全球受盐碱化影响的土壤及盐碱化类型和程度(数据来源于HWSD25)
盐碱土是土壤经过盐化和碱化两个过程形成的盐化土和碱化土的总称,其土壤中含盐量在0.1%~0.2%以上,或者土壤胶体吸附一定数量的交换性钠(即碱化度)在15%~20%以上,危害大部分植物正常生长。据联合国粮食及农业和教科文组织的不完全统计,全世界约有总面积为9.5×108hm2的盐渍土,占全世界内陆总面积的6.5%。在中国约有3.5×107hm2盐渍土,耕地盐渍化更是高达7.6×106hm2。土壤盐渍化已成为我国土地资源受限的一个主要因素,盐碱地改良刻不容缓。
1 土壤盐碱化的危害
盐碱地受自然因素和人为因素双重制约,气候条件、土壤条件、水资源条件以及人类对农作物的不合理管理、灌溉均能引起一定程度的盐碱化。尤其在地下水位较高的区域较为明显。由于盐碱地通气性和透水性均较差且易于滞水,能延缓地表土壤升温,降低土壤酶活性,并在一定程度上改变土壤的理化性质,如降低土壤有机质含量和肥力,对农作物生长及其产量产生负面作用,严重影响农业生产。
图1:盐碱化对土壤带来的危害
2 盐碱化土壤的改良方法
盐碱土改良的根本目的是改善土壤理化特性,为作物提供良好的生长发育环境,以实现作物的高产高效。目前,我国已在众多地区对盐碱地进行综合利用,且在盐碱地上开展了较多的农业生产实践。现将改良方法介绍如下。
01 物理改良法
物理改良方法主要是通过利用工程措施调节土壤中水、肥、气、热等条件进而达到改良盐碱地土壤的效果。由于盐碱土壤具有水溶性,易随水分的运动进行迁移,在平整田面的基础上,对已种植作物的地块增设排碱沟,通过合理的灌溉制度将土壤表层盐分淋洗至排碱沟排出。对于理化特性较差的土壤,可以通过翻耕疏松土壤,以增强土壤透气性和透水性,并通过保墒措施降低土壤盐分含量。对于土壤盐分含量过大的区域,还可以通过剥离含盐碱表土,利用外运客土重新回填改变其原有盐碱地现状。
图2:暗管排盐法
02 化学改良法
化学措施改良盐碱地主要是通过向土壤中添加改良剂,调节土壤酸碱度,改变土壤溶液的反应,改善土壤营养状况及土壤胶体吸附性阳离子的组成,如用Ca2+取代Na+,变亲水胶体为疏水胶体,促进团粒结构形成,进一步改善土壤结构,增加土壤通透性,加速土壤脱盐,防止积盐、返盐,从而达到改良土壤的目的。目前研究较多的化学改良剂有石膏( CaSO4 ) 、腐植酸、聚丙烯酰胺、过磷酸钙、柠檬酸等,这些改良剂有的通过改良剂本身性质改善植物的生长状况,利用植物的生命活动起到改良土壤的作用,有的直接改善土壤的基本理化性质。其中值得一提的是腐植酸,其结构复杂,不能用单一的化学结构式表示,其结构中心是由芳香核(一般是1~3个环)组成,核之间由桥键(氧桥、亚甲基,亚胺基)连接,而具有物理-化学作用的关键结构部位官能团(羧基、酚羟基、醌基等)围绕在核的外围。官能团所占的数量和比例因不同来源的腐植酸结构不同而有所差异,从而决定了腐植酸离子交换能力、饱和盐基能力以及吸附能力。腐植酸调节土壤pH,降低土壤溶液中盐分离子浓度,防止盐碱的危害;同时腐植酸能够螯合、吸附盐碱离子,改善土壤盐碱状况。
03 生物改良法
利用微生物改良盐碱化土壤是一种行之有效的措施。微生物代谢产物为植物提供营养,促进植物的生命活动; 植物的分泌物为微生物提供碳源,促进其新陈代谢,将微生物接种到植物上,通过微生物与植物的相互作用,提高植物的耐盐性,进而对土壤起改良作用。
盐碱地的改良是一个较为复杂综合治理系统工程,所以对于改良盐碱土多采取以水肥为中心,包括水利工程改良措施、生物改良措施、农业改良措施、化学改良等综合治理方法,这是改良治理盐碱地的主要方向。