鹽堿地的危害與改良技術探究,農(nóng)業(yè)基礎科學論文

鹽堿地的危害與改良技術探究,農(nóng)業(yè)基礎科學論文摘要：土壤鹽堿化是全球面臨的土地資源問題，中國的鹽堿性土地面積宏大，分布廣泛，且類型繁多。及時治理與合理管理鹽堿地資源能夠使其生態(tài)環(huán)境得到改善，因地制宜的開發(fā)和利用，對當?shù)貐^(qū)域經(jīng)濟、社會和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著積極作用，也是推進中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。本文綜述了鹽堿地構成的原因、分布及現(xiàn)在狀況，比照鹽堿地改進方式方法和對策，分析了鹽堿土地現(xiàn)有改進方式方法的優(yōu)缺點，并為將來鹽堿地更好的利用、改進及可持續(xù)發(fā)展提出建議。本文關鍵詞語：鹽堿地;現(xiàn)在狀況;改進方式方法;可持續(xù)發(fā)展;土地鹽堿化是一種環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象，不僅會紊亂生態(tài)系統(tǒng)，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也會導致鹽堿地地區(qū)經(jīng)濟水平衰退。當前，土壤鹽漬化已成為一個全球性的問題，不同地區(qū)的土壤鹽堿化管理及治理措施也不盡一樣，詳細因地區(qū)土壤類型而異。從總體上看，國內(nèi)外鹽堿地管理技術的發(fā)展主要是將鹽水應用于灌溉和耐鹽植物的栽培[1]。我們國家土地遼闊無垠，鹽堿地面積更是宏大，在我們國家西北、華北、東北和濱海等地區(qū)廣泛分布。因而，鹽堿地土壤資源的優(yōu)化和合理開發(fā)利用是我們國家農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一，對改善生態(tài)環(huán)境，促進區(qū)域經(jīng)濟、社會和生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[2]。本文綜述了鹽堿地的成因、分布和現(xiàn)在狀況的分析以及將來的改進方向和瞻望，討論了現(xiàn)今鹽堿地改進方式方法的優(yōu)劣，可為今后鹽堿地的改進做相關參考。1、鹽堿地資源及利用現(xiàn)在狀況1.1、鹽堿地的成因土壤鹽漬化的構成分為自然和人為因素，大部分土壤鹽漬化是自然條件下構成的，土壤鹽堿化的本質(zhì)是溶解了各類易溶性鹽類，使其在土壤表層儲蓄起來。一般情況，地下水與土壤水保持一定的動態(tài)平衡，表層土壤中的離子含量相對穩(wěn)定，一旦平衡遭到毀壞，則易導致產(chǎn)生鹽堿地[3]。人為因素引起的土壤鹽堿化稱為次生鹽漬化，由不合理的人為灌溉，盲目開墾，過度砍伐，過度放牧，不合理建設等活動造成的[4]。注入土壤的水分過量，排水量缺乏會導致地下水遭到毀壞，地下水位抬升，鹽分則因水分蒸發(fā)殘留在表層，造成土壤中鹽分堆積。次生鹽堿化使土壤肥力下降，且生態(tài)環(huán)境的毀壞使植物失去良好生長環(huán)境和營養(yǎng)條件，最終導致農(nóng)作物減產(chǎn)[5]。1.2、鹽堿地分類鹽堿土分為堿土和鹽土，根據(jù)鹽堿度可分為輕度、中度和重度鹽堿地。輕度鹽堿地的含鹽量在3下面，出苗率約為70%～80%，易開發(fā)利用;重度鹽堿地含鹽量超過6，出苗率低于50%，難以直接利用;兩者中間的鹽堿地為中度鹽堿地。鹽堿地的區(qū)分可以按pH值分為輕度鹽堿地(pH值7.1～8.5)，中度鹽堿地(pH值8.5～9.5)和重度鹽堿地(pH值9.5以上)。鹽堿程度越高，出苗率越低;重度鹽堿地需先改進土地再種植;在中度鹽堿程度或有加重趨勢的輕度鹽堿地種植適宜植物，可有效改善鹽堿土現(xiàn)在狀況。1.3、鹽堿地的分布中國現(xiàn)有鹽堿地面積約0.27億hm2，華而不實可作為耕地的面積為0.06億hm2，鹽堿荒地為0.21億hm2[6]。鹽堿地主要分布在我們國家東北平原、西北干旱區(qū)、半干旱區(qū)、東部沿海地區(qū)和黃淮海平原[7]。華而不實具有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展?jié)摿Φ耐恋卣嘉覀儑腋乜偯娣e的10%以上，若能及時治理鹽堿荒地，可改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高土地利用率，促進當?shù)厣鷳B(tài)經(jīng)濟的發(fā)展。2、鹽堿地的危害隨著鹽分在土壤內(nèi)部和外表累積，土壤物理惡化及退化，如構造附著力下降、土壤容重高、通氣性差、土壤中好氧微生物活性差等，甚至會加劇表層土壤鹽的積累，抑制植物發(fā)育和生長，直至導致其死亡[8]。土地鹽堿化會毀壞植物組織，影響氣孔收縮和營養(yǎng)吸收，也會抑制土壤微生物的活性。鹽堿是植物生長的抑制劑，對植物產(chǎn)生毒害，鹽堿土地的土壤溶液中含有大量的可溶性鹽，使浸透壓增大，使植物產(chǎn)生生理干旱，導致畸形甚至死亡，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益[7]。因而，應從多方面綜合治理嚴重鹽堿地地區(qū)土壤，使其更好地得到利用。3、鹽堿地開發(fā)利用技術現(xiàn)在狀況充分利用鹽生植物資源，綜合治理、發(fā)展鹽堿農(nóng)業(yè)，是提高土地利用率的重要途徑。通過灌排技術改進鹽堿地和發(fā)展耐鹽植物，是改進鹽堿地的主導技術。通常將2類技術配套綜合，以華而不實1種為主導[1]。我們國家現(xiàn)有的改進技術包括:利用改進劑改進、表層覆蓋技術改進、灌排技術改進、利用新型材料及土壤改進劑和地下暗管排鹽工程等[9]，隨科技進步，更多新興技術正在崛起。為開發(fā)利用鹽堿地，世界各地嘗試發(fā)展鹽生植物，但是鹽生植物的降鹽速度慢，效果不顯著，缺乏可持續(xù)性[9]。因而，還需采用更有效的方式，在鹽堿分布復雜的地區(qū)因地制宜，來維持生態(tài)、經(jīng)濟平衡發(fā)展。綜合應用工程、化學、生物等措施，通過水土資源進行綜合開發(fā)、合理利用[10]，對各種程度鹽堿地進行改進。4、鹽堿地改進措施4.1、物理改進用水治理鹽堿地是常見方式方法，相比傳統(tǒng)排水措施，生態(tài)蓄水對改進土壤的理化性質(zhì)更為有效[11]。生態(tài)蓄水形式有效節(jié)約成本，改善鹽堿度，提升土壤質(zhì)量。水利改進法是根據(jù)水鹽運動規(guī)律加以運用施行，詳細改良措施有灌水洗鹽、蓄淡壓鹽、設置隔離層和浸透管排鹽等[12]。在排水洗鹽措施中，用蓄淡壓鹽方式方法，可控制土壤中鹽分，提高有機質(zhì)。以淡壓鹽提倡建立深水井，通過深水井采淡水澆灌土地[13]，以此改進土壤，使中低產(chǎn)田變?yōu)楦弋a(chǎn)田。鹽分大多分布在土壤表層，下層較少，可采取深耕深翻措施，改善鹽堿地環(huán)境。采用翻耕方式方法，對土層進行粗放耕作，通過交換土壤表層與下層位置，切斷土壤毛細管，減少水分蒸發(fā)，可有效控制土壤返鹽現(xiàn)象[14]。魏文杰等[15]通過田間噴灌洗鹽試驗，發(fā)現(xiàn)鹽水用量與脫鹽效果成正比，灌溉后土壤鹽分含量降低，脫鹽效果隨土層深度增加而降低。韋本輝等[16]利用自主研發(fā)的粉壟耕作機械和粉壟技術改造利用鹽堿地，粉壟可物理性淡鹽，使其構成一種綠色環(huán)保的農(nóng)業(yè)技術體系[17]，通過對新疆和陜西等地的研究，重度鹽堿地經(jīng)粉壟種植后，土壤全鹽量大幅度下降，作物產(chǎn)量明顯提高，起到淡鹽增產(chǎn)的作用。4.2、生物改進生物改進可使用微生物菌肥改進、種植綠肥作物改進和大面積小苗密植的綜合改進等措施。鹽堿地改進應與種植計劃密切結合，選擇適宜種植的耐鹽作物，在種植作物和養(yǎng)護經(jīng)過中繼續(xù)改進鹽堿土地[12]，做到生態(tài)與經(jīng)濟共同發(fā)展。華而不實引進鹽生植物是提高鹽堿地利用率的重要措施[8]，可以提高鹽堿地植被覆蓋[18]。邢尚軍等[19]采用栽植白刺的方式方法對重鹽堿地進行改進，土壤迅速脫鹽，土壤中有機質(zhì)、全氮、有效氮和速效磷含量增加，提高了鹽堿地肥力和質(zhì)地。李霞等[20]種植黃櫨可降低土壤鹽堿度，改善鹽堿地環(huán)境，豐富鹽堿地植被類型。李海英等[21]對苜蓿改善柴達木盆地棄耕鹽堿地研究，隨著苜蓿栽培年限增加，土地脫鹽率顯著增加，耕層土壤的全鹽量下降。丁海榮等[22]發(fā)現(xiàn)星星草對濱海鹽土的改進效果顯著，其生理習性使其合適鹽堿性環(huán)境，改善土壤鹽堿化。張夢璇等[23]通過野外采樣和室內(nèi)測試相結合法研究，發(fā)現(xiàn)白榆對濱海鹽堿地具有改進作用，可降低土壤中鹽離子含量和全鹽含量。因而，運用生物治堿的改進方式方法，可維持鹽堿地地區(qū)生態(tài)平衡，促進經(jīng)濟發(fā)展。4.3、化學改進Luo等[24]用高效無機聚合物PAFS處理表層和中層土壤，土壤pH值明顯降低，粘土顆粒含量顯著下降，提高了水稻產(chǎn)量，PAFS能有效修正硬質(zhì)土壤，使高度分散的硬鹽堿地修正成重要的農(nóng)業(yè)儲備用地。對于重度鹽堿地，還要配合施用黑礬、石盤和磷石膏等化學改進物質(zhì)，全面改善土壤理化性質(zhì)[25]。Ziaie-Moayed等[26]在不同條件下對非穩(wěn)定土和穩(wěn)定土進行了直剪試驗和無側限壓縮試驗，其采用不同摻量的環(huán)氧樹脂和硅酸鹽水泥對土壤進行穩(wěn)定，發(fā)現(xiàn)浸泡后土的抗堿強度顯著降低，土壤的強度顯著提高。利用離子間的作用原理，Ca2+的增加減小可交換性Na+的比率，在鹽堿土中施加能夠抵消鹽分作用的化學物質(zhì)，如石膏等，可在難以改進的特殊鹽堿地中起到改進作用[3]。趙旭等[27]施用粉煤灰和煤矸石，對在鹽堿地上生長的檉柳進行實驗，在鹽堿地基質(zhì)中參加粉煤灰，能夠提高檉柳發(fā)芽率，有助于縮短枝條發(fā)芽時間，提高萌發(fā)枝條成活率。隋鵬舉等[28]試驗采用種稻泡田的方式方法以排鹽洗堿，不斷向鹽堿地增施有機肥和改進劑，快速降低土壤中的鹽堿含量，提高土壤肥力。王新平等[29]運用旱地龍土壤改進劑和禾康土壤改進劑對鹽堿地進行改進，2種改進劑均能使重度鹽漬化土壤迅速脫鹽。王文杰等[30]在實驗室和田間條件下，比擬了17種土壤調(diào)質(zhì)劑對種子萌發(fā)和生長能力的影響，發(fā)現(xiàn)水解聚馬來酸酐是一種高效的改進劑，能增加碳酸鈣溶解，使土壤溶液中鈣離子取代土壤膠體中鈉離子，提高了土壤入滲率和毛管土的含水量。在鹽堿地治理經(jīng)過中，施加綠肥可增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤構造和土壤植物根系微環(huán)境，促進土壤微生物活性，改善土壤肥力，抑制鹽分的積累[31]，也是一種方便可取的改進措施。4.4、工程措施工程措施包括整平土地、建立完善的排水灌溉系統(tǒng)、更換土體、深翻改土、淋洗土層和淤積等方式方法[3]，運用工程手段治理鹽堿地。在濱海區(qū)，選擇允許深度理論作為鋪設排鹽管的指導根據(jù)，采用傳統(tǒng)工程改進鹽堿土。在鹽堿地區(qū)建立埋深淺管道和淺密式排鹽系統(tǒng)，構成暗管到達水平排水[32]，對濱海區(qū)鹽堿地進行改進。在豎井排水區(qū)域土壤鹽分含量呈下降趨勢，下降幅度為52%，未設豎井排水的區(qū)域土壤表層卻出現(xiàn)返鹽現(xiàn)象，土壤鹽分含量上升41%，對緩解鹽堿度有積極作用[33]。史學友[25]將井灌井排與渠道排水相結合，在雨季抽取土壤中咸水補充淡水，增加地下水占有空間，提高汛期土壤入滲率，加速土壤脫鹽。4.5、綜合治理鹽堿地改進是較為復雜的綜合治理體系，多采用以水肥為中心的方式，同時采取水利工程措施、生物措施、農(nóng)業(yè)技術措施、化學改進等措施綜合治理，也是改進鹽堿地的主要方向[12]。采用綜合治理的方式，化鹽堿地為資源，開發(fā)利用鹽堿地，實現(xiàn)生態(tài)循環(huán)。例如:山東省黃河三角洲鹽堿地區(qū)已構成上農(nóng)下漁的[34]形式，改善了當?shù)貕A地的土壤質(zhì)量，實現(xiàn)了農(nóng)、林、牧、漁協(xié)調(diào)發(fā)展，旱、澇、鹽、堿綜合治理的生產(chǎn)、生態(tài)效益[7]。采取挖池筑臺、深溝排堿的方式，處于位置較高的鹽堿地則能夠種植農(nóng)作物，緩解土地鹽堿化現(xiàn)在狀況，提高土地利用率。菲律賓國際水稻研究所[35]采用鈉化鹽漬土，利用物理、化學和生物三者相結合的方式方法，將土壤深翻與施用石膏相配合，實行小麥與水稻輪作，使土壤中可交換性鈉降低，明顯改善鹽堿地程度。于興洋等[36]研究重鹽堿地改進后土壤及作物的變化，施行不同改進措施后，土壤特性方面發(fā)生顯著改善。因而，大規(guī)模的重鹽堿地改進后，種植品種的選擇應該因地制宜，綜合相應土壤特性和作物適應性做相關種植。5、鹽堿地改進存在的問題及建議隨鹽堿地改進技術的發(fā)展，鹽堿地改進新途徑不斷涌現(xiàn)。盡管當前科技發(fā)達，世界范圍內(nèi)已經(jīng)有部分先進鹽堿地的改進方式方法，但對特殊地區(qū)鹽堿地改進治理仍需研究人員的努力，使土地利用率實現(xiàn)最大化。在治理鹽堿地經(jīng)過中對相關區(qū)域的環(huán)境安全和保衛(wèi)還需地質(zhì)、水文、水利等專家研究協(xié)調(diào)。發(fā)展鹽堿地農(nóng)業(yè)要注意因地制宜，對重度鹽堿地，改善土地環(huán)境為首要任務;對中度、輕度鹽堿地，合理灌溉，避免鹽堿化加劇。改進鹽堿地也需將工程改進、物理改進、生物改進等措施有機結合進行綜合治理。在將來鹽堿地開發(fā)與利用中，要更新現(xiàn)有觀念，突破傳統(tǒng)，尋求創(chuàng)新，使鹽堿地得到充分開發(fā)利用，更好地推動鹽堿地地區(qū)生態(tài)、經(jīng)濟、文明三位一體的共同發(fā)展。隨著國內(nèi)外鹽堿地改進技術的進步和新方式方法的推廣，逐步實現(xiàn)鹽堿地可持續(xù)發(fā)展。在進行鹽堿地資源利用時，不能一味盲目，要對鹽堿地資源進行全面全新的認識，從鹽生植物資源、鹽漬土資源、咸淡水資源等多角度考慮，并將相關水利、水文學知識運用實際操作。今后，在鹽堿地改進時，應在鹽堿地長期觀測調(diào)查的基礎上，合理規(guī)劃，對現(xiàn)有鹽堿地改進措施進行分析調(diào)整并優(yōu)化。努力尋求最優(yōu)改進方案，拓展鹽堿地利用開發(fā)途徑，積極推動鹽堿地產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，增加我們國家土地利用率，為我們國家鹽堿地可持續(xù)發(fā)展做出奉獻。以下為參考文獻[1]王佳麗，黃賢金，鐘太洋，等．鹽堿地可持續(xù)利用研究綜述[J]．地理學報，2018,66(5):673-675.[2]李彬，王志春，孫志高，等．中國鹽堿地資源與可持續(xù)利用研究[J]．干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005,23(2):154-158.[3]張建鋒，張旭東，周金星，等．世界鹽堿地資源及其改進利用的基本措施[J]．水土保持研究，2005,12(6):28-30.[4]王偉，解建倉，黃俊銘，等．鹽堿地治理新形式研究[J]．水資源與水工程學報，2018,20(5):117-119.[5]MalcolmE,SumnerRN.Sodicsoils-distribution,properties,management,andenvironmentalconsequences[M].NewYork:OxfordUniversityPress,1998.[6]介明．鹽堿地的危害與改進研究[J]．綠色科技，2021,54(7):122-124.[7]邵風云．邯鄲市鹽堿地利用現(xiàn)在狀況及改進措施[J]．當代農(nóng)業(yè)科技，2020(24):252-253.[8]吳淑杭，周德平，姜震方．鹽堿地改進與利用研究進展[J]．上海農(nóng)業(yè)科技，2007(2):23-25.[9]Barrett-LennardEG.Restorationofsalinelandthroughrevegetation[J].AgriculturalWaterManagement,2002(53):213-226.[10]關元秀，劉高煥，王勁峰．基于GIS的黃河三角洲鹽堿地改進分區(qū)[J]．地理學報，2001,56(2):198-205.[11]李娟，葉勝蘭，牛巖．不同形式對鹽堿地土壤環(huán)境改進效應的研究[J]．中國農(nóng)村水利水電，2021,431(9):198-203.[12]時冰．鹽堿地對園林植物的危害及改進措施[J]．河北林業(yè)科技，2018(1):61-62.[13]王玲．鹽堿地的構成及改進技術[J]．當代農(nóng)村科技，2021,564(08):106.[14]王曉峰．內(nèi)蒙古鹽堿地改進措施方式方法[J]．當代農(nóng)業(yè)，2020(3):77.[15]魏文杰，程知言，胡建，等．定額噴灌對濱海鹽堿地的改進效果研究[J]．中國農(nóng)學通報，2021,34(27):137-141.[16]BenhuiWEIetal.InitialExplorationonEffectofSaline-alkaliLandRebuildingandUtilizationbyFenlongCultivation[J].AgriculturalScienceTechnology,2021,18(12):2396-2400.[17]BenhuiWei，F(xiàn)enlongCultivation-theFourthSetofFarmingMethodsInventedinChina[J].AgriculturalScienceTechnology,2021,18(11):2045-2052.[18]段建興．幾種野生大豆對鹽堿土的適應性研究[D]．大連:大連交通大學，2018.[19]邢尚軍，張建鋒，郗金標，等．白刺造林對重鹽堿地的改進效果[J]．東北林業(yè)大學學報，2003,31(6):96-98.[20]李霞，劉秀花．滄州地區(qū)黃櫨鹽堿地生態(tài)適應性研究[J]．當代園藝，2021,2(4):10-11[21]李海英，彭紅春，牛東玲，等．生物措施對柴達木盆地棄耕鹽堿地效應分析[J]．草地學報，2002,10(1):63-68.[22]丁海榮，洪立州，王茂文，等．星星草耐鹽生理機制及改進鹽堿土壤研究進展[J]．安徽農(nóng)學通報，2007,13(16):58-59.[23]張夢璇，董智，李紅麗，等．不同白榆品系對濱海鹽堿地的改進效果及鹽分離子的分布與吸收[J]．水土保持學報，2021,32(06):340-345.[24]Jin-QunLuo,Li-LiWang,Qu-ShengLi,etal.Improvementofhardsalinesodicsoilsusingpolymericaluminumferricsulfate(PAFS)[J].SoilTillageResearch,2021,149(321):12-20.[25]史學友．農(nóng)安縣鹽堿地改進技術措施[J]．吉林農(nóng)業(yè)，2021,24:84.[26]Ziaie-Moayed,Samimifar,Kamalzare.Improvementofshearstrengthcharacteristicsofsalinesoilusingcementandpolymer[J].InternationalJournalofGeotechnicalEngineering,2018,5(3):307-314.[27]趙旭，彭培好，李景吉．鹽堿地土壤改進試驗研究以粉煤灰和煤矸石