鹽堿地土壤利用與改良研究進(jìn)展

楊玉坤 耿計(jì)彪 于起慶 王嘉 于文勇 趙薇

摘?要：

土壤鹽堿化是全球面臨的土地資源問(wèn)題，中國(guó)的鹽堿性土地面積巨大，分布廣泛，且類(lèi)型繁多。及時(shí)治理與合理管理鹽堿地資源可以使其生態(tài)環(huán)境得到改善，因地制宜的開(kāi)發(fā)和利用，對(duì)當(dāng)?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著積極作用，也是推進(jìn)中國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。本文綜述了鹽堿地形成的原因、分布及現(xiàn)狀，對(duì)比鹽堿地改良方法和對(duì)策，分析了鹽堿土地現(xiàn)有改良方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并為未來(lái)鹽堿地更好的利用、改良及可持續(xù)發(fā)展提出建議。

關(guān)鍵詞：

鹽堿地;現(xiàn)狀;改良方法;可持續(xù)發(fā)展

中圖分類(lèi)號(hào)：S-3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191230039

土地鹽堿化是一種環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象，不僅會(huì)紊亂生態(tài)系統(tǒng)，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也會(huì)導(dǎo)致鹽堿地地區(qū)經(jīng)濟(jì)水平衰退。目前，土壤鹽漬化已成為一個(gè)全球性的問(wèn)題，不同地區(qū)的土壤鹽堿化管理及治理措施也不盡相同，具體因地區(qū)土壤類(lèi)型而異。從總體上看，國(guó)內(nèi)外鹽堿地管理技術(shù)的發(fā)展主要是將鹽水應(yīng)用于灌溉和耐鹽植物的栽培[1]。我國(guó)土地遼闊無(wú)垠，鹽堿地面積更是巨大，在我國(guó)西北、華北、東北和濱海等地區(qū)廣泛分布。因此，鹽堿地土壤資源的優(yōu)化和合理開(kāi)發(fā)利用是我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一，對(duì)改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[2]。本文綜述了鹽堿地的成因、分布和現(xiàn)狀的分析以及未來(lái)的改良方向和展望，探討了現(xiàn)今鹽堿地改良方法的優(yōu)劣，可為今后鹽堿地的改良做相關(guān)參考。

1?鹽堿地資源及利用現(xiàn)狀

1.1?鹽堿地的成因

土壤鹽漬化的形成分為自然和人為因素，大部分土壤鹽漬化是自然條件下形成的，土壤鹽堿化的實(shí)質(zhì)是溶解了各類(lèi)易溶性鹽類(lèi)，使其在土壤表層儲(chǔ)蓄起來(lái)。一般情況，地下水與土壤水保持一定的動(dòng)態(tài)平衡，表層土壤中的離子含量相對(duì)穩(wěn)定，一旦平衡遭到破壞，則易導(dǎo)致產(chǎn)生鹽堿地[3]。

人為因素引起的土壤鹽堿化稱(chēng)為次生鹽漬化，由不合理的人為灌溉，盲目開(kāi)墾，過(guò)度砍伐，過(guò)度放牧，不合理建設(shè)等活動(dòng)造成的[4]。注入土壤的水分過(guò)量，排水量不足會(huì)導(dǎo)致地下水受到破壞，地下水位抬升，鹽分則因水分蒸發(fā)殘留在表層，造成土壤中鹽分堆積。次生鹽堿化使土壤肥力下降，且生態(tài)環(huán)境的破壞使植物失去良好生長(zhǎng)環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)條件，最終導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)[5]。

1.2?鹽堿地分類(lèi)

鹽堿土分為堿土和鹽土，根據(jù)鹽堿度可分為輕度、中度和重度鹽堿地。輕度鹽堿地的含鹽量在3‰以下，出苗率約為70%～80%，易開(kāi)發(fā)利用;重度鹽堿地含鹽量超過(guò)6‰，出苗率低于50%，難以直接利用;兩者中間的鹽堿地為中度鹽堿地。鹽堿地的區(qū)分也可按pH值分為輕度鹽堿地（pH值7.1～8.5），中度鹽堿地（pH值8.5～9.5）和重度鹽堿地（pH值9.5以上）。鹽堿程度越高，出苗率越低;重度鹽堿地需先改良土地再種植;在中度鹽堿程度或有加重趨勢(shì)的輕度鹽堿地種植適宜植物，可有效改善鹽堿土現(xiàn)狀。

1.3?鹽堿地的分布

中國(guó)現(xiàn)有鹽堿地面積約0.27億hm2，其中可作為耕地的面積為0.06億hm2，鹽堿荒地為0.21億hm2 [6]。鹽堿地主要分布在我國(guó)東北平原、西北干旱區(qū)、半干旱區(qū)、東部沿海地區(qū)和黃淮海平原 [7]。其中具有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展?jié)摿Φ耐恋卣嘉覈?guó)耕地總面積的10%以上，若能及時(shí)治理鹽堿荒地，可改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高土地利用率，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

2?鹽堿地的危害

隨著鹽分在土壤內(nèi)部和表面累積，土壤物理惡化及退化，如結(jié)構(gòu)附著力下降、土壤容重高、通氣性差、土壤中好氧微生物活性差等，甚至?xí)觿”韺油寥利}的積累，抑制植物發(fā)育和生長(zhǎng)，直至導(dǎo)致其死亡[8]。

土地鹽堿化會(huì)破壞植物組織，影響氣孔收縮和營(yíng)養(yǎng)吸收，也會(huì)抑制土壤微生物的活性。鹽堿是植物生長(zhǎng)的“抑制劑”，對(duì)植物產(chǎn)生毒害，鹽堿土地的土壤溶液中含有大量的可溶性鹽，使?jié)B透壓增大，使植物產(chǎn)生生理干旱，導(dǎo)致畸形甚至死亡，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益[7]。因此，應(yīng)從多方面綜合治理嚴(yán)重鹽堿地地區(qū)土壤，使其更好地得到利用。

3?鹽堿地開(kāi)發(fā)利用技術(shù)現(xiàn)狀

充分利用鹽生植物資源，綜合治理、發(fā)展鹽堿農(nóng)業(yè)，是提高土地利用率的重要途徑。通過(guò)灌排技術(shù)改良鹽堿地和發(fā)展耐鹽植物，是改良鹽堿地的主導(dǎo)技術(shù)。通常將2類(lèi)技術(shù)配套綜合，以其中1種為主導(dǎo)[1]。我國(guó)現(xiàn)有的改良技術(shù)包括：利用改良劑改良、表層覆蓋技術(shù)改良、灌排技術(shù)改良、利用新型材料及土壤改良劑和地下暗管排鹽工程等[9]，隨科技進(jìn)步，更多新興技術(shù)正在崛起。為開(kāi)發(fā)利用鹽堿地，世界各地嘗試發(fā)展鹽生植物，但是鹽生植物的降鹽速度慢，效果不顯著，缺乏可持續(xù)性[9]。因此，還需采用更有效的方式，在鹽堿分布復(fù)雜的地區(qū)因地制宜，來(lái)維持生態(tài)、經(jīng)濟(jì)平衡發(fā)展。綜合應(yīng)用工程、化學(xué)、生物等措施，通過(guò)水土資源進(jìn)行綜合開(kāi)發(fā)、合理利用[10]，對(duì)各種程度鹽堿地進(jìn)行改良。

4?鹽堿地改良措施

4.1?物理改良

用水治理鹽堿地是常見(jiàn)方法，相比傳統(tǒng)排水措施，生態(tài)蓄水對(duì)改良土壤的理化性質(zhì)更為有效[11]。生態(tài)蓄水模式有效節(jié)約成本，改善鹽堿度，提升土壤質(zhì)量。水利改良法是根據(jù)水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律加以運(yùn)用實(shí)施，具體改進(jìn)措施有灌水洗鹽、蓄淡壓鹽、設(shè)置隔離層和滲透管排鹽等[12]。在“排水洗鹽”措施中，用蓄淡壓鹽方法，可控制土壤中鹽分，提高有機(jī)質(zhì)。“以淡壓鹽”提倡建立深水井，通過(guò)深水井采淡水澆灌土地[13]，以此改良土壤，使中低產(chǎn)田變?yōu)楦弋a(chǎn)田。

鹽分大多散布在土壤表層，下層較少，可采取深耕深翻措施，改善鹽堿地環(huán)境。采用翻耕方法，對(duì)土層進(jìn)行粗放耕作，通過(guò)交換土壤表層與下層位置，切斷土壤毛細(xì)管，減少水分蒸發(fā)，可有效控制土壤返鹽現(xiàn)象[14]。

魏文杰等[15]通過(guò)田間噴灌洗鹽試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鹽水用量與脫鹽效果成正比，灌溉后土壤鹽分含量降低，脫鹽效果隨土層深度增加而降低。韋本輝等[16]利用自主研發(fā)的粉壟耕作機(jī)械和粉壟技術(shù)改造利用鹽堿地，粉壟可物理性“淡鹽”，使其形成一種綠色環(huán)保的農(nóng)業(yè)技術(shù)體系[17]，通過(guò)對(duì)新疆和陜西等地的研究，重度鹽堿地經(jīng)粉壟種植后，土壤全鹽量大幅度下降，作物產(chǎn)量明顯提高，起到淡鹽增產(chǎn)的作用。

4.2?生物改良

生物改良可使用微生物菌肥改良、種植綠肥作物改良和大面積小苗密植的綜合改良等措施。鹽堿地改良應(yīng)與種植計(jì)劃密切結(jié)合，選擇合適種植的耐鹽作物，在種植作物和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中繼續(xù)改良鹽堿土地[12]，做到生態(tài)與經(jīng)濟(jì)共同發(fā)展。其中引進(jìn)鹽生植物是提高鹽堿地利用率的重要措施[8]，也可提高鹽堿地植被覆蓋[18]。

邢尚軍等[19]采用栽植白刺的方法對(duì)重鹽堿地進(jìn)行改良，土壤迅速脫鹽，土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、有效氮和速效磷含量增加，提高了鹽堿地肥力和質(zhì)地。李霞等[20]種植黃櫨可降低土壤鹽堿度，改善鹽堿地環(huán)境，豐富鹽堿地植被類(lèi)型。李海英等[21]對(duì)苜蓿改善柴達(dá)木盆地棄耕鹽堿地研究，隨著苜蓿栽培年限增加，土地脫鹽率顯著增加，耕層土壤的全鹽量下降。丁海榮等[22]發(fā)現(xiàn)星星草對(duì)濱海鹽土的改良效果顯著，其生理習(xí)性使其適合鹽堿性環(huán)境，改善土壤鹽堿化。張夢(mèng)璇等[23]通過(guò)野外采樣和室內(nèi)測(cè)試相結(jié)合法研究，發(fā)現(xiàn)白榆對(duì)濱海鹽堿地具有改良作用，可降低土壤中鹽離子含量和全鹽含量。因此，運(yùn)用生物治堿的改良方法，可維持鹽堿地地區(qū)生態(tài)平衡，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4.3?化學(xué)改良

Luo等[24]用高效無(wú)機(jī)聚合物PAFS處理表層和中層土壤，土壤pH值明顯降低，粘土顆粒含量顯著下降，提高了水稻產(chǎn)量，PAFS能有效修正硬質(zhì)土壤，使高度分散的硬鹽堿地修正成重要的農(nóng)業(yè)儲(chǔ)備用地。

對(duì)于重度鹽堿地，還要配合施用黑礬、石盤(pán)和磷石膏等化學(xué)改良物質(zhì)，全面改善土壤理化性質(zhì)[25]。Ziaie-Moayed等[26]在不同條件下對(duì)非穩(wěn)定土和穩(wěn)定土進(jìn)行了直剪試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)，其采用不同摻量的環(huán)氧樹(shù)脂和硅酸鹽水泥對(duì)土壤進(jìn)行穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)浸泡后土的抗堿強(qiáng)度顯著降低，土壤的強(qiáng)度顯著提高。

利用離子間的作用原理，Ca2+的增加減小可交換性Na+的比率，在鹽堿土中施加可以抵消鹽分作用的化學(xué)物質(zhì)，如石膏等，可在難以改良的特殊鹽堿地中起到改良作用[3]。趙旭等[27]施用粉煤灰和煤矸石，對(duì)在鹽堿地上生長(zhǎng)的檉柳進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在鹽堿地基質(zhì)中加入粉煤灰，可以提高檉柳發(fā)芽率，有助于縮短枝條發(fā)芽時(shí)間，提高萌發(fā)枝條成活率。隋鵬舉等[28]試驗(yàn)采用種稻泡田的方法以排鹽洗堿，不斷向鹽堿地增施有機(jī)肥和改良劑，快速降低土壤中的鹽堿含量，提高土壤肥力。王新平等[29]運(yùn)用旱地龍土壤改良劑和禾康土壤改良劑對(duì)鹽堿地進(jìn)行改良，2種改良劑均能使重度鹽漬化土壤迅速脫鹽。王文杰等[30]?在實(shí)驗(yàn)室和田間條件下，比較了17種土壤調(diào)質(zhì)劑對(duì)種子萌發(fā)和生長(zhǎng)能力的影響，發(fā)現(xiàn)水解聚馬來(lái)酸酐是一種高效的改良劑，能增加碳酸鈣溶解，使土壤溶液中鈣離子取代土壤膠體中鈉離子，提高了土壤入滲率和毛管土的含水量。

在鹽堿地治理過(guò)程中，施加綠肥可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)和土壤植物根系微環(huán)境，促進(jìn)土壤微生物活性，改善土壤肥力，抑制鹽分的積累[31]，也是一種方便可取的改良措施。

4.4?工程措施

工程措施包括整平土地、建立完善的排水灌溉系統(tǒng)、更換土體、深翻改土、淋洗土層和淤積等方法[3]，運(yùn)用工程手段治理鹽堿地。

在濱海區(qū)，選擇“允許深度”理論作為鋪設(shè)排鹽管的指導(dǎo)依據(jù)，采用傳統(tǒng)工程改良鹽堿土。在鹽堿地區(qū)建立埋深淺管道和淺密式排鹽系統(tǒng)，形成暗管達(dá)到水平排水[32]，對(duì)濱海區(qū)鹽堿地進(jìn)行改良。在豎井排水區(qū)域土壤鹽分含量呈下降趨勢(shì)，下降幅度為52%，未設(shè)豎井排水的區(qū)域土壤表層卻出現(xiàn)返鹽現(xiàn)象，土壤鹽分含量上升41%，對(duì)緩解鹽堿度有積極作用[33]。史學(xué)友[25]將井灌井排與渠道排水相結(jié)合，在雨季抽取土壤中咸水補(bǔ)充淡水，增加地下水占有空間，提高汛期土壤入滲率，加速土壤脫鹽。

4.5?綜合治理

鹽堿地改良是較為復(fù)雜的綜合治理體系，多采用以水肥為中心的方式，同時(shí)采取水利工程措施、生物措施、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施、化學(xué)改良等措施綜合治理，也是改良鹽堿地的主要方向[12]。

采用綜合治理的方式，“化鹽堿地為資源”，開(kāi)發(fā)利用鹽堿地，實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)。例如：山東省黃河三角洲鹽堿地區(qū)已形成“上農(nóng)下漁”的[34]模式，改善了當(dāng)?shù)貕A地的土壤質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)、林、牧、漁協(xié)調(diào)發(fā)展，旱、澇、鹽、堿綜合治理的生產(chǎn)、生態(tài)效益[7]。采取挖池筑臺(tái)、深溝排堿的方式，處于位置較高的鹽堿地則可以種植農(nóng)作物，緩解土地鹽堿化現(xiàn)狀，提高土地利用率。

菲律賓國(guó)際水稻研究所[35]采用鈉化鹽漬土，利用物理、化學(xué)和生物三者相結(jié)合的方法，將土壤深翻與施用石膏相配合，實(shí)行小麥與水稻輪作，使土壤中可交換性鈉降低，明顯改善鹽堿地程度。于興洋等[36]研究重鹽堿地改良后土壤及作物的變化，實(shí)施不同改良措施后，土壤特性方面發(fā)生顯著改善。因此，大規(guī)模的重鹽堿地改良后，種植品種的選擇應(yīng)該因地制宜，綜合相應(yīng)土壤特性和作物適應(yīng)性做相關(guān)種植。

5?鹽堿地改良存在的問(wèn)題及建議

隨鹽堿地改良技術(shù)的發(fā)展，鹽堿地改良新途徑不斷涌現(xiàn)。盡管目前科技發(fā)達(dá)，世界范圍內(nèi)已經(jīng)有部分先進(jìn)鹽堿地的改良方法，但對(duì)特殊地區(qū)鹽堿地改良治理仍需研究人員的努力，使土地利用率實(shí)現(xiàn)最大化。在治理鹽堿地過(guò)程中對(duì)相關(guān)區(qū)域的環(huán)境安全和保護(hù)還需地質(zhì)、水文、水利等專(zhuān)家研究協(xié)調(diào)。

發(fā)展鹽堿地農(nóng)業(yè)要注意因地制宜，對(duì)重度鹽堿地，改善土地環(huán)境為首要任務(wù);對(duì)中度、輕度鹽堿地，合理灌溉，避免鹽堿化加劇。改良鹽堿地也需將工程改良、物理改良、生物改良等措施有機(jī)結(jié)合進(jìn)行綜合治理。在未來(lái)鹽堿地開(kāi)發(fā)與利用中，要更新現(xiàn)有觀念，突破傳統(tǒng)，尋求創(chuàng)新，使鹽堿地得到充分開(kāi)發(fā)利用，更好地推動(dòng)鹽堿地地區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、文明三位一體的共同發(fā)展。

隨著國(guó)內(nèi)外鹽堿地改良技術(shù)的進(jìn)步和新方法的推廣，逐漸實(shí)現(xiàn)鹽堿地可持續(xù)發(fā)展。在進(jìn)行鹽堿地資源利用時(shí)，不能一味盲目，要對(duì)鹽堿地資源進(jìn)行全面全新的認(rèn)識(shí)，從鹽生植物資源、鹽漬土資源、咸淡水資源等多角度考慮，并將相關(guān)水利、水文學(xué)知識(shí)運(yùn)用實(shí)際操作。今后，在鹽堿地改良時(shí)，應(yīng)在鹽堿地長(zhǎng)期觀測(cè)調(diào)查的基礎(chǔ)上，合理規(guī)劃，對(duì)現(xiàn)有鹽堿地改良措施進(jìn)行分析調(diào)整并優(yōu)化。努力尋求最優(yōu)改良方案，拓展鹽堿地利用開(kāi)發(fā)途徑，積極推動(dòng)鹽堿地產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)，增加我國(guó)土地利用率，為我國(guó)鹽堿地可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：楊玉坤（1999-），女，研究方向：地理科學(xué);

耿計(jì)彪（1988-），男，博士，講師。研究方向：土壤養(yǎng)分管理。