管埋深以下，拉大地下水與耕層距離，抑制地表蒸發(fā)引發(fā)的嚴(yán)重返鹽。同時(shí)，通過降雨或灌溉水對(duì)高鹽土壤的不斷淋洗，降低暗管之上土壤層的含鹽量。相關(guān)研究根據(jù)水鹽運(yùn)移特點(diǎn)、淋鹽需水量及暗管工程技術(shù)參數(shù)等指標(biāo)，對(duì)暗管的規(guī)格、埋深、間距以及淋水量進(jìn)行了估算，提出了不同需求下的暗管排水技術(shù)指標(biāo)與淋洗模式[10-11]，故暗管排鹽技術(shù)規(guī)?；僮餍詮?qiáng)。

暗管排鹽技術(shù)具有無(wú)化學(xué)材料污染、易滲水沙壤區(qū)效果明顯、占地面積少、對(duì)耕地的機(jī)械化耕作無(wú)影響等特點(diǎn)，但暗管材料與管徑、方向、間距、坡度均需按照土壤特性及田間排水條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，鋪設(shè)與清洗維護(hù)時(shí)的機(jī)械自動(dòng)化程度與施工精度對(duì)工程排鹽效率有很大影響。

1.3 隔層阻鹽

隔層阻鹽措施指通過設(shè)置隔鹽層來(lái)破壞土體原來(lái)的毛管系統(tǒng)，增加土壤孔隙度，利用地上降雨、灌溉水對(duì)隔層以上土壤淋洗鹽分或通過隔層切斷土壤的毛細(xì)作用，阻隔地下水向上層運(yùn)動(dòng)引發(fā)返鹽。同時(shí)，隔層還能通過降低土壤累計(jì)蒸發(fā)量來(lái)降低土壤積鹽量，達(dá)到改良鹽堿的目的[12]。隔鹽材料應(yīng)用較多且降鹽控鹽效果較為理想的有河沙、爐渣、陶粒、沸石、蛭石、玉米秸稈等，在鹽堿地刺槐造林中采用沸石、陶粒和河沙作為隔鹽層材料均有助于土壤保墑控鹽、改善刺槐光合特性以及促進(jìn)刺槐生長(zhǎng)，其中以沸石作為隔鹽材料效果最佳[13-16]。

2 化學(xué)改良措施

化學(xué)改良鹽堿土壤的作用方式：一是凝聚土壤顆粒，改善土壤結(jié)構(gòu)。改良劑多有膨脹性、分散性、黏著性等特性，能夠使因鹽堿而分散的土壤顆粒聚結(jié)從而改變土壤的孔隙度，提高土壤通透性，改善土壤結(jié)構(gòu)；二是置換土壤Na+，促進(jìn)鹽分淋洗。改良劑本身帶有或者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的離子能夠置換Na+，促進(jìn)鹽分淋洗。也有的采用酸性改良劑直接中和土壤中的堿性物質(zhì)，并且溶解CaCO3，釋放Ca2+以置換土壤中的Na+。含鈣制劑（如石膏、煤矸石、氧化鈣、石灰石、磷石膏等）和酸性物質(zhì)（如硫磺、硫酸鋁、硫酸、硫酸亞鐵等）是較常用的鹽堿土壤改良劑，含鈣制劑能為土壤直接提供Ca2+，酸性物質(zhì)可降低土壤pH值，從而活化土壤中的沉積鈣。土壤中Ca2+的活度增加，可交換出吸附于土壤膠體中的Na+，使Na+隨水流轉(zhuǎn)移，從而消除土壤的堿性來(lái)源，改善土壤性狀[17-18]。

化學(xué)改良劑一般成本較高，所以，鹽堿土改良劑選擇各類工業(yè)副產(chǎn)品或固體廢棄物既可以降低成本，也能緩解廢棄物對(duì)環(huán)境造成的壓力，故沼（礦）渣、粉煤灰、海灣泥、磷石膏等具有較好的應(yīng)用前景。另外，化學(xué)改良劑要將不同類型的改良劑聯(lián)合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以強(qiáng)化改良劑的應(yīng)用效果[19]。

3 耕作改良措施

耕作措施是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要部分，在鹽堿地采取正確適時(shí)的耕作措施是減輕鹽堿危害，增加作物產(chǎn)量的有效措施，主要包括深耕深松，種植綠肥、秸稈覆蓋還田、施用有機(jī)肥培肥土壤等。

3.1 深耕深松

深耕深松是美國(guó)、加拿大等國(guó)主要的鹽堿地改良技術(shù)，并多配以秸稈覆蓋來(lái)增加效果，深松可有效降低土壤容重，是改良容重大、結(jié)構(gòu)緊實(shí)、滲透性差的蘇打鹽堿土的有效耕作方式。振動(dòng)深松在深松的同時(shí)可以通過振動(dòng)將犁板前的土壤松動(dòng)，打破板結(jié)層，重塑團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增加土壤對(duì)降雨的積蓄，同時(shí)切斷鹽分上移的土壤毛細(xì)管[20]。全方位深松技術(shù)可以打破15～20 cm的犁底層，根系生長(zhǎng)空間增大，同時(shí)在松土層底部形成增加土壤滲透性和持水量的“鼠洞”結(jié)構(gòu)[21]。

3.2 秸稈覆蓋還田

地表覆蓋指利用生物質(zhì)類或其他覆蓋材料通過吸收的降水在下滲過程淋洗耕層鹽堿或切斷土壤毛管，減少土壤表層蒸發(fā)來(lái)抑制返鹽。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的覆蓋材料為秸稈和地膜，地膜具有透光增溫、保水保肥、增產(chǎn)早熟、質(zhì)輕耐久等特性；秸稈覆蓋可作為緩沖層，增加水分入滲時(shí)間，減少地表徑流，調(diào)節(jié)土壤水分、土壤容重和孔隙狀況，還可作為良好的隔熱層，調(diào)節(jié)土壤與大氣之間熱量交換[22]，其他覆蓋材料還包括河沙、水泥殼等[23]。利用桔稈覆蓋還田，既能抑制土壤水分的蒸發(fā)、防止地表積鹽，還可以增加土壤中氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，促進(jìn)灌溉脫鹽[24]?？勺鳛楦耐僚喾什牧鲜┤胪寥赖慕斩捴饕杏衩捉?、水稻秸稈、豆秸、棉花秸稈等，秸稈覆蓋還田在改善生態(tài)環(huán)境，培肥地力，提高資源利用效率和增產(chǎn)增收方面發(fā)揮著重要的作用[25-26]。麥秸覆蓋可提高鹽化潮土土壤有機(jī)質(zhì)含量，氮磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素也有不同程度的提高，土壤pH值降低，可使玉米產(chǎn)量提高16.2%[27]。連續(xù) 4 年的秸稈還田定位結(jié)果表明，秸稈還田可以使土壤鹽斑面積和耕層含鹽量明顯下降[28]。

3.3 有機(jī)肥

增施有機(jī)肥在培肥土壤、改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤保水保肥能力的同時(shí)也能夠減少水分蒸發(fā)，促進(jìn)淋鹽，抑制返鹽，加速脫鹽；此外有機(jī)肥中的有機(jī)質(zhì)可以與鈉離子結(jié)合，減少鈉離子毒害作用。在鹽堿地上施用的有機(jī)肥，特別是來(lái)源廣、價(jià)低易得的畜禽糞施入土壤，如雞糞、羊糞、豬糞、腐植酸、糠醛渣、秸稈、有機(jī)廢棄物等均能不同程度改善土壤的理化性質(zhì)，提高土壤肥力[29-35]。

3.4 綠 肥

種植綠肥能有效改善土壤的理化性質(zhì)，提高脫鹽效果，培肥土壤，如田菁可適應(yīng)含鹽量8 g·kg -1左右的重度鹽土，在重度鹽漬土中的生物量仍能達(dá)到正常土壤中生物量的95% 以上[36]。綠肥植物對(duì)鹽堿地的改良途徑包括：綠肥植物莖葉繁茂，可有效降低土表水分蒸發(fā)，抑制土壤返鹽；根系發(fā)達(dá)可伸入土壤深層，提高土壤的透水性和保水力；抑制土壤鹽分表聚，并降低地下水位，加速土壤脫鹽。在全鹽含量0.4%的土壤上連續(xù)種植3 a苜蓿，土壤含鹽量下降到0.2%，種植田菁后表土層鹽分下降25.2%～64.0%，種植黃花草木樨的脫鹽率為13.3% ～95.4%[37-39]。種植綠肥還可以有效降低地表徑流和沖刷：種植草木樨比休閑地減少地表徑流量54.2%～70.7%，減少?zèng)_刷量43.0%～69.7%[40-41]。其次，綠肥刈割還田能明顯增加土壤中養(yǎng)分含量，并在微生物作用下產(chǎn)生各種有機(jī)酸，對(duì)土壤堿度進(jìn)行中和，如冬小麥套種草木樨后，20～40 cm土層土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效鉀分別較單作冬小麥增加32. 4%，43.0%，5.2%[42]。豆科綠肥植物還可將大氣中的游離氮轉(zhuǎn)化為作物可利用的形態(tài)氮，草木樨根系龐大且含有根瘤，每hm2白花草木樨一個(gè)生長(zhǎng)周期可固定氮109 kg[43-44]。

4 生物改良措施

鹽堿土改良的原理是以Ca2+置換陽(yáng)離子交換體中多余的Na+，并利用淋降作用將Na+從作物根區(qū)移除。但鹽堿土中的Ca2+多以可溶性較小的CaCO3形式存在，Ca2+源不足[45-46]。生物改良措施可以利用耐鹽植物根系的呼吸作用及有機(jī)質(zhì)分解提高根區(qū)CO2分壓，并結(jié)合植物根系釋放的H+來(lái)增大CaCO3的溶解率，為Na+的置換提供Ca2+源；同時(shí)，一些吸鹽植物能夠吸收并積累鹽分后通過地上部分的收獲而去除鹽分[47]；重要的是，通過耐鹽堿植物的生命活動(dòng)可以增加土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量，同時(shí)增加土壤覆蓋度，減少地表蒸發(fā)，抑制積鹽返鹽，另一方面，通過葉片蒸騰來(lái)降低地下水位，從而加速鹽分淋洗、延緩或防止土壤表層積鹽返鹽，增加土壤根系數(shù)量，增強(qiáng)土壤微生物區(qū)系和活性，改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)。

生物改良措施具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，種植耐鹽堿作物如棉花、豆科作物、麻類、地下結(jié)實(shí)作物、麥類等，在獲得作物產(chǎn)出的同時(shí)對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行改造[48]；如薩爾瓦多拉桃（Salvadorapersica）在鹽土或堿土中生長(zhǎng)后收獲的種子含油率在40%～45%，其中富含月桂酸和肉豆蔻酸等化工原料，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[49]。苜蓿是重要的養(yǎng)殖業(yè)飼料，被譽(yù)為“牧草之王”，其根系發(fā)達(dá)可吸收土壤深層水分，在人工配制鹽堿土（ECe=4.9 dS·m-1）上種植苜蓿2個(gè)月后土壤中鹽分和Na+去除率顯著高于對(duì)照土[50]。種稻脫鹽的效果也很明顯，經(jīng)過5 年種稻水洗，土壤表層含鹽量由4.5%降至0.15%，土壤性質(zhì)得到明顯改善，且水稻產(chǎn)量由顆粒無(wú)收升至4 250 kg·hm-2[51]，但該措施要充分考慮淡水資源的利用率和土壤次鹽漬化。

5 結(jié) 語(yǔ)

鹽堿地改良利用是一項(xiàng)涉及多學(xué)科、長(zhǎng)期復(fù)雜的研究課題，該領(lǐng)域研究應(yīng)用的出發(fā)點(diǎn)與基本原則是要“合”。

（1）技術(shù)綜合土壤鹽堿化涉及到多方面的因素，因而鹽堿地改良中應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境、氣候條件、設(shè)施條件等，多種方法集成，克服單一改良措施的不足，達(dá)到好的改良效果。

（2）資源整合鹽堿地改良難度大、效果不易保持，如果只是淺嘗輒止反而會(huì)加速土壤質(zhì)量的再度惡化，這就需要國(guó)家資金和個(gè)人資本的共同投入并將不同地區(qū)優(yōu)勢(shì)資源合理調(diào)配。

（3）平臺(tái)聯(lián)合鹽堿與次生鹽堿區(qū)域不斷增多，改良技術(shù)研究日臻完善，好的技術(shù)、成果也層出不窮，但鹽堿地治理的步伐卻沒有大步邁進(jìn)，這就需要國(guó)家制定合理科學(xué)的近期、中期、遠(yuǎn)期發(fā)展規(guī)劃，搭建大的研發(fā)展示合作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)改良效果與效益的最大化。

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