前言
随着人口增长和社会经济发展,耕地面积逐渐减少,土地质量也在下降。世界上的盐碱地问题越来越严重。盐碱地是一种可利用的资源,其改良和利用已成为确保我国耕地“红线”不被打破、实现农业可持续发展的重要措施。推进盐碱地资源的生态利用和产业发展,对于建设生态文明、促进绿色发展具有重要意义。
盐碱地是指地下水位上升,盐分增加,气候干燥,蒸发强烈,导致盐分从深层土壤向表土层迁移,表土层盐化或碱化增加的现象。盐碱地形成的本质是土壤中可溶性盐的再分布,土壤表面盐分的积累超过正常值。含盐量为0.1% ~ 0.2%的轻度盐渍化土壤;含盐量为0.2% ~ 0.4%的中度盐渍化土壤;重度盐渍化土壤,土壤含盐量为0.4%~0.6%。
盐碱地分类:
√天然盐碱地沿海地区:含盐量以氯化钠为主,主要分布在沿海地区。
√地下水形成的盐碱地内陆地区:以硫酸钠为主盐。
√苏打盐碱地:以碳酸钠和碳酸氢钠为主盐。
√盐碱地人为次生盐渍化:过量施用化肥导致土壤板结肥力下降等。
盐碱地形成的主要因素:
1.气候条件:东北、西北、华北干旱半干旱地区,降水量小,蒸发量大,溶于水的盐分容易在土壤表面积累。夏季雨水多且集中,大量可溶性盐随水渗入下层或流走,是“脱盐”季节;春季地表水蒸发强烈,地下水中的盐分随着毛管水的上升堆积在土壤表面,是主要的“返盐”季节。东北、北方和半干旱地区的盐碱土具有明显的“脱盐”和“返盐”季节,而西北地区由于前期降水少,土壤盐分的季节变化不明显。
地理条件:地形对盐碱土的形成影响很大,地形直接影响地表水和地下水的运动,与盐分的运动和积累密切相关。从大地形来看,水溶性盐随水由高向低移动,在低洼地区堆积。盐碱地主要分布在内陆盆地、山间洼地和排水不畅的平坦平原地区,如松辽平原。从小地形来看,土壤盐分积累与大地形正好相反,盐分往往在局部小凸起区域积累。中国盐碱地分布图如下。
地质条件:质地和厚度可以影响土壤毛细水运动的速度和高度。一般来说,壤土中的毛管水上升快,高度高,而砂和粘土中的盐分积累较慢。地下水影响土壤盐分的关键问题是地下水位和地下水的含盐量,地下水位高,含盐量高,易积盐。
4水文条件:河流、渠道两侧的土地,由于河流侧向渗流,抬高地下水位,促进盐分积累。海水浸泡会在沿海地区形成滨海盐碱土。
人类活动:有的地方浇水时,水被淹,或者在低洼地区,地下水位迅速上升,积盐,把原来的良田变成盐碱地。这个过程叫做次生盐渍化。为防止次生盐渍化,应配套排灌设施,严禁漫灌,灌水后应及时锄地。
盐碱地的危害:
盐损伤:
过多的可溶性盐会影响作物的吸水,使作物吸水困难,并可能造成幼苗烧毁。
当某个离子浓度过高时,会影响其他离子的吸收,进而影响作物养分的吸收。
有些离子对作物有直接的毒性作用,例如氯离子可能会对作物造成灼伤。
过量的可溶性盐会抑制微生物的生长,进而影响作物的养分供应。
碱损伤:
铁、锰、锌形成溶解度低的化合物,降低了土壤养分的有效性;
钠盐分散性高,破坏土壤结构,恶化土壤物理生物学性质;
碱破坏植物根部的各种酶,影响作物代谢,进而影响作物生理活动。
盐碱地改良的主要措施
1化学改进
化学改良是指利用石膏、磷石膏、过磷酸钙、腐殖酸、泥炭、醋渣等各种化学物质对盐碱地进行修复。其修复原理在于与土壤中的化学物质发生化学反应,降解原盐碱地的盐碱成分和其他化学成分,从而达到修复盐碱地的目的。目前,一些研究人员利用脱硫废弃物和脱硫石膏有效降解土壤中的碱度,一些研究人员利用两种或两种以上的化学物质改良盐碱地。经过试验,盐碱地的pH值、总碱度、交换性Na、CEC等指标均有所下降,改良后的盐碱地的营养成分和酶活性较原土壤有一定程度的提高。
2水利改善
地下渗水管排盐是改善耕地盐渍化的常用方法之一。它基于“盐随水来,盐随水去”的水盐运行规律,通过水流的作用修复其盐碱土壤,通过土壤水分的动态运动来去除或减少盐碱含量。“排灌配套、蓄光压盐、灌洗盐、地下排盐”可以利用土壤水动力行为在一定程度上降解土壤中的盐碱成分。淋溶法是通过排水来冲走土壤中多余的盐分,如下图所示。
3生物改良
√植物修复:
种植一些耐盐碱植物,植物在减少水分蒸发的同时回收盐碱土壤中的盐分。种植耐盐碱植物后,重盐碱地的含盐量会降低。实验结果表明,盐地碱蓬和碱爪每年可分别吸收盐碱土中的盐分2294.6公斤和2792.7公斤。唐古特白刺是一种灌木树种,基本上可以减少土壤表层盐分50%~70%。
此外,种植耐盐碱作物是研究和开发耐盐碱作物的关键。目前,耐盐碱水稻的研究和应用取得了突破性进展,有望推广应用。
√动物修复
动物修复盐碱地可以利用蚯蚓等生活在土壤中的一些动物,将它们身体的一些分泌物排入盐碱地,与土壤中的盐碱成分发生反应,从而降解土壤的盐碱程度,改良盐碱地。同时,由于动物的生理活动,可以疏松土壤,提高土壤的孔隙度和含水量。然而,动物修复盐碱地的研究成果还很缺乏,有待进一步探索。
√微生物修复
微生物修复法是利用某些微生物的生理活性来改变土壤中的盐碱成分,进而降低盐碱浓度和数量。丛枝菌根真菌广泛分布于盐碱地。研究表明,丛枝菌根真菌的存在可以促进盐碱植物的生长,促进养分吸收,提高光合作用和抗氧化能力。此外,将活性微生物肥料施用到盐碱地上,通过微生物的生长和繁殖降解其盐碱成分来改良盐碱地。同时,利用耐盐碱细菌对盐碱土壤进行修复,发现盐碱土壤中的耐盐碱细菌对盐碱土壤的修复效果良好。
生态修复是指停止人类对生态系统的干扰,以减轻负荷压力,依靠生态系统的自我调节和自组织能力,使其有序进化,或者利用生态系统的自我恢复能力,辅以人工措施,逐步恢复受损的生态系统或使其良性循环发展。
盐碱地的生态恢复主要是通过驯化乡土植物和应用生态恢复一体化技术。生态恢复依赖于核心技术,一是土壤研究,二是基于土壤研究的种质资源。在生态恢复过程中,需要综合调查当地的土壤结构、退化状况、原生动物种类、当地气候、降雨量和肥力,然后选择当地的草种和树种。根据原始生态调查的记录数据和草地生态研究数据,对当地动植物物种进行量化和匹配,然后结合微生物的生理活动,使其自我调节和生长。
我国盐碱地资源丰富,盐碱地资源的利用应从盐碱地资源、植物资源、水资源等方面综合考虑。充分利用可持续的“生态自愈能力”,结合科学手段,合理开发利用盐碱地资源的可变不利条件是促进土壤盐渍化地区可持续发展的有利因素。
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