我國(guó)鹽堿地改良技術(shù)綜述

王健 李傲瑞

摘要? ? 鹽堿地是我國(guó)重要的戰(zhàn)略儲(chǔ)備耕地資源之一，鹽堿地的治理對(duì)于維持我國(guó)1.2億hm2耕地紅線具有重要意義。從鹽堿地改良的工程措施、農(nóng)業(yè)措施、化學(xué)措施和生物措施等4個(gè)方面，綜述了我國(guó)常見(jiàn)的鹽堿地改良技術(shù)，并對(duì)未來(lái)鹽堿地改良方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞? ? 鹽堿地;改良技術(shù);工程措施;農(nóng)業(yè)措施;化學(xué)措施;生物措施

中圖分類號(hào)? ? S156.4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? ? A

文章編號(hào)? ?1007-5739（2019）21-0182-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）

Abstract? ? Saline-alkali land is one of the important strategic reserve arable land resources in China and the management of saline-alkali land is of great significance for maintaining the red line of 120 million hectares of cultivated land in China. From the aspects of engineering measures，agricultural measures，chemical measures and biological measures for the? improvement of saline-alkali land，the common techniques of saline-alkali land improvement in China were reviewed，and the future direction of saline-alkali land improvement was prospected.

Key words? ? saline-alkali land;improvement technology;engineering measure;agricultural measure;chemical measure;biological meacure

鹽堿土也稱鹽漬土，是鹽化或堿化土壤的總稱。土壤含鹽量大于0.6%的稱為鹽土，土壤膠體的交換Na+占總交換陽(yáng)離子超過(guò)20%且pH值>9的稱為堿土。事實(shí)上，這2種土壤經(jīng)常是混合的，所以習(xí)慣上稱為鹽堿土。據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)全球鹽堿地面積己達(dá)9.54×109 hm2，且每年仍以約100萬(wàn)hm2的速度增長(zhǎng)[1-2]。其中，我國(guó)鹽堿土面積約為1.0×108 hm2，主要分布在濱海、黃淮海平原、東北松嫩平原、西北干旱半干旱地區(qū)和青新極端干早漠境等地[3]，且呈整體惡化、面積增加的趨勢(shì)，現(xiàn)已成為影響我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)恢復(fù)建設(shè)的重要因素之一[4]。

1? ? 我國(guó)鹽堿地改良主要采用的技術(shù)

在土壤鹽漬化嚴(yán)重的地區(qū)，植物很難生存[5]。近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，土地的不合理利用導(dǎo)致我國(guó)鹽堿地面積不斷擴(kuò)大，耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量不斷下降，糧食安全面臨巨大風(fēng)險(xiǎn)[6]，因而鹽堿地改良技術(shù)具有重要的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益[7]。我國(guó)改良鹽堿地的歷史悠久，早在2000多年前就有對(duì)鹽堿地的成因及治理有一定的認(rèn)識(shí)，如《齊民要術(shù)》中有“綠肥輪作改堿”的記載[8]。解放初期，鹽堿地的治理側(cè)重于水利措施，以排為主，灌排結(jié)合。近些年，我國(guó)科研人員在鹽堿地的治理上投入了大量的精力，并取得了一定的成果[9]。綜合分析前人的研究，我國(guó)的鹽堿地改良技術(shù)可以歸納為以下4種措施，即工程措施、農(nóng)業(yè)措施、化學(xué)措施和生物措施。

1.1? ? 工程措施

工程措施是通過(guò)在耕作層下布設(shè)暗管或淋層，隔斷深層土壤和地下水源的干擾，再采用淡水灌溉達(dá)到改良鹽堿地生態(tài)系統(tǒng)的目的。工程措施建造速度快、使用時(shí)間長(zhǎng)、適用范圍廣，對(duì)排出的鹽水還可進(jìn)行二次工業(yè)利用。該措施的缺點(diǎn)是建造成本較高[10]。

1.1.1? ? 暗管排鹽技術(shù)。暗管排鹽技術(shù)是在地下埋設(shè)PVC管道進(jìn)行種植層排鹽的一種鹽堿地改良措施。該措施的優(yōu)點(diǎn)是建造成本低、占地面積少、控鹽效果顯著、便于機(jī)械化操作;缺點(diǎn)是適用性不強(qiáng)，僅適用于通透性高、土層結(jié)構(gòu)較好的土壤[11]。

1.1.2? ? 客土回填技術(shù)?？屯粱靥钍恰叭∷街眮?lái)治理鹽堿地的一種技術(shù)，即取熟土、抬高地面來(lái)達(dá)到耕作層隔鹽的目的。缺點(diǎn)是對(duì)于土源地生態(tài)系統(tǒng)的破壞性極強(qiáng)。隨著該技術(shù)的大幅推廣及應(yīng)用，較好的土源日漸貧乏，即將面臨“無(wú)土可客”的局面，同時(shí)，客土回填之后還要再輔助其他工程措施和農(nóng)業(yè)措施，后期修復(fù)成本高[12]。

1.2? ? 農(nóng)業(yè)措施

農(nóng)業(yè)措施，即通過(guò)農(nóng)業(yè)技術(shù)控制土壤含鹽量，主要包括深耕細(xì)耙、上膜下秸、淡水澆灌、咸水結(jié)冰澆灌等4種措施。該措施成本較低，操作方便，適用于各類鹽堿地，應(yīng)用范圍較廣，但缺點(diǎn)是作用時(shí)間較短，僅可滿足短期的種植需求[13]。

1.2.1? ? 深耕細(xì)耙。深耕可防止土壤壓實(shí)，改善土粒結(jié)構(gòu)，提高透水性，改善土壤性質(zhì)，保護(hù)水肥，減少鹽害[14]。增施綠肥可提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤微粒結(jié)構(gòu)和根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物酶活性，進(jìn)而提高土壤肥力，抑制鹽分積累[15]。

1.2.2? ? 淡水澆灌。采用淡水澆灌是治理鹽堿地的有效辦法，前提是要有足夠的淡水資源，并且前期投資費(fèi)用較多，維護(hù)經(jīng)費(fèi)較高，地下水位控制不當(dāng)還極易造成土壤次生鹽漬化及土壤礦質(zhì)元素的流失[16]。

1.2.3? ? 咸水結(jié)冰澆灌。鹽水結(jié)冰灌溉是我國(guó)北方地區(qū)廣泛使用的一種鹽堿地改良措施。該措施利用當(dāng)?shù)氐牡叵滤诙具M(jìn)行冰灌，形成冰覆。春季升溫，咸水和淡水分離，和融水滲入，可促使鹽堿土壤可被種植。它對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起到了一定的作用，但僅適用于北方和低地下水位的地區(qū)[17]。

1.2.4? ? 上膜下秸技術(shù)。底膜秸稈是一種新的鹽堿控制鹽誘導(dǎo)技術(shù)，它將農(nóng)作物的秸稈埋入耕作層之下，形成秸稈隔間，同時(shí)結(jié)合灌溉、種植等措施控制鹽堿地[18]。該技術(shù)常見(jiàn)于我國(guó)西北內(nèi)陸土壤蒸發(fā)強(qiáng)烈、鹽分上升比較快的地區(qū)。土壤的水分蒸發(fā)明顯降低，鹽分在地表的聚集得到明顯控制，同時(shí)還降低了土表溫度，從而降低了水分蒸發(fā)量[19]。秸稈腐熟分解后，為土壤微生物提供了大量營(yíng)養(yǎng)，有利于土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖，土壤酶的總活性顯著提高[20]。

1.3? ? 化學(xué)措施

重度鹽堿地常采用化學(xué)措施，它是通過(guò)利用外源添加物與土壤膠體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)改良鹽堿地的一種有效方法，在改善土質(zhì)的同時(shí)又可有效補(bǔ)充大量的營(yíng)養(yǎng)元素，制備簡(jiǎn)單、使用方便[21-22]。

1.3.1? ? 脫硫石膏。脫硫石膏常用來(lái)改良重度鹽堿地。在土壤中，顆粒尺寸較小的黏土形成土壤膠體。當(dāng)土壤膠體與鹽堿土中的Na2CO3、NaHCO3、NaCl等接觸時(shí)，會(huì)形成含有Na+的土壤膠體。含有Na+的土壤膠體在土壤溶液中具有良好的擴(kuò)散性，其擴(kuò)散到土壤孔隙中形成不透水的土層，導(dǎo)致土壤板結(jié)、通透性變差，不利于植物生長(zhǎng)。施以脫硫石膏后，其溶解后可形成Ca2+，Ca2+可置換土壤膠體上的Na+，含有Ca2+的土壤膠體移動(dòng)性差，土壤不容易板結(jié)，有利于植物根系的擴(kuò)大，吸收水分和肥料的能力增強(qiáng)，從而達(dá)到改善鹽堿土壤的目的[23]。另一方面，輔助灌溉措施，遵循“鹽隨水來(lái)，鹽隨水去”的水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律原理，置換出來(lái)的Na+及時(shí)被帶到了耕作層之下，達(dá)到了治理鹽堿地的目的[24]。然而，在改良鹽堿地的同時(shí)，該技術(shù)將一定量的Ca2+和SO42-離子引入鹽堿地，提高了Ca2+和SO42-的比例，給土地造成了二次污染。

1.3.2? ? 有機(jī)肥。有機(jī)肥改良鹽堿地的主要原理是有機(jī)肥增加了土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高了作物的耐鹽能力，促進(jìn)了作物生長(zhǎng)[25]。同時(shí)，有機(jī)肥對(duì)土壤中的高鹽分離子起到一定的緩沖作用，進(jìn)而改善土壤理化性質(zhì)和鹽分組成，降低土壤pH值。王? 帥等[26]研究表明，增施有機(jī)肥可有效降低土壤pH值，土壤中的全氮、有效磷和速效鉀含量均隨有機(jī)肥施用量的增加而增大。利用生物有機(jī)肥進(jìn)行土壤肥力恢復(fù)和調(diào)控，對(duì)保護(hù)我國(guó)耕地土壤資源、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

腐植酸是鹽堿地改良過(guò)程中常用的有機(jī)肥，它是一種帶負(fù)電的膠體，通過(guò)吸附土壤溶液中的陽(yáng)離子，達(dá)到降低土壤鹽分含量的目的;還可中和土壤中的堿性物質(zhì)，進(jìn)而降低土壤pH值。此外，腐植酸能夠顯著增加土壤固氮菌的數(shù)量，強(qiáng)化固氮作用，提供更加豐富的氮素[27]。

1.4? ? 生物措施

近年來(lái)，生物措施發(fā)展迅速，主要是通過(guò)植物或微生物的代謝和生長(zhǎng)活動(dòng)，吸收、轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移土壤中的鹽分，提高土壤質(zhì)量。通常包括植物恢復(fù)和微生物恢復(fù)，以植物修復(fù)為主[28]。

1.4.1? ? 植物修復(fù)。在鹽漬化地塊種植耐鹽、泌鹽作物，加大蒸騰作用，降低地下水位，防止土壤返鹽減緩由于地下水位抬升引起的土地次生鹽漬化現(xiàn)象[29-31]。澳大利亞和美國(guó)的一些研究者極力主張植物修復(fù)措施治理鹽堿地，即通過(guò)篩選耐鹽作物品種，提高作物耐鹽能力來(lái)修復(fù)鹽漬化土地[32]。鹽堿地還可以通過(guò)種植一些耐鹽堿的經(jīng)濟(jì)植物，如油菜、菊芋、枸杞、蘆葦、冰草等來(lái)提高農(nóng)民的收入，降低由于土地鹽漬化帶來(lái)的損失[33]。可見(jiàn)植物修復(fù)措施比工程措施要更經(jīng)濟(jì)、更高效[34]。在鹽漬荒地上使用耐鹽苗木或經(jīng)濟(jì)作物對(duì)發(fā)展中國(guó)家具有巨大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益[35]。植物修復(fù)具有經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益高、節(jié)能淡水、長(zhǎng)期改良、應(yīng)用面積大等優(yōu)點(diǎn)。

1.4.2? ? 微生物修復(fù)。近年來(lái)，微生物修復(fù)廣泛應(yīng)用于鹽堿地修復(fù)。首先，微生物菌劑可顯著增加土壤中的微生物α多樣性，增強(qiáng)土壤微生物的生命活動(dòng)，主要是促進(jìn)細(xì)菌和放線菌的活性，進(jìn)而改善土壤理化性質(zhì);其次，微生物新陳代謝活動(dòng)中還產(chǎn)生大量有機(jī)酸，可中和鹽漬土的堿度，達(dá)到改良鹽堿地的效果;最后，微生物菌劑能顯著改善鹽堿地耕作層的土體結(jié)構(gòu)和物理性狀，打破土壤板結(jié)，促進(jìn)土壤呼吸，降低土壤容重，提高土壤含水量和土壤溫度[36]。

微生物修復(fù)時(shí)間一般比較長(zhǎng)，該技術(shù)比較適用于對(duì)于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出要求不高的長(zhǎng)期閑置土地[37]。另外，我國(guó)微生物改良鹽堿地起步較晚，目前僅處于初始階段，微生物肥料生產(chǎn)不規(guī)范，肥效不穩(wěn)定，嚴(yán)重降低了微生物菌肥的效果[38-39]。

2? ? 結(jié)語(yǔ)和展望

我國(guó)鹽堿地資源較為豐富，約80%的鹽堿地有發(fā)展為耕地的潛力，對(duì)維持我國(guó)1.2億hm2耕地紅線具有重大意義。綜上所述，我國(guó)鹽堿地改良技術(shù)有了一定的發(fā)展，從建國(guó)初期，由于對(duì)水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)不足，主要措施是水利灌溉，導(dǎo)致鹽堿地次生現(xiàn)象比較嚴(yán)重。此后，隨著對(duì)鹽堿地成因和水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)不斷加深，逐漸掌握了多種鹽堿地修復(fù)的措施。

鹽堿地重金屬含量較低，且沒(méi)被化肥和農(nóng)藥污染過(guò)，是一塊未被開(kāi)墾過(guò)的“凈土”，是國(guó)家重要的儲(chǔ)備耕地資源。從全球生態(tài)系統(tǒng)多樣性角度來(lái)看，鹽堿地，特別是自然條件下形成的鹽堿地，形成至今已有千萬(wàn)年之久，經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的演替，形成了自己獨(dú)特的環(huán)境以及物種多樣性。對(duì)待這樣一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，要向?qū)Υ匀唤绲钠渌鷳B(tài)系統(tǒng)一樣，在尊重自然基礎(chǔ)上，因地制宜加以改造。在改造鹽堿地的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益雙豐收。相信隨著科學(xué)研究的不斷深入，我國(guó)鹽堿地資源可持續(xù)利用研究一定會(huì)取得更大進(jìn)展。

3? ? 參考文獻(xiàn)

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