摘要:在全球數(shù)十億畝農(nóng)田中,有許多的鹽堿地,嚴(yán)重限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,同時(shí)對全球生態(tài)環(huán)境造成巨大危害。人類不合理利用水資源情況的加劇,導(dǎo)致鹽堿地問題日益突出。開展鹽堿地治理技術(shù)的研究,對保護(hù)生態(tài)平衡具有重要意義。分析了鹽堿地治理技術(shù)應(yīng)用的意義,探究了鹽堿地治理技術(shù)研究遇到的問題,并從多方面探索鹽堿地治理技術(shù)的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:鹽堿地;治理技術(shù);生態(tài)平衡鹽堿地治理技術(shù)研究是關(guān)乎全球土地資源可持續(xù)利用的重大議題。面對約占全球總陸地面積10%的鹽堿地,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及生態(tài)環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域迫切需要高效、科學(xué)的解決方案。鹽堿地治理技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)生物多樣性的恢復(fù),實(shí)現(xiàn)鹽堿地環(huán)境的可持續(xù)管理。通過對鹽堿地治理技術(shù)的探索,施工團(tuán)隊(duì)可以為全球鹽堿地治理提供切實(shí)可行的科學(xué)方案,推動(dòng)環(huán)境治理與可持續(xù)發(fā)展的全面進(jìn)步。
1鹽堿地治理技術(shù)的意義
在全球變暖的背景下,可耕種土地的縮減與土壤鹽漬化的日益嚴(yán)重,迫切需要用科學(xué)技術(shù)手段改良土地。鹽堿地治理技術(shù)能夠恢復(fù)鹽堿地的生態(tài)功能,大幅提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力,從而保障食品安全,促進(jìn)生態(tài)平衡。從農(nóng)業(yè)角度看,鹽堿地治理技術(shù)的應(yīng)用能夠有效改善土壤的理化性質(zhì),降低鹽分濃度,增強(qiáng)土壤的持水與保肥能力。同時(shí),其中的水資源管理優(yōu)化可以減少鹽分對作物的危害。從生物多樣性角度看,鹽堿地治理技術(shù)可以培育出適應(yīng)高鹽環(huán)境的作物品種,進(jìn)一步擴(kuò)大農(nóng)業(yè)的種植邊界。施工團(tuán)隊(duì)運(yùn)用其培育的作物可以提升鹽堿地地區(qū)的生產(chǎn)力,有助于維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,促進(jìn)生物多樣性保護(hù)。從國際化角度看,鹽堿地治理技術(shù)的應(yīng)用能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域的科技進(jìn)步,推動(dòng)相關(guān)科技成果的國際交流與合作,增強(qiáng)全球應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)的能力。從經(jīng)濟(jì)方面角度看,鹽堿地的有效治理可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)密集區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,其創(chuàng)造的土地資源可以吸引更多的投資,進(jìn)而為當(dāng)?shù)刂苯踊蜷g接創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會[1]。
2鹽堿地治理技術(shù)研究遇到的問題
在研究鹽堿地治理技術(shù)過程中,施工團(tuán)隊(duì)常面臨多方面的挑戰(zhàn)。鹽堿地的土壤中鹽分含量高,pH異常,導(dǎo)致傳統(tǒng)農(nóng)作物難以存活,同時(shí)也大幅降低土壤的微生物活性。(1)施工團(tuán)隊(duì)需要開發(fā)特定的生物技術(shù)來適應(yīng)這種惡劣環(huán)境,然而治理鹽堿地的技術(shù)開發(fā)成本高昂,且技術(shù)應(yīng)用的效果未必能達(dá)到預(yù)期。(2)鹽堿地分布廣泛且地理特征各異,從平原到沿海區(qū)域,每個(gè)地區(qū)的鹽堿化程度都有所不同,因此治理技術(shù)必須具有高度的地區(qū)適應(yīng)性。同時(shí)在鹽堿地治理過程中,水資源的不合理配置會導(dǎo)致鹽分難以有效洗脫,甚至加劇土壤鹽堿化。(3)鹽堿地治理成果的可持續(xù)發(fā)展能力需長期觀察,而長期性的研究需要大量資金支持,經(jīng)常因資源限制而難以持續(xù)。學(xué)術(shù)界與實(shí)際應(yīng)用之間的溝通不暢也制約鹽堿地治理技術(shù)的研究進(jìn)展[2]。
3如何進(jìn)行鹽堿地治理的技術(shù)研究
3.1運(yùn)用生物方法改良土壤
在鹽堿地治理中,生物方法是通過利用植物、微生物的相互作用,降低土壤中的鹽分濃度,增強(qiáng)土壤的肥力。該方法能夠自然而然地改善土壤環(huán)境,使鹽堿地更適宜植物生長。例如,在鹽堿地治理中,可以選用耐鹽或鹽分排泄能力強(qiáng)的植物種類進(jìn)行植被種植與恢復(fù)來改良土壤,同時(shí)對生物技術(shù)帶來的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估,并制定相應(yīng)的緩解措施。豆科植物能在高鹽環(huán)境中生長,其根系的固氮作用能夠有效地改善土壤結(jié)構(gòu),同時(shí)豆科植物根系還能促進(jìn)土壤中固氮細(xì)菌、解磷菌等有益微生物的增殖。有益微生物能夠轉(zhuǎn)化土壤中的營養(yǎng)成分,增加土壤肥力,從而有效地治理鹽堿地。施工團(tuán)隊(duì)可以充分進(jìn)行資源管理,合理分配人力和物資資源。土壤改良劑中的生物炭可以顯著增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量,并有保持土壤水分的能力,同時(shí)為微生物提供良好的生長場所,促進(jìn)微生物群落的多樣性。菌根真菌等生物接種劑可以直接改變土壤的特性,與植物根系共生,幫助植物更有效地吸收營養(yǎng)素,同時(shí)減少鹽分對植物的毒害作用。在害蟲治理方面,甲殼動(dòng)物可以在土壤中用物理方式改善土壤通透性,讓土地更加疏松,從而達(dá)到改良土壤的效果。施工團(tuán)隊(duì)采用敏捷管理技術(shù),確保治理害蟲過程中能夠快速響應(yīng)環(huán)境的變化。在微生物技術(shù)方面,鹽堿地的治理可以利用基因工程生產(chǎn)抗鹽脅迫物質(zhì),使其在鹽堿條件下生存并發(fā)揮作用,為植物提供更有利的生長條件。經(jīng)過改造的微生物能夠分解土壤中的有毒物質(zhì),并將有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為植物可利用的形式,從而提升土壤的整體生產(chǎn)力。施工團(tuán)隊(duì)通過PDCA循環(huán),持續(xù)監(jiān)控項(xiàng)目效果,以便及時(shí)調(diào)整微生物治理策略。生物治理方法能顯著改善土壤環(huán)境,然而其周期較長,見效速度相對緩慢,需耐心等待自然調(diào)節(jié)與恢復(fù)過程。
3.2鋼板樁圍堰治理方法
在鹽堿地治理技術(shù)研究的領(lǐng)域中,鋼板樁圍堰治理方法展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。鋼板樁圍堰技術(shù)是利用高強(qiáng)度鋼板樁構(gòu)建圍堰,通過機(jī)械化操作將鋼板樁打入地底,形成封閉的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。鋼板樁圍堰提供了穩(wěn)固可靠的圍護(hù)結(jié)構(gòu),能夠有效隔絕外界水體,創(chuàng)造適宜環(huán)境,為鹽堿地的治理提供物理屏障,發(fā)揮水文調(diào)控功能。在鹽堿地治理中使用鋼板樁圍堰方法,可以改善土壤結(jié)構(gòu),提升地表水環(huán)境質(zhì)量,同時(shí)顯著降低鹽分通過地下水滲透至表層的可能性,從而降低土壤的鹽堿化程度。圍堰內(nèi)部的水位調(diào)控有助于加速鹽分淋洗過程,優(yōu)化土壤微生物環(huán)境,進(jìn)而恢復(fù)土壤肥力,提升土地利用價(jià)值。在實(shí)際操作中,鋼板樁圍堰的具體施工方法包括選址評估、圍堰設(shè)計(jì)、施工安裝與后期管理幾個(gè)關(guān)鍵步驟。(1)施工團(tuán)隊(duì)進(jìn)行地質(zhì)與水文情況的深入調(diào)查,確保所選位置最適合建立圍堰。(2)施工團(tuán)隊(duì)根據(jù)地質(zhì)條件定制鋼板樁的規(guī)格,設(shè)計(jì)出滿足符合治理需求同時(shí)能確保結(jié)構(gòu)安全的圍堰形態(tài)。(3)施工團(tuán)隊(duì)利用先進(jìn)的打樁設(shè)備將鋼板樁準(zhǔn)確無誤地打入預(yù)定位置。在圍堰成功建立后,進(jìn)行水位調(diào)節(jié),控制圍堰內(nèi)外的水壓差,確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性同時(shí)進(jìn)行鹽分的排洗。在后期管理中,工程團(tuán)隊(duì)持續(xù)監(jiān)測土壤鹽分含量與水質(zhì)變化,調(diào)整圍堰內(nèi)水位,直至土壤鹽堿情況得到有效改善。
3.3排灌系統(tǒng)治理鹽堿土地
在鹽堿地治理技術(shù)中,滴灌與水平排水技術(shù)的結(jié)合表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。該組合利用滴灌技術(shù)精確供水與最小化水分蒸發(fā)的特性以及水平排水技術(shù),有效調(diào)節(jié)了土壤水鹽平衡的能力。滴灌與水平排水技術(shù)組合提高鹽堿地土壤的物理、化學(xué)性質(zhì),通過調(diào)整土壤環(huán)境,促進(jìn)鹽分的下移、洗出,從而為作物生長提供更健康的根系環(huán)境。通過這樣的技術(shù)應(yīng)用,鹽堿地能夠?qū)崿F(xiàn)土壤鹽分的有效控制,確保水分在土壤中的合理分配,達(dá)到提高土壤生產(chǎn)力和作物產(chǎn)量的雙重目的。設(shè)計(jì)滴灌系統(tǒng)前需進(jìn)行詳細(xì)的水土質(zhì)量分析,以確定土壤類型,根據(jù)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出適合當(dāng)?shù)貤l件的灌溉系統(tǒng)。滴灌管材選擇高質(zhì)量材料以降低維護(hù)需求,并保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。滴灌管線布局確保均勻覆蓋所有作物,滴頭的放置位置精確到能直接向根部供水,減少水分在土表的擴(kuò)散,降低因蒸發(fā)導(dǎo)致的鹽分累積。此外,滴灌系統(tǒng)集成自動(dòng)化控制技術(shù),可以實(shí)時(shí)監(jiān)測土壤濕度并根據(jù)預(yù)設(shè)程序自動(dòng)調(diào)整灌溉量,確保在干旱或高溫季節(jié)調(diào)整灌溉頻率,滿足作物需水量的同時(shí)避免過度灌溉導(dǎo)致的鹽分累積。在水平排水部分,通過精確放線定位標(biāo)示出排水管道走向后,開始根據(jù)設(shè)計(jì)要求開挖管溝。溝槽的設(shè)計(jì)通常為梯形,以適應(yīng)不同的地形,溝槽本身按坡度設(shè)定以優(yōu)化排水效果。開挖過程中嚴(yán)格控制槽底標(biāo)高,超挖部分須回填砂并密實(shí),確保土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。溝底鋪設(shè)一定厚度的石屑墊層,起始端按坡度排向,鋪設(shè)排鹽匯水管或檢查井。排鹽管安裝過程中需保證管道平直,使用與管徑相一致的接頭以及固定耐腐蝕材料,確保連接穩(wěn)固。排鹽管鋪設(shè)完成后,進(jìn)行管溝回填,選擇液態(tài)渣、凈石屑等合適的回填材料,確保從管底開始對稱分層回填并夯實(shí)。最后,在排鹽管上方鋪設(shè)淋層材料,并覆蓋無紡布,以防細(xì)小物質(zhì)進(jìn)入管道內(nèi)部,造成堵塞,從而保持排水系統(tǒng)的暢通無阻[3]。
3.4GIS技術(shù)持續(xù)改進(jìn)治理措施
GIS技術(shù)可以對大范圍鹽堿地進(jìn)行詳盡的可視化分析。GIS技術(shù)支持施工團(tuán)隊(duì)在精細(xì)尺度上理解治理效果,調(diào)整治理策略,實(shí)現(xiàn)最佳的生態(tài)恢復(fù)效果。例如,在鹽堿地治理中,施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)構(gòu)建包含土壤鹽分濃度、土壤類型、植被種類分布等信息的地理數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)采集方面,施工團(tuán)隊(duì)可以在鹽堿地現(xiàn)場采樣數(shù)據(jù),確保信息的全面性,然后應(yīng)用GIS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整合,創(chuàng)建鹽堿地的詳細(xì)時(shí)空分布圖表。此外,還應(yīng)使用GIS中的空間分析工具來識別治理需求最迫切的區(qū)域。施工團(tuán)隊(duì)運(yùn)用GIS分析土壤鹽分的分布態(tài)勢,識別高鹽分區(qū)域,評估不同地塊之間的相對治理優(yōu)先級。GIS技術(shù)可以對植被恢復(fù)區(qū)域的植被生長情況進(jìn)行空間分析,監(jiān)控植被覆蓋率的變化,以評估植被恢復(fù)工作的進(jìn)展。施工團(tuán)隊(duì)利用GIS模擬水資源管理方案,預(yù)測不同灌溉策略對地下水位和土壤鹽分的影響,分析植被策略對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能恢復(fù)的增強(qiáng)效果。GIS技術(shù)可以在鹽堿地治理措施實(shí)施階段,提供動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能。隨著時(shí)間變化,施工團(tuán)隊(duì)需要持續(xù)更新地理數(shù)據(jù)庫中土壤鹽分濃度的季節(jié)性變化、植被覆蓋率的增減等數(shù)據(jù),利用GIS動(dòng)態(tài)追蹤治理效果,及時(shí)調(diào)整鹽堿地的治理措施[4]。
4總結(jié)
鹽堿地治理采用分區(qū)治理、以種適地、技術(shù)創(chuàng)新、生態(tài)修復(fù)等方法,這些方法均能促進(jìn)鹽堿地的改善和可持續(xù)性發(fā)展。在以種適地中,施工團(tuán)隊(duì)結(jié)合鹽堿地的實(shí)際情況,選擇適應(yīng)鹽堿環(huán)境的作物品種進(jìn)行種植,使其能夠在惡劣的鹽堿環(huán)境中生存并改良土壤質(zhì)量。在生態(tài)修復(fù)方面,通過植被修復(fù)技術(shù),構(gòu)建鹽堿地生態(tài)修復(fù)系統(tǒng)工程技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)鹽堿地的可持續(xù)利用。同時(shí),基因工程技術(shù)能精確編輯作物基因,增強(qiáng)植物的耐鹽能力,保證植物在高鹽分條件下的生長。GIS技術(shù)為鹽堿地治理提供精確的監(jiān)測管理工具,使治理措施可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,優(yōu)化資源的分配。鹽堿地治理工程技術(shù)涉及工程、農(nóng)藝、生物等多個(gè)方面,需要綜合運(yùn)用多種技術(shù)手段進(jìn)行綜合治理。同時(shí),還需要注重科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化,不斷提高鹽堿地治理的效果。
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作者簡介:武迎飛,男,河南焦作人,水工環(huán)工程師,碩士研究生,主要從事水文、工程、環(huán)境地質(zhì)以及環(huán)境調(diào)查治理等方面工作。