高 倩,盧 楠
(1.陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司,陜西 西安 710075;2.陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司,陜西 西安 710075)
經(jīng)調(diào)查[1-2],我國現(xiàn)有鹽堿地土地面積高達(dá)9.9×106hm2,主要分布于東北、華北、西北以及濱海地區(qū)等共計(jì)23個(gè)省區(qū),其中具有農(nóng)業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ恼嘉覈乜偯娣e10%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(jīng)濟(jì)發(fā)展,同時(shí)限制了我國的生態(tài)可持續(xù)發(fā)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(xiàn)。根據(jù)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(dāng)?shù)取?/p>
表1 鹽堿地分類表
治理開發(fā)鹽堿地促進(jìn)了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時(shí),增強(qiáng)環(huán)境承載力,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。鹽堿地的綠化植物具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,美化環(huán)境的同時(shí)幫助鹽堿地地區(qū)居住人群增加收入??梢哉f,治理開發(fā)鹽堿地是一件關(guān)乎民生和生態(tài)的工程,有利于國家社會和生態(tài)安全的可持續(xù)發(fā)展。筆者綜述了現(xiàn)有鹽堿地綜合治理開發(fā)技術(shù),并提出了相關(guān)建議,以期為改良修復(fù)鹽堿地的科技工作者提供思路。
2.1.1 改良農(nóng)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(shè)暗管的方式隨水排走,從而控制地下水在臨界深度以下,實(shí)現(xiàn)土壤脫鹽和防止次生鹽漬化,通過開溝鋪管機(jī)等設(shè)備的應(yīng)用,有助于現(xiàn)代化工程裝備的應(yīng)用。
地下滲管排鹽措施在新疆干旱重鹽堿地區(qū)得到廣泛應(yīng)用[3-4],新疆阿克陶縣地區(qū)由于降水少、蒸發(fā)強(qiáng),導(dǎo)致灌區(qū)地表鹽皮層厚,土壤鹽漬化現(xiàn)象嚴(yán)重,制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的發(fā)展。暗管排鹽技術(shù)實(shí)施1年后,灌區(qū)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(chǎn)量平均增產(chǎn)32.5%,其中小麥可達(dá)到每公頃增產(chǎn)57.58%,同時(shí)節(jié)水率達(dá)17.24%[5]。
2.1.2 種植耐鹽堿作物
曹彩榮等[6]在總結(jié)山西運(yùn)城市鹽堿灘涂地的土地性質(zhì)后,選用株型較緊湊、贅芽少、成鈴?fù)滦跫?、適宜輕簡化管理的棉花新品種進(jìn)行種植,以期提高當(dāng)?shù)孛藁ㄉa(chǎn)量。劉寶敬等[7]連續(xù)4年在山東半島濱海區(qū)試驗(yàn)田種植冰菜,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:種植冰菜后土壤含鹽量由5.3‰降至0.8‰,逐漸實(shí)現(xiàn)土壤脫鹽。
2.1.3 改進(jìn)水利措施
1)合理灌溉。針對不同特點(diǎn)的鹽堿地,采用建井、灌排結(jié)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(shù)來確定。采用明排為主、暗排配合、豎井排相結(jié)合的排水設(shè)施,加強(qiáng)農(nóng)業(yè)灌溉綜合措施,保證鹽堿地土壤性質(zhì)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(jìn)入排水溝。需要注意的是,灌水沖洗含堿土?xí)r,需加入石膏進(jìn)行中和,防止脫鹽后的土壤轉(zhuǎn)變?yōu)閴A土。
施用鹽堿地土壤改良劑是一種既經(jīng)濟(jì)又方便的方法,它可以改善土壤理化性質(zhì)、增強(qiáng)土壤保水保肥能力、增強(qiáng)土壤微量元素的有效性。同時(shí),還能增強(qiáng)土壤中的微生物與酶活性,抑制病源微生物,增強(qiáng)植物抗性等[9]。
2.2.1 添加礦質(zhì)肥料
針對鹽堿地施加的礦質(zhì)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(zhì)肥料后,土壤鹽堿離子含量會被重新調(diào)整,這是因?yàn)榈V質(zhì)肥料中的CaSO4、Ca2+可以與土壤中的CO32-、HCO3-進(jìn)行交換,調(diào)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(shí)驗(yàn),研究不同用量的磷石膏、有機(jī)肥對鹽堿土理化性質(zhì)及水稗產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明:有機(jī)肥和磷石膏均能改善土壤物理性質(zhì),磷石膏降低土壤鹽堿化指標(biāo)效果優(yōu)于有機(jī)肥,同時(shí)提高了該區(qū)域牧草產(chǎn)量。金夢野等[11]采用土柱淋溶模擬實(shí)驗(yàn)方法,研究了脫硫石膏對鹽堿土壤理化性能的改良效果,結(jié)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(yǎng)分;增施有機(jī)肥,增強(qiáng)土壤親和性;施用腐殖酸類肥料,從而調(diào)節(jié)土壤的酸堿度。許帆等[12]以連作10年的設(shè)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(diào)酸調(diào)節(jié)改良劑使pH值為2,采用盆栽試驗(yàn),研究了不同酸性改良劑用量對土壤養(yǎng)分、鹽分離子和微生物數(shù)量的影響。結(jié)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(jī)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(jī)肥、添加生物菌劑、使用復(fù)合微生物肥料等措施增加土壤有機(jī)質(zhì)儲備。這些措施能在一定程度上減輕鹽堿危害,增加作物產(chǎn)量,提高經(jīng)濟(jì)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(zhì),增強(qiáng)土壤的自我緩沖性能。目前,國內(nèi)外常見的有機(jī)肥料包括固體商品有機(jī)肥、液體商品有機(jī)肥、植物秸稈及傳統(tǒng)農(nóng)家肥等。研究普遍認(rèn)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(xù)時(shí)間長,對生態(tài)修復(fù)起到重要作用[13-14]。
陳芬等[15]以黃壤土為試驗(yàn)對象,對比不施肥處理,研究生態(tài)有機(jī)型土壤改良劑、無機(jī)肥和有機(jī)肥處理對油菜各生育期土壤酶活性的影響。結(jié)果表明:生態(tài)有機(jī)型土壤改良劑可改善土壤微生物環(huán)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(cè)耳素發(fā)酵廢水3種生物廢棄物,對遼河三角洲濱海土進(jìn)行改良試驗(yàn)。結(jié)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(cè)耳素發(fā)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(xué)添加方式改良鹽堿地,存在土壤鹽分升高、營養(yǎng)物質(zhì)降低等缺點(diǎn)。因此,將化學(xué)/物理改良結(jié)合生物廢棄物也越來越多地受到廣大學(xué)者的青睞[17]。
湯嘉雯[18]將生物炭與褐球固氮菌聯(lián)合,研究兩者的聯(lián)合作用對濱海鹽堿土的綠色改良效果和貢獻(xiàn)。結(jié)果表明:與單獨(dú)添加生物炭或褐球固氮菌相比,兩者聯(lián)合可顯著提高土壤的生產(chǎn)力和肥力,促進(jìn)土壤微生物群落功能的改善以及當(dāng)?shù)刂参锏纳L,兩者共同貢獻(xiàn)率為27.64%[19-20]。
截至目前,我國鹽堿地治理產(chǎn)業(yè)化程度仍然不高,其所帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益不明顯,鹽堿地治理成本高,難度大。多種綜合治理技術(shù)各有利弊,物理法成本高,可持續(xù)性不強(qiáng);化學(xué)法存在土壤二次污染的風(fēng)險(xiǎn);生物法所需修復(fù)時(shí)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(wù)體系,頒布相關(guān)鹽堿地治理政策;成立相關(guān)工程技術(shù)研究中心,配套科研人員,加大科研項(xiàng)目資金投入,推進(jìn)鹽堿地治理領(lǐng)域的科技研究和成果轉(zhuǎn)化。
2)發(fā)展新材料、新方法和新技術(shù)。針對不同環(huán)境條件下的鹽堿地,探索新的技術(shù)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(shù)。
3)加大政府管理和治理力度。通過有效的途徑和手段加強(qiáng)宣傳鹽堿地改良治理對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的意義,制定合理科學(xué)的治理規(guī)劃,提高農(nóng)民群眾的科技素質(zhì),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。