趙秀芳,謝志遠(yuǎn),張濤,宋國(guó)香,王振宇
(1.天津泰達(dá)綠化集團(tuán)有限公司,天津300457;2.天津泰達(dá)鹽堿地綠化研究中心有限公司,天津300457)
我國(guó)鹽堿地修復(fù)技術(shù)的現(xiàn)狀與特點(diǎn)*
趙秀芳1,2,謝志遠(yuǎn)1,2,張濤1,2,宋國(guó)香1,2,王振宇1,2
(1.天津泰達(dá)綠化集團(tuán)有限公司,天津300457;2.天津泰達(dá)鹽堿地綠化研究中心有限公司,天津300457)
介紹了我國(guó)鹽堿地修復(fù)技術(shù)的發(fā)展歷程和發(fā)展現(xiàn)狀,分析了現(xiàn)階段我國(guó)鹽堿地利用的主要技術(shù)模式、特點(diǎn)及其適用條件,通過機(jī)理和技術(shù)應(yīng)用差異的深入解析,提出了農(nóng)用鹽堿地可持續(xù)利用的新型模式。
鹽堿地;修復(fù);現(xiàn)狀;特點(diǎn);應(yīng)用;技術(shù)
鹽堿地的改良利用研究始于20世紀(jì)三四十年代的蘇聯(lián),我國(guó)有文獻(xiàn)記載的鹽漬土改良與蘇聯(lián)基本同期[1],歷經(jīng)80余年,我國(guó)在鹽漬土改良與利用方面積累了豐碩的成果和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),經(jīng)歷了排水改良[2-5]、生物改良[6-9]的技術(shù)應(yīng)用、生物和工程技術(shù)相結(jié)合[10-13]的改良利用、綜合性改良[14-17]4個(gè)發(fā)展階段。目前,我國(guó)鹽堿土改良利用技術(shù)已相對(duì)較為成熟,已有數(shù)千萬畝鹽堿劣質(zhì)土實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)、資源化的利用,主要應(yīng)用于城市及工業(yè)綠化功用鹽堿土的修復(fù)[18-20]和鹽堿地農(nóng)業(yè)的高效利用與可持續(xù)發(fā)展[21-24]2個(gè)方面,由于鹽堿土利用的用途不同,采用的技術(shù)不同,其發(fā)展水平及現(xiàn)狀也存在顯著的差異。
2.1 “控排鹽工程+客土(更換土壤)”技術(shù)
該技術(shù)是我國(guó)當(dāng)前鹽堿地綠化建設(shè)中應(yīng)用最為廣泛和有效的一種技術(shù),主要是通過在種植土層下合理布設(shè)暗管和鋪設(shè)淋層,“隔”、“排”地下水位和較深層土壤的干擾,阻斷鹽源,保障客土回填土壤的安全,實(shí)現(xiàn)綠地生態(tài)系統(tǒng)的健康生長(zhǎng)。該技術(shù)建設(shè)速度快、周期短、作用周期長(zhǎng)(幾十年至上百年),適用性廣泛,在各氣候區(qū)、各類型土質(zhì)和各種程度的鹽漬土均可應(yīng)用,可徹底根治鹽堿地技術(shù)難題,同時(shí)排出的鹽水可經(jīng)特定管道的收集、處理、利用,不會(huì)造成次生鹽害;缺點(diǎn)是成本相對(duì)較高(一般150~200元/m2),對(duì)土源地生態(tài)環(huán)境破壞性極大(相當(dāng)于“拆東墻,補(bǔ)西墻”)。近年來,隨著該技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用,土源越來越貧乏,已經(jīng)幾近無土可客的局面,即使客來的所謂的“好土”,也不滿足綠化要求,需要進(jìn)行二次改良,成本非常高。
2.2 “控排鹽工程+原土改良”技術(shù)
該技術(shù)是當(dāng)前一種最為理想的鹽堿地治理技術(shù),可徹底消減鹽堿障礙,同時(shí)也使客土的使用量降為“0”,就地利用,將劣質(zhì)土變廢為寶,從根本上提升了鹽堿土的土地價(jià)值,實(shí)現(xiàn)劣質(zhì)鹽漬土的資源化和對(duì)“客土”綠化的有效替代,拒絕或減少“客土”綠化對(duì)土源地生態(tài)環(huán)境的破壞,有效地保護(hù)耕地資源,實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的平衡發(fā)展。其中的原土改良技術(shù)可根據(jù)土壤的實(shí)際情況和使用功用特點(diǎn),有針對(duì)性地選擇應(yīng)用,成本可控,但原土改良過程工程量相對(duì)較大,工程建設(shè)速度較“控排鹽工程+客土”技術(shù)有些延長(zhǎng),目前在天津?yàn)I海的南港工業(yè)區(qū)、濱海旅游區(qū)等地有一定面積的推廣應(yīng)用,效果較好。
2.3 暗管排鹽技術(shù)
該技術(shù)是通過地下定間距或不定間距埋設(shè)暗管進(jìn)行種植層控抑鹽的一種方法,目前在黃淮海平原地區(qū)鹽漬化程度較輕的農(nóng)田上進(jìn)行大面積推廣應(yīng)用,成本低,可機(jī)械化作業(yè),能在一定程度上抑制地下水或較深層土壤鹽分在種植層的累積,但不能徹底消減種植層的鹽漬障礙,且暗管的控抑鹽作用只在一定間距和一定范圍內(nèi)有效,因此埋深、布局參數(shù)一定要合理。暗管排鹽技術(shù)適用于土質(zhì)結(jié)構(gòu)較好、通透性較高的土壤,對(duì)于粘性較強(qiáng)的土壤不適用。
2.4 水利工程改良
水利措施,主要是通過調(diào)控排、灌系統(tǒng),疏導(dǎo)種植土層鹽分的運(yùn)移、遷出,如挖排水溝渠,灌水淋鹽、引洪放淤等,科學(xué)的灌排可有效改良鹽堿土,提高土壤生產(chǎn)力,如果灌排不當(dāng),很可能造成土壤的次生鹽漬化,加劇鹽害。
咸水結(jié)冰灌溉是我國(guó)華北地區(qū)一種廣泛應(yīng)用的鹽堿地水利改良方法,是利用當(dāng)?shù)氐叵孪趟谶M(jìn)行結(jié)冰灌溉,形成冰層覆蓋,春季升溫,咸-淡分離融水入滲,致使鹽堿地種植土層脫鹽的一種方法,該方法近些年在河北、山東、吉林開展了大量的研究應(yīng)用,對(duì)提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了一定的作用,但只對(duì)北方、地下水位低且礦化度較低的地區(qū)適用。
2.5 生物修復(fù)技術(shù)
生物修復(fù),主要是利用植物與微生物的代謝和生長(zhǎng)活動(dòng)吸收、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移土壤中鹽分離子,提升土壤質(zhì)量。如堿蓬、檉柳、濱藜、地膚、油菜、菊芋、田菁、枸杞、蘆葦?shù)饶望}與鹽生植物的栽種,微生物菌肥的施用,可獲得一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,但改土過程較為緩慢,因土壤是開放的土體,種植層鹽分在被吸收、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的同時(shí),周圍的鹽分在不斷地進(jìn)行補(bǔ)充,因此,生物修復(fù)一般要經(jīng)過漫長(zhǎng)的時(shí)間方可見效果,對(duì)于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出要求不高的長(zhǎng)期閑置土地可適用此技術(shù)。
2.6 化學(xué)改良技術(shù)
化學(xué)措施,是利用外源添加物與土壤膠粒發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)改良鹽堿地,常見的有工農(nóng)業(yè)廢棄物(如磷石膏、糠醛渣,風(fēng)化煤等)和天然礦土資源(如泥炭、褐煤、沸石等),在改善土質(zhì)的同時(shí)可有效補(bǔ)充豐富的礦物元素,制備簡(jiǎn)單,使用方便,但近年來,隨著廢物資源化的利用,添加物成本在不斷提升,該技術(shù)的大面積推廣受到限制。
化學(xué)改良也是重鹽堿地改良的一種有效方法,如施用石膏、磷石膏后,通過Ca2+與土壤膠體表面的Na+進(jìn)行交換,或結(jié)合灌溉淋洗,消減種植土層的鹽堿障礙,這種方法在一定時(shí)間和一定種植土層范圍內(nèi)的效果比較顯著,但從長(zhǎng)期來看,本技術(shù)是向土體內(nèi)引進(jìn)了一定量的Ca2+與和SO42-離子,Ca2+、Na+的比例有所改善,但鹽離子的總量并沒有減少,因此,并不能長(zhǎng)期、有效的改良鹽堿地。從另外一個(gè)方面來看,外源物的添加、引入,在改善鹽堿地的同時(shí),很可能會(huì)成為或造成二次污染,給土壤帶來新的不安性因素,破壞土壤。
2.7 農(nóng)藝措施
農(nóng)藝措施,是利用農(nóng)藝相關(guān)產(chǎn)品、手段調(diào)控土壤水鹽運(yùn)移的技術(shù)方法,主要包括土地整理、深耕曬垡、微區(qū)抬田、秸稈還田、種植綠肥、作物輪作、間作、膜下滴管等,該技術(shù)適應(yīng)范圍廣,幾乎在各類地域和各類鹽堿地上均可應(yīng)用,但控抑鹽時(shí)間短,對(duì)滿足短期種植需求時(shí)可使用,成本低,操作簡(jiǎn)便。
“上膜下秸”是一種新型鹽堿地控抑鹽增產(chǎn)技術(shù),是利用專用機(jī)械將秸稈切碎翻埋至地下30~40 cm深處,形成秸稈隔層(每隔2~3 a翻埋1次),結(jié)合灌溉、種植等其他措施進(jìn)行鹽堿地的管理調(diào)控,該技術(shù)主要適用于西北內(nèi)陸土壤蒸發(fā)強(qiáng)烈、鹽分上行較快的地區(qū),尤其是黃河上中游地區(qū)的廣大鹽堿地,目前已在內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏等多地鹽堿地上進(jìn)行推廣應(yīng)用,效果較好。
鹽隨水來,鹽隨水去,隨著土壤中水分的遷移活動(dòng),鹽分在不斷地往復(fù)運(yùn)移,因此,鹽堿地的修復(fù)應(yīng)從水分的治理著手調(diào)控?!暗叵驴嘏披}系統(tǒng)”是經(jīng)田間長(zhǎng)期實(shí)踐(20多a)檢驗(yàn)可靠性高、速度較快、效果較好的一種鹽堿地修復(fù)技術(shù)。“上膜下秸”技術(shù)是近年來鹽堿地農(nóng)業(yè)興起的一種修復(fù)手段,改良鹽堿地效果較佳。二者修復(fù)機(jī)理相同,但技術(shù)應(yīng)用差異較大:①適用范圍不同,“上膜下秸”控鹽抑鹽技術(shù)主要適用于鹽堿害較輕、種植土層較?。?0~40 cm)的鹽漬土,尤其是農(nóng)業(yè)鹽漬土;而“地下控排鹽系統(tǒng)”可應(yīng)用于各種埋深、各種類型鹽漬土,對(duì)于那些鹽堿程度重、種植土層較厚(如綠化)的鹽漬土,效果更為顯著,實(shí)用性更強(qiáng)。②使用周期不同,“上膜下秸”技術(shù)使用周期短,一般每2~3 a需更換1次;“地下控排鹽系統(tǒng)”1次鋪設(shè),可使用幾十年甚至上百年,使用周期長(zhǎng),系統(tǒng)穩(wěn)定,無污染。③經(jīng)濟(jì)投入方式不同,“地下控排鹽系統(tǒng)”,鋪設(shè)時(shí)一次投入相對(duì)較大,后期基本不需要維護(hù)消耗;“上膜下秸”技術(shù),前期一次性投入低,但使用周期短,每2~3 a更換1次,后期投入頻繁,工程量相對(duì)較大。
農(nóng)業(yè)產(chǎn)出低,收益小,致使一次投入性較大的修復(fù)技術(shù)難以在農(nóng)業(yè)上進(jìn)行推廣應(yīng)用,但如果從長(zhǎng)期、綜合效益來講,“地下控排鹽系統(tǒng)”在農(nóng)業(yè)上也是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的修復(fù)技術(shù),長(zhǎng)期穩(wěn)定,無污染,可徹底根除鹽分反復(fù)的技術(shù)難題,因此,在農(nóng)用鹽堿地上,可轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)模式,如考慮采用“政府投資+企業(yè)化管理+農(nóng)戶使用”三位一體的修復(fù)方式等。
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Status and Characteristics of the Remediation Technologies for Saline-alkali Soils in China
Zhao Xiufang1,2,Xie Zhiyuan1,2,Zhang Tao1,2,Song Guoxiang1,2,Wang Zhenyu1,2
(1.Tianjin TEDA Green Group Co.Ltd.,Tianjin300457;2.Tianjin TEDA Saline Green Research Center Co.Ltd.,Tianjin 300457)
The development history and statusof the remediation technologiesfor saline-alkali;soilsin China were introduced.The main technical patterns,characteristicsand applicable conditionsfor the utilization of saline-alkali soilsat thisstage were analyzed.A new sustainable development model ofsaline-alkali soilsfor agricultural utilization wasput forward through the in-deep analysisofthe mechanism and technology application difference.
saline-alkali soils;remediation;status;characteristics;application;technology
S156.4;X53
A
1005-8206(2017)02-0094-03
趙秀芳(1980—),博士,高級(jí)工程師,主要從事土壤鹽漬化防控和水土資源利用方面的研究。
E-mail:zhaoxiufang2000@sina.com。
2017中國(guó)(西安)首屆西部城鄉(xiāng)環(huán)衛(wèi)一體化高峰論壇圓滿召開
天津市自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(13JCQNJC08100);天津市濱海新區(qū)“十大戰(zhàn)役”重大科技支撐項(xiàng)目(2010-Bk140003);生態(tài)園林產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟項(xiàng)目(STYLCXLM201601)
2016-12-06
本刊訊4月14—15日,2017中國(guó)(西安)首屆西部城鄉(xiāng)環(huán)衛(wèi)一體化高峰論壇于西安曲江國(guó)際會(huì)議中心圓滿召開。來自全國(guó)的數(shù)十名專家學(xué)者、優(yōu)秀企業(yè)代表主要針對(duì)城鄉(xiāng)環(huán)衛(wèi)一體化當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀與面臨問題、典型案例分析、未來發(fā)展趨勢(shì)、優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)分享等行業(yè)熱點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行討論。現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈,參會(huì)人數(shù)眾多。論壇旨在全方位解讀中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇與挑戰(zhàn),把脈發(fā)展趨勢(shì),為行業(yè)發(fā)展獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。