盐碱地改良申请书.docx
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盐碱地改良申请书
课
题
基
本
信
息
课题名称
大庆地区盐碱地改良及杂粮高效优质生产技术研究
课题活动类型
技术领域
所属学科1
所属学科2
应用行业1
应用行业2
课题所处阶段
技术水平
社会经济
目标
主
要
研
究
内
容
1、
2、
3、
4、
利用磷石膏、有机肥、蛭石等土壤改良剂改良大庆盐碱地；
灌溉、施肥及耕作技术盐碱地综合改良技术研究与集成；
抗、耐盐碱杂粮高效优质品种筛选；
改良后盐碱地杂粮优质高效生产技术研究。
课
题
进
度
安
排
阶段序号
阶段名称
起止时间
阶段目标
1.
2.
3.
成果提供形式
成果1形式
成果2形式
申
请
人
基
本
情
况
姓名
性别
男
出生年月
学历
学位
博士
职称
所学专业
从事专业
行政职务
一、研究开发的目的、意义，主要研究内容及技术经济指标
研
究
开
发
的
目
的
意
义
目的意义：
大庆市位于三面环山的松嫩平原中心的最低洼部位。
从地形上看，大庆市地区地形主要有低洼地、平缓漫岗、低平地三种类型组成。
在低洼地中，由于雨水向下淋洗，所以土壤表面积盐较少，所以在该地形特点下的盐碱土多为轻度盐碱化草甸土；而在平缓漫岗为主的地形中，土地多为突起的小山丘，在这里土壤盐分向上聚积，形成了以碳酸氢钠为主的苏打盐碱化草甸盐碱土；在低平地形中，受低洼积水压力的影响，土壤水分蒸发快，所以使盐分大量积聚，形成结皮苏打盐碱化草甸土。
大庆市国土资源局2008年统计数据记载，大庆市盐碱化土地面积合计为0.3635×104hm2。
从遥感资料得出，在全区中，重度盐碱化土地面积已由1986年的0.2355×104hm2增加到2001年的0.3090×104hm2，土地盐碱化明显加剧。
由于盐碱地逐年增加，盐碱化程度逐渐加重，造成生态环境恶化，直接威胁到农业、牧业等社会经济的发展。
特别是碱斑地俗称“碱疤”，是盐碱土地区草原与耕地生态系统紊乱、生态环境恶化的一种特有现象，被称为“绿色禁地”，没有任何利用价值。
对碱斑地的改造，不仅直接提高土地的利用率，增加经济效益，而且美化环境，促进人类进步。
特别是维护生态平衡，促进农业和草原生态系统良性循环及农、林、牧各业全面发展，都有着重大的现实意义和深远的影响。
杂粮，小宗粮豆的统称，具有生育期短、抗盐碱、耐贫瘠、抗逆性强等特点，有着很好的适应在改良后盐碱地上正常生长的潜力。
同时，杂粮在国家粮食安全、农业可持续发展和增强国民健康素质方面占有重要的战略地位。
加之杂粮的营养成分丰富、含量高，其膳食营养被公认为是对人类健康具有重要作用的食物来源，是最经济、最有效和最安全的食粮。
近年来，国家根据国民经济的发展和人民膳食结构改变的需要，提出调整农业种植业结构。
以此为契机，大力发展杂粮种植，对于有效缓解人地矛盾、增加粮食产量、改善瘠薄地和盐碱化地域的生态环境具有十分重要的意义。
因此，在大庆地区开展盐碱地改良，并在改良后的盐碱地上种植高效优质的杂粮作物，不仅为改善大庆地区的生态环境具有重要的实际意义，同时也为大庆农业产业结构的调整带来新的发展思路。
本项目的研究成果也必将为我国乃至世界盐碱地改良提供可靠的借鉴，具有重要的现实意义和社会效益。
主要研究内容及技术经济指标
主要研究内容：
1、利用土壤改良物质改良盐碱地技术研究；
2、农艺措施改良盐碱地技术集成；
3、抗盐碱杂粮高效优质品种筛选；
4、改良后盐碱地高效优质杂粮生产技术研究。
技术经济指标：
1、明确包括磷石膏、蛭石、有机肥等在盐碱地改良方面的独立作用及其协同作用；
2、明确各农艺措施包括灌溉、施用有机肥、耕作技术等对盐碱地改良的作用；
3、筛选获得2-4个适应于改良后盐碱地种植的优质杂粮品种；
4、集成1套适用于改良后盐碱地杂粮高效优质生产的耕作栽培技术；
二、国内外相关行业现状和发展趋势
盐碱土是指包括盐土、碱土在内的以及不同程度盐化、碱化土壤的统称。
盐碱地在世界各地分布很广，遍及六大洲的30多个国家，由于盐分多，碱性大，使土壤腐殖质遭到淋失，土壤结构受到破坏，表现为湿时薪，干时硬，通气、透水不良，严重的会造成植物萎蔫、中毒和烂根死亡，影响农作物的产量。
据联合国教科文组织（UNESCO）和粮农组织（FAO）不完全统计，全球盐碱地总面积约9.56亿公顷，主要分布在印度、巴基斯坦、俄罗斯、南非等国家。
其中印度和巴基斯坦两国有809万公顷，俄罗斯750万公顷。
美国西部的盐碱地面积占灌溉区面积的一半左右，每年因盐碱产量降低25%以上。
我国有各类盐碱地2600多万公顷，其中800万公顷在农田，占耕地面积7%。
主要分布在松嫩平原、黄淮海地区、西北地区的新疆、甘肃、宁夏、青海、华北的内蒙古、山西、河北和东北三省，全国有17个省（区）有面积不等的盐碱地。
吉林省西部盐碱地草原面积93万公顷，占该地区草原面积的70%，其中光板连片碱斑地23万公顷。
黑龙江省盐碱化土地面积为248.53万hm2（轻度盐碱化84.75万hm2，中度盐碱化65.09万hm2，重度盐碱化98.68万hm2），其中盐碱化草地达239.25万hm2，约占黑龙江省草地面积的2/3以上，更严重的是有1/3的盐碱化草地碱斑大面积连片，不能利用而沦为弃地。
这已经严重制约了当地农牧业和社会经济的发展，是中国难以利用土地的重要组成部分。
土壤盐碱化是我国土地荒漠化的一个重要原因。
据《中国荒漠化报告》报道，我国荒漠化土地面积已有2.62×109hm2，其中因土壤盐碱化引起的就有2.33×108hm2。
我国草原的1/3存在严重退化问题，现在每年退化草原约1.31×106hm2，而其中的1/3同样是因为土壤盐渍化引起的。
我国盐碱土地资源总额约为9913万hm2，主要分布在东北、华北和西北等内陆地区以及长江以北沿海地带，作为粮食生产基地的松嫩平原，其西部盐碱化土地面积已达到400万hm2，是世界上三大片苏打盐渍土集中分布区之一，是我国北方土地荒漠化最严重的地区之一。
有机质缺乏，含氮量低，是盐碱地的特点。
盐碱地对植物的生长危害主要表现在以下几个方面：
（1）植物的生理干旱，可溶性盐类在盐碱土中含量过多，使土壤溶液的渗透压升高，引起植物的生理干旱，植物不能从土壤吸收足够的水分，有些还导致水分从根细胞外渗，使植物缺少水分而死亡。
（2）影响植物正常营养，植物对钾、磷及其他营养元素的吸收减少，磷的转移也会受到抑制，植物的营养状况受到影响，从而影响植物的正常生长（赵可夫,1984）。
（3）植物的气孔不能正常关闭，容易使植物失水，导致干旱枯萎（龙怀玉等,2005）。
（4）伤害植物组织-盐碱土壤中含盐量过高，在pH值较高的条件下，还会导致氢氧根离子对植物的直接伤害，特别是少雨的季节，盐类土表非常容易伤害植株，其中以碳酸钾、碳酸钠伤害能力最大。
植物体内集聚的盐分过多，就会使原生质受害，严重阻碍蛋白质的合成，导致含氮的中间代谢物的积聚，造成细胞中毒（郗金标等,2004）。
我国是一个13亿人口的大国，人均土地和人均水资源都远远低于世界的平均水平，随着人口日益膨胀，耕地面积不断减少，单位面积上的粮食产量很难再有大的突破，所以合理开发利用盐渍土资源成为一项艰巨并且意义重大的任务。
盐碱地的改良既能够有效的改善生态环境，又提高经济效益，是实现耕地保护目标的重要保证，是促进土地资源节约持续利用的主要手段，是促进农业和农村发展的重要措施。
目前，盐碱土的改良方法主要有：
物理改良、农业改良、化学与生物改良等技术措施。
其中，生物改良即种植抗盐植物是开发利用盐碱地的一种最为有效的途径。
物理改良是不引入外加钙源而仅改善土壤物理性质的方法。
最常见的方法是应用土壤结构改良剂来改善和稳定土壤结构，提高土壤的入渗和导水性能。
土壤结构改良剂可分为三类：
人工合成高分子聚合物制剂，如聚丙烯酰胺（PAM）和聚乙烯醇（PVA）；自然有机制剂，如芦苇胶和田菁胶；无机制剂，如氧化铁（铝）硅酸盐。
聚丙烯酰胺能有效提高土壤入渗速率（Tangetal.,2006;Yuetal.,2003;潘英华等,2003;唐泽军等,2002;彭冲等,2006），是盐渍土改良中最常用的土壤结构改良剂。
另外，碎石对土壤渗透和导水性能的改善作用近年来引起了人们的关注（王慧芳等,2006;周蓓蓓等,2006;周蓓蓓等,2007）。
深耕或深翻是盐渍土改良中常用的栽培耕作措施。
深耕可以降低土壤容重，改善土壤通透性。
深翻可以粉碎心土层，提高土壤导水性能，尤其是当盐渍土具有弱透水层或不透水层时，这种作用更明显。
而当土壤深层含有钙质矿物时，深翻可使之与表层混合，为生物改良提供钙源。
耕作措施作为农业生产的重要部分，其对盐碱土的改良作用也越来越受到国内外研究者的关注。
Sadiq等（2007）利用耕作结合硫酸改良盐碱土，分别利用圆盘犁，旋耕机和中耕机，并结合硫酸在不同的地点布置了实验，结果表明圆盘犁不仅能保证良好的产量，还能有助于改善土壤质量，是效果最好的耕作措施。
曲璐等（2008）研究发现振动深松能够打破土壤板结层，重新组合土壤团粒结构，增大了土壤蓄水量，提高降水利用率，并且可切断土壤上升毛细管，抑制盐分向表层积累。
同时运用生化制剂更能降低植物根系层内盐碱毒害，改善牧草生长环境。
化学改良主要是指利用Ca2+或其他改良剂置换土壤交换相的Na+，这是改良盐碱土质的根本。
化学改良中的化学改良剂一般有两类，一类是酸性物质如硫酸、硫酸亚铁、风化煤等；另一类是含钙物质如石膏、磷石膏、脱硫石膏等。
国际上，用石膏改造碱性土壤已有100多年的历史，但因投资过高，并无实际应用。
后来采用磷石膏改良碱土及碱化土壤并取得了较好的效果，Agassi等（2006）发现施用磷石膏能够防止土壤板结，降低土壤中的钠离子浓度，能防止土壤退化和水土流失。
Ghazi等（2002）研究表明，磷石膏可以增加土壤中微量元素的浓度，促进植物生长。
官娅莉等（2008）的研究证实磷石膏有很好的改土效果，用磷石膏处理后，土壤容重由1.26g/cm3降低到1.22g/cm3，田间持水量由42.3%升高到45.6%，渗透速度由0.28mm/min升高到0.35mm/min，对土壤的化学性质也有一定程度的改善。
有机肥料可使盐碱土理化性质明显改善，作物产量显著提高。
其可能的机理是改养土壤结构，降低容重和坚实度，提高土壤孔隙度，水稳性团聚体数量增加，从而增强土壤的渗透性，减少地面蒸发，有利于盐分的淋洗和减少盐分向地表积聚，使土壤盐分含量减少。
另外是降低土壤pH值，盐分组成中Ca2+、SO42-含量增加，Na+、Cl-、CO32-、HCO3-含量减少，土壤理化性质向良性方向发展。
通过盐渍化土壤改良的研究，不仅可以改善盐渍化土壤理化性质，增加农业可耕地面积，提高农作物产量，还能减少土地资源浪费，做到土地资源的可持续发展。
生物改良是一种较新的改良模式，在盐碱地上种植耐盐植物，既可以减少土壤表面水分的蒸发，防止积盐，又可以降低地下水位和盐分，改良土壤的物理性状，改善生态环境（Akhter,2004;Tripathetal.,2005）。
其主要机理和过程是：
作物根系呼吸和土壤有机质分解产生大量的CO2，土壤中CO2分压的提高促进土壤钙质矿物的溶液矿物的溶液，进而提高土壤溶液中的Ｃa2+浓度；作物根系分泌物的氧化产生CO2，提高土壤空气的CO2分压；土壤微生物产生的有机酸增加了土壤钙质矿物的溶解；Ｃa2+置换土壤胶体上的Na+；作物根系的生长延伸改善土壤的通透性能；置换下的Na+被灌溉水淋洗出根区；作物吸收Na+，收获后移出土壤（Qadiretal,2005）。
据1993年《wordcrops》报道，美国亚利桑那州塔可桑农业环境研究所开发利用野生抗盐油料植物海篷子获得成功，该植物能在海水矿化度高的盐水中生长。
现已在沙特、墨西哥、美国加州等地的海滩和盐碱地扩大种植，这对开发利用和改良盐碱地做出了重大价值。
印度在开垦的0.7×104hm2盐碱地上种植了一种称作atrintex的神奇植物，该植物可有效进行生物脱盐，同时可以获得木材。
东北地区盐碱土以苏打盐碱土为主，较高的交换性Na+导致土壤的渗透性差，土壤的水盐运动受阻，土体的盐分很难随水分移动，耕作改良是根据盐碱土的理化性质而对症下药的改良方法。
耕作措施大大改善土壤的孔隙度，增大土壤的渗透性，结合化学改良剂则能更有效的促进水盐运动，增加盐分淋洗效果。
耕作是改良盐碱土的基础，正确的耕作措施对盐碱土改良的成功与否非常关键。
耕作措施与工程、生物、农艺和化学改良等措施相结合，因地制宜，才能取得满意的治理效果。
总之，耕作措施结合其他改良方法对东北地区盐碱土的综合改良有很大的潜力。
三、研究方法、技术路线（工艺、流程）
1、土壤改良物质改良盐碱地技术研究：
分别利用磷石膏、蛭石等土壤改良物质改良盐碱地。
采用以上2种土壤改良物质及相应的剂量，在不同盐渍化程度土壤实验样方内进行施用。
采用完全随机区组实验设计，每种土壤改良物质采用三个处理（剂量），每种处理重复三次，并以空白实验地做为对照。
施加土壤改良物质前，取土样测定水盐、代换性钠及代换总量，取样深度0-20cm，品字形取样，混合土壤。
然后施入改良剂，均匀铺撒于地表，翻入0~40cm耕层，使之与土壤充分混合后，为增加改良效果，灌水淋洗盐分。
于播前再灌水一次，并平整地块，松翻土地，改善土壤的通透性。
在作物生长过程中，定期取土样测定土壤水盐、代换性钠及阳离子交换总量，监测地下水位动态，观测作物生理指标（株高，叶片数，植株直径），直至收割。
其中土壤质量指标的测定分别采用以下方法进行。
土壤pH值的测定：
电位法（0.01mol/L氯化钙盐溶液与土按5:
1混合）；土壤有机质的测定：
重铬酸钾氧化法；土壤水解氮的测定：
碱解-扩散法；土壤有效磷的测定：
0.5mol/L碳酸氢钠浸提法;土壤速效钾的测定：
中性lmol/L醋酸氨浸提法；土壤水溶性盐：
残渣烘干-质量法；土壤阳离子交换量的测定：
乙酸钠-火焰光度法；土壤交换性钠的测定：
乙酸钠-氢氧化钠交换，火焰光度法；土壤碱化度的计算：
碱化度（ESP）=（交换性钠离子含量/阳离子交换量）×100%。
2、不同耕作方式盐碱地改良技术：
本试验有四个处理：
施用有机肥结合土壤深松，包括深松40cm、深松60cm、全方位深松40cm以及不做任何处理的对照（CK）。
深松40和60cm处理由凿式深松机实现，全方位深松40cm是倒梯形全方位深松机实现，作业动力是雷沃824拖拉机。
深松处理完成后即开始对所有处理进行起垄播种，垄宽60cm，株距25cm，供试作物是高粱，品种是凤杂四号，不同处理试验地的田间管理措施相同。
分别在试验处理布置完成后和作物成熟后对垄台进行容重，孔隙度，紧实度，土壤饱和导水率以及土壤含水量等指标测试，并且对作物产量和根系做了采样分析，每次测试均为三次重复。
容重采用环刀法测试，孔隙度由容重和比重计算可得，紧实度采用土壤紧实度仪SC-900实地测得，土壤饱和导水率使用Guelph入渗仪实地监测，并采用双水头法计算饱和导水率，土壤按0-20cm，20-40cm，40-60cm，60-80cm，80-100cm分层采样，其含水量采用烘干法测定。
3、抗盐碱优质高效杂粮品种筛选：
对收集获得的各杂粮作物在室内进行抗盐碱筛选。
首先将备选杂粮种子进行催芽，然后在沙土中培养，以1/2Hoagland营养液提供幼苗生长所需的营养，至幼苗真叶展开度为60-70%时，开始进行盐胁迫处理，每处理选取长势一致的幼苗30株。
盐胁迫处理即将NaCl加入营养液中，使营养液中NaCl的浓度为200mmol/L（为防止盐激，开始处理浓度为100mmol/L，1d后浓度增加到200mmol/L），以不加NaCl的原营养液为对照。
盐胁迫期间定期（3d、6d和10d时）观察和记录植株形态及颜色变化，依据杜中军等（2002）对危害程度分为5个评价级别进行数量统计：
0级：
无盐害症状；
1级：
少数叶尖、叶缘或叶脉失绿；
2级：
一半左右的叶尖、叶缘焦枯；
3级：
大部分的叶尖、叶缘焦枯，部分叶片脱落；
4级：
枝叶枯萎、脱落直至植株死亡。
按照以下计算公式得出每一种杂粮的盐害指数：
SI=∑（盐害级值×相应盐害级值株数）/（盐害最高级值×总株数）。
同时，将收集到的各杂粮品种进行田间抗（耐）盐碱评价，采用相同的指标对各杂粮进行评价，筛选获得抗耐盐碱杂粮。
4、改良后盐碱地高效优质杂粮生产技术研究
在改良后的盐碱地上，以抗盐碱杂粮品种为材料，研究其在不同播期、密度、施肥量以及不同栽培模式下的株高、茎粗、叶面积指数、比叶面积、叶倾角等形态指标，和根系活力、叶片保护酶系统、光合特性、渗透调解物质等生理生化指标的变化，同时比较各个处理的产量和品质，以筛选出有利于杂粮产量提高和品质改善的单项栽培措施。
采用拌种、浸种、不同时期喷施等方法，开展杂粮植物生长调节剂应用技术研究，通过测定杂粮的生物学特性和内源激素的变化，筛选出安全高效抗逆的生长调节剂，明确调节剂调控杂粮生长发育的生理机制。
根据杂粮病虫害发生的特点，通过田间试验确定药剂喷施的时间及次数，选取安全、高效、低毒的广谱药剂，实现一药多防的目标，结合农业、物理、化学防治研究杂粮病虫草安全高效环保防控技术，实现绿色安全生产。
开展杂粮机械化播种技术、机械化土壤耕作技术、机械化施肥喷药技术、机械化收获技术研究，并针对不同生产规模进行全程机械化装备选型及配套。
把以上各单项栽培措施、化控技术、病虫草防控技术以及全程机械化生产技术进行系统地、科学地组装集成，形成杂粮优质高效综合生产技术。
技术路线：
四、已具备的研究开发条件及预期经济、社会效益分析
研
究
开
发
条
件
（
工
作
基
础
、
研
究
力量
、仪
器
设
备
及
其它
）
1.工作基础
申请人所在单位黑龙江八一农垦大学，在作物高产栽培技术方面有着悠久的研究历史，针对作物机械化、大规模生产进行技术研究、紧密联系实际以生产田作为研究基地、技术创新和机理研究并重是学校大豆栽培研究突出的特色。
相继研发出大豆三垄栽培技术、秸秆还田技术、大豆保护性施氮技术、大豆暗垄密技术、三江平原中低产田改造技术、大豆多维全息栽培理论和技术、化控技术等一系列具有重大影响力的技术，这些技术和产品目前已在黑龙江垦区广泛应用，在很多农场已经成为主导技术，为垦区大豆生产做出了巨大的贡献。
近年来，申请人作为国家杂粮工程技术研究中心的主管领导，已从全国各地引进了大量的杂粮种质资源，为本项目中抗耐盐碱的杂粮种质筛选提供了丰富的物质基础。
2、研究力量、仪器设备及其它
申请者所在单位黑龙江八一农垦大学拥有农业部大豆种质资源改良中心、大豆栽培实验室、大豆生理生化研究室、耕作研究室、作物化学控制研究室等相关实验室，拥有1000多万元的现代先进的科研仪器设备，完全可以满足课题研究的需求。
且已经形成“大豆高产理论与技术”、“大豆产量与品质生理生态”、“大豆化学控制原理与技术”和“大豆营养研究”四个稳定的科研方向，其研究成果总体达到国内领先或先进水平。
国家杂粮工程技术研究中心建筑面积为17000平方米，建有杂粮加工技术研究区域，杂粮工程技术中试区，杂粮育种与种植研究室，杂粮工程化装备车间，检测中心，科研孵化区，博士后及高级访问学者工作室等功能区域。
国家杂粮工程技术研究中心还拥有3个研究团队，由12名学术骨干组成“中心”的核心力量。
目前共有研究和工程技术人员有70余名，其中，教授、研究员10人，正高级工程师2人；副教授、副研究员12人，高级农艺师4人，高级工程师3人，高级经济师2人；工程师7人，讲师11人，助理研究员10人，经济师2人，会计师1人；研究实习员6人。
各团队将在杂粮加工工程技术研究、杂粮品种选育及种植技术研究以及工程化转化等方面，为我国杂粮产业又快又好的发展提供强有力的队伍保障和智力支撑。
预期经济和社会效益分析
本课题的研究成果，将为大庆地区大面积盐碱地的改良提供坚实的理论依据和借鉴，同时为世界其他地区盐碱地的改良提供参考。
盐碱地改良并大力发展杂粮种植，是对盐碱地进行合理利用的大胆尝试，势必对改善生态环境、改善大庆地区乃至其他盐碱地地区的种植结构产生深远的影响，本项目研究成果的开发和利用，必将为我国生态环境的改善、杂粮种质的合理利用以及增加耕地等方面带来变革，其经济和社会效益显著。
经费申请及预算情况
单位（万元）
经
费
申
请
总投资
（不含已完成投资）
已完成投资
年度
课题
合计
申请金额
.00
自筹
.00
其它
.00
合计
.00
.00
.00
.00
.00
.00
经费预算
预算支出科目
金额
计算根据及理由
科研业务费
试验材料费
仪器设备费
协作费
其它费用
合计
课题组、主要参加人员及协作单位情况
人
员
结
构
总数
博士后
博士
硕士
学士
博研
硕研
大学
大专
正高
副高
中级
初级
主
要
参
加
人
员
姓名
性别
年龄
学历
学位
技术职称
所学专业
从事专业
工作单位
分工
参加时间
协
作
单
位
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性质
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地址
电话
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负责人年月日
科技处
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学校
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填写说明
1、课题活动类型：
是指基础研究、应用研究、试验发展、成果应用、推广示范及其它。
2、课题所处阶段：
是指处于研究、开发、小试、中试、规模生产及产业化阶段。
3、技术水平：
是指国际领先、国际先进、国内领先、国内先进、省部先进、其它等。
4、社会经济指标：
是指促进工农业发展、能源的生产储存和分配、交通及通讯事业的发展、教育事业的发展、卫生事业的发展。
5、成果形式：
是指论文论著、研究报告、新产品（新品种）、新装置、新材料、新工艺计算机软件及其它。
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