鹽堿土改良技術回顧與展望

摘 要:鹽堿土資源是一種很重要的土地資源，隨著人口增加與土地減少、資源短缺與生態惡化的矛盾日益尖銳化，人們越來越重視開發利用鹽堿地來緩解危機，使人類的食物供應獲得更為廣闊的來源。據此，本文回顧與分析了國內外鹽堿土改良技術的研究狀況，主要包括土壤鹽漬化的防治、耐鹽植物的開發研究、作物耐鹽機理、農藝措施改良鹽堿土、化學改良堿化土等不同措施改良鹽堿土的技術與進展，并對今后需進一步研究的問題進行了展望。

關鍵詞:鹽堿土;改良技術;研究進展

中圖分類號:S156.4文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2010)02-0073-05

全世界鹽堿地分布很廣，涉及五大洲近百個國家和地區。據聯合國教科文組織(UNESCO)和糧農組織(FAO)不完全統計，全世界鹽漬土面積為9.54×108 hm2左右[1]，而且還在呈增長趨勢，世界可耕地面積面臨嚴峻的考驗。我國大約有鹽堿地總面積9 913×104 hm2[2]，主要分布于5個大區的23個省、市、自治區的平原，包括濱海鹽堿土區、黃淮海平原鹽堿土區、西北半干旱鹽堿土區和干旱鹽堿土區以及東北鹽堿土區[3]。隨著世界人口增長、土地退化問題的出現，世界各國高度重視鹽堿地改良、開發利用以及土地保護措施。鹽堿土改良利用不但可以增加產量，緩解糧食危機，而且可改善生態環境，提高人們的生活質量[4]。

1 土壤鹽堿化現狀

鹽堿土是地球上廣泛分布的一種土壤類型，是一種重要的土地資源。我國鹽堿地資源約為9 913×104 hm2，其中現代鹽堿地面積為3 693×104 hm2，殘余鹽堿地約4 487×104 hm2，并且尚存在1 733×104 hm2的潛在鹽漬土。

近幾年，對于我國的鹽堿地面積增減變化眾說不一，但土壤鹽堿化是現實存在的問題。黃淮海平原經過多年治理改造，鹽堿地面積有所減少，但2 m土體鹽分總量并未減少[5]，只是鹽分下移的再分配，由于特定的氣候和地貌水文條件決定了該區域不可能擺脫鹽堿威脅，遇澇年仍有返鹽的可能，在低平原區已經出現了春季返鹽現象，而且還有667×104 hm2剩余難以改良的中度以上鹽漬土。沿渤海灣的東營、天津、營口等地，過去采用種稻改堿取得很好效果，但目前由于淡水緊缺，稻改旱后，土壤返鹽相當嚴重，給農業生產帶來了很大難題。我國西北許多地方由于干旱加之過度放牧，植被減少，土壤荒漠化、鹽堿化呈發展趨勢。如新疆近10年間鹽堿地面積增加3.52×104 hm2;內蒙耕地次生鹽漬化面積每年以(1～1.33)×104 hm2的速度遞增;吉林西部土地鹽堿化正在發展和擴大，年遞增1%左右，至20世紀90年代重鹽堿地面積比1985年增長6×104 hm2，尤其是白城地區，自90年代后期以來干旱化加重，并出現堿塵暴，沙堿壓地，每年以十幾米乃至幾十米吞噬耕地，鹽堿化災害不僅影響該地區農牧業的發展，而且危及當地人民的生存。我國的東北三省、山東、江蘇均有不同程度的增加。近年來，在開發利用鹽堿地方面，由于采用治理技術不當或選用物種不適宜，造成巨大經濟損失的事例已屢見不鮮，每年由于鹽堿造成的直接經濟損失達25億元[6]。由于當今水文條件的變化再采取以水為主的治理技術，存在很多困難，因此迫切需要發展新的改良治理技術以保護耕地質量，防止土壤環境質量的惡化，提高食物的綜合生產能力。

2 土壤鹽堿化治理技術回顧

研究表明，土壤鹽堿化的形成主要是由氣候、土壤、水(水文和水文地質)、地形地貌以及人類活動綜合作用的結果，鹽堿化的加重不但造成資源破壞、農業生產的巨大損失，而且還對生物圈和生態環境構成威脅，表現在環境和經濟兩方面的危害，一些環境問題的出現與發展，也引發或加重了土地鹽堿化問題。另外，鹽堿化過程常與荒漠化過程相伴而生，甚至相互促進相互轉化[7]。

對于鹽漬土發生演變，主要有地下水臨界水位和水化學觀點[8]、生物地球化學觀點[9]和季風氣候與地學觀點[10]等，這些觀點闡明了土壤鹽分的來源和運動規律，也為改良利用鹽堿土奠定了基礎。在改良初期的20世紀30～40年代，前蘇聯學者曾就是否需要采用人工排水來防治土壤次生鹽堿化問題展開過激烈的爭論，以B.A.薩烏緬為代表的學者認為防治的主要措施應該是控制用水和草田輪作。而以B.A.柯夫達為代表的學者則建議修建排水網作為防治的主要手段[8]。經過長期的研究和實踐，利用排水措施來治理改良鹽堿化土壤得到廣泛認同[11]。世界各國開展了大規模的興建水利工程，修筑各級排灌溝渠，采用明溝暗管豎井等進行排灌，比較成功的有巴基斯坦的管井排水措施，美國的防滲與排水措施等[12]。我國對鹽堿地進行大規模的研究和開發治理工作始于20世紀50年代，多采用水利、農業、物理、化學等單項措施進行改良，60年代中期，在熊毅等人倡導下，利用井灌井排取得很好的效果。至70年代后期進入農、林、水綜合治理階段，進行大規模的農田水利工程建設，排灌配套，并加強了農田復合生態系統和土壤肥力建設，促進水、肥、鹽、生物的良性循環，取得顯著的治理改良效果。

雖然這些田間水利工程措施，在降低地下水位、防治土壤鹽堿化方面起到一定的作用。但灌溉沖洗與排水需要有淡水資源和大量投資，且用于維護與管理的代價也較大，因而一些研究者從對鹽堿地資源利用著眼，尋求更加簡便、快捷、經濟有效的改良措施，在輕度或部分中度鹽堿地上直接種植比較耐鹽的作物，如棉花、苜蓿、高粱、向日葵、大麥、草木樨、棗樹、梨樹、榆樹、柳樹、刺槐等，有淡水條件的直接種稻改堿，還有在高礦化地下咸水區，抽取淺層地下咸水養殖海蝦，低洼鹽堿地修建臺田魚塘，發展上農下漁的治理模式等。

由于各國自然條件差異很大，鹽堿土類型各異，各國在研究和應用各項改良措施的同時，也都趨向于強調綜合改良措施。我國在防治土壤鹽堿化問題的過程中，由單項措施逐步發展到綜合治理。總之，在鹽堿地的改良上要按照因地制宜、適應生態、合理利用、綜合治理的原則。

3 土壤鹽堿化改良技術研究進展

3.1 耐鹽植物的開發研究

目前，從事耐鹽堿作物育種工作的美國加利福尼亞大學的Davis實驗室、國際水稻研究所、美國鹽土實驗室、印度中央鹽土研究所等[13]，已培育出能在海水灌溉條件下正常生長，平均產量1 082 kg/hm2，高產可達1 500 kg/hm2的大麥;能在海水和淡水各50%灌溉條件下正常結實的春小麥;能在海水與淡水為7∶3灌溉條件下正常結實的番茄;能在不同生育期分別耐NaCl濃度2.5～7.0 g/kg的水稻。國際水稻研究所自20世紀70年代開展水稻耐鹽育種，通過品種間雜交，已育成30多個耐鹽水稻品種。1986年，英國劍橋作物所采用基因工程技術，把冰草的耐鹽基因轉移到小麥染色體的結構中，育成一種耐鹽堿小麥。最近澳大利亞、美國都公布了一些最新研究成果，法國、斯里蘭卡等國也在進行作物耐鹽研究。我國在耐鹽育種方面的研究起步較晚，近年來，中國農業科學院棉花研究所培育出耐鹽棉花品種，山東德州市農業科學研究院選育出了耐鹽小麥，黑龍江省農業科學院等單位進行了大豆耐鹽品種的選育及耐鹽型鑒定等工作。

耐鹽作物的開發和鹽土農業的發展引起國際學術界和各國政府的重視，20世紀50年代末，以色列學者在蒙特利爾召開的國際植物學會上報告用海水澆灌183種植物的試驗結果，推進了耐鹽作物的研究[14]。近年來這方面研究活躍的國家有美國、以色列、巴基斯坦、印度、埃及等。許多國家的科學家經過努力，篩選出一系列寶貴的耐鹽作物種質資源。如美國亞利桑那大學的科學家從1970年開始，用18年的時間，從800種耐鹽植物中篩選出了鹽角草(Salicornia bigeloovii);20世紀80年代中期，南京大學仲崇信、欽佩等在蘇北濱海縣進行的耐鹽植物引種，開創了我國濱海鹽土植物引種及鹽土生態系統的研究，探索鹽土農業改良之路，取得明顯進展。中國農業科學院德州鹽堿土改良實驗站通過引進種植和耐鹽性鑒定，篩選出耐鹽作物、耐鹽牧草和耐鹽樹種[15]，在農業生產上得到應用。

3.2 提高作物耐鹽性機理的研究

作物耐鹽性的研究從20世紀40年代開始，前期進展緩慢，近十幾年才有較大進展，但與其它抗逆性的研究相比，研究深度還有較大差距。長期以來，許多學者從事作物耐鹽性的研究，提出了不少的假說，如Kylin(1975)的膜傷害學說;Sfrogonov(1975)的蛋白代謝干擾學說;Livitt(1980)的原始傷害和次生傷害學說;Lauchil(1984)的脈內再循環學說等等，都從不同側面反映了植物的耐鹽機理。

從細胞生物學角度分析表明，鹽分對作物的危害主要是因引起離子毒害和滲透壓兩方面的脅迫，長期在鹽漬環境下生活的植物，為了適應土壤過多的鹽分，形成了各自的特定耐鹽機制，通過各種生理過程和滲透調節，以抵抗高鹽的威脅來爭得生存。人們根據植物對鹽環境的適應類型分成拒鹽、聚鹽、泌鹽、稀鹽和避鹽五種類型[16]。

在提高作物耐鹽力方面的報道指出，通過有性雜交、誘變育種或借助轉基因工程獲得耐鹽新品種[17];播種前用鹽水處理種子來提高品種耐鹽性，金克爾甚至認為用鹽水和其它方法處理的種子獲得的耐鹽性還能遺傳給后代;利用VA菌根真菌亦可明顯增強植物的耐鹽性[18]，Abd-Alla等1998年研究指出，通過施用麥稈并接種入分解纖維素的真菌，能增強生長在鹽環境中豆科植物的固氮能力，增強其耐鹽性[19]。近年來施肥與作物耐鹽性關系的研究也是植物耐鹽性研究的一個重要方面。通過施肥來改善作物營養，以提高作物耐鹽能力，減輕鹽分對作物的毒害。Feigin(1985)[20]的試驗表明，非鹽漬條件下的合理施肥方案，同樣適用于鹽漬條件。當土壤中水溶性鈣含量高時，作物的耐鹽性增強，因而增施含鈣的肥料，可提高鹽環境中植物的生存能力及抗病能力[21，22]，增施有機肥料和種植翻壓綠肥可改善土壤結構和減輕鈉離子危害，另外增施鉀肥[23]、磷肥[24]也能提高作物對鹽脅迫的適應能力。

有的研究則通過對植物某一發育階段耐鹽性的分析比較，來決定其耐鹽性強弱，確定作物敏感期。在作物鹽分敏感期一方面可采取必要的管理措施，另一方面可通過調整作物播種期，達到避鹽的目的。

3.3 農藝措施改良鹽漬土的研究

根據水鹽運動的規律和特點，控制或減少土壤水分蒸發，就可減輕鹽分累積，起到改良的作用。隨著農業現代化的發展，機械化水平的不斷提高，為作物秸稈還田和種植綠肥翻壓改土培肥創造了有利條件，秸稈還田面積正在逐步擴大。有關作物秸稈和綠肥施用后對鹽堿地改良效果的研究也逐漸深入。秸稈和綠肥還田有兩種方式，一是秸稈和綠肥粉碎后耕翻入土，二是地表直接覆蓋，研究顯示在鹽堿地上翻壓秸稈或綠肥可改善鹽堿土壤不良的理化性狀，提升土壤有機質含量，降低土壤鹽分含量;覆蓋作物秸稈可明顯減少土壤水分蒸發，抑制鹽分表聚，增加光的反射率和熱量傳遞，降低土表溫度，從而降低土壤水的蒸發損耗[25，26]，同時又起到培肥改土的作用。

在加拿大草原區推出的殘茬覆蓋農作制(Trash cover farming) [27]，可使原生植被所形成的黑土層(有機質)不被破壞，再通過人工種植綠肥，切碎莖葉覆蓋，更能提高土壤保水保墑能力。根據許慰睽等(1990)[28]的研究報道，應用免耕覆蓋法，即將現代土壤耕作制與覆蓋措施結合起來治理鹽漬土，也與此類似。除此之外，還利用地膜覆蓋[29]、水泥硬殼覆蓋[30]進行鹽堿土改良，在減少農田土壤無效蒸發，調節鹽分在土壤中的分布，促進春播作物出苗，提高產量等方面具有一定的作用[31]。也有施用土壤改良劑抑制土壤水分蒸發的措施[32]，王久志(1986)[33]在山西榆次市高村中度鹽堿地上施用瀝青乳劑覆蓋地面進行鹽堿地改良，結果表明可減少水分蒸發，提高土溫，改善土壤結構，降低土壤含鹽量，提高出苗率及產量。

3.4 化學改良鹽堿土的研究

在鹽堿土治理中，堿土比鹽漬土的改良難度大。1990年美國鹽土實驗室的Rhoades和澳大利亞CSIRO的Loveday專門評述堿化土壤(Sodic Soil)的改良指出，堿化土壤的改良需加入含鈣物質來置換土壤膠體表面吸附的鈉或采用加酸或酸性物質的方法改良[34]。我國在試驗工作中也肯定了石膏改良堿化土的作用[35]，把改良堿化土壤的化學改良劑大致分為兩類，一類是含鈣物質，如石膏、磷石膏、亞硫酸鈣，另一類是酸性物質，如黑礬，風化煤、糠醛渣等。利用工業“三廢”來改良堿化土，可起到既改良土壤又保護環境的雙重效果。前蘇聯利用制堿工業副產品氯化鈣，橡膠工業副產品硫酸等改良蘇打鹽化堿土和堿土都有明顯效果[36]。國內利用磷肥廠磷銨車間的副產品磷石膏，檸檬酸廠排出的檸檬酸渣，生產沼氣后的殘余沼渣、沼液等改良堿土都有顯著作用[37，38]。另外，Sharma和Yaday的研究也指出利用黃鐵礦作為墾殖堿化土的改良劑可顯著增加作物產量，降低土壤pH值[39]。改良堿土和改良鹽土一樣，也要依據因地制宜的原則，采取綜合治理措施，在用化學改良劑的同時，也要結合施用有機肥，種植綠肥和耐堿作物、耐鹽堿牧草和林木等措施[40～42]。

4 展望

20世紀70年代以后，我國的鹽堿土改良治理工作取得了舉世矚目的成就，其治理效果為世界所公認。進入21世紀，由于人口的增加、耕地減少、淡水資源匱乏，在目前的耕作條件下單位面積的產量已近增長極限，為保證充足的食物供應，就要提高單產和土地生產力以及開辟新的土地資源和食物資源，鹽堿土資源是很重要的中低產土壤資源之一。開發利用鹽堿土對保護人類生態環境，進行國土綜合治理，促進農牧業生產發展將起到積極作用。為此，建議加強以下幾方面的工作:(1)開展區域水鹽動態監測研究，明確氣候、水文條件發生改變時的水鹽動態規律，進行鹽堿化發展趨勢評價預測。(2)進行作物耐鹽性與生物改良鹽堿土技術研究[43，44]，加強耐鹽作物品種的選育，應用轉基因技術和分子技術，利用耐鹽基因選育生產需要的耐鹽、耐沙、耐瘠、耐旱品種。研究操作簡便、改良成本低、治理快速且生態、經濟和社會效益兼優的鹽堿地生物改良技術[45]。(3)探索多種形式的改良新技術，研發提高作物耐鹽能力的改良劑、鹽分抑制劑、覆蓋物等。(4)研究微咸水與淡水的混灌、輪灌技術，建立主要農作物的微咸水灌溉制度。探明咸水灌溉條件下農田水分、養分、鹽分的遷移與變化規律，及長期咸水灌溉對土壤質量和作物生長的作用與影響。隨著鹽堿土治理技術的不斷發展和耐鹽作物篩選與種植成功，將使傳統農業的土地資源向鹽堿土擴展，從而使人類的食物供應獲得更為廣闊的來源。

參 考 文 獻:

[1] Szaboles I. 鹽漬土是個世界性的問題[A].國際鹽漬土改良學術討論會論文集[C].北京:北京農業大學出版社，1985，9-17.

[2] 王遵親.中國鹽漬土[M].北京:科學出版社，1993，250-311.

[3] 李陪夫.鹽堿地的生物改良與抗鹽植物的開發利用[J].墾殖與稻作，1999，3:38-40.

[4] 邢軍武.鹽堿農業——新農業革命的目標、現狀與前景[J].世界科技研究與發展，1999，2:78-80.

[5] 魏由慶.從黃淮海平原水鹽均衡談土壤鹽漬化的現狀和將來[J].土壤學進展，1995，23(2):18-24.

[6] 羅 斌， 王金亭. 我國的鹽堿化土地與治理技術[J].林業科技通訊，1994，3:8-10.

[7] 牛東玲，王啟基. 鹽堿地治理研究進展 [J].土壤通報，2002，33(6):449-455..

[8] 中國科學院土壤研究所編譯室編.鹽漬土問題譯文集[C].北京:科學出版社，1964.

[9] B.A.柯夫達(席承藩等譯).鹽漬土的發生演化[M].北京:科學出版社，1957.

[10]石元春.半濕潤季風氣候區鹽漬土的水鹽運動特點及其調節[A].鹽漬土的水鹽運動[C].北京:北京農業大學出版社，1986.

[11]熊 毅， 劉文政.排水在華北平原防治土壤鹽漬化中的重要意義[J].土壤，1962，3:6-11.

[12]祝壽泉.國外鹽漬土研究工作簡介[J].土壤，1978，4:140-146.

[13]謝承陶主編.鹽漬土改良原理與作物抗性[M].北京:中國農業科技出版社，1993.

[14]欽 佩. 鹽土農業[M].北京:海洋出版社，2002.

[15]李志杰，馬衛萍，唐繼偉，等. 耐鹽物種選擇利用技術研究[J].土壤通報，2005，36(6):978-980.

[16]Greenway H，Manns R. Mechanisms of salt tolerance in nonhaloplytes [J].Ann.Rev.Plant Physio.，1980，31:149-190.

[17]沈法富， 于元杰. 抗鹽堿羅布麻DNA導入棉花的研究[J].棉花學報，1995，7(1):18-21.

[18]唐 明. AV菌根提高植物抗鹽堿和抗重金屬能力的研究進展[J].土壤，1998，30(5):251-254.

[19]Abd-Alla M H，Omar S A. Wheat straw and cellulolytic fungi application increase nodule efficiency and growth of fenugreek (rigonella foenum-graceum L.) grown in saline soil [J].Biology and Fertility of Soil，1998，26(1):58-65.

[20]Feigin A.Fertilization management of crops irrigated with saline water[J].Plant and Soil，1985，89(1):285-299.

[21]王令釗. 肅南縣明花風沙區鹽土的形成及其改良利用 [J].土壤肥料，1986，6:30-33.

[22]Kostandi S F， Soiman M F. The role of calcium in mediating smuts disease severity and salt tolerance in corn [J]. Journal of Phytopathology，1998，146(4):191-195.

[23]Delgado I C， Sanchez-Raya A J. Physiological response of sunflower seedlings to salinity and potassium supply [J].Communications in Soil Sci. Plant Anal.，1999，30(5-6):773-783.

[24]Al- Karaki Ghazi N C. Barley response to salt stress to varied level of phosorus [J].J.Plant Nutr.，1997，20(1):1635-1643.

[25]王詮莊，徐樹貞.麥田秸稈覆蓋的作用及其節水效應的初步研究[J].干旱地區農業研究，1989，2:7-15.

[26]李新舉， 張志國， 李永昌. 秸稈覆蓋對鹽漬土水分狀況影響的模擬研究[J].土壤通報，1999，30(4):176-177.

[27]王小彬， Klein K K.加拿大草原地區的殘茬覆蓋管理[J].土壤肥料，1990，2:34-37.

[28]許慰暌，陸炳章. 應用免耕覆蓋法改良新墾鹽荒地的效果[J].土壤，1990，22(1):17-19.

[29]樊潤威， 董進亞.內蒙古河套灌區鹽堿土覆膜對土壤生態環境及作物生長的影響[J].土壤肥料，1996，3:10-12.

[30]毛學森.水泥硬殼覆蓋對鹽漬土水鹽運動及作物生長發育的影響 [J].中國農業氣象，1998，19(1):26-29.

[31]趙炳梓， 徐富安， 阮立山. 結構改良劑及麥稈覆蓋對麥地蒸散的影響[J].土壤，1992，24(3):120-124.

[32]王久志，巫東堂.土壤結構改良劑及其應用[J].土壤通報，1990，21(3):140-142.

[33]王久志，巫東堂. 瀝青乳劑改良鹽堿地的效果[J].山西農業科學，1986，5:13-14.

[34]Rhoades J D， Loveday J. Salinity in irrigated Agriculture Irrigation of Agricultural crops-Agronomy monograph [M]. ASA.CSSA.SSSA.，1990.

[35]李煥珍， 徐玉佩， 楊偉奇， 等. 脫硫石膏改良強度蘇打鹽漬土的研究[J].生態學雜志，1999，18(1):25-29.

[36]Peck A J. Development and reclamation of secondary salinity [R].University of Queensland Press，1975，301-307.

[37]王永清.堿化土壤磷石膏的施用效果[J].土壤通報，1999，30(2):51-52.

[38]蔡阿興，蔣其鰲，常運誠，等. 沼氣肥改良堿土及其增產效果研究[J].土壤通報，1999，30(1):4-6.

[39]Sharma B A，Yadav J S P. Removal during leaching and availability of iron and manganese in pyrite and farmyard manure-treated alkali soil[J]. Soil Science，1989，147(1):17-22.

[40]石萬普，俞仁培.有機質改良堿化土壤初報[A].土壤水鹽動態和鹽堿化防治[C].北京:科學出版社，1987，64-66.

[41]Singh H， Singh G， Singh J. Effect of Eucalyptus tereticornis litter on properties of a sodic soil [J].Journal of the Indian Society of Soil Science，1997，45(3):565-570.

[42]Mongia A D， Dey P， Singh G. Ameliorating effect of forest trees on a highly sodic soil in Haryana[J].Journal of the Indian Society of Soil Science，1998，46(4):664-667.

[43]林棲風. 耐鹽植物研究[M].北京:科學出版社，2004，77-301.

[44]郗金標，張福鎖，田長彥. 新疆鹽生植物[M].北京:科學出版社，2006，142-151.

[45]郭洪海，楊麗萍.濱海鹽漬土生態治理基礎與實踐[M].北京:中國環境科學出版社，2007，212-288.