高 倩,盧 楠
(1.陜西省土地工程建設集團有限責任公司,陜西 西安 710075;2.陜西地建土地工程技術研究院有限責任公司,陜西 西安 710075)
經調查[1-2],我國現有鹽堿地土地面積高達9.9×106hm2,主要分布于東北、華北、西北以及濱海地區等共計23個省區,其中具有農業發展潛力的占我國耕地總面積10%以上。這些土地屬于珍貴的后備土地資源。鹽堿土地如不治理,不僅制約國民經濟發展,同時限制了我國的生態可持續發展。
鹽堿地是土壤中鹽類聚集使得土壤中含鹽量升高,從而影響作物正常生長的一種土地類型,也是土壤鹽堿化的一種表現。根據土地的含鹽量、出苗率和pH值,鹽堿化土地分為輕度鹽堿地、中度鹽堿地和重度鹽堿地,如表1所示。鹽堿地的形成往往有自然因素和人為因素兩種,自然因素包括不同的氣候條件、地理位置、土壤特性、地下水和河流的影響等,人為因素則主要是耕作管理方式不當等。

表1 鹽堿地分類表
治理開發鹽堿地促進了當地生態建設、農業生產及地方經濟發展。同時,增強環境承載力,提高生態系統的穩定性。鹽堿地的綠化植物具有一定的經濟價值,美化環境的同時幫助鹽堿地地區居住人群增加收入。可以說,治理開發鹽堿地是一件關乎民生和生態的工程,有利于國家社會和生態安全的可持續發展。筆者綜述了現有鹽堿地綜合治理開發技術,并提出了相關建議,以期為改良修復鹽堿地的科技工作者提供思路。
2.1.1 改良農藝措施
地下滲管排鹽措施是目前改善鹽堿地的常用方法,土壤中的鹽分通過鋪設暗管的方式隨水排走,從而控制地下水在臨界深度以下,實現土壤脫鹽和防止次生鹽漬化,通過開溝鋪管機等設備的應用,有助于現代化工程裝備的應用。
地下滲管排鹽措施在新疆干旱重鹽堿地區得到廣泛應用[3-4],新疆阿克陶縣地區由于降水少、蒸發強,導致灌區地表鹽皮層厚,土壤鹽漬化現象嚴重,制約了當地農業的發展。暗管排鹽技術實施1年后,灌區土壤含鹽量由1.58 g/kg下降至1.17 g/kg,pH值下降7.2%,地下水位下降55 cm;同類作物每公頃產量平均增產32.5%,其中小麥可達到每公頃增產57.58%,同時節水率達17.24%[5]。
2.1.2 種植耐鹽堿作物
曹彩榮等[6]在總結山西運城市鹽堿灘涂地的土地性質后,選用株型較緊湊、贅芽少、成鈴吐絮集中、適宜輕簡化管理的棉花新品種進行種植,以期提高當地棉花生產量。劉寶敬等[7]連續4年在山東半島濱海區試驗田種植冰菜,實驗結果表明:種植冰菜后土壤含鹽量由5.3‰降至0.8‰,逐漸實現土壤脫鹽。
2.1.3 改進水利措施
1)合理灌溉。針對不同特點的鹽堿地,采用建井、灌排結合的方式保證合理灌溉,灌水用量通過土壤的容量、含水率及田間持水率和萎蔫系數來確定。采用明排為主、暗排配合、豎井排相結合的排水設施,加強農業灌溉綜合措施,保證鹽堿地土壤性質得到改良[8]。
2)灌水洗鹽。通過灌水沖洗土壤的方式,使土壤中的鹽分溶解,土壤中的可溶性鹽在土壤水的下滲作用下淋出,進入排水溝。需要注意的是,灌水沖洗含堿土時,需加入石膏進行中和,防止脫鹽后的土壤轉變為堿土。
施用鹽堿地土壤改良劑是一種既經濟又方便的方法,它可以改善土壤理化性質、增強土壤保水保肥能力、增強土壤微量元素的有效性。同時,還能增強土壤中的微生物與酶活性,抑制病源微生物,增強植物抗性等[9]。
2.2.1 添加礦質肥料
針對鹽堿地施加的礦質肥料主要以含鈣制劑為主,如石灰石、沸石、石膏、煤矸石、粉煤灰和磷礦粉等。使用礦質肥料后,土壤鹽堿離子含量會被重新調整,這是因為礦質肥料中的CaSO4、Ca2+可以與土壤中的CO32-、HCO3-進行交換,調整土壤鹽析平衡,降低土壤pH值,從而緩和土壤鹽堿性。
張瑜等[10]針對吉林省西部重度蘇打鹽堿地展開實驗,研究不同用量的磷石膏、有機肥對鹽堿土理化性質及水稗產量的影響。結果表明:有機肥和磷石膏均能改善土壤物理性質,磷石膏降低土壤鹽堿化指標效果優于有機肥,同時提高了該區域牧草產量。金夢野等[11]采用土柱淋溶模擬實驗方法,研究了脫硫石膏對鹽堿土壤理化性能的改良效果,結果表明:脫硫石膏的作用主要是降低鹽堿土壤的pH值和土壤鈉吸附比(SAR),淋溶后鹽堿土壤pH值和SAR分別下降了7.46%和37.7%。
2.2.2 添加酸性土壤改良劑
施用酸性或生理酸性肥料,定向中和土壤堿性,改良堿性土壤,平衡作物養分;增施有機肥,增強土壤親和性;施用腐殖酸類肥料,從而調節土壤的酸堿度。許帆等[12]以連作10年的設施黃瓜連作土壤為研究對象,以糠醛和醋糟為改良劑主料,通過調酸調節改良劑使pH值為2,采用盆栽試驗,研究了不同酸性改良劑用量對土壤養分、鹽分離子和微生物數量的影響。結果表明:盛果期土壤pH值和EC值均隨改良劑施用量增加呈下降的趨勢,并得出了針對該作物所需的有機酸性土壤改良劑的最佳施用量。
生物改良主要是通過施用有機肥、添加生物菌劑、使用復合微生物肥料等措施增加土壤有機質儲備。這些措施能在一定程度上減輕鹽堿危害,增加作物產量,提高經濟效益。生物改良通過提高土壤的肥力水平,增加土壤中微生物的活性,改善土壤的理化性質,增強土壤的自我緩沖性能。目前,國內外常見的有機肥料包括固體商品有機肥、液體商品有機肥、植物秸稈及傳統農家肥等。研究普遍認為生物措施是取得鹽堿地改良效果較明顯的方法,該方法脫鹽持續時間長,對生態修復起到重要作用[13-14]。
陳芬等[15]以黃壤土為試驗對象,對比不施肥處理,研究生態有機型土壤改良劑、無機肥和有機肥處理對油菜各生育期土壤酶活性的影響。結果表明:生態有機型土壤改良劑可改善土壤微生物環境,顯著提高油菜各生育期土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性。張丹等[16]采用文冠果果殼、古龍酸母液和截短側耳素發酵廢水3種生物廢棄物,對遼河三角洲濱海土進行改良試驗。結果表明:3種生物廢棄物對鹽堿土均有不同程度的改善,不施文冠果果殼、施用2次古龍酸母液、施用3次截短側耳素發酵廢水對降低土壤pH值、堿化度效果最顯著。
單一地使用化學添加方式改良鹽堿地,存在土壤鹽分升高、營養物質降低等缺點。因此,將化學/物理改良結合生物廢棄物也越來越多地受到廣大學者的青睞[17]。
湯嘉雯[18]將生物炭與褐球固氮菌聯合,研究兩者的聯合作用對濱海鹽堿土的綠色改良效果和貢獻。結果表明:與單獨添加生物炭或褐球固氮菌相比,兩者聯合可顯著提高土壤的生產力和肥力,促進土壤微生物群落功能的改善以及當地植物的生長,兩者共同貢獻率為27.64%[19-20]。
截至目前,我國鹽堿地治理產業化程度仍然不高,其所帶來的直接經濟效益不明顯,鹽堿地治理成本高,難度大。多種綜合治理技術各有利弊,物理法成本高,可持續性不強;化學法存在土壤二次污染的風險;生物法所需修復時間周期長等。針對目前存在的問題,本研究提出以下建議:
1)國家政策給予支持和加大科研資金投入。建立健全國家對于鹽堿地綜合治理的科技服務體系,頒布相關鹽堿地治理政策;成立相關工程技術研究中心,配套科研人員,加大科研項目資金投入,推進鹽堿地治理領域的科技研究和成果轉化。
2)發展新材料、新方法和新技術。針對不同環境條件下的鹽堿地,探索新的技術理論,以更新更高的要求探索出鹽堿地綜合治理的新方法和新技術。
3)加大政府管理和治理力度。通過有效的途徑和手段加強宣傳鹽堿地改良治理對生態環境保護的意義,制定合理科學的治理規劃,提高農民群眾的科技素質,實現農業可持續發展。