盐碱地改良研究现状及微生物菌肥应用分析

来源:用户上传      作者:

　　摘要微生物菌肥作为现阶段的一种新型肥料，应用广泛，由于其富含多种活性微生物，能够通过微生物的生命活动改良盐碱地的土壤成分和营养环境，充分发掘盐碱地的潜在肥力，将盐碱地改良为可耕地，减轻耕地压力。本文介绍了盐碱地改良研究现状，分析了微生物菌肥在改良盐碱地过程中的应用以及未来的研究发展趋势，以期为盐碱地的治理和今后农业发展提供新思路和新方向。
　　关键词 微生物菌肥;盐碱地;研究现状;趋势分析
　　中图分类号 S156.4
　　文献标识码 A
　　文章编号 1007-5739（2019）07-0175-02
　　我国农业发展已有将近1万年的历史，是典型的传统农业大国。我国拥有960万km2的国土面积，但是山地、高原、丘陵、戈壁等无法耕种的国土面积大约为660.4万kmn，占全国面积的68.79%;此外，还有一部分盐碱地，这些盐碱地虽能种植作物，但成活率不高，倘若过度使用化肥将会加重盐碱化程度。根据研究发现，当土壤处于中等盐渍土水平（含盐量在0.3%～1.0%之间）时，农作物会减产95%左右，重度盐碱地的种植状况更加严峻"。如内蒙古河套平原渍区范围内，农作物的死亡比例平均每年达到了20%以上，最严重的年份甚至高达30%;而黄淮海平原的数据显示，农作物由于受盐渍土的严重影响，各地平均减产25%左右，严重的地区减产达到了50%，甚至绝收。山东省作为我国农业大省，土壤盐碱化问题更加明显，主要集中在黄河三角洲地带，东营、滨州等黄河入海口流域附近的盐碱土地中氮、磷、钾及有机质含量较低，土壤盐碱化最严重。
　　纵观耕地面积急剧减少的严峻形势，改良盐碱地的生态环境已然成为了增加耕地面积、修复耕地生态的突破口，这对于农业发展、人民生活提高具有重要的现实意义，也是响应国家可持续发展政策的一大战略。根据《关于开展全国耕地后备资源调查评价工作的通知》（国土资厅发[2014]13号），经过综合评定后，盐碱地中宜耕部分已成功纳人我国耕地储备资源，为盐碱地的改良和种植研究提供了有力的数据支撑。土壤中包含了有机质转化和微生物新陈代谢的活性酶，这些具有活性的酶为土壤提供了肥力支撑，如东北的黑土地中含有大量微生物新陈代谢的酶，活性极高，因而土壤肥沃，农作物产量高.而盐渍土堪称这些活性酶的杀手，直接影响其活性，进而导致士壤失去肥力出现板结现象，影响作物的正常发育。利用微生物菌肥来改良盐碱地，利用有关耐盐碱地的微生物来改善植物根部生长环境、缓解盐碱等对植物生长的阻碍作用，进而改良盐碱地是有效可行的办法，，因此，建立一套能够改善土壤质地、提高土壤养分有效性，同时实现盐碱土壤植物资源化利用的可持续生态改良技术，是盐碱土壤生态环境保护的关键。
　　1盐碱地改良研究现状
　　土壤盐碱化是世界性的土壤问题，各国在20世纪20-30年代就开始不断开展改良盐碱地的试验，前苏联科学家研究找到了原生盐渍化和次生盐渍化的进化过程。20世纪60年代，以色列科学家面对国内水资源缺乏和盐碱地分布广泛的现状，最早开始寻找耐盐植物的种植，进而利用耐盐植物改良土壤盐碱地，开创了用生物技术改良盐碱地的先河。
　　21世纪以来，人类科技水平取得了重大的发展，改良盐碱地的方式方法也进人了新的阶段。众多科学家寻找耐盐碱的作物，在作物的种植选择上迈出了至关重要的一步。比如美国亚利桑那大学研究人员发现了能够耐盐渍化的草坪草，这种草坪草即使使用浓度2%的盐水进行浇灌也能正常生长;美国CurtisE.Swif博士细致研究了一些热带作物的耐盐碱性，发现了诸多耐盐碱植物，为当地农业种植提供了参考;西班牙的一位科学家则发现，番茄种子在种植前经盐水浸泡2周后其耐盐渍化能力有很大提高，且番茄的产量和质量均正常。我国99.13万km2的盐碱地中，实现基本治理的盐碱地面积达到了59.1万km2，占比达到将近60%。我国最初改良盐碱地可追溯到1950-1960年，当时改良盐碱地的主要方式是大水洗盐。此外，在农业生产过程中，也会采用耕松土的方式切断土壤内部毛管，减弱土壤水分的蒸发。传统的盐碱土壤改良措施主要包括水利和化学改良，水利改良需要建立较大的排灌系统，成本较高;化学方法虽然见效较快，但却易引发二次污染。随着人们环保意识的提高和科学技术的进步，人们发现生物改良措施具有成本低廉、节约资源、改良效果的持续性强、改良污染较小、效果显著、环保节能等优势。目前，盐碱土壤的改良技术已由以水利工程为依托的物理化学手段向生物修复转变。现有的生物改良措施即主要利用耐盐碱植物改善土壤性状、降低土壤盐度、增加有机质和总氮含量、提高土壤微生物的数量、与群落结构，从而实现盐碱土壤的改良4。然而，以植物为主体的生物修复技术受到耐盐植物种类、植物生长周期等因素的制约。因此，开发更为高效、广适、易调控的盐碱土壤生物修复技术是实现盐碱地改良的重要途径。生物改良盐碱地的方法主要有以下3个方面：一是水稻种植，在盐碱地上种植水稻，利用水利措施进行灌溉和排水，稀释盐碱地中的盐分含量，同时收获农作物，实现生物改良盐碱地和农作物丰收;二是选种耐盐碱地作物，如小麦、玉米、水稻、高梁等种植广泛且自身植物细胞渗透压较高的農作物，能保证农作物在盐碱地中保持细胞脱水较少，减少因为干旱而导致农作物死亡的几率;三是栽种较耐盐碱的树木，利用其庞大根系汲取深层地下水，减少水分灌溉，同时控制地表水分径流，有效减少土壤盐碱地的扩大面积5。合理规划，大范围种植苗木形成苗木林带，还能起到生态修复的作用，更好地改良盐碱地。
　　2微生物技术在改良盐碱地上的应用
　　近年来，微生物技术在盐碱土壤修复中的应用得到不断重视和加强，并主要集中在微生物增强植物耐盐碱性的研究方面。已有研究发现，耐盐碱微生物可以改善植物根际环境，减轻盐分对作物生长的抑制作用，达到改良盐碱土壤的目的。例如，菌根真菌能够与多种植物共生，通过根外菌丝的伸展扩大植物根系的吸收范围，使植物吸收更多的矿物元素和水分，以增强植物抗盐碱性;也有研究发现，一株荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens BSP53a）能够在NaCl胁迫下促进小麦的生长和生物量的积累，缓解盐胁迫对小麦的伤害10。上述微生物作用均可在一定程度上提高盐碱土壤植被的成活率与保存率，对长期改良盐碱土壤恢复土壤理化特性、重构盐碱土壤生态环境起到重要作用。 　　盐碱地中有机质不足、人工外源微生物易流失是以微生物为主体的修复技术面临的首要问题。微生物菌肥是一种良好的固定化基质，其表面含有的羰基羧基等官能团为微生物生长提供了附着位点;同时，微生物菌肥也可以调控土壤微环境的理化性质，提高土壤中空气和水分固持能力，增加土壤的阳离子交换量，增强土壤保肥能力。微生物菌肥可以利用微生物的代谢活动使农作物得到特定的肥料效应，具有改良土壤性能、提高农作物产量、改善农产品品质及提高化肥效力等优点。近几年，微生物菌肥凭借其自身优点发展迅速，如根瘤菌肥具有独特的固氮性能，可以充分利用其这一特点减少氛肥的使用，将其作为传统氮肥的替代品，不仅提高了作物的产量，还响应了生态环保这一号召。据统计，微生物菌肥发展十分迅速，已替代了45%的传统化肥，有效解决了化肥滥用、施肥过量等问题，为现代农业发展开辟了新道路。此外，农业生产过程中会产生大量的废弃物，如养殖粪便等，可以通过合理技术制备生物菌肥，将实现废物资源化的同时，减少化肥使用量，通过微生物固定作用减少氮磷等营养盐的流失，可有效控制面源污染。利用微生物菌肥中有益菌种来提高土壤中有机质含量，部分有益菌种还可以中和盐碱土壤中的盐分，调解土壤酸碱度，改善盐碱土壤根际微环境，从根本上降低了盐碱土壤的盐分含量，从而对盐碱地进行彻底的改良，微生物菌肥原料成本低廉、改良作用周期长，可以成为盐碱地改良的重要技术手段8。在农业生产中，运用微生物菌肥还可以有效解决盐碱地土壤农作物产量低的问题。然而，利用养殖废弃物制备微生物菌肥，并将微生物菌肥投加到盐碱土壤中的研究报道较少，也未涉及微生物与肥料协同作用对盐碱土壤的影响及作用机制。
　　3研究趋势
　　基于以上分析，相关研究专家正在针对养殖废弃物制备微生物菌肥对盐碱土壤的改良机制进行探索，解析盐碱微生物的耐受机制，研究合成微生态系统的构建及其对盐碱体系的转化机制，明确微生物菌肥微生态系统的构建及对盐碱土壤的改良机理，阐明微生物菌肥对盐碱：土壤微生态的调控机理。
　　采用生物改良工程研究固氮菌、磷细菌强化生物菌肥面源控制效果，基于氮、磷流失量及流失率评估生物菌肥对减缓农田营养流失和面源污染控制的贡献。综合利用微生物群落改良工程技术、微生物组学等多种组学手段、表面分析技术与分子生物学方法，揭示微生物菌肥、功能微生物组及微生态系统与盐碱环境、面源污染控制的内在关系。最终，构建“废弃物一微生物菌肥一盐碱地改良一面源污染控制”循环农业体系，为农业废弃物综合利用、盐碱地改良、面源污染控制提供一定的理论与技术支撑。
　　4结语
　　山东盐碱地区植被稀少、生态脆弱，结合当地生态治理及国家蓝黄战略的迫切需求，要解决盐碱地区治理难、植物成活率低.成本高、成效慢等传统技术无法有效解决的瓶颈问题，就要广泛应用微生物菌肥。微生物菌肥作为一种新型的肥料，为盐碱地改良提供了物质技术支撑。但同时也要意识到，盐碱地的治理改良是一个长期问题，仅仅依靠微生物菌肥改良远远不够，还需要人们爱护土地，实现资源的循环利用，真正做到变废为宝，实现将盐碱地变为可耕地的目的。
　　5参考文献
　　[1]刘全鳳，刘永震，曹金锋，等.控释氮肥用量对环渤海潮土区棉花产量及氮肥利用率的影响[J].浙江农业学报，2018，30（2）：275-279.
　　[2]李兰晓，王海鹰，杨涛，等.土壤微生物菌肥在盐碱地造林中的作用[J].西北林学院学报，2005，20（4）：60-63.
　　[3]任丽洁金橙黄微小杆菌处理碱性废水土壤及其机理的初步研究[D].天津：天津大学，2014.
　　[4]王静.化肥供应链及其适应性研究[D].北京：北京交通大学，2011.
　　[5]GAGNON B，LALANDE R，IMARD R R，et al.Soil enzyme activities following paper sludge addition in a winter cabbage-sweet corn rotation[J].Canadian Journal of Soil Science，2000，80（1）：91-97.
　　[6]刘彩霞.耐盐碱微生物的筛选及在盐碱士团聚体形成中的作用[D].南京：南京农业大学，2009.
　　[7]江琳琳.生物炭对土壤微生物多样性和群落结构的影响[D].沈阳：沈阳农业大学，2016.
　　[8]吴克侠，耿丽平，赵全利，等微生物菌剂与耕作方式对冬小麦土壤化学性状的影响[J].中国农学通报，2015（15）：193-201.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/8/view-14994458.htm