鹽湖農業及其發展戰略研究

孔凡晶，鄭綿平，張洪霞，李真，王利偉

（1. 自然資源部鹽湖資源與環境重點實驗室，中國地質科學院礦產資源研究所，北京 100037；2. 魯東大學農學院，山東 煙臺 264025；3. 南京農業大學資源與環境學院，南京 210095）

一、前言

“鹽湖農業”是從事鹽湖流域鹽水域與鹽堿地系統生產食物和多種材料的科技與生產活動。鹽湖及其生態環境可發展成為一種新型的農業，它既為一種鹽水域水產養殖業，又與鹽水域周緣鹽沼澤耐鹽生物群落相關聯，從而構成水產–農牧業研究發展的新領域[1]。我國是多鹽湖國家，擁有豐富的鹽沼帶及咸水資源，發展鹽湖農業對于荒漠化治理、生態環境保護，對發展西部落后地區經濟，開拓具有干旱、半干旱地區特色農業，具有現實和長遠的戰略意義。近年來，全球氣候變化引起湖泊干涸，鹽湖流域荒漠化趨勢嚴重加劇，鹽湖周邊頻繁發生的沙塵暴，嚴重影響著人們的健康和環境。隨著全球人口增長，糧食短缺，淡水資源缺乏，充分利用咸水資源及鹽堿地資源發展鹽湖農業對保障人類食品安全十分必要。人民科學家錢學森先生在給鄭綿平的信中指出，鹽湖農業是21世紀的產業。本研究依托中國工程院與國家自然科學基金聯合資助的咨詢項目“鹽湖流域鹽堿地利用和鹽湖農業發展戰略研究”，對我國鹽湖資源及技術現狀進行了調研分析，對取得的認識和成果進行了梳理，提出“創新驅動鹽湖農業發展”的建議，在鹽湖水域和鹽堿地以科技利用鹽環境中的鹽堿地、鹽水域以及鹽生物資源，發展種植業、養殖業以及相關多種工業、科學材料高值化產業，優化鹽境生態環境。利用現代科學技術發展環境友好型、資源節約型、多領域多學科綜合型鹽境生物產業新領域，具有重要的戰略意義。

二、鹽湖農業研究的戰略地位與應用價值

（一）發展鹽湖農業具有重要的生態學意義

受近期氣候干暖、湖面下降、湖泊鹽化、湖區牧場退化等不利因素的影響，鹽湖流域荒漠化趨勢嚴重加劇。例如，北京周邊的安固里諾爾、查干諾爾、烏拉蓋高畢等湖泊正在急速干涸，湖盆流域荒漠化嚴重；內蒙古自治區的湖泊總面積從2001年至2010年前后，出現了大面積萎縮現象；京津冀風沙源區形成超過2000 km2的鹽堿湖盆。裸露的湖盆逐漸鹽漠化、沙漠化，成為新的化學物塵源或沙塵源。研究表明，干涸鹽湖粉塵貢獻占總量的27%，卻提供了96.1%的鹽塵。鹽塵在污染、腐蝕、毒害等方面危害極大，鹽塵暴中含有密度很高粒徑很細的硫酸鹽、氯化物及Mn、As、Rb、Pb、Sr、Cr等有害重金屬元素，極大地污染空氣、土壤、水質、食物，并腐蝕設備，引發疾病，導致受害區生態與自然環境的惡化，成為治理的難點[2]。因地制宜地發展鹽湖農業，可使荒漠區恢復生機、綠化環境，從而降低粉塵污染外圍城市環境，對于荒漠化治理、生態環境保護，具有重要的現實意義和長遠的戰略意義。

（二）發展鹽湖農業對保障我國糧食安全具有重要的意義

當今世界人口迅速增長，食品短缺，特別是廉價的高質量蛋白質不足，農業生產已不能滿足一些國家，特別是第三世界國家人口迅速增長的需要。我國也面臨著耕地減少，糧食自給率降低的嚴峻形勢。對此，習近平總書記要求“我們自己的飯碗主要要裝自己生產的糧食”。積極研究開發鹽湖農業技術，大力發展鹽湖農業，利用鹽湖水域發展水產養殖業；將廣袤的鹽湖、鹽灘、鹽田變為“良田”，擴大糧食等種植，能夠增加糧食等食物供給，對我國糧食安全，保障1.8h109畝（1畝≈666.667 m2）耕地紅線具有重要的作用。

（三）發展鹽湖農業具有重要的經濟價值

鹽湖系統中蘊含著豐富的鹽生生物資源，通過發展鹽湖農業可以實現其經濟價值。鹽水域已知最具有實用意義的鹽湖生物有鹽藻、鹵蟲、螺旋藻、輪蟲、嗜鹽菌和嗜堿菌等。嗜鹽的杜氏藻內胡蘿卜素可高達8%～10%（干重），并富含30%左右甘油和30%～40%蛋白質以及脂肪酸、葉綠素和四烯油等（干重），具有重要的營養和保健價值，鹽藻在市場上十分暢銷[3,4]。鹽鹵蟲干重蛋白質含量達57%～60%、脂肪約為18%，并含有多種氨基酸、不飽和脂肪酸、維生素等，特別是含魚蝦蟹生長所需要的EPA和礦物質，可作為性腺發育激素和抗病害載體，能使魚蝦早成熟，因而成為對蝦、蟹幼體和高檔魚的優質飼料之一[5]。對這些生物資源的開發利用具有重要的醫藥和營養價值，經濟前景廣闊。

鹽沼帶有多種鹽生植物分布，多為牛羊喜吃的飼料，也可作為能源植物。鹽湖鹽生植物有很大的經濟價值，富含營養和多種元素。僅禾本科高品質優等牧草就有11種，如星星草、短芒大麥草、傳統藥材肉蓯蓉、鎖陽。有的還可作為中藥材，具有重要的經濟價值。當地草原用藥值得開發，堿蓬含共軛亞油酸，可以食用，有醫療價值，也可以作為旅游景觀植物，每到秋季，鹽湖灘地呈現大片紅色景觀。鹽堿地植被的梯度比變化，耐鹽植物的獨特習性等，都是進行科研和生態旅游的最佳選擇[6]。

（四）鹽湖生物具有重要的科學價值

鹽湖、鹽堿湖是一類重要的但非常脆弱的生態系統，還賦存有大量的各種具有重要科學和實用意義的鹽湖生物，如目前已開展大量鹽生經濟植物種植，某些嗜堿細菌已開始用于工業生產，嗜鹽菌（視）紫膜是理想的光電轉化材料，具有廣泛的應用前景；一些極端嗜鹽微生物能代謝產生可以降解的聚羥基脂肪酸酯新型塑料；鹽生植物和嗜鹽菌及嗜堿菌中的抗鹽基因可以作為特殊基因庫，可以培育抗鹽或抗鹽堿的新的生物品種等[7]。

總之，發展鹽湖農業，可以保護鹽湖生物資源，改善和恢復惡化的鹽湖生態環境；鹽湖流域鹽堿地還可以作為糧食后備種植基地，保障糧食安全，增加當地農牧民收入；發展鹽湖農業具有良好的社會效益、生態效益和經濟效益。

三、鹽湖農業已取得的認識和成果

（一）發展鹽湖農業的資源基礎

1. 眾多的鹽湖資源

中國為多鹽湖國家，據考察統計，面積大于1 km2的現代內陸鹽湖有813個，占全國1 km2以上天然湖泊總數量的29.04%；鹽湖面積為4h104km2， 約占全國湖泊總面積的一半以上。我國鹽湖具有水化學類型多樣等特點[8]。特別是在我國西部內陸鹽湖和東部濱海、與其相鄰的廣袤鹽堿土和鹽咸水域，總量分別為1.5h109畝和4.926h1010m3，這是值得引起重視的潛在土地資源和鹽類礦產。地球上的第四紀鹽湖主要分布于近代第四紀早期干旱和半干旱氣候帶，大致可將全球鹽湖分布區劃分為二帶和二區；將我國鹽湖帶劃分為四個鹽湖區：青藏高原鹽湖區（I）、西北部鹽湖區（Ⅱ）、東北部鹽湖區（或稱中北部鹽湖區）（Ⅲ）和東部分散鹽湖區（Ⅳ）。在鹽湖區內再分亞區和小區[9]。

2. 鹽湖農業資源：鹽生生物

鹽湖是湖泊中一種極端的類型，是一種特殊的水生和陸生生物生態環境。超過一般生物種群的耐鹽度，在此極端的高鹽環境，仍有個別生物種與其種群的多數成員不同，能夠適應而繁衍，這種生物稱之為鹽生生物。

隨著鹽湖湖水含鹽度的增高，鹽生生物的屬種越來越稀少，那些能適應高（超）鹽度的鹽生生物，由于寡有天敵，反而更加孳生、繁盛，在條件適宜時其繁殖范圍可擴展至整個鹽湖（鹽田）。鹽湖生態系統包括鹽沼帶（I）和鹽水域（II）兩個亞系統。鹽沼帶（I）以多種鹽生物為主，如鹽蒿、鹽生藜科、田菁、紅柳、紫穗槐等，往往構成重要的牧場。

鹽湖生物不僅有大量微生物、藻類，還有一些較高等的動植物，如端目綱、甲殼類、單子葉植物、昆蟲以及脊椎動物（火烈鳥、羅非魚等）[1,7]。

3. 鹽湖農業資源：鹽堿地資源

鹽湖流域鹽堿地資源及人口規模：我國是多鹽湖的國家，鹽湖主要分布在西部干旱或半干旱地區，經濟欠發達。鹽湖流域主要涉及青海、西藏、新疆、內蒙古，以及黑龍江、吉林、甘肅、寧夏八個省（區）；鹽湖流域鹽堿地面積為5.236h106km2，占全國鹽堿地的55.9% [10]。

以柴達木盆地為例，柴達木盆地共有湖泊51個，除可魯克湖為淡水湖和7個半咸水–咸水湖外，其他皆為鹽湖，湖表鹵水及晶間鹵水礦化度都超過50 g/L。其中有6個面積較大的干鹽湖，鹽類沉積儲量居我國之冠。盆地中6大干鹽湖各自的面積，名列世界現代鹽湖面積前列，再加上柴達木盆地干旱少雨的氣候條件使得柴達木盆地具有大面積的鹽堿地。有資料顯示含鹽量較高、未開發利用的鹽堿地約占總土地面積的11.7%，但是柴達木地區農業用地、草地、林地中鹽堿土面積占比也很大，因此該區鹽堿地資源非常豐富，具體數據目前尚未統計。柴達木盆地鹽堿土類型以荒漠鹽土、草甸鹽土、沼澤鹽土以及湖濱鹽灘為主。鹽堿土壤由于其不適于傳統作物的生長，鑒于以往國內外鹽堿地利用的研究，多注重采取人工改良土壤工程措施來適應“淡水”作物生長，但是對土壤進行改良需要大量的淡水進行洗鹽，并且這些改良的土壤在耕作過程中很容易發生次生鹽漬化，因此柴達木地區大量的鹽堿地資源幾乎未被利用。大面積的鹽堿地資源為發展鹽湖農業提供了大量的土地資源[11,12]。

（二）鹽湖農業進展成果

1. 利用鹽生生物進行內蒙古干涸鹽湖區生態治理

近年來，隨著全球氣候變化，湖泊干涸，鹽湖流域荒漠化趨勢嚴重加劇。比如在北京周邊的6大湖泊安固里諾爾、查干諾爾、烏拉蓋高畢等急速干涸，張北縣的安固里諾爾，距北京200 km，在2004年干涸，湖盆流域鹽堿地荒漠化。北京每年春季頻繁發生的沙塵暴，嚴重影響著人們的健康和環境。 2008年以來在干涸鹽湖先鋒植物堿蓬治理技術上取得重要突破，目前在查干諾爾、安固里淖種植面積達到10 000 hm2，受到國內外相關領域的重視。取得了良好的生態效益、社會效益和經濟效益。

2. 利用種植鹽生經濟植物進行青海經濟轉型

研究表明，種植鹽生經濟植物是進行青海經濟轉型的重要的經濟形式：①盡管格爾木察爾汗鹽湖區鹽生植物類型比較單一，但其經濟價值和生態價值相當可觀；②氣候整體變濕，盆地地下水位上升，為發展生態鹽湖農業提供了最重要的水資源保障；③目前黑、紅枸杞種植已在盆地形成產業，河東農場、河西農場、大格勒鄉、諾木洪等地已大面積種植，枸杞產值已非常可觀，合理的生態鹽湖農業完全可以使當地致富。除枸杞外，白刺、羅布麻、蘆葦等當地植物的高值化皆有潛力，此外還可引入與當地環境適應的物種，提升生態鹽湖農業產值。

四、發展鹽湖農業存在的問題

（1）鹽湖農業是現代農業發展的新業態，具有高科技、高投入、高效益、高風險的特性，必須正視和解決目前存在的認識不足、措施不力等諸多問題，加強具有獨具特色的鹽湖農業發展之路，顯得十分迫切和必要。

（2）鹽湖農業是一個涉及多領域、多部門、多學科的新興研究領域，在理論體系和實踐上都需要進行完善。由于基礎相對薄弱，土地、政策、稅收、金融、人才、投入等配套政策不健全，發展合力尚未形成，加之商業化開發利用不夠，也制約了鹽湖農業的發展。

（3）目前鹽湖開發主要生產無機鹽，有的地區鹽湖生態環境和生物資源受到破壞，如柴達木盆地，僅有個別的鹽湖還保留著原始的生態和微觀層次的微微生物資源，亟待進行保護和查明“達爾文之樹黑洞”，搶救瀕危的生物基因資源[13]。

五、鹽湖農業創新驅動發展的建議

（1）加強鹽湖農業科技創新，把鹽湖農業列入國家科技規劃。 集中多學科人才，逐步創建與發展我國鹽湖全國性和地區性以至企業性專門研究開發機構，逐步建立具有我國特色的鹽湖農業創新體系。

（2）對鹽湖流域氣候、水資源、土壤和植被條件進行了調查分析，把鹽湖流域鹽堿地進行功能區劃， 鹽堿地劃分為：①可改良鹽堿地；②自然發展的鹽堿地；③混合發展的鹽堿地。鹽水域可劃分為：①已有可利用鹽生物資源（鹽藻、螺旋藻、鹵蟲等）的鹽水域；②尚未發現鹽生物資源的鹽水域。干鹽灘依據鹽類的類型劃分微生物群落類別。通過現代生物學與技術等開展多學科研究，實現學科發展和資源的科學利用，提升農業潛力。

（3）建立鹽湖區域土壤、水文、氣象、生物種群和種質優良與品系五個基礎數據庫；基于這五個數據庫，結合不同地域的生物、水文水利和土壤技術進行農業改造。需要重點支撐的重大工程和需要重點研發的項目有：①基于水文技術的節水土壤去鹽化處理方案；②西部鹽湖地區周邊土壤和水文數據庫建設；③鹽湖與周邊地下水的交互影響；④鹽湖周邊地區農業土壤改造中土壤肥力的提升；⑤基于礦物的鹽湖淡水化處理方案；⑥鹽湖以及周邊水資源的合理調配以及系統水利工程建設；⑦深入開展耐鹽/嗜鹽生物種質的生理、生態、行為、病理實驗研究。

（4）在青海、新疆、內蒙古、沿海等不同的生態區設置不同的鹽湖農業示范基地，建立起國家級一二三產業融合的鹽湖農業基地。

（5）政府應對鹽湖農業取得的成效給予獎勵和稅收優惠，推進鹽湖農業市場化和產業化機制的模式創新，調動企業及廣大農牧民的積極性。