濱海鹽堿地改良研究現(xiàn)狀及展望

趙 英，王 麗，趙惠麗，陳小兵

（1魯東大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，山東 煙臺 264025；2中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所，山東 煙臺 264003）

0 引言

土壤鹽漬化作為世界性的生態(tài)資源問題[1]，是由自然或人類活動引起的一種重要的環(huán)境災(zāi)害或風險。鹽堿地作為生態(tài)系統(tǒng)的一部分，其獨特的土壤理化性質(zhì)造成農(nóng)業(yè)資源的浪費，影響生態(tài)系統(tǒng)功能有效發(fā)揮，通常表現(xiàn)出環(huán)境和經(jīng)濟兩方面的損失[2]。中國鹽堿地資源量多且分布廣泛，鹽堿化和次生鹽堿化土地的總面積約為3.5×108hm2，占全球鹽堿地總面積的4%左右[3-4]。2010年，中國鹽堿土資源利用學(xué)術(shù)研討會發(fā)布統(tǒng)計顯示，中國西北、東北及濱海地區(qū)受鹽堿作用影響的土地總面積超過3.3×107hm2，其中具有農(nóng)業(yè)利用潛力的鹽堿地約為1.3×107hm2，治理改良后可實現(xiàn)大幅增產(chǎn)[5]。中國耕地中低產(chǎn)土壤面積大，土壤有機質(zhì)含量低于1%的地區(qū)達到26%[6]，鹽堿化土壤是中國中低產(chǎn)田的主要類型。土壤鹽堿化主要表現(xiàn)為：區(qū)域鹽堿化突出與全球加劇并存、局部鹽堿化減緩與加重并存、濕潤半濕潤地區(qū)次生鹽堿化與干旱半干旱地區(qū)鹽堿化并存[7]。全面實施鹽堿地精準調(diào)控和高效利用對推動農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展實踐，解決耕地補充數(shù)量和質(zhì)量不到位的問題，促進中國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和鄉(xiāng)村振興等具有重大的戰(zhàn)略意義。土壤鹽堿化已成為全球變化研究框架下的重要內(nèi)容，改良治理鹽堿地以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的研發(fā)、應(yīng)用、推廣成為當下研究的熱點[7]。如20世紀80年代中后期啟動實施的“黃淮海平原旱澇堿綜合治理試驗示范農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)重大專項”，實現(xiàn)了糧食增產(chǎn)2.52×1010kg的顯著成效。針對環(huán)渤海地區(qū)的中低產(chǎn)田和鹽堿荒地的糧食生產(chǎn)問題，中國實施了“渤海糧倉科技示范工程”，項目自2013年啟動實施以來圍繞“改鹽增糧、節(jié)本增效”的原則，整治了鹽堿地1.33×104hm2。目前，黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展成為國家戰(zhàn)略，更突顯了黃河流域不同地區(qū)鹽堿地農(nóng)業(yè)高效發(fā)展的重要性和緊迫性。

1 濱海鹽堿地分布與特點

1.1 濱海鹽堿地資源現(xiàn)狀

中國海域遼闊，灘涂面積廣大且海岸線漫長。中國大陸海岸線北起中朝邊境的鴨綠江口，經(jīng)遼寧、河北、天津、山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西等省、市、自治區(qū)，到中越邊境的北侖河口，海岸線總長18000 km，海岸帶總面積2.17×106hm2，其中95%位于潮間帶[8]（表1）。濱海鹽堿地作為中國鹽堿地的重要組成部分，受河流搬運、浸漬、海水頂托以及潮汐和海浪的共同作用而形成的海退區(qū)，絕大多數(shù)為泥質(zhì)海岸帶，面積約1×106hm2。由內(nèi)陸至近海依次為脫鹽潮土、輕度鹽漬化土、中度鹽漬化土、強鹽漬化土和濱海鹽土[9]。作為海陸交錯帶的典型位置，是一個多功能、復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，主要分布在渤海西岸、東南沿海各省市，多屬沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)[10]。隨著沿岸海水沖刷以及修筑堤壩等活動，新的潮灘地區(qū)每年增加約30000 hm2[11]。

表1 中國沿海海岸線資源分布

1.2 濱海鹽堿地主要特征

濱海地區(qū)主要受海潮和地下水兩方面的影響，土壤含鹽量高、pH 高，有機質(zhì)含量低[12]。在鹽分長期累積下，造成濱海地區(qū)土壤結(jié)構(gòu)粘滯、通氣性差、養(yǎng)分釋放慢。大多數(shù)濱海地區(qū)地勢平坦且地表滯水，地下徑流緩慢，地下水位埋藏較淺；加之地表水無效蒸發(fā)強烈，土壤表層鹽漬化重，常出現(xiàn)土壤硬化、結(jié)殼等現(xiàn)象[13]。此外，由于濱海地區(qū)土壤鹽離子含量高，不同地區(qū)的鹽漬化程度變異大，且往往缺乏充足的淡水資源，使得濱海鹽堿地的改良難度加大。然而，在沿海地區(qū)耕地質(zhì)量惡化、建設(shè)用地日益緊缺的背景下，這些鹽堿地是非?？少F的資源。沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、城市化水平高、人口密度大、耕地資源緊張，為保證人口與耕地資源的“占補平衡”，合理開發(fā)潛在土地資源變得非常必要。因此，在生態(tài)文明的理念下，深入開展土壤鹽堿化演變過程和改良技術(shù)體系研究，合理高效開發(fā)利用濱海鹽堿地，對緩解土地資源短缺，實現(xiàn)區(qū)域土地可持續(xù)健康發(fā)展和保障糧食安全具有重要的理論價值和實踐意義。

2 鹽堿地改良措施及現(xiàn)狀

鹽堿地改良利用應(yīng)綜合各種因素，如地域特點、鹽堿程度以及土地利用方式等，根據(jù)全國不同氣候帶鹽堿地形成過程、障礙因素、水文條件、作物布局等方面的差異，因地制宜選擇合適的改良技術(shù)。目前，濱海鹽堿地土壤改良生態(tài)調(diào)控措施多樣，包括各種節(jié)水減肥、鹽堿障礙消減的物理、化學(xué)、生物以及水利工程等多種措施，其核心主要是通過其核心主要是通過減少地表蒸發(fā)、創(chuàng)建隔層抑制鹽分向上運動,促進鹽分淋洗加快土壤排鹽排水等途徑實現(xiàn)調(diào)控。由于重度鹽堿地改良利用過程復(fù)雜、成本高、進度慢，而輕、中度鹽堿地改良利用的次生鹽漬化反復(fù)等問題，造成鹽堿地改良技術(shù)推廣應(yīng)用難度大、長效性和可持續(xù)性差、社會參與積極性不高等現(xiàn)實問題。

2.1 物理改良

物理改良的核心主要通過改善土壤物理結(jié)構(gòu)進而調(diào)控鹽堿地蒸發(fā)降水比[14]。實踐表明，需根據(jù)土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)與透水性等不同狀況，合理選擇改良措施。當前，濱海鹽堿地物理改良措施主要包括原位土層整改、客土改良、深耕曬垡、微區(qū)改土等傳統(tǒng)的改良方法以及生物材料、地面覆蓋等新工藝[15]。已有研究表明，“池-田”模式可有效降低耕層含鹽量，且種植和魚類養(yǎng)殖業(yè)往往可以相互協(xié)同[16]。機械化深耕、粉壟耕作處理在重度鹽堿地改良中也作用顯著，秋季深耕可以減少冬春兩季農(nóng)田土壤蒸發(fā)，減少表土鹽分的積累。韋本輝等[17]在黃河三角洲農(nóng)高區(qū)試驗表明，粉壟耕作可促進鹽分下行，減緩了表層土壤含鹽量，有利于營造適宜作物發(fā)育生長的環(huán)境。此外，地面覆蓋不僅可以降低蒸降比，抑制地表鹽分聚集，且具有增產(chǎn)和節(jié)水功效。Haque等[18]研究表明地膜的使用大大降低了土壤的電導(dǎo)率，減少了地表水分無效蒸發(fā)，對促進作物生長、土壤健康具有重要意義。然而，地膜使用后不易降解，會對濱海地區(qū)環(huán)境造成二次污染，由此有更多的研究開始嘗試使用生物降解膜，但對其功能和應(yīng)用效果仍需進一步分析評價。地表水的無效蒸發(fā)和潛水上升是濱海地區(qū)土壤鹽堿化的主要原因，秸稈覆蓋可以有效阻斷地表水分蒸發(fā)，達到保墑抑鹽的功效。鄧玲等[19]研究顯示，秸稈覆蓋減少了土壤水分蒸發(fā)損失，提高了水分利用效率，在一定程度上抑制了土壤中可溶性鹽分的表聚作用。Cui 等[20]研究了降雨聯(lián)合麥秸覆蓋對重鹽漬化土壤脫鹽淋濾效果，發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋增強了降雨對土壤鹽分的淋失。綜上所述，物理改良方法操作性較強，方法簡單，幾乎所有地域類型及各類鹽堿地基本均可適用。但從長遠來看，由于物理改良方法鹽分消除不徹底、工程量大、其推廣應(yīng)用空間仍然非常有限。

2.2 化學(xué)改良

化學(xué)改良方法是以酸堿中和、離子平衡為核心提升土壤質(zhì)量（圖1）。一般，通過添加鈣質(zhì)改良劑、酸性改良劑、有機改良劑和礦物資源改良劑等不同類型材料，加速鹽堿離子的淋洗，增加鹽基代換容量，達到快速治鹽改堿的目的。鈣質(zhì)改良劑包括石膏、脫硫石膏、亞硫酸鈣、熟石灰等。脫硫石膏主要成分為(CaSO4?2H2O)與天然石膏基本相似。脫硫石膏作為燃煤脫硫廢棄物，價格低廉，且在中國的年產(chǎn)量多達7550萬t[21]，若能加以合理利用則有望變廢為寶。石膏、脫硫石膏主要通過Ca2+置換土壤膠體吸附體Na+并淋洗，降低土壤Na+含量[22]。研究表明，脫硫石膏在降堿排鹽、提高微生物活性、促進植株生長等方面效果顯著[23-24]。毛玉梅等[25]研究發(fā)現(xiàn)，添加不同量脫硫石膏短期內(nèi)均能顯著降低灘涂鹽堿土ESP 和pH，減少有害鹽離子含量，但過量煙氣脫硫石膏（如50 g/kg）則對植物生長產(chǎn)生不利影響。酸性改良劑主要包括：腐殖酸、硫酸亞鐵、硫酸鋁等。李曉菊等[26]研究表明，施加腐殖酸有利于改善鹽堿土理化性質(zhì)，促進土壤剖面鹽分向深層運移并促進鹽分的淋洗，降低土壤pH。此外，通過不同環(huán)境材料對黃河三角洲濱海鹽堿土的改良效果研究發(fā)現(xiàn)，與單施腐殖酸相比，煙氣脫硫石膏與腐殖酸配施對降低土壤pH、交換態(tài)Na+和SAR效果更好[27]。因此，在保證灌溉量的基礎(chǔ)上，煙氣脫硫石膏與腐植酸的聯(lián)合應(yīng)用是濱海鹽堿地的有效方法。有機改良劑生物炭、泥炭、糠醛渣等可增加土壤養(yǎng)分，降低土壤含量鹽，促進植物生長[28-29]。近年來，生物炭越來越應(yīng)用于鹽堿地土壤修復(fù)。張進紅等[30]發(fā)現(xiàn)生物炭顯著降低了土壤容重和水溶性鹽總量，提高了鹽漬化土壤大團聚體的比例和團聚體穩(wěn)定性，促進了紫花苜蓿生長。Zheng等[31]研究表明，生物炭通過改善土壤理化性質(zhì)，促進了田菁和錦葵兩種鹽生植物的生長。同其他改良方法相比，化學(xué)改良措施雖見效快，尤其是在土壤結(jié)構(gòu)差、養(yǎng)分貧瘠的中度、重度鹽漬土中效果更佳；但存在效果單一、持續(xù)時間短、易發(fā)生二次污染等問題。如何進一步研發(fā)綠色環(huán)保、優(yōu)質(zhì)高效的化學(xué)改良材料和技術(shù)，并通過對改良材料進行生命周期評價(LCA)評估其安全性和經(jīng)濟性，是濱海鹽堿地土壤改良的重要研究內(nèi)容。

圖1 化學(xué)改良鹽堿地示意圖

2.3 水利工程措施

通過灌排管理、非常規(guī)水的安全利用進而實現(xiàn)耕區(qū)水鹽平衡是鹽漬土改良的重要節(jié)水措施[32-33]。通過灌溉和排水系統(tǒng)可以淋洗鹽分，顯著降低土壤含鹽量。明渠排水適用于雨量充沛、入滲量大的地區(qū)。通過雨季反復(fù)淋洗以保持較低的含鹽量，加強了對表層鹽分積累和次生鹽漬化的控制。Lu 等[34]回顧了農(nóng)業(yè)排水溝的生態(tài)功能，發(fā)現(xiàn)明渠排水對濱海鹽堿區(qū)預(yù)防澇漬、縮短脫鹽周期具有重要作用。在缺少雨水的季節(jié)，溝渠中的水又可以補充灌溉。暗管排水排鹽是基于水鹽運移規(guī)律、作物需水與耐鹽度的地下水位調(diào)控措施，通過在地下鋪設(shè)平行的排鹽管網(wǎng)，利用雨水和灌溉水從地下管道上方的土壤中濾出鹽分，使地下水位保持在臨界深度以下[35]。為了控制排水，節(jié)約水土資源，降低成本，因地制宜地確定灌排參數(shù)，如淋洗定額、地下排水管道的最佳間距和深度等非常重要。Xu等[36]利用滴灌和地下埋管開墾濱海鹽堿荒地的過程中發(fā)現(xiàn)，結(jié)合10 mm 的灌溉水量，可使植株存活率保持在85%以上。張金龍等[37]研究表明，漫灌條件下，隨著暗管埋設(shè)間距增大，田面平均入滲強度變小，導(dǎo)致土壤脫鹽不均。在淡水資源缺乏的背景下，優(yōu)化和發(fā)展節(jié)水技術(shù)，開發(fā)農(nóng)田灌溉替代水資源，是緩解水資源短缺的有效途徑。濱海地區(qū)非常規(guī)水資源相對豐富，近年來，發(fā)現(xiàn)利用冬季咸水結(jié)冰可以有效降低沿海地區(qū)的含鹽量，改良效果顯著[38]。其原理是咸水在低溫下結(jié)冰，溫度回升時，高含鹽量的冰先融化并入滲，低含鹽量的微咸水后續(xù)融化起到淋溶洗鹽的作用[39]。劉海曼等[40]研究表明，春季高濃度咸水灌溉以及地膜覆蓋有效降低了耕層土壤鹽分，為作物播種萌發(fā)提供了適宜的土壤水分、肥力、氣環(huán)境。此外，濱海鹽堿地的另一障礙是在潛水位條件下或者灌溉過程中，容易形成土壤缺氧的問題。在這方面，雷宏軍等[41]提出了“循環(huán)曝氣—滴灌水肥”一體化技術(shù)，實現(xiàn)了將水汽混合物同步輸送到作物根區(qū)，改善了作物生長微環(huán)境?？傮w而言，水利工程措施在淡水資源匱乏，淤泥質(zhì)土壤和次生鹽漬化嚴重的地區(qū)具有明顯的脫鹽效果。在水資源匱乏、極端氣候頻繁以及人地供需失衡的背景下，未來應(yīng)加強微咸水/咸水、農(nóng)田排水等非常規(guī)水資源在鹽堿地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的安全利用、評價及其生態(tài)效應(yīng)等方面的研究。

2.4 生物改良

在生態(tài)環(huán)境脆弱，地下水位高的輕、中度鹽漬土改良中，一般認為生物改良措施是長期能“治標亦治本”的方法。生物改良方法主要包括：鹽生或高耐鹽植物“適鹽種植”、引種和馴化耐鹽堿植物新品種、抗鹽新品種以及轉(zhuǎn)抗鹽基因植物的培育。吸鹽植物可從土壤中吸收大量可溶性鹽，并儲存在肉質(zhì)化的莖葉組織中，植株中的鹽分也會隨著作物的收割而轉(zhuǎn)移。常見的耐鹽堿適種植物有堿蓬、苜蓿、蘆葦、旱柳、檉柳、牧草等。大多數(shù)鹽生植物和耐鹽植物都具有特殊的滲透調(diào)節(jié)機制或泌鹽機制，這使得它們能夠在高鹽環(huán)境中生長[42]。伊朗、以色列等國家通過種植海馬齒、堿蓬等鹽生植物，維持了鹽堿地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[43-44]。楊策等[45]研究了鹽地堿蓬對濱海鹽堿地的改土效應(yīng)，結(jié)果表明堿蓬的降鹽作用主要通過植株吸收鹽分，另一方面鹽地堿蓬改善了土壤結(jié)構(gòu)，促進了土壤鹽分淋洗。不同鹽生植物具有不同程度的適應(yīng)機制。Bueno等[46]研究了3 種鹽生植物中脯氨酸、總酚和多胺對鹽脅迫的響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)酚類物質(zhì)和多胺水平的增加在耐鹽脅迫中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。通過對耐鹽機理的研究，成功地引種、篩選適宜的耐鹽植物，可提高濱海鹽堿地的利用程度[47]。Zhang 等[48]通過對引種耐鹽植物的存活率、生長量和狀態(tài)進行分析，發(fā)現(xiàn)紫薇、火炬樹、枸杞在田間生長良好，適應(yīng)性強，成活率最高(100%)。近年來，也有研究利用分子生物學(xué)技術(shù)改良鹽堿地。Kumari等[49]通過生物基因工程，克隆了一種新型基因SbRPC5L，賦予植物非生物抗逆性的潛力，能夠在鹽脅迫和滲透脅迫下表現(xiàn)出較好的性能，在沿海氣候適應(yīng)性農(nóng)業(yè)方面具有較大的應(yīng)用潛力。水稻作為濱海地區(qū)鹽敏感作物，基因型和環(huán)境互作對水稻耐鹽性起著重要作用。Fu等[50]研究表明，外源cry1C*基因賦予水稻較強的繁殖能力，顯著提高了鹽堿地水稻產(chǎn)量，降低了蟲害造成的產(chǎn)量損失。除以上生物改良措施外，生物肥料（微生物菌劑和生物有機肥料）是目前鹽堿地改良中常用措施。通過在鹽堿土上施用微生物肥料能高效促生、補肥和保肥，提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量，提高鹽堿土壤系統(tǒng)的功能和可持續(xù)性。

3 濱海鹽堿地改良研究展望

中國濱海鹽堿地改良技術(shù)整體發(fā)展態(tài)勢良好，各種改良措施都有其自身的優(yōu)勢，但也存在一些局限。尤其是隨著農(nóng)林資源開發(fā)的步伐加快、土地利用強度加大，濱海鹽堿地次生鹽漬化問題突出。這要求在鹽堿地治理方面要不斷深入研究，發(fā)展配套技術(shù)，適時對各種措施加以調(diào)整和完善。在全球變化和人類活動雙重因素影響下，濱海鹽堿土的改良治理是一項長期復(fù)雜的工作，應(yīng)做好整體規(guī)劃，從鹽堿地生物物理過程、鹽堿障礙消減和養(yǎng)分擴容增庫理論與技術(shù)、新型材料研制與應(yīng)用、土壤固碳與綜合治理等方面入手，研究鹽堿地綜合管理與多維調(diào)控措施，防止土地鹽堿化，促進鹽堿農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

3.1 鹽堿地生物物理過程

土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能復(fù)雜性包括大量相互依賴的生物物理過程，形成了土壤有機化合物、氣體、細菌和礦物膠體之間的動態(tài)梯度，決定了土壤有機-礦物復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和功能。濱海鹽堿地土壤的特征是鈉離子水平高，表現(xiàn)出土壤顆粒松散和團聚體結(jié)構(gòu)性問題，并通過影響粘土的溶解、擴散、運輸?shù)韧寥牢锢磉^程間接改變微生物的供應(yīng)。因此，在土壤溶液滲透脅迫、特定離子效應(yīng)、營養(yǎng)失衡的情況下，深入理解土壤生物和土壤物理過程的相互作用、及其對外部不同環(huán)境條件的響應(yīng)，才有望建立基于鹽堿農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)變化的綜合改良體系。因此，未來需要進一步研究不同改良措施與地下水-土壤-植物中鹽離子遷移、轉(zhuǎn)化以及季節(jié)性動態(tài)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，模擬水、熱及多種溶質(zhì)在飽和-非飽和區(qū)的遷移與轉(zhuǎn)化過程，揭示鹽離子穩(wěn)態(tài)變化對鹽脅迫下水化狀態(tài)和養(yǎng)分有效性影響及鹽堿地微生物功能變化機理，解析鹽堿地生物-物理相互作用的反饋機制。

3.2 鹽堿地障礙綠色消減理論與技術(shù)

研發(fā)與自然資源與區(qū)地環(huán)境相配套的環(huán)境友好型鹽堿地改良治理理論與技術(shù)，對提升鹽堿地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、耕地生產(chǎn)力和資源利用效率具有重要意義。在全球災(zāi)害頻繁、水資源匱乏和土壤健康惡化的大背景下，局地次生鹽堿化加重、撂荒地增加、水資源制約愈加顯著。因此，攻克鹽堿地障礙消減的理論瓶頸和鹽堿地生態(tài)改良治理技術(shù)，構(gòu)建鹽堿地長效性、可持續(xù)性發(fā)展模式，為發(fā)揮鹽堿地水-土-生物資源高效利用提供技術(shù)支撐，具有現(xiàn)實性的價值意義。運用滴灌、微噴灌、劣質(zhì)水等非常規(guī)水資源實現(xiàn)以控水減肥、綠色發(fā)展，重點突破高效“節(jié)水控鹽”技術(shù)，實現(xiàn)咸水、微咸水等多種水源綜合利用，是當下應(yīng)對鹽漬農(nóng)田水肥低效和鹽堿障礙等問題的主要措施。因此，從理論上揭示鹽堿地演變過程、驅(qū)動機制、鹽堿障礙高效生態(tài)消減原理，從技術(shù)上研發(fā)高效節(jié)水控鹽綜合管理技術(shù)、灌排生態(tài)工程等，可形成基于節(jié)水精量灌排、控鹽水肥一體化的新型灌排方法。

3.3 鹽堿地地力提升和養(yǎng)分擴容增庫理論與技術(shù)

當前中國耕地資源匱乏、耕地質(zhì)量不高、土地污染嚴重，在濱海地區(qū)更為突出。當前，地力因素成為制約鹽堿地農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要障礙因子。一方面，地力因素影響土壤容納和供應(yīng)養(yǎng)分的能力；另一方面影響微生物活動和植物根區(qū)生長和分布，進而影響土壤—作物系統(tǒng)中的土壤養(yǎng)分和水分的高效循環(huán)利用。因此，加速鹽堿地脫鹽、增肥，對鹽堿地養(yǎng)分進行增效調(diào)控越來越受到重視。當前迫切需要針對如何提升鹽堿地地力和增加養(yǎng)分庫容以提高鹽堿地土壤養(yǎng)分利用率的問題，建立鹽堿地地力提升與養(yǎng)分有效性之間的定量關(guān)系，打破障礙因素對耕層蓄納供應(yīng)“水—肥—氣”能力的壁壘，構(gòu)建海岸帶不同鹽堿區(qū)域減肥增效的綜合管理模式，發(fā)展和完善鹽堿化障礙耕地肥沃耕層長效培肥的“有機質(zhì)—養(yǎng)分庫—生物功能”協(xié)同驅(qū)動增效機制與調(diào)控理論，闡明鹽堿化障礙等關(guān)鍵因子調(diào)控土壤養(yǎng)分釋放和植物養(yǎng)分利用效率的機理，以期為濱海鹽堿地地力提升、養(yǎng)分高效利用和農(nóng)業(yè)面源污染控制提供理論與技術(shù)支持。

3.4 改良新材料的研制與應(yīng)用

環(huán)境材料作為一種新型、高效、經(jīng)濟的土壤改良措施，在一定程度上改善土壤的理化性狀，減緩?fù)寥利}漬化、次生鹽漬化發(fā)生的進程；同時，應(yīng)用改良材料還可增加土壤養(yǎng)分的積累。目前，環(huán)境改良材料在鹽堿地中的應(yīng)用主要包括高分子聚合物保水劑和葉面抗蒸騰劑等在鹽堿地抗旱節(jié)水中的應(yīng)用，以及向土壤中加入納米性吸附材料、生物炭基材料（如磁性生物炭、生物炭2D 膜、3D 水凝膠/氣凝膠）等重金屬固化劑或鈍化劑在土壤重金屬污染治理中的應(yīng)用。國內(nèi)外鹽堿地改良材料種類繁多，鹽堿地改良材料的性質(zhì)、組成、作用機理及其施用效果差異較大。因此，基于基礎(chǔ)材料的本地化，如濱海地區(qū)較為豐富的工業(yè)廢棄物資料，研發(fā)多功能性、環(huán)境協(xié)調(diào)性、舒適性的環(huán)境改良材料成為近年濱海鹽堿地改良的主要方向。首先，通過物理、化學(xué)以及生物技術(shù)研發(fā)原料豐富型、節(jié)約高效型的新型環(huán)境材料；其次，加強改良材料在鹽堿地的應(yīng)用基礎(chǔ)研究及效果評價，特別是防止改良材料應(yīng)用后土壤二次污染問題；最后，加強改良材料應(yīng)用技術(shù)與生物技術(shù)和農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的結(jié)合。

3.5 鹽堿地土壤有機碳固存

促進表土大團聚體結(jié)構(gòu)的形成是濱海鹽堿地改良的重點之一。土壤有機碳被普遍認為是促進土壤團聚體形成和穩(wěn)定性的重要“粘合劑”。研究表明，提高土壤有機碳的“結(jié)合”作用，在一定程度上可“抵消”交換性Na+的“分散”效應(yīng)，促進鹽堿地土壤團聚體的形成和穩(wěn)定。然而，土壤鹽堿化會降低土壤凈初級生產(chǎn)力和碳輸入以及地上部碳儲量。目前對不同鹽堿化程度土壤碳固存的研究較少。通過提高土壤有機碳固存進而實現(xiàn)鹽堿地土壤結(jié)構(gòu)的改善是亟待解決的問題。因此，為改善鹽堿地土壤結(jié)構(gòu)，促進鹽堿農(nóng)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展，需從濱海鹽堿地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固碳過程多維調(diào)控及不同有機物料對鹽堿地土壤碳庫形成的影響機制出發(fā)，增加鹽堿地土壤有機碳庫容并揭示其動態(tài)變化過程和影響因素，評價有機碳驅(qū)動下土壤結(jié)構(gòu)與鹽堿地土壤地力提升的耦合關(guān)系，分析不同鹽堿脅迫下土壤有機碳礦化過程及其動態(tài)，為鹽堿化土壤碳固持與土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的互饋過程提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

3.6 生態(tài)導(dǎo)向型綜合治理與修復(fù)

從已有研究看，中國鹽堿地呈現(xiàn)出土地鹽堿化與灌溉長期并存、局部鹽堿化減緩和次生鹽堿化反復(fù)與加劇并存的現(xiàn)狀。研發(fā)與濱海地區(qū)自然資源與社會經(jīng)濟條件相配套、環(huán)境友好型的生態(tài)導(dǎo)向型綜合治理理論與技術(shù)，以提升濱海鹽堿地土地生產(chǎn)力和資源利用效率具有重要戰(zhàn)略與現(xiàn)實意義。目前，基于水熱鹽運移規(guī)律的水利工程措施成為濱海鹽堿地改良的核心（圖2），包括以鹽堿地高效節(jié)水控鹽、灌排生態(tài)工程等生態(tài)治理與修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)為基礎(chǔ)，通過地面覆蓋、土壤剖面隔層創(chuàng)建等農(nóng)藝方式調(diào)控水鹽運動，通過研究耐鹽植物品種篩選和抗鹽種植修復(fù)技術(shù)、有益微生物篩選及擴繁技術(shù)等；同時研發(fā)土壤鹽基離子敏感高分子材料與石膏耦合的高分子吸附型土壤調(diào)理劑、生物質(zhì)炭基鹽堿地調(diào)理劑，形成基于高效節(jié)水精量灌溉為主的耐鹽篩選及適鹽種植、節(jié)本高效型復(fù)合改良劑的鹽堿地工程-生態(tài)綜合治理模式。如此，可實現(xiàn)從單純的土壤理化性質(zhì)的改變到脫鹽、培肥相結(jié)合，形成水利工程排鹽、物理化學(xué)調(diào)理改土、生物生態(tài)修復(fù)的濱海鹽堿地綜合改良利用體系，構(gòu)建良好的水鹽協(xié)同生態(tài)環(huán)境。

圖2 濱海鹽堿地復(fù)合改良調(diào)控示意圖（“＋”代表2種措施的結(jié)合）

4 結(jié)論和建議

基于中國人口眾多，資源匱乏的基本國情，未來糧食安全與生態(tài)環(huán)境安全仍然十分嚴峻。濱海鹽堿地作為后備耕地資源，對其合理開發(fā)利用對沿海地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)集約化發(fā)展具有重要意義。本研究綜合國內(nèi)外關(guān)于濱海鹽堿地改良技術(shù)進展，闡述了物理改良、水利改良、化學(xué)改良、生物改良等措施對濱海鹽堿地的改良都有良好的效果，但也存在一定的弊端。進入21世紀，受氣候變化和人類活動雙重因素影響，土壤鹽漬化已成為全球性的生態(tài)問題，濱鹽堿地的開發(fā)利用也面臨更大挑戰(zhàn)。濱海鹽堿地改良是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，未來濱海鹽堿地改良過程中應(yīng)加強多學(xué)科交叉融合研究，基于土壤鹽漬化生物物理過程，結(jié)合已有的改良技術(shù)，攻克鹽堿地障礙消減的理論瓶頸，構(gòu)建和完善生物修復(fù)、節(jié)灌控鹽、調(diào)理改土等生態(tài)導(dǎo)向型綜合改良體系；重點關(guān)注以生物介導(dǎo)為主體等新技術(shù)的應(yīng)用與研發(fā)，為規(guī)?；}堿農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展和濱海鹽堿地持續(xù)利用提供技術(shù)支撐和儲備，達到“藏糧于地、藏糧于技”的目的。