盐碱土改良的意义.docx
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盐碱土改良的意义
1、盐碱土改良的意义
土壤盐碱化问题是解决全球粮食生产和环境问题主要决定因素之一，也是土地资源利用和开发最主要的障碍，因而盐碱土的改良成为了一项最紧迫的任务。
中国盐碱化土壤分布极其广泛，从热带到寒温带、从内陆带到滨海、从湿润地区到干旱、半干旱的荒漠化地区，都存在大量盐碱化土壤的分布。
我国盐碱化土壤面积初步统计约3600万hm2，占全国可利用土地面积的4.88%，土壤盐碱化问题和灌溉引起的次生盐渍化已经成为制约干旱区农业发展的主要因素之一，也是干旱区农业可持续发展的战略问题。
随着人口、经济、资源共同作用，对生态和环境问题的关注，部分水资源已转移至市政、工业、农业等用水，同时在水资源日益紧缺态势下，已不足以满足农业灌溉需求。
早期土壤盐碱化及治理阶段分析，灌区土壤盐碱化程度日益严重，与水资源开发利用方式及其灌溉方式是密切相关的，是灌区盐分不平衡所致，而以水利为中心的土壤盐碱化综合改良方式已难以为继。
目前利用盐生植物及耐盐作物等改良盐碱地国内外已经广泛应用，而开展生物排盐的研究为改良和开发利用盐碱地提供新的理念，其廉价、简单、有效和具有一定可行性等优点，也改善了土壤改良条件，提高水资源利用效率，维持农业可持续发展。
我国盐碱土改良现状
2、国内外研究进展
2.1我国盐碱土改良现状
2.1.1我国盐碱土的分布
盐碱土是民间对盐土和碱土的统称。
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，碱化度在15％－20％以上，有害于作物正常生长的土可以称为盐碱土，或称盐渍土。
盐土一般呈碱性反应（部分滨海酸性硫酸盐盐土有酸化现象），盐基呈饱和状态，腐殖质含量低，而碱土顾名思义就是碱性较强,即当土壤碱化度达到20％以上，pH大于9,表层含盐量不及0.5％时，我们一般可称之为碱土。
我国盐碱土分布总结如下：
（1）我国的盐碱土大多出现在以下几个地区:
宁夏银川,山西的草甸盐土,上海的盐土.由此得出结论可知,我国盐碱化土地主要分布在华北平原,东北平原,西北内陆地区及滨海地区.
（2）由这些地区的特征可以看出盐碱地大都出现气候干旱或半干旱地区（如宁夏银川等地），还有出现在沿海盐分含量较高的地区（如上海地区的滨海盐土），和地势低洼的地区（如华北，东北平原）
（3）通过分析盐碱地出现的地区，我们还可以知道盐碱地形成的条件：
一是气候干旱和地下水位高（高于临界水位）；另一是地势低洼，没有排水出路。
地下水都含有一定的盐份，如其水面接近地面，而该地区又比较干旱，由于毛细作用上升到地表的水蒸发后，便留下盐分，这样日积月累，土壤含盐量逐渐增加，形成盐碱土；如是洼地，且没有排水出路，则洼地水份蒸发后，即留下盐份，也形成盐碱地。
2.1.2我国盐碱土形成的主要原因
（1）土壤盐分的来源
土壤中的盐分包括不同的离子，如Cl-、SO42-、CO32-、HCO3-、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等。
通常情况下，它们在土壤溶液中作为营养成分。
当这些离子的浓度达到足以对土壤性状和植物生长产生不良影响时，就成为盐分。
主要来源有:
（1）海洋，如风暴潮、海雾、海水入侵等。
（2）土壤母质，如离子含量高的岩石、火山灰和矿质分解等。
（3）成土运动，如自然条件下离子变化。
（4）过量施肥，肥料中的一些离子残留在土壤中。
（5）动植物分解物，一部分无机离子如不能全部被植物吸收利用，则进入土壤。
（2）土壤盐碱化地成因
土壤盐碱化是指土壤中的盐分离子增加或是可溶性盐分离，然后不断地向土壤的表层聚集，从而改变了土壤的理化性状，并对生长的植物有一定危害作用的一种土壤演化过程。
通常情况下，地下水与表层土壤水处于一定的动态平衡状态，地下水位与表层土壤中的离子都相对稳定。
但当气候干旱时，土壤蒸发量增大，引起下部土壤水分沿土壤毛细管上移，同时土壤中的盐分也随着土壤水分向上运动。
水分到达土壤表层后发生蒸发损失，而盐分则在土壤表层累积，如此过程长期反复进行，当表层土壤盐分离子达到一定浓度时，就会造成土壤盐碱化，这正是绝大部分盐碱土分布在干旱、半干旱地区的主要原因。
土壤盐碱化分为原生盐渍化和次生盐碱化两类。
其中不受人为影响，自然发生的土壤盐碱化为原生盐渍化；而由于人类活动引发的土壤盐碱化为次生盐渍化。
土壤盐碱化不仅是限制农业生产发展的一个主要因子，也是制约滨海地区盐碱地改良绿化、沿海防护林营造等林业项目的重要影响因子。
2.1.3盐碱土多我国带来的危害
土地盐碱化不但造成了资源的破坏，农业生产的巨大损失，而且还对生物圈和生态环境构成威胁，表现出环境和经济两方面的危害。
一些环境问题的出现与发展也引发或加重了盐碱化问题，其中较为突出的是温室效应引起的全球气候变化，造成旱象增加，海平面上升，直接或间接地加剧了积盐过程和潜在盐碱化的威胁。
另外，盐碱化过程常与荒漠化过程相伴生，甚至相互促进相互转化。
在本世纪，土地盐碱化还将伴随着灌溉的发展而继续扩展，带来一系列的环境问题，影响农业的持续发展，并最终影响人类的生活和健康。
在2002年9月约翰内斯堡召开的第二次国际可持续发展会议指出，继第一次国际可持续发展会议（1992里约热内卢）10年之后，全球面临的人口一环境一资源问题更加严重，其中土地沙漠化，水土流失和盐碱化呈现逐步加加重的趋势。
2.1.4我国改良盐碱土的措施
（1）非生物措施
一、耕作施肥
许多研究认为：
整地深翻、适时耕耙、增施有机肥、合理施用化肥、躲盐巧种以及耕作层下铺设隔盐层等，都是盐碱土改良利用的有效措施。
特别是畜禽粪和枯枝落叶等有机物料，来源广数量大，可以通过坑沤和堆制等腐熟后施入土壤，增加土壤有机质，也可通过机械粉碎直接还田，增加土壤有机质，提高肥力和缓冲性能，降低含盐量，调节pH值，减轻盐害。
通过进一步分析施肥量和作物产量间的关系，建立数学模型，确定最佳经济施肥量，在改良利用同时获得高产稳产。
二、覆盖技术
地膜覆盖及其他生物质材料覆盖技术均能减少土壤水分蒸发，减缓或防止土壤盐分表聚，在加拿大草原区实施残茬覆盖，能增加土壤有机质，提高土壤蓄水保墒能力。
在吉林省西部采用地膜覆盖，既减缓土壤盐碱危害，又增加作物产量。
但是覆盖技术只是暂时把盐分控制在土壤深层，未能从根本上排除，从而存在返盐的潜在危险，需继续加强后期科学管理。
三、水利措施
研究表明沟灌沟排和井灌井排等措施对盐碱土改良均有一定效果。
由于人口增加和淡水资源匮乏，利用盐碱水进行灌溉势在必行，但同时须减小盐碱水灌溉对环境造成的负面影响。
盐碱水的灌溉方式主要有：
循环灌溉混合灌溉和顺序灌溉。
循环灌溉，先在土表施用石膏，然后种植作物，作物幼苗生长初期，用淡水浇灌，幼苗建成后，再用盐碱水灌溉。
该方法的优点是在幼苗阶段，土壤盐分，尤其是表土含盐量保持在较低水平，有利于苗木的生长。
混合灌溉，即海水和淡水按一定比例混合后进行灌溉，在灌溉水或浅层地下水的盐渍度不高，且淡水缺乏的地区，混合灌溉意义重大，混合灌溉在印度和美国已普遍实施，效果显著。
但有研究表明，盐渍度高的水和盐渍度低的水进行混合灌溉能导致土表盐渍度上升，作物产量下降。
为此，根据不同作物的耐盐性进一步研究了海水和淡水混合后灌溉水的含盐标准，及混合的最佳配比。
顺序灌溉，即先用水质较好的水灌溉耐盐性低的作物，后用收集到的含盐量较高的排水再灌溉耐盐性高的作物。
灌溉水可被利用的顺序次数取决于灌溉水的盐碱度，有毒微量元素的浓度和作物的耐盐性，该方法能够充分利用灌溉水，宜在区域范围采用而不适于小范围内使用。
四、化学措施
施用石膏等化学改良剂增加可溶性钙Ca2+，通过离子代换作用把土壤中有害的钠Na+代换出来，结合灌溉使之淋洗，达到盐碱土改良目的，一般用于重度盐碱土改良。
化学改良剂可直接向石灰性苏打土中提供Ca2+，或通过提高土中难溶性碳酸钙的溶解度，间接增加Ca2+置换Na+，例如，盐碱丰、康地宝、禾康盐碱清除剂等，都在近年取得一定改良效果。
但使用化学改良剂一般成本较高，因此利用工业副产品硫酸改良盐碱土，获得明显成效。
张万钧等利用天津经济开发区大量存在的海湾泥碱渣和粉煤灰等固体废弃物，作为土壤资源，很适宜植物生长，不仅解决了大量固体废弃物污染滨海生态系统的问题，也为盐碱土改造提供了新的技术途径。
五、电磁改良
使用间歇电流处理高盐度的海成黏土，辅以预加压固结处理，改变了土壤物理性质，结果表明：
该综合处理与单纯的预加压固结措施相比，土壤抗剪性增加45%，土壤含水量减少约25%，降低了土壤含盐量。
用磁化水灌溉盐碱土，与普通灌溉水相比，可提高土壤脱盐率，节省灌溉水量。
（2）生物措施
土壤生物活动有利于改善土壤有机质，增加有效养分，改良土壤结构，此外种植植物可增强植被蒸腾，降低地下水位，加速盐分淋洗，延缓或防止积盐返盐。
生物措施适用于中等质地、粗质地及中度盐碱土改良，生物措施改良过程中灌溉水量需超过作物需水量，利于根际，CO2分压达到峰值，促进Ca2+代换Na+，也有利于土壤充分淋溶和排除Na+。
生物措施优点在于对较深的根区盐碱土的改良作用较好而土壤改良的深度是判断改良效应的重要参数，生物改良措施主要有几种：
利用现有种质资源筛选耐盐品种、利用远缘杂交培育耐盐品种、利用基因工程培育耐盐品种以及利用微生物提高植物的耐盐性。
一、利用现有种质资源筛选耐盐品种
该方法简便、经济，能较快筛选耐盐植物，一般生物量大，耐盐碱和耐渍水的植物，都具有较好的盐碱土改良效应。
研究表明：
碱蓬、羊草、田菁、苜蓿、杨树、柽柳、刺槐等具有较强抗盐能力。
结合植物耐盐生态阈值研究，能更好地筛选耐盐品种。
二、利用远缘杂交培育耐盐品种
育种工作中，发现许多作物的栽培品种遗传变异资源已严重枯竭，这种现象普遍存在于种植于起源地以外的自花授粉作物中，而起源地的栽培品种及野生种的遗传变异资源则较为丰富，例如，在番茄，起源地的原始品种中发现了高水平的变异，野生种的变异则更为丰富。
秘鲁番茄中可以区分的至少有35个生理小种，它们在单株、种和群体水平上都存在很大的变异。
所以，利用远缘杂交育种，可解决目前耐盐基因转移后表达困难、成功率小的问题，有着广阔的市场前景。
三、利用基因工程培育耐盐品种
渗透调节小分子有机物基因，离子区隔化基因和保护酶基因均能提高植物抗盐性。
甜菜碱醛脱氢酶BADH基因能被盐碱胁迫诱导和表达。
BADH活性加强，植物对逆境的适应性也增强，通过生物技术，BADH基因能被转入到其他植物体，获得耐盐碱性高的转基因物种，加速盐碱土改良。
对缅甸红树的研究表明，光合基因上调有利于恢复光合能力，也有研究发现光合基因下调在盐胁迫调节中也占重要地位，虽然基因工程技术还存在生物安全问题，但是随着对植物耐盐遗传机理深入研究，转基因技术会更广泛地应用于植物育种。
四、利用微生物提高植物的耐盐性
有机磷细菌、硅酸盐细菌及光合细菌，都是盐碱土改良利用的重要功能菌。
在麦秆上接种分解纤维素真菌，施于盐碱土，提高了豆科植物的固氮能力和抗盐性。
研究表明：
丛枝菌根真菌在盐性环境中能够增加植物对矿质营养吸收，提高植物耐盐性，促进生长。
此外，酵母菌类低等真核生物，其细胞简单，培养容易，遗传背景清楚，因此，从盐碱土壤中分离耐盐酵母菌，有利于接种而提高农作物耐盐性。
2.2国外盐碱土改良现状
2.2.1世界盐碱土的分布
盐碱地在世界各地分布很广，遍及六大洲的30多个国家，总面积约9.56亿公顷。
在各地区的具体分布见表1。
表1盐碱土在全球各大地区的分布
地区
面积（万hm2）
比率（%）
北美洲
1575.5
1.65
墨西哥和中北美洲
196.5
0.21
南美洲
12916.3
13.53
非洲
8053.8
8.43
南亚
8760.8
9.17
东亚和中亚
21168.6
22.17
东南亚
1998.3
2.09
澳大利亚和周边地区
35733.0
37.42
欧洲
5080.4
5.32
合计
95483.2
100
由于所处地理位置不同，气候条件各异,盐碱地在不同国家和地区的分布也有很大差别。
主要分布在澳大利亚、俄罗斯、中国等国家，世界分布前十名的国家和地区见表2。
表2世界上盐碱土分布最多的国家和地区
国家或地区
面积（万公顷）
占世界面积比例%
澳大利亚
35724.0
37
前苏联
17072.0
18
中国
9913.3
10
印度尼西亚
1321.3
1.4
巴基斯坦
1045.6
1.1
印度
700.0
0.7
伊朗
672.6
0.68
沙特阿拉伯
600.2
0.6
蒙古
407.0
0.4
马来西亚
304.0
0.3
合计
67760.0
-
2.2.2世界盐碱土的改良措施
目前,全球盐碱地面积已达9.5亿hm2。
土壤盐碱化已成为重要的环境问题之一。
究其原因主要是不适当灌溉,植被破坏和海水内侵。
在人口不断增长,耕地逐渐减少的情况下,改良利用盐碱地具有重要意义。
采取的基本方法包括工程措施、耕作措施和综合措施。
植树造林是改良盐碱地的生物措施之一,不但可以改善环境,抑制土壤盐碱化,而且可以直接利用盐碱地生产林木果品,提高盐碱地的生产能力和经济效益。
盐碱土的改良利用是一项艰巨而复杂的生态工程,其不仅受技术发展的限制,还受到社会及经济因素的制约。
多年来,许多科学家对盐碱地的改良与利用进行了多方面的研讨。
20世纪初,科学家们主要对盐碱土的分布、形成过程及发生特性等方面进行研究,20世纪30年代建立了以水利工程、土壤改良为中心的灌溉、水质、防渗以及相应的基础理论研究。
水利改良是最早的改良措施,通过排灌防盐工程系统（如挖渠、明沟、暗管、打井）,淋溶土壤盐分,排除盐碱水,降低地下水位,保持土壤含水量在一定范围内。
如巴基斯坦在印度平原,实施规模宏大的以水井、管道为主的水利工程,用36年时间治理4000万hm2土地,耗资十分巨大。
盐碱地改良除水利措施外,前苏联、美国及欧洲一些国家,提出用物理（压沙、施矿渣）、化学（石膏）和农业综合措施（轮作、施有机肥、种植耐盐碱作物）来改良盐碱地,但这些措施均有其局限性,如费用高或工作量大而未被广泛应用。
世界各国的农业科学工作者,根据各国具体自然环境条件和农业实践,因地制宜地开展了草田论作、种树种草、筛选和培育耐盐碱农作物品种及牧草种类等,均取得了良好的经济效益。
如美国采用狗牙根、黑麦、罗得草、白香草木樨及三叶草等植物混播改良碱土,取得一定效果,又用大米草、高冰草、阴翅滨藜改良盐渍土,也获得成功;阿根廷利用羊茅、高冰草、白香草、木樨改良盐碱试验也取得有益经验;澳大利亚在盐土上种植地肤属、滨藜属植物及水牛草取得良好效益;印度在碱土上种植田菁获得成功,尤其盐土上种植灌木滨藜成功解决了奶牛的饲草问题。
2008年世界草地与草原大会文献报道,中亚地区的伊朗、吉尔吉斯坦等国家利用驼绒藜属植物治理盐渍土取得良好成效。
有关石膏改良碱土的理论和实践，早在十九世纪后期，美国土壤学家Hilgad[14]开始指导农民利用石膏改良苏打盐碱化土壤，并为之建立两个化学方程式。
1912年以后，俄国土壤学家盖得罗依兹肯定了石膏改良苏打盐碱化与碱化土壤的重要作用，并建立石膏改良碱化土壤的第三个化学方程式。
这三个反应式成为后人和用石膏改良碱化土壤的理论基础和定量施用石膏的依据。
1990年美国盐土实验室的Rhoades和澳大利亚CSIRO的Loveday专门评述碱化土壤（SodicSoil）的改良指出,碱化土壤的改良需加入含钙物质来置换土壤胶体表面吸附的钠或采用加酸或酸性物质的方法改良。
化学改良方法的研究与应用从20世纪20年代开始就受到了高度重视。
前苏联利用制碱工业副产品氯化钙,橡胶工业副产品硫酸等改良苏打盐化碱土和碱土都有明显效果[17]
1990年美国盐土实验室Rhoodeske和澳大利亚CSIROLoveday专门评述碱化土壤的改良。
评价植物耐盐性强弱的生理指标目前主要有细胞脂膜透性，K+/Na+值、净光和速率的大小、叶绿素比值、细胞内无毒有机物质（脯氨酸、可溶性糖等）的积累。
作物，在盐胁迫下，其叶绿素含量越高，则其耐盐性越强。
盐胁迫使细胞内Na+增加和K+外渗，Na+/K+增大，当Na+/K+值增大到一定范围时植物即受伤害（Corham.F，1985）。
2.3盐碱土改良利用展望
水利工程措施、农业技术措施、生物措施、化学改良等盐碱地改良的多种技术和措施具有不同的改良效果。
但由于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，包括水利工程措施、农业技术措施、种树种草等综合治理方法，这是改良治理盐碱地的主要方向。
在改良盐碱土的各项措施中，从盐碱地的整治力度、排盐效果和推广使用范围来看，在多种盐碱地改良技术方法中，利用工程排水洗盐是一项重要的水利技术措施，只有健全排水设施，其他措施才能充分发挥作用。
但是，从水利改良技术的运用和发展来看，这种改良技术所遵循的是一种延续了上千年没有改变的原理和方法，这就是“盐随水来，盐随水去；盐随水来，水散盐留”的水盐运行基本规律，并利用这种规律由耕地土壤表层向下实施“大水压盐、洗盐，地下排水”的方法，将下渗的土壤盐分通过地下排水的方法排水洗盐。
所采取的措施多为农田布置较多且较深的明渠或地下暗渠或竖井排灌等工程技术措施，这些传统的灌排工程技术客观的存在以下问题：
①洗盐排水消耗过多水资源，一般需要4500~7500m3/hm2的大灌溉定额，灌溉用水量高，不利于节水；②灌溉排水工程量大，排水工程投入量较高，一般0.9—1.2万元/hm2,不经济，而且灌排工程施工烦琐；③众多排水沟渠和大量工程土石方占用农田，使得农田土地利用率损失6%~10%;④灌排工程维修养护工作量和难度较大,尤其是地下暗管排盐系统的维修养护和运行管理费用较高,一般年均维修养护费用900~1500元/hm2.
基于上述，随着我国盐碱地改良技术的发展和新材料新方法新技术在治盐碱技术领域的研究应用，在新的条件下对于土壤盐碱的工程性排水在技术理论创新、灌排技术方法等方面提出了新的更高的要求，需要以新的灌排方式和技术理论创新，着眼探索盐碱地改良新方法和新技术。
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