鹽堿地改良研究現(xiàn)狀及微生物菌肥應用分析

丁紹武　張鵬

摘要微生物菌肥作為現(xiàn)階段的一種新型肥料，應用廣泛，由于其富含多種活性微生物，能夠通過微生物的生命活動改良鹽堿地的土壤成分和營養(yǎng)環(huán)境，充分發(fā)掘鹽堿地的潛在肥力，將鹽堿地改良為可耕地，減輕耕地壓力。本文介紹了鹽堿地改良研究現(xiàn)狀，分析了微生物菌肥在改良鹽堿地過程中的應用以及未來的研究發(fā)展趨勢，以期為鹽堿地的治理和今后農(nóng)業(yè)發(fā)展提供新思路和新方向。

關鍵詞 微生物菌肥;鹽堿地;研究現(xiàn)狀;趨勢分析

中圖分類號 S156.4

文獻標識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）07-0175-02

我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已有將近1萬年的歷史，是典型的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大國。我國擁有960萬km2的國土面積，但是山地、高原、丘陵、戈壁等無法耕種的國土面積大約為660.4萬kmn，占全國面積的68.79%;此外，還有一部分鹽堿地，這些鹽堿地雖能種植作物，但成活率不高，倘若過度使用化肥將會加重鹽堿化程度。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，當土壤處于中等鹽漬土水平（含鹽量在0.3%～1.0%之間）時，農(nóng)作物會減產(chǎn)95%左右，重度鹽堿地的種植狀況更加嚴峻"。如內(nèi)蒙古河套平原漬區(qū)范圍內(nèi)，農(nóng)作物的死亡比例平均每年達到了20%以上，最嚴重的年份甚至高達30%;而黃淮海平原的數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)作物由于受鹽漬土的嚴重影響，各地平均減產(chǎn)25%左右，嚴重的地區(qū)減產(chǎn)達到了50%，甚至絕收。山東省作為我國農(nóng)業(yè)大省，土壤鹽堿化問題更加明顯，主要集中在黃河三角洲地帶，東營、濱州等黃河入?？诹饔蚋浇柠}堿土地中氮、磷、鉀及有機質含量較低，土壤鹽堿化最嚴重。

縱觀耕地面積急劇減少的嚴峻形勢，改良鹽堿地的生態(tài)環(huán)境已然成為了增加耕地面積、修復耕地生態(tài)的突破口，這對于農(nóng)業(yè)發(fā)展、人民生活提高具有重要的現(xiàn)實意義，也是響應國家可持續(xù)發(fā)展政策的一大戰(zhàn)略。根據(jù)《關于開展全國耕地后備資源調查評價工作的通知》（國土資廳發(fā)[2014]13號），經(jīng)過綜合評定后，鹽堿地中宜耕部分已成功納人我國耕地儲備資源，為鹽堿地的改良和種植研究提供了有力的數(shù)據(jù)支撐。土壤中包含了有機質轉化和微生物新陳代謝的活性酶，這些具有活性的酶為土壤提供了肥力支撐，如東北的黑土地中含有大量微生物新陳代謝的酶，活性極高，因而土壤肥沃，農(nóng)作物產(chǎn)量高.而鹽漬土堪稱這些活性酶的殺手，直接影響其活性，進而導致士壤失去肥力出現(xiàn)板結現(xiàn)象，影響作物的正常發(fā)育。利用微生物菌肥來改良鹽堿地，利用有關耐鹽堿地的微生物來改善植物根部生長環(huán)境、緩解鹽堿等對植物生長的阻礙作用，進而改良鹽堿地是有效可行的辦法，，因此，建立一套能夠改善土壤質地、提高土壤養(yǎng)分有效性，同時實現(xiàn)鹽堿土壤植物資源化利用的可持續(xù)生態(tài)改良技術，是鹽堿土壤生態(tài)環(huán)境保護的關鍵。

1鹽堿地改良研究現(xiàn)狀

土壤鹽堿化是世界性的土壤問題，各國在20世紀20-30年代就開始不斷開展改良鹽堿地的試驗，前蘇聯(lián)科學家研究找到了原生鹽漬化和次生鹽漬化的進化過程。20世紀60年代，以色列科學家面對國內(nèi)水資源缺乏和鹽堿地分布廣泛的現(xiàn)狀，最早開始尋找耐鹽植物的種植，進而利用耐鹽植物改良土壤鹽堿地，開創(chuàng)了用生物技術改良鹽堿地的先河。

21世紀以來，人類科技水平取得了重大的發(fā)展，改良鹽堿地的方式方法也進人了新的階段。眾多科學家尋找耐鹽堿的作物，在作物的種植選擇上邁出了至關重要的一步。比如美國亞利桑那大學研究人員發(fā)現(xiàn)了能夠耐鹽漬化的草坪草，這種草坪草即使使用濃度2%的鹽水進行澆灌也能正常生長;美國CurtisE.Swif博士細致研究了一些熱帶作物的耐鹽堿性，發(fā)現(xiàn)了諸多耐鹽堿植物，為當?shù)剞r(nóng)業(yè)種植提供了參考;西班牙的一位科學家則發(fā)現(xiàn)，番茄種子在種植前經(jīng)鹽水浸泡2周后其耐鹽漬化能力有很大提高，且番茄的產(chǎn)量和質量均正常。我國99.13萬km2的鹽堿地中，實現(xiàn)基本治理的鹽堿地面積達到了59.1萬km2，占比達到將近60%。我國最初改良鹽堿地可追溯到1950-1960年，當時改良鹽堿地的主要方式是大水洗鹽。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，也會采用耕松土的方式切斷土壤內(nèi)部毛管，減弱土壤水分的蒸發(fā)。傳統(tǒng)的鹽堿土壤改良措施主要包括水利和化學改良，水利改良需要建立較大的排灌系統(tǒng)，成本較高;化學方法雖然見效較快，但卻易引發(fā)二次污染。隨著人們環(huán)保意識的提高和科學技術的進步，人們發(fā)現(xiàn)生物改良措施具有成本低廉、節(jié)約資源、改良效果的持續(xù)性強、改良污染較小、效果顯著、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)勢。目前，鹽堿土壤的改良技術已由以水利工程為依托的物理化學手段向生物修復轉變?，F(xiàn)有的生物改良措施即主要利用耐鹽堿植物改善土壤性狀、降低土壤鹽度、增加有機質和總氮含量、提高土壤微生物的數(shù)量、與群落結構，從而實現(xiàn)鹽堿土壤的改良4。然而，以植物為主體的生物修復技術受到耐鹽植物種類、植物生長周期等因素的制約。因此，開發(fā)更為高效、廣適、易調控的鹽堿土壤生物修復技術是實現(xiàn)鹽堿地改良的重要途徑。生物改良鹽堿地的方法主要有以下3個方面：一是水稻種植，在鹽堿地上種植水稻，利用水利措施進行灌溉和排水，稀釋鹽堿地中的鹽分含量，同時收獲農(nóng)作物，實現(xiàn)生物改良鹽堿地和農(nóng)作物豐收;二是選種耐鹽堿地作物，如小麥、玉米、水稻、高梁等種植廣泛且自身植物細胞滲透壓較高的農(nóng)作物，能保證農(nóng)作物在鹽堿地中保持細胞脫水較少，減少因為干旱而導致農(nóng)作物死亡的幾率;三是栽種較耐鹽堿的樹木，利用其龐大根系汲取深層地下水，減少水分灌溉，同時控制地表水分徑流，有效減少土壤鹽堿地的擴大面積5。合理規(guī)劃，大范圍種植苗木形成苗木林帶，還能起到生態(tài)修復的作用，更好地改良鹽堿地。

2微生物技術在改良鹽堿地上的應用

近年來，微生物技術在鹽堿土壤修復中的應用得到不斷重視和加強，并主要集中在微生物增強植物耐鹽堿性的研究方面。已有研究發(fā)現(xiàn)，耐鹽堿微生物可以改善植物根際環(huán)境，減輕鹽分對作物生長的抑制作用，達到改良鹽堿土壤的目的。例如，菌根真菌能夠與多種植物共生，通過根外菌絲的伸展擴大植物根系的吸收范圍，使植物吸收更多的礦物元素和水分，以增強植物抗鹽堿性;也有研究發(fā)現(xiàn)，一株熒光假單胞菌（Pseudomonas?fluorescens?BSP53a）能夠在NaCl脅迫下促進小麥的生長和生物量的積累，緩解鹽脅迫對小麥的傷害10。上述微生物作用均可在一定程度上提高鹽堿土壤植被的成活率與保存率，對長期改良鹽堿土壤恢復土壤理化特性、重構鹽堿土壤生態(tài)環(huán)境起到重要作用。

鹽堿地中有機質不足、人工外源微生物易流失是以微生物為主體的修復技術面臨的首要問題。微生物菌肥是一種良好的固定化基質，其表面含有的羰基羧基等官能團為微生物生長提供了附著位點;同時，微生物菌肥也可以調控土壤微環(huán)境的理化性質，提高土壤中空氣和水分固持能力，增加土壤的陽離子交換量，增強土壤保肥能力。微生物菌肥可以利用微生物的代謝活動使農(nóng)作物得到特定的肥料效應，具有改良土壤性能、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品品質及提高化肥效力等優(yōu)點。近幾年，微生物菌肥憑借其自身優(yōu)點發(fā)展迅速，如根瘤菌肥具有獨特的固氮性能，可以充分利用其這一特點減少氛肥的使用，將其作為傳統(tǒng)氮肥的替代品，不僅提高了作物的產(chǎn)量，還響應了生態(tài)環(huán)保這一號召。據(jù)統(tǒng)計，微生物菌肥發(fā)展十分迅速，已替代了45%的傳統(tǒng)化肥，有效解決了化肥濫用、施肥過量等問題，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展開辟了新道路。此外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢棄物，如養(yǎng)殖糞便等，可以通過合理技術制備生物菌肥，將實現(xiàn)廢物資源化的同時，減少化肥使用量，通過微生物固定作用減少氮磷等營養(yǎng)鹽的流失，可有效控制面源污染。利用微生物菌肥中有益菌種來提高土壤中有機質含量，部分有益菌種還可以中和鹽堿土壤中的鹽分，調解土壤酸堿度，改善鹽堿土壤根際微環(huán)境，從根本上降低了鹽堿土壤的鹽分含量，從而對鹽堿地進行徹底的改良，微生物菌肥原料成本低廉、改良作用周期長，可以成為鹽堿地改良的重要技術手段8。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，運用微生物菌肥還可以有效解決鹽堿地土壤農(nóng)作物產(chǎn)量低的問題。然而，利用養(yǎng)殖廢棄物制備微生物菌肥，并將微生物菌肥投加到鹽堿土壤中的研究報道較少，也未涉及微生物與肥料協(xié)同作用對鹽堿土壤的影響及作用機制。

3研究趨勢

基于以上分析，相關研究專家正在針對養(yǎng)殖廢棄物制備微生物菌肥對鹽堿土壤的改良機制進行探索，解析鹽堿微生物的耐受機制，研究合成微生態(tài)系統(tǒng)的構建及其對鹽堿體系的轉化機制，明確微生物菌肥微生態(tài)系統(tǒng)的構建及對鹽堿土壤的改良機理，闡明微生物菌肥對鹽堿：土壤微生態(tài)的調控機理。

采用生物改良工程研究固氮菌、磷細菌強化生物菌肥面源控制效果，基于氮、磷流失量及流失率評估生物菌肥對減緩農(nóng)田營養(yǎng)流失和面源污染控制的貢獻。綜合利用微生物群落改良工程技術、微生物組學等多種組學手段、表面分析技術與分子生物學方法，揭示微生物菌肥、功能微生物組及微生態(tài)系統(tǒng)與鹽堿環(huán)境、面源污染控制的內(nèi)在關系。最終，構建“廢棄物一微生物菌肥一鹽堿地改良一面源污染控制”循環(huán)農(nóng)業(yè)體系，為農(nóng)業(yè)廢棄物綜合利用、鹽堿地改良、面源污染控制提供一定的理論與技術支撐。

4結語

山東鹽堿地區(qū)植被稀少、生態(tài)脆弱，結合當?shù)厣鷳B(tài)治理及國家藍黃戰(zhàn)略的迫切需求，要解決鹽堿地區(qū)治理難、植物成活率低.成本高、成效慢等傳統(tǒng)技術無法有效解決的瓶頸問題，就要廣泛應用微生物菌肥。微生物菌肥作為一種新型的肥料，為鹽堿地改良提供了物質技術支撐。但同時也要意識到，鹽堿地的治理改良是一個長期問題，僅僅依靠微生物菌肥改良遠遠不夠，還需要人們愛護土地，實現(xiàn)資源的循環(huán)利用，真正做到變廢為寶，實現(xiàn)將鹽堿地變?yōu)榭筛氐哪康摹?/p>

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