鹽堿土改良措施綜述

鹽堿土改良措施綜述王麗賢;張小云;吳淼【摘要】我國鹽堿土面積大,分布廣泛,類型多樣,且普遍存在土地退化現(xiàn)象,潛在和次生鹽漬化問題嚴重,特別是在干旱和半干旱地區(qū),因此鹽堿土改良研究也成為普遍關(guān)注的問題。該文在總結(jié)諸多學者研究成果的基礎(chǔ)上,從物理、化學、水利工程、農(nóng)業(yè)、生物措施等方面系統(tǒng)總結(jié)了鹽堿土的改良技術(shù)。％Salineandalkalinesoilisrichinareaandtypesandwidespreadinourcountry,meanwhilelanddegradationexistsinlargeareasofland,potentialandsecondarysalinizationtendstobecomeaseriousproblem,especiallyinaridandsemi-aridregion.SoSalineandalkalinesoilimprovementdrawspublicattention.Onthebasisofformerresearchachievements,differentmeasuresofsalineandalkalinesoilimprovementaresummarizedinthepaper,includingphysicalmeasures,chemicalmeasures,hydraulicengineeringmeasures,agriculturalmeasuresandbiologicalmeasures.【期刊名稱】《安徽農(nóng)學通報》年(卷),期】2012(018)017【總頁數(shù)】4頁(P99-102)關(guān)鍵詞】鹽堿土;物理改良;化學改良;水利工程措施;農(nóng)業(yè)措施;生物改良作者】王麗賢;張小云;吳淼【作者單位】中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所,新疆烏魯木齊830011;中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所,新疆烏魯木齊830011;中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所,新疆烏魯木齊830011【正文語種】中文【中圖分類】S156.4土壤鹽堿化的形成原因及其特點決定了土壤中的鹽分是不可能從根本上消除的，在治理上應采取以形成并維持土壤表層（面）淡化層為核心的開發(fā)主線，即在不強調(diào)減少土體鹽堿成分總貯量的前提下，通過水、鹽、肥等要素時空存在形式的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)鹽分的時空分布調(diào)控，協(xié)調(diào)植被與其主要根系活動層之間的關(guān)系，在土壤表層（面）建立一個良好的水、鹽、肥的低鹽淡化層，供各種動植物和微生物進行正常的生命活動，并在以后的管理維護中，根據(jù)“鹽隨水來，鹽隨水去”的水鹽運移規(guī)律，通過以控制水分運移為中心來調(diào)節(jié)土壤鹽堿化程度。在經(jīng)濟生產(chǎn)方面，利用高效作物和水生物在鹽堿地低鹽淡化層正常生長的有利條件，通過生物吸收利用深層土壤中的鹽堿成分生產(chǎn)出具有特色風味的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，并確立以主打生態(tài)品牌的農(nóng)產(chǎn)品營銷策略，發(fā)揮產(chǎn)品特殊的競爭優(yōu)勢，變害為利，形成產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的鹽堿地綜合治理途徑［1］。物理改良措施鹽堿地改良的物理措施主要是通過改變土壤物理結(jié)構(gòu)來調(diào)控土壤水鹽運動，從而達到抑制土壤蒸發(fā)、提高入滲淋鹽效果的目的［2］。電力改良電力改良鹽漬土是一些國家應用電流的電解作用使鹽離子發(fā)生移動，使陰極帶pH增高，陽極帶H+濃度增高，土壤溶液酸度增加，從而促使難溶鹽類溶解的方法［3］。19世紀初，Reuss（1807）發(fā)現(xiàn)了直流電處理土壤，能增加土壤的導水率和引起土壤離子的遷移，改變土壤的性質(zhì)。20世紀30年代，印度puriAN等（1936）首次進行了堿土電流改良試驗。1950年代后期，美國CollopyJP（1958）在沼澤化次生鹽漬土上進行了電流改良研究，并獲得了專利。1960年代，前蘇聯(lián)莫斯科大學的瓦久尼娜等對蘇打鹽土和堿土作了直流電配合水沖洗的室內(nèi)試驗和田間小區(qū)試驗，探討了電流與土壤改良劑對蘇打鹽堿土物理性的綜合影響情況，并于1970年寫成專著［4］?？屯粮牧伎屯粮牧际菄H上常用的改良鹽堿土的方法，主要用于改良原生型的鹽堿土，特別是重度和中度鹽堿土?？屯辆褪菗Q土，在有明顯鹽堿或含鹽量3%以上的鹽堿地鏟起表土運走，鹽堿越嚴重鏟土層應加深，然后填上好土，或者運走一部分鹽堿土，把好土與留下的鹽堿土混合，這樣也能有效地降低土壤含鹽量，有抑鹽、淋鹽、壓堿和增加土壤肥力的作用⑸。研究表明，客土更換10~12cm能抑制鹽堿3~4a,13~16cm能抑制10~15a,16~20cm能抑制20年左右。但是客土改良在沒有花費巨資改換全部上層土壤的情況下只是一項臨時性措施，不能從根本上切斷土壤鹽堿化危害，只適用于特殊的土地利用［6］。鋪沙壓堿俗話說:“沙壓堿，賽金板”，鋪沙壓堿也是改良鹽堿土的一項重要方法。通過表層鋪沙壓堿能夠促進團粒結(jié)構(gòu)形成，使土壤空隙度增大，通透性增強，使鹽堿土水鹽運動規(guī)律發(fā)生改變，在雨水的作用下，鹽分從表層土淋溶到深層土中。由于團粒結(jié)構(gòu)增強，保水、貯水能力增大，減少了蒸發(fā)，從而抑制深層的鹽分向上運動，使表土層的堿化度降低，起到了壓堿的作用。實驗結(jié)果表明，鋪沙有明顯的脫鹽和壓堿的作用，使土壤pH值和電導率下降，土壤含水率增加，為植物在鹽堿土上生長創(chuàng)造了良好的生態(tài)環(huán)境［7］?；瘜W改良措施用化學改良劑改良堿土或蘇打土壤是國外的重要措施之一?；瘜W改良劑有兩方面作用:一是改善土壤結(jié)構(gòu)，加速洗鹽排堿過程;二是改變可溶性鹽基成分，增加鹽基代換容量，調(diào)節(jié)土壤酸堿度。無機改良劑由于土壤中含有的碳酸根離子和碳酸氫根離子主要是與鈉離子結(jié)合形成碳酸鈉和重碳酸鈉，致使鐵、錳、鈣及五氧化二磷等營養(yǎng)物質(zhì)因受到強堿性的影響而溶解度降低，危害農(nóng)作物的生長。針對這一情況，對堿化土壤的改良就是要消除耕作層土壤內(nèi)含有的有害可溶性鹽及土壤膠體表面所吸附的鈉離子，消除堿化層的不良理化特性。取得較好效果的無機化學改良劑有兩類。一類是含鈣物質(zhì)，即直接鈣作用劑，如石膏、磷石膏、氧化鈣、煤矸石、含石灰的產(chǎn)物、含石膏或石灰的土、過磷酸鹽等，其主要作用是利用它們含有的鈣離子代換出土壤吸收性復合體中的鈉離子，使堿化土壤中的碳酸鈉和重碳酸鈣有害物質(zhì)變?yōu)樘妓徕}和重碳酸鈣等無害鹽類。另一類是酸性物質(zhì)，即鈣有效化劑，如黑礬、硫磺、硫酸、磷酸、鹽酸、硫酸鐵、硫酸鋁、褐煤副產(chǎn)品及硫酸銨等，主要作用是利用其酸性中和土壤的堿度，并溶解土壤中的碳酸鈣，使鈣有效化，從而促進鈣離子代換土壤膠體表面的鈉離子，降低堿化度，達到改良目的［8］。有機－無機或有機改良劑除無機化學改良劑外，還有一些有機－無機或有機土壤改良劑開始用于鹽堿土改良。研究結(jié)果初步表明，以含鈣物料和有機物料為主要材料的復合改良劑能明顯降低鹽堿土的pH、Cl-和Na+，原因主要是含有豐富的有機質(zhì)、腐殖酸和Ca2+。鹽堿土復合改良劑還能明顯提高土壤肥力，特別是提高土壤有機質(zhì)、水解氮和速效磷含量［9］。匈牙利用石灰石粉與石油工業(yè)副產(chǎn)物樹脂酸混合，制成土壤改良劑改良堿土，在第—年混合施用比單施石灰石粉，玉米產(chǎn)量可提高63.35kg/667m2。采用尿素甲醛聚合物或尿素甲醛樹脂聚合物，不僅是一種長效肥料，還能使土壤形成團粒結(jié)構(gòu)，對鹽土也有改良作用，前蘇聯(lián)在濕草原弱鹽化土上，施尿素甲醛樹脂46.65-66.65kg/667m2，燕麥和玉米單產(chǎn)分別增產(chǎn)20.3%和42.6%。在中亞費爾干納試用尿素甲醛還能對新開墾的重鹽土加強其沖洗脫鹽效果［10］。水利工程改良措施鹽漬土的水利工程改良措施是根據(jù)“鹽隨水來、鹽隨水去”的規(guī)律進行灌溉壓鹽或排水減鹽。在合理排、灌改良鹽堿土方面，目前主要采用的措施有以下幾種。引水灌溉洗鹽引水洗鹽世界各國普遍采用，利用自然降水或人工大水灌溉，可促使部分鹽堿沿土壤孔隙、裂縫向下滲透，將表層土壤的鹽分隨水帶到底層。在鹽土周圍筑存降水，可促使土壤脫鹽。降水條件較好的地區(qū)，在田內(nèi)灌水洗鹽，可加快土壤脫鹽速度。對鹽堿比較嚴重的個別地方，進行單獨灌水，且須加大灌水量增加滲透，灌水后可攪動表土，使鹽分增大溶解，把鹽分積聚到土壤深層，以此提高脫鹽率［5］。對堿土（或蘇打堿土），有些國家用高礦化度水沖洗，利用高礦化度水中的鈣、鎂離子代換出土壤復合體的代換性鈉離子［11］。突尼斯在1962年成立了咸水灌溉研究中心，經(jīng)過多年研究證明，在微咸水灌溉4a后土壤化學組成和含量基本穩(wěn)定，在合理灌溉和管理條件下作物可以獲得高產(chǎn)［12］。阿爾及利亞、西班牙、德國、瑞典、日本及中國均有在干旱降雨不足時，引用含鹽濃度在0.7%~2.0%的咸水灌溉，提高10多種糧油作物產(chǎn)量獲得成功的報道［3］。引洪放淤壓鹽在無條件引水洗鹽的貧水國家常采用引洪淤灌洗鹽壓堿，效果良好。利用洪水中的土肥、土資源淤灌鹽堿地，可以變洪害為水利，變鹽堿地為良田，是一項土、肥、水綜合改良鹽堿地的有效措施。鹽堿地上引洪放淤不僅抬高地面，平整了土地，相對地降低了地下水位，而且使土壤中鹽分隨著水分的下滲受到淋洗，收到?jīng)_洗脫鹽的效果［8］。研究表明，在雨季利用河流淤泥使土壤表面覆蓋0.6~3cm粘土，經(jīng)太陽暴曬干燥結(jié)殼后可有效防止土壤鹽漬化，當放淤粘土厚達28~36cm時，土壤10a以上不致鹽漬化［3］。排水脫鹽排水也就是將農(nóng)田中過剩的水分和鹽分排除出去。排水洗鹽適合地下水位高、礦化度大、鹽堿很重的地區(qū)，可以排水排鹽，控制地下水位，調(diào)節(jié)土壤和地下水的水鹽動態(tài)［13］，特點是洗鹽效果好，返鹽率低，要求排水設(shè)施配套，能將鹽分排出灌區(qū)。排水包括排地表水和排地下水。通過開挖明渠、埋設(shè)地下暗管、豎井排水脫鹽等工程措施，可以達到隔鹽、抑鹽、脫鹽目的［3］。近50a來，水利工程技術(shù)走過了1950、1960年代以明溝為主要排水體系的灌排改良鹽堿土技術(shù)，1970年代豎井強制抽排技術(shù)，1980年代豎井、排水溝結(jié)合排水洗鹽技術(shù)，到1990年代目前為止的以明溝為主，同時輔以豎井與暗溝為特征的綜合水利工程改良技術(shù)［14］。改排為蓄新模式“改排為蓄”模式打破傳統(tǒng)的淡水壓鹽、地下排水脫鹽理念，提出了以蓄為主，區(qū)域?qū)ν獠慌潘瑓^(qū)域內(nèi)控制排水的新理念，通過循環(huán)壓鹽，改變土壤中鹽分的分布，達到鹽分向深層轉(zhuǎn)移，減少耕作層含鹽量的目標，同時通過在農(nóng)溝里適當蓄水，適當提高田間地下水位，保證土壤內(nèi)有充足的水資源，解決了缺水問題，減少了引水灌溉的麻煩，并且從根本上解決了田間排水對下游水體造成的污染問題，達到了保護生態(tài)環(huán)境的目標［15］。在鹵泊灘鹽堿地治理工程中，結(jié)合該區(qū)域?qū)嶋H狀況，對“改排為蓄”模式進行了實踐。經(jīng)過近10a的開發(fā)運營，治理逐步見效，形成了“改排為蓄、水地共處、和諧生態(tài)”治理新模式［16］。農(nóng)業(yè)改良措施農(nóng)藝配套措施主要包括縮小地塊、整土地、耙保墑、進行精耕細作，選用優(yōu)良耐鹽堿的作物品種進行復種、套種，克服廣種薄收、淺耕粗作的傳統(tǒng)耕作習慣，推行秸稈還田，施有機肥，高地力，翻曬垡，伏水壓堿，提倡合理灌溉、淺澆快輪、節(jié)約用水的一系列管水、用水制度［17］。4.1平整土地土地不平整是形成鹽斑地的重要原因之一。由于微域地形高起的部位暴露面大，蒸發(fā)強烈，土壤水分散失快，易形成鹽分的局部聚積，使農(nóng)田中稍高的微地形部位上的表土鹽含量，可高于低處數(shù)倍至10倍以上。所以，無論從沖洗、灌溉、利用和改良的角度看，都必須重視農(nóng)田的土地平整。平整土地的方法一般有以犁代平、開槽取土法、起高墊低法、插花法或魚鱗坑法［18］。土地平整不可能一次完成，須經(jīng)粗平、細平和精平的過程。一般需要3~4a,至少也須2a。為了保持良好的地面狀況，即使在精平完成以后，也還需要加強管理，勿使不良的耕地造成新的起伏地面。合理耕作（1）機械化保護性耕作。機械化保護性耕作就是對農(nóng)田實行免耕、少耕，盡可能減少土壤耕作，并用作物秸稈或殘茬覆蓋地表，減少土壤風蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的一項先進農(nóng)業(yè)技術(shù)。保護性耕作的主要特點:一是不動土或少動土，二是用秸稈或殘茬覆蓋地表。①深松:實行保護性耕作的地塊，不再進行翻地和趟地，以深松解決土壤板結(jié)問題。深松分2種:一是播前深松，二是苗期深松。②免耕播種:實行保護性耕作后，不再進行打壟，采用免耕播種機一次完成開溝、施底肥、播種、覆土、鎮(zhèn)壓等復式作業(yè)。③藥劑除草：實行保護性耕作后，作物不再進行鏟地和趟地，依靠化學藥劑達到除草目的。一般在播種后、出苗前噴灑除草劑進行藥物封閉［10］。（2）深翻窖鹽改土。深翻是一項促進農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的有力措施。耕性不良的緊實土壤，通過深翻能消除板結(jié)，增厚耕層，改善土壤的通透性。同時，深翻還有利于消滅田間雜草和病蟲害。在鹽漬分布區(qū)，在心、底土含鹽少，鹽分表聚性強的情況下，通過深翻可以把含鹽分較多的表土翻入深層，從而改變了土壤鹽堿上重下輕的垂直分布狀況，有利于提高作物幼苗的成活率。深翻可切斷土體上下層的毛細管聯(lián)系，土壤水分蒸發(fā)相應減弱，并且由于疏松土層的孔隙率高，能促進雨水的下滲，因此深翻也是抑制土壤返鹽，促進土壤淋鹽的有效措施［13］。（3）泡田攪拌。泡田洗鹽是在前作收獲后，立即進行耕翻，同時將秸稈一起翻入田中，進行曬垡。在降水較多的地區(qū)，利用天然降水淋洗鹽分。在降水少的干旱地區(qū)，可在伏耕曬垡一個多月后，于9月上旬白露前后進行灌水泡田洗鹽［19］。國外研究了泡田洗鹽時不同耕作技術(shù)的脫鹽脫堿效果。例如前蘇聯(lián)在土質(zhì)較粘重的鹽化堿土上，泡田前先耕翻，放水后用圓盤耙或其它機具在水中不斷攪拌、耙田，使土壤大土塊分散變成小顆粒，增加鹽分的溶解與擴散，然后排出鹽堿水。據(jù)試驗，在土壤粘重的鹽化堿土上，泡田時水中攪拌沖洗比對照的脫鹽率大2倍［11］。（4）臺田法。臺田法改良技術(shù)是指在鹽漬土上人為抬高田面，相對降低地下水位，從而達到抑制土壤返鹽的方法?？梢越Y(jié)合養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展，選擇低洼地造臺田，“上農(nóng)下漁”。寧夏20世紀70年代初在惠農(nóng)下營子運用此法改良鹽漬灘地，目前這些臺田已成為當?shù)胤€(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)農(nóng)田［20］。培肥抑鹽土壤水鹽動態(tài)與土壤肥力狀況息息相關(guān)。改良與利用相結(jié)合，利用與土壤培肥相結(jié)合，排除鹽分與抑制返鹽相結(jié)合，在排水排鹽的基礎(chǔ)上，通過增施有機肥，合理施用化肥和微生物肥料，同時加強地面覆蓋，培肥熟化表土，可以有效提高土壤肥力，抑制土壤返鹽。研究表明，在土壤熟化程度較高的情況下，地表的返鹽程度都比較輕，甚至不返鹽，基本能維持較低的含鹽狀況，表現(xiàn)出較明顯的抑鹽作用;熟化程度低的表土，返鹽速度和強度都較大，表土的含鹽量往往較高［13］。因土種植（1）選育耐鹽作物。根據(jù)土壤含鹽狀況，以及作物對鹽堿、旱、澇的適應性能，在鹽堿地上種植耐鹽作物，利用其具有避鹽、泌鹽和體內(nèi)藏鹽等生物特性達到改良鹽漬土的目的。鹽堿化較強的土壤，可種植向日葵、甜菜、堿谷、糜黍、高粱、胡麻等，鹽堿化較輕的田塊可種植綠豆、小麥、玉米等［21］。（2）躲鹽巧種。躲鹽巧種措施包括開溝躲鹽，壟作溝灌和刨坑躲鹽，使種子躲避鹽堿危害。巧種增收目前已成為鹽堿地區(qū)發(fā)展生產(chǎn)的重要措施之一［3］。水旱輪作改良鹽堿地可以“旱改”，也可以“水改”，有水源條件的，實行“旱改水”，變旱作為水作，可以消除或大大減輕鹽分的危害，有利于改善鹽漬土的不良理化性質(zhì)。種植水稻是改良利用鹽漬土的一項良好措施，可以促進土壤脫鹽，形成地下水淡水層，滯蓄瀝澇，但連種水稻容易使土壤理化和生物性狀變壞，土壤板結(jié)。因此，一般通過種稻降低土壤鹽分到一定程度后，即采用水、旱輪作。合理進行水旱輪作，不但可以充分利用有限的水源，擴大改良鹽堿地的面積，而且還可以調(diào)節(jié)勞力，有利于消滅雜草和提高單位面積產(chǎn)量［13］。生物改良措施在當今提倡生態(tài)效益為重的前提下，生物改良措施已成為研究的熱點。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，生物措施是改良、開發(fā)和利用鹽堿地的有效途徑。通過生物措施改良的鹽堿地具有脫鹽持久、穩(wěn)定且有利于水土保持以及生態(tài)平衡的效果。生物改良措施包括種植鹽生植物和抗鹽植物、種植綠肥、植樹造林等，其目的在于一方面通過種植擴大地表植被覆蓋，以植物蒸騰代替地表蒸發(fā)，通過生物排水降低地下水位，減輕地表鹽分積累;另一方面，樹木根系可以疏松土壤，有的通過根瘤菌可以起到固氮作用，每年又有大量的枯枝落葉和枯根，可以增加土壤中的有機質(zhì)，促進微生物活動，從而改良土壤的理化性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，從根本上治理鹽堿［17］。綜合改良措施鹽堿地改良利用是一項涉及多學科，長期復雜的研究課題。土壤鹽堿化涉及到多方面的因素，因而鹽堿地改良也應采取綜合措施，以水肥為中心，改良與培肥相結(jié)合，因地制宜，在一定區(qū)域內(nèi)對鹽堿地進行統(tǒng)籌規(guī)劃，綜合治理［22］。實踐證明，在治理鹽堿技術(shù)上，物理與化學方法都存在著一定的缺點，表現(xiàn)在用工量大、投入成本高、維持時間短和帶來其它形式的二次污染。運用生物技術(shù)為主、農(nóng)業(yè)技術(shù)為輔的綜合治理鹽堿地，既投資少、見效快、簡便易行，并改變土壤機構(gòu)與特性;也可以增加土壤中的有機物，調(diào)節(jié)土壤中的水、氣、溫狀況，并改善有益微生物生存繁衍的環(huán)境;特別是能使鹽堿地在治理中應用、利用中改良，又能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。治理鹽堿地應從選育抗鹽堿性強的喬、灌、草品種和作物入手，采用農(nóng)林牧一體化的栽培模式，延長產(chǎn)業(yè)鏈，創(chuàng)循環(huán)式生態(tài)產(chǎn)業(yè)[23]參考文獻【相關(guān)文獻】關(guān)法春，梁正偉，黃立華?松嫩平原西部鹽堿地農(nóng)業(yè)生物治理原理與開發(fā)對策[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2009，30(1):85－89.馬晨，馬履一，劉太祥，等?鹽堿地改良利用技術(shù)研究進展[J].世界林業(yè)研究，2010(4):28-32.藺海明?干旱半干旱地區(qū)鹽漬土的形成與改良[J].世界農(nóng)業(yè)，1994(12):23-25.楊柳青?干旱地區(qū)鹽堿土壤的電流改良[J]?新疆農(nóng)業(yè)科學，1995(6):248-250.李小娟?淺談鹽堿地的治理[J].安徽農(nóng)學通報，2008,14(7):136-137.張建鋒，張旭東，周金星，等?世界鹽堿地資源及其改良利用的基本措施[J].水土保持研究，2005:28－31.劉建紅?鹽堿地開發(fā)治理研究進展[J]?山西農(nóng)業(yè)科學，2008,3