我国盐碱地改良技术综述

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　　摘要    盐碱地是我国重要的战略储备耕地资源之一，盐碱地的治理对于维持我国1.2亿hm2耕地红线具有重要意义。从盐碱地改良的工程措施、农业措施、化学措施和生物措施等4个方面，综述了我国常见的盐碱地改良技术，并对未来盐碱地改良方向进行了展望。
　　关键词    盐碱地;改良技术;工程措施;农业措施;化学措施;生物措施
　　中图分类号    S156.4        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2019）21-0182-02                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（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
　　鹽碱土也称盐渍土，是盐化或碱化土壤的总称。土壤含盐量大于0.6%的称为盐土，土壤胶体的交换Na+占总交换阳离子超过20%且pH值>9的称为碱土。事实上，这2种土壤经常是混合的，所以习惯上称为盐碱土。据联合国教科文组织不完全统计，现全球盐碱地面积己达9.54×109 hm2，且每年仍以约100万hm2的速度增长[1-2]。其中，我国盐碱土面积约为1.0×108 hm2，主要分布在滨海、黄淮海平原、东北松嫩平原、西北干旱半干旱地区和青新极端干早漠境等地[3]，且呈整体恶化、面积增加的趋势，现已成为影响我国区域经济发展、生态恢复建设的重要因素之一[4]。
　　1    我国盐碱地改良主要采用的技术
　　在土壤盐渍化严重的地区，植物很难生存[5]。近年来，我国社会、经济高速发展，工业化进程不断加快，土地的不合理利用导致我国盐碱地面积不断扩大，耕地数量和质量不断下降，粮食安全面临巨大风险[6]，因而盐碱地改良技术具有重要的生态效益和经济效益[7]。我国改良盐碱地的历史悠久，早在2000多年前就有对盐碱地的成因及治理有一定的认识，如《齐民要术》中有“绿肥轮作改碱”的记载[8]。解放初期，盐碱地的治理侧重于水利措施，以排为主，灌排结合。近些年，我国科研人员在盐碱地的治理上投入了大量的精力，并取得了一定的成果[9]。综合分析前人的研究，我国的盐碱地改良技术可以归纳为以下4种措施，即工程措施、农业措施、化学措施和生物措施。
　　1.1    工程措施
　　工程措施是通过在耕作层下布设暗管或淋层，隔断深层土壤和地下水源的干扰，再采用淡水灌溉达到改良盐碱地生态系统的目的。工程措施建造速度快、使用时间长、适用范围广，对排出的盐水还可进行二次工业利用。该措施的缺点是建造成本较高[10]。
　　1.1.1    暗管排盐技术。暗管排盐技术是在地下埋设PVC管道进行种植层排盐的一种盐碱地改良措施。该措施的优点是建造成本低、占地面积少、控盐效果显著、便于机械化操作;缺点是适用性不强，仅适用于通透性高、土层结构较好的土壤[11]。
　　1.1.2    客土回填技术。客土回填是“取他山之石”来治理盐碱地的一种技术，即取熟土、抬高地面来达到耕作层隔盐的目的。缺点是对于土源地生态系统的破坏性极强。随着该技术的大幅推广及应用，较好的土源日渐贫乏，即将面临“无土可客”的局面，同时，客土回填之后还要再辅助其他工程措施和农业措施，后期修复成本高[12]。
　　1.2    农业措施 　　农业措施，即通过农业技术控制土壤含盐量，主要包括深耕细耙、上膜下秸、淡水浇灌、咸水结冰浇灌等4种措施。该措施成本较低，操作方便，适用于各类盐碱地，应用范围较广，但缺点是作用时间较短，仅可满足短期的种植需求[13]。
　　1.2.1    深耕细耙。深耕可防止土壤压实，改善土粒结构，提高透水性，改善土壤性质，保护水肥，减少盐害[14]。增施绿肥可提高土壤有机质含量，改善土壤微粒结构和根际土壤微生物群落结构，提高土壤微生物酶活性，进而提高土壤肥力，抑制盐分积累[15]。
　　1.2.2    淡水浇灌。采用淡水浇灌是治理盐碱地的有效办法，前提是要有足够的淡水资源，并且前期投资费用较多，维护经费较高，地下水位控制不当还极易造成土壤次生盐渍化及土壤矿质元素的流失[16]。
　　1.2.3    咸水结冰浇灌。盐水结冰灌溉是我国北方地区广泛使用的一种盐碱地改良措施。该措施利用当地的地下水在冬季进行冰灌，形成冰覆。春季升温，咸水和淡水分离，和融水渗入，可促使盐碱土壤可被种植。它对促进农业生产起到了一定的作用，但仅适用于北方和低地下水位的地区[17]。
　　1.2.4    上膜下秸技术。底膜秸秆是一种新的盐碱控制盐诱导技术，它将农作物的秸秆埋入耕作层之下，形成秸秆隔间，同时结合灌溉、种植等措施控制盐碱地[18]。该技术常见于我国西北内陆土壤蒸发强烈、盐分上升比较快的地区。土壤的水分蒸发明显降低，盐分在地表的聚集得到明显控制，同时还降低了土表温度，从而降低了水分蒸发量[19]。秸秆腐熟分解后，为土壤微生物提供了大量营养，有利于土壤微生物的生长繁殖，土壤酶的总活性显著提高[20]。
　　1.3    化学措施
　　重度盐碱地常采用化学措施，它是通过利用外源添加物与土壤胶体发生化学反应改良盐碱地的一种有效方法，在改善土质的同时又可有效补充大量的营养元素，制备简单、使用方便[21-22]。
　　1.3.1    脫硫石膏。脱硫石膏常用来改良重度盐碱地。在土壤中，颗粒尺寸较小的黏土形成土壤胶体。当土壤胶体与盐碱土中的Na2CO3、NaHCO3、NaCl等接触时，会形成含有Na+的土壤胶体。含有Na+的土壤胶体在土壤溶液中具有良好的扩散性，其扩散到土壤孔隙中形成不透水的土层，导致土壤板结、通透性变差，不利于植物生长。施以脱硫石膏后，其溶解后可形成Ca2+，Ca2+可置换土壤胶体上的Na+，含有Ca2+的土壤胶体移动性差，土壤不容易板结，有利于植物根系的扩大，吸收水分和肥料的能力增强，从而达到改善盐碱土壤的目的[23]。另一方面，辅助灌溉措施，遵循“盐随水来，盐随水去”的水盐运动规律原理，置换出来的Na+及时被带到了耕作层之下，达到了治理盐碱地的目的[24]。然而，在改良盐碱地的同时，该技术将一定量的Ca2+和SO42-离子引入盐碱地，提高了Ca2+和SO42-的比例，给土地造成了二次污染。
　　1.3.2    有机肥。有机肥改良盐碱地的主要原理是有机肥增加了土壤有机质含量，提高了作物的耐盐能力，促进了作物生长[25]。同时，有机肥对土壤中的高盐分离子起到一定的缓冲作用，进而改善土壤理化性质和盐分组成，降低土壤pH值。王  帅等[26]研究表明，增施有机肥可有效降低土壤pH值，土壤中的全氮、有效磷和速效钾含量均随有机肥施用量的增加而增大。利用生物有机肥进行土壤肥力恢复和调控，对保护我国耕地土壤资源、实现农业绿色可持续发展具有重要意义。
　　腐植酸是盐碱地改良过程中常用的有机肥，它是一种带负电的胶体，通过吸附土壤溶液中的阳离子，达到降低土壤盐分含量的目的;还可中和土壤中的碱性物质，进而降低土壤pH值。此外，腐植酸能够显著增加土壤固氮菌的数量，强化固氮作用，提供更加丰富的氮素[27]。
　　1.4    生物措施
　　近年来，生物措施发展迅速，主要是通过植物或微生物的代谢和生长活动，吸收、转化或转移土壤中的盐分，提高土壤质量。通常包括植物恢复和微生物恢复，以植物修复为主[28]。
　　1.4.1    植物修复。在盐渍化地块种植耐盐、泌盐作物，加大蒸腾作用，降低地下水位，防止土壤返盐减缓由于地下水位抬升引起的土地次生盐渍化现象[29-31]。澳大利亚和美国的一些研究者极力主张植物修复措施治理盐碱地，即通过筛选耐盐作物品种，提高作物耐盐能力来修复盐渍化土地[32]。盐碱地还可以通过种植一些耐盐碱的经济植物，如油菜、菊芋、枸杞、芦苇、冰草等来提高农民的收入，降低由于土地盐渍化带来的损失[33]。可见植物修复措施比工程措施要更经济、更高效[34]。在盐渍荒地上使用耐盐苗木或经济作物对发展中国家具有巨大的经济和生态效益[35]。植物修复具有经济效益和生态效益高、节能淡水、长期改良、应用面积大等优点。
　　1.4.2    微生物修复。近年来，微生物修复广泛应用于盐碱地修复。首先，微生物菌剂可显著增加土壤中的微生物α多样性，增强土壤微生物的生命活动，主要是促进细菌和放线菌的活性，进而改善土壤理化性质;其次，微生物新陈代谢活动中还产生大量有机酸，可中和盐渍土的碱度，达到改良盐碱地的效果;最后，微生物菌剂能显著改善盐碱地耕作层的土体结构和物理性状，打破土壤板结，促进土壤呼吸，降低土壤容重，提高土壤含水量和土壤温度[36]。
　　微生物修复时间一般比较长，该技术比较适用于对于经济产出要求不高的长期闲置土地[37]。另外，我国微生物改良盐碱地起步较晚，目前仅处于初始阶段，微生物肥料生产不规范，肥效不稳定，严重降低了微生物菌肥的效果[38-39]。
　　2    结语和展望 　　我国盐碱地资源较为丰富，约80%的盐碱地有发展为耕地的潜力，对维持我国1.2亿hm2耕地红线具有重大意义。综上所述，我国盐碱地改良技术有了一定的发展，从建国初期，由于对水盐运动规律认识不足，主要措施是水利灌溉，导致盐碱地次生现象比较严重。此后，随着对盐碱地成因和水盐运动规律的认识不断加深，逐渐掌握了多种盐碱地修复的措施。
　　盐碱地重金属含量较低，且没被化肥和农药污染过，是一块未被开垦过的“净土”，是国家重要的储备耕地资源。从全球生态系统多样性角度来看，盐碱地，特别是自然条件下形成的盐碱地，形成至今已有千万年之久，经过了长期的演替，形成了自己独特的环境以及物种多样性。对待这样一个生态系统，要向对待自然界的其他生态系统一样，在尊重自然基础上，因地制宜加以改造。在改造盐碱地的同时，实现经济效益和生态效益双丰收。相信随着科学研究的不断深入，我国盐碱地资源可持续利用研究一定会取得更大进展。
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