東北蘇打鹽堿地改良技術的研究

李健 郭穎杰 王景立

摘要：鹽堿地的治理及改良是一個世界性的難題，而中國是鹽堿地大國，我國鹽堿地面積在世界位居第三，而整個東北地區鹽堿化土壤總面積為298.69萬hm2，按土地鹽堿化程度，輕度、中度、重度和極重分別為34.72%、38.96%、18.86%和7.45%。此外，受松嫩平原河流變化、湖泊特征、氣候變化等對堿和鹽富集的影響，東北的鹽堿地面積及鹽堿化程度將進一步加重。本文結合東北蘇打鹽堿地的特征，擬對各種改良技術進行分析研究，為有效地改良東北蘇打鹽堿地的結構，控制土地鹽堿化的速度提供切實可行的途徑。

關鍵詞：蘇打鹽堿地;改良技術;東北地區

引言

據聯合國教科文組織和糧農組織不完全統計，全世界鹽堿地面積為9.5438億hm2我國約有鹽堿地0.27億hm2，占世界鹽堿地面積的2.83%。其中0.06億hm2為耕地，0.21億hm2為鹽堿荒地，主要分布在東北、華北、西北、長江中上游及濱海新區[1]。由于過度放牧、亂砍亂伐、氣候多變及不合理耕作等因素的影響，東北區域的生態系統已經遭到嚴重的破壞，部分區域甚至面臨寸草不生、生物多樣性銳減等接近“崩潰”的局面。另外，區域性的生態惡化正演變成部分地域性生態危機的嚴峻形勢，對整個東北地區的生態服務功能提出了很大的挑戰。因而，東北地區無疑是面臨適耕土地資源短缺和鹽堿化加劇的雙重“尷尬”局面，倘若鹽堿化的土地得到了有效的改良，這將不僅是對當地土地資源的一個重要補充，對緩解生態系統的壓力也是一種很好的舉措。

1研究現狀

1.1微生物生態修復技術

土壤中含有豐富的微生物，這些微生物在生長發育的過程中將體內的某些分泌物排放于鹽堿土壤中，與土壤中的鹽堿成分發生化學反應，降低土壤鹽堿度，能夠改善鹽堿地土壤的理化性質及生物特性，是鞏固鹽堿地改良效果、促進鹽堿地持續利用的有效方法之一。在國外，Abd-Alla利用從微生物中提取的VA菌根真菌的抗鹽特性，在研究中指出通過施用麥稈并接種入分解纖維素真菌，能增強生長在鹽環境中豆科植物的固氮能力，從而增強其在鹽堿地土壤中抵抗鹽堿的能力[23]。中國科學院東北地理與農業生態研究所在我國吉林省西部的大安、白城、通榆、長嶺等12個地區15個群落采集植物根系和土壤樣品，采用濕篩傾析-蔗糖離心法共鑒定出AM真菌，其中叢枝菌根真菌是鹽堿地修復和改良中的關鍵菌株，在改良東北蘇打鹽堿地的過程中發揮著至關重要的作用。此項改良方法術是從生物技術的角度研究的，其優點是可增加鹽堿地土壤有機質含量、降低土壤鹽堿含量及提升土壤微生物活性。但此措施所需的時間較長、程序繁雜，尤其是對土壤微生物的篩選和培育更是需要很高的成本才能完成。

1.2種植耐鹽堿植物

根據鹽堿地土壤鹽堿化的程度類型，可以將其劃分為：輕度、中度、重度等鹽堿地，不同程度的鹽堿地適宜種植不同的植物類型（見表1）。利用植物根系具有良好的吸水、蓄水能力，對于鹽堿土壤中的鹽分、堿量有很好的稀釋甚至達到淋洗的目的，這就可以減少地表徑流、提高土壤的蓄水保墑能力[4]。此項改良技術早在20世紀中期，前蘇聯就對鹽堿地植物耐鹽性、造林技術及選育的耐鹽植物對鹽堿土壤的改良作用和土壤次生鹽漬化等問題進行了比較深入的研究，并取得了一系列的研究成果，同時匈牙利也進行了相關的研究[567]。目前，中國林業科學院和東北林業大學在一系列探究后篩選出苜蓿、羊草、堿茅、堿蓬及冰草等5種適合東北蘇打鹽堿地種植的耐鹽堿植物，其優點是可以增加當地區域物種的多樣性、提高土壤的蓄水保墑能力，能有效改良鹽堿地土壤，應用前景可觀。還需完善的是進一步建立耐鹽堿植物在東北蘇打鹽堿地上定量修復土壤的穩定性評價體系。

1.3研發土壤調理劑

早在19世紀中后期就有人開始利用石膏進行了蘇打鹽堿土的改良和整治，隨著石膏對蘇打鹽堿地改良效果的肯定，又衍生出了磷石膏、脫硫石膏等相關化學改良劑型，其改良機理都是利用Ca2+交換土壤膠體中的Na+從而達到改良目的[89]。中國農業大學、清華大學及沈陽農業大學基于前人研究的基礎上以腐殖酸纖、維素類共聚物為載體，添加鹽離子高效置換的小分子單體基團和鈣、鎂、鋅等金屬離子，實現土壤的顆粒中的Na+高效置換，并促進土壤顆粒的聚合，表層的鹽離子隨水的運移，一部分通過地表徑流排出土壤，另一部分鹽分淋洗入土壤深層，實現了表層土壤的“快速淡化”，從而達到改善改良土壤的目的（作用機理如圖1）。土壤調理劑的研發是體現化學技術在鹽堿地上的應用，研究的難點是不同改良劑用量的配比及土壤相關理化指標的測定，一旦攻克了這些難點就可以確定土壤調理劑的最佳撒施量和最優配比方案，更好地改良鹽堿地土壤。

1.4工程整治裝備

經查閱相關資料得知，國外利用工程整治裝備在鹽堿地上的改良研究主要是機械化深松作業機。國外應用較好的深松機具廠商包括：意大利馬斯奇奧系列深松機、德國的雷肯深松機、約翰迪爾聯合整地機等。而國內目前研發的“基于自潤減阻技術的深松與改良劑分層噴施復式作業機、基于自潤減阻技術的深松與改良劑分層噴施復式作業機、基于有機培肥技術的組合非驅動秸稈根茬壓埋復式作業機”這3種新型工程整治裝備在東北蘇打鹽堿地上的改良上也取得了很好的效果。

1.4.1基于自潤減阻技術的深松與改良劑分層噴施復式作業機

該機具為“后掠式弧形深松鏟+箭型鏟尖+瓶型鼠道擴充緊實裝置+硫酸鋁改良劑”為基本組合形式（見圖2）。其優點是深松鏟鏟尖正面能形成自潤水膜，實現作業減阻，降低能耗，不足之處深松鏟鏟尖背部的導管由于土壤堵塞或是久置易遭鐵銹堵塞，可以考慮將原有的鏟尖背部鋪設導管改進為帶有型腔、切有側孔的箭形鏟尖利用側孔實現自潤減阻的效果或是改變改良劑的酸堿成分配比使其呈弱酸性也可有效溶解鐵銹。

1.4.2基于隔層阻鹽技術的土壤亞表層秸稈翻埋復式作業機

該機具主要由摟草部件、偏柱式深松鏟及液壓調節部件等組成（見圖3），其切草部件是“波紋式切草刀與圓盤自磨銳式切草刀”相間排列（見圖4），可有效實現利用機械方式將秸稈播送、掩埋至土壤亞表層，形成“鹽堿隔層”，提高土壤有機質含量及降低耕作層鹽堿含量。但不足之處在于撥草盤在作業時因被動旋轉，不能及時將秸稈播送至原定位置，且刪條式犁體作業時耕深較深，影響插秧及后期作業，此時可以考慮將刪條犁調整為外形結構較小的翼板式犁體。

1.4.3基于有機培肥技術的組合非驅動秸稈根茬壓埋復式作業機

該機具主要由機架、懸掛裝置及秸稈壓埋部件組成，其中壓埋部件采用在“圓筒式滾軸上安裝的大直徑鐵質圓盤及在圓盤上焊接“人字”排列的秸稈壓埋輔助刀片”的形式，可將水稻秸稈和根茬壓埋入擾動松軟的泥漿中并在泥漿20cm以下形成“鹽堿隔層”（作業前后效果如圖5），從而改善鹽堿地理化性狀，并為水田秸稈的后期處理提供綠色、清潔的途徑和方式。其優點是無須動力輸出，能耗低，維修、保養較簡便，使用壽命增加。不足是對水稻根茬的擾動、翻攪力度不夠。下一步可以考慮增加Y字形刀片長度或創新設計出一種新型刀片。

2研究結論

通過國內外對改良鹽堿地所采取的方法途徑和技術路線可以看出：

微生物生態修復技術是從生物技術的角度研究的，可降低土壤鹽堿含量、增加土壤有機質含量但此措施所需的時間較長、程序繁雜且成本高。

種植耐鹽堿植物可以增加當地區域物種的多樣性并提高土壤的蓄水保墑能力。受東北特有的天氣因素的制約，需進一步建立耐鹽堿植物在東北蘇打鹽堿地上定量修復土壤的穩定性評價體系。

土壤調理劑的研發是體現化學技術在鹽堿地上的應用，難點是不同改良劑用量的配比及土壤相關理化指標的測定。下一步將確定土壤調理劑的最佳撒施量和最優配比方案，以便更好的改良鹽堿地土壤。

工程整治裝備是從工程技術為出發點，突出了機械化深松技術在治理及改良東北蘇打鹽堿地上的重要角色。接下來將著手通過對比分析現有的5種不同形式深松鏟在鹽堿地上的實際耕作阻力，從而選擇一種減阻效果的最佳形式，并在此基礎上優化并創新出一種新型的深松鏟，進而申報和制定一套成熟的深松作業標準體系，為研制和推廣適用于東北蘇打鹽堿地的深松機具提供準確的技術支撐和理論保障。

3展望

隨著各種改良技術在東北蘇打鹽堿地上的廣泛應用。研究人員在現有改良技術初見成效的基礎上不斷探究新思路、新方法、新技術為更好地改良東北蘇打鹽堿地提供更為科學、更加高效的舉措，為更好地實現農業的可持續發展貢獻力量。

綜上所述，現在對于東北蘇打鹽堿地改良技術的探究不再是從單一的方向和角度去改良，而是注重工程技術、生物技術、化學技術和現代農業機械設備的有機結合，這樣方可有效提升蘇打鹽堿地整治水平，助推現代農業生態文明。

參考文獻

[1]

楊小康，王雪.鹽堿地改良技術研究綜述[J].江西農業學報，2012，24（03）：114-116.

[2] Abd-All M H，Omar S A.Wheat straw and cellulolytic fungi application increases nodulation，nodule efficiency and growth of fenugreek （ Trigonella foenum-graceum L.） grown in saline soil [J]. Biology and Fertility of soils，1998，26（01） ： 58-65.

[3] 孫躍春，鄭小亮，劉昕旸等.鹽堿條件下接種叢枝菌根真菌對甘草種苗生長的影響[J].安徽農業科學，2013，41（25） ： 10284-10285.

[4] 王景立，姜立民. 基于CAS理論的蘇打鹽堿地改良機械化深松作業探究[CD2]以松嫩平原為例[J].農業與技術，2017，37（17）：62-63.

[5] 趙蘭坡，王宇，馮君，等.松嫩平原鹽堿地改良利用理論與技術[M＼].北京：科學出版社，2013.

[6] 徐明崗，李菊梅，李志杰.利用耐鹽植物改善鹽土區農業環境[J].中國土壤與肥料，2006（03）：6-10.

[7] 張建峰等.鹽堿地改良利用與造林技術[J].東北林業大學學報，2002（06）：124-129.

[8] 楊帆，王志春. 東北蘇打鹽堿地生態治理關鍵術研發與集成示范[J]. 生態學報，2016，36（22）：7054-7058.

[9] 張建峰.鹽堿地生態修復原理與技術[M＼].北京：中國林業出版社，2007：12.

[10]Ren Luquan， Yan Beizhan， Cong Qian.Experimental study on bionic non-smooth surface soil electro-osmosis[J].International Agricultural Engineering Journal，1999，8（03）：185-196.

[11] 冀媛媛.天津濱海新區海岸帶鹽堿地生態化發展研究[D].天津大學，2009.

[12] 郝新宇，騰云，黃彥.振動深松改良蘇打鹽堿土效果研究[J].現代農業科技，2012（22）：211-215.