鹽堿地改良技術(shù)大盤點

據(jù)農(nóng)業(yè)部第二次全國普查統(tǒng)計資料顯示，我國鹽堿土資源總面積約為3467×104 hm2，居世界第三位，而目前已開墾種植的鹽堿土面積僅為577×104 hm2，此外，我國耕地中鹽堿化面積達到920.9×104 hm2，約占耕地總面積的6.62%。作為我國重要的后備耕地資源，改良和利用鹽堿地對補償日益減少的耕地面積、保障國家糧食安全具有重要意義。

鹽堿土在我國分布廣泛，其中西北、華北、東北及沿海是我國鹽堿土的主要分布區(qū)域，受區(qū)域氣候、地形、母質(zhì)、水文地質(zhì)及生物等因素的影響，鹽堿土類型多樣，且具有明顯的季節(jié)性、強烈的表聚性、較高的異質(zhì)性、類型的復(fù)雜性以及積鹽和脫鹽的反復(fù)性等特點。

依據(jù)地區(qū)的差異，鹽堿土可分為濱海鹽土、黃淮平原鹽漬土、松嫩平原鹽堿土、半荒漠內(nèi)陸鹽土及荒漠鹽土。土壤水分是鹽分的溶劑也是鹽分運動的載體，鹽分在土壤中運動具有“鹽隨水來，鹽隨水去”特點。受土壤類型、氣候條件、地形及地下水等因素影響，土壤水鹽運移規(guī)律表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性特點，以環(huán)渤海季風(fēng)氣候區(qū)為例，該地區(qū)春季蒸發(fā)量大、降雨量少，深層土壤鹽分在水分驅(qū)動下逐漸向表層聚集，土壤表現(xiàn)為爆發(fā)式積鹽；夏季，降雨量逐漸增大，降雨淋洗使土體表現(xiàn)為淋鹽；秋季隨著降雨減少，但蒸發(fā)量依然較大，土壤也表現(xiàn)為積鹽，但沒有春季強烈；冬季，土壤出現(xiàn)凍結(jié)，深層土壤鹽分隨水分向凍層遷移，這個“潛在式”積鹽過程又為來年春季土壤“爆發(fā)式”積鹽創(chuàng)造了條件。

鹽堿土和土壤水鹽運移的特點決定了鹽堿土改良利用的復(fù)雜性和多樣性。鹽堿土改良應(yīng)以因地制宜和綜合改良為基本原則，并且在排鹽、隔鹽和防鹽的同時，積極地培肥土壤，以達到鹽堿土高效利用的目的。

物理改良措施主要通過客土、平整土地、地表覆蓋以及耕作措施等方法以改善土壤結(jié)構(gòu)增強土壤滲透性、減少蒸發(fā)、來提高土壤鹽分淋洗效率。

以上措施中，客土措施最為有效，但由于高昂的成本，在鹽堿地改良措施中一般不被采用；地表覆蓋措施是目前最常用的改良措施，地表覆蓋切斷了土壤水和大氣之間的交流，可有效地抑制土壤水分蒸發(fā)，降低鹽分在表層積累。其中覆蓋材料、覆蓋時間以及覆蓋量等對土壤水熱鹽動態(tài)有顯著的影響，地膜覆蓋可使土壤水蒸氣回流，并對表層鹽分具有有效的淋洗作用，隨覆蓋時間延長，土壤表層脫鹽效率有增大趨勢，在干旱地區(qū)以及春季干旱季節(jié)，提早覆膜有利于抑制土壤表層鹽分積累；
此外，秸稈覆蓋對土壤鹽分也具有較好的抑制作用，同時，還增加土壤有機質(zhì)，提高土壤肥力，對調(diào)節(jié)土壤水鹽狀況有重要作用；其他的覆蓋物也被利用于鹽堿地改良，如水泥硬殼覆蓋和沙石覆蓋等，它們對減少土壤無效蒸發(fā)，調(diào)節(jié)鹽分在土體中的分布，促進春播作物出苗等方面皆有一定作用。

農(nóng)田水利改良措施是依據(jù)“鹽隨水來，鹽隨水去”的基本原理，利用淡水淋洗的措施淋洗土壤鹽分，后經(jīng)過排水措施把鹽分排出土體，并降低地下水位，減少鹽分在土壤表層累積，以達到改良鹽堿地的目的，這是目前鹽堿地改良中最有效的措施。

采用井、溝、渠相結(jié)合，或在地下水位較高地區(qū)埋設(shè)暗管等水利工程措施，利用較多降雨、地表水灌溉或機井抽提地下水灌溉，可以將表層土壤中的鹽分淋洗到耕層以下，同時產(chǎn)生較大的地下水位降深，在強烈返鹽季節(jié)控制地下水位在臨界水位以下，以減輕表層土壤返鹽。我國在水利工程改良鹽堿土方面做了大量的工作，取得了矚目的成績，特別是在我國黃淮海平原地區(qū)的井灌井排，排、灌、蓄、補綜合運用，濱海地區(qū)暗管排鹽，雨水、地面水、土壤水和地下水的統(tǒng)一調(diào)控，均極大地加速了干旱、洪澇、鹽堿及咸水的綜合治理過程。

鹽堿土尤其是堿土中Na+被土壤膠體的吸附后，會導(dǎo)致膠體相互排斥和顆粒分散，土壤表現(xiàn)出濕時黏、干時硬、通氣透水和適耕性能差等物理性質(zhì)，土壤堿化嚴(yán)重。通過向土壤中使用化學(xué)改良劑、有機肥可降低甚至消除這些不利影響，改善土壤理化性質(zhì)。一般常見的化學(xué)改良劑包括石膏、氯化鈣、硫酸鈣、硫酸鋁硫酸以及硫等，這些改良劑對以Na+為主的堿土具有良好改良作用，改良劑中二價陽離子如Ca2+，Mg2+可代換多余的交換性Na+，減少其吸附性，促進土壤顆粒凝聚，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤滲透性。據(jù)研究通過施用化學(xué)改良劑，耕層土壤微結(jié)構(gòu)中大粒級顆粒比重增大，毛管孔隙數(shù)量增多，土壤持水能力降低，而供水能力增強。通過施用石膏、過磷酸鈣等含鈣較高的化學(xué)改良劑，鹽堿土尤其是堿化土耕層中可交換性Na+含量和堿化度明顯降低。
不同性質(zhì)的化學(xué)改良劑，對鹽堿土改良效果不同，其中石膏對堿土的改良效果優(yōu)于有機肥，有機肥對鹽土的改良效果優(yōu)于石膏。雖然化學(xué)改良劑有效地改善土壤結(jié)構(gòu)，但必須配合一些水利措施，以排出多余可溶性的Na+，以減少Na+對土壤不利影響，達到改良的效果。

鹽堿地的生物改良通過引種、篩選和種植植物來改善土壤物理、化學(xué)性質(zhì)和土壤小氣候，從而達到減少土壤水分的蒸發(fā)和抑制土壤返鹽目的。

有些改良植物具有較大的生物量和良好的耐鹽性能，地上部分收獲可移走大量鹽分。研究表明：種植堿蓬后，深層土壤Na+每年每畝土地可減少128kg；有些植物可通過其發(fā)達的根系改善土壤結(jié)構(gòu)和增強土壤滲透性，以促進水分的入滲和鹽分淋洗；有些深根植物可通過水分吸收可使地下水位降低，緩解了部分土壤積鹽。通過生物改良措施增加了土壤表層覆蓋度，調(diào)節(jié)了土壤微氣候，從而減少了水分蒸發(fā)和抑制了鹽分積累，同時植物根系的生長改善了土壤結(jié)構(gòu)提高了鹽分淋洗效果，地上部分生物量返回土壤后又能增加有機質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力。但是生物改良也有其局限性，每種植物具有自己的耐鹽范圍，因此在耐鹽植物引進和種植的過程中，必須配合其他改良措施和肥料管理，為修復(fù)植物生長創(chuàng)造適宜的土壤水鹽條件。

在鹽堿地改良中，應(yīng)根據(jù)鹽堿地分布區(qū)氣候、地形和土壤等條件，合理選擇的改良措施，并且各項措施應(yīng)相互配合使用已達到綜合改良鹽堿地，促進土壤水鹽動態(tài)的良性循環(huán)。而各項措施均需要灌排工程措施的配合才能達到改良鹽堿地的目的，充足的淡水是以上改良措施的重要保證。但在鹽堿土分布區(qū)淡水資源嚴(yán)重匱乏限制了以上措施的實施，該地區(qū)豐富的淺層地下咸水和劣質(zhì)水的開發(fā)和利用逐漸被人們所重視。

在淡水資源匱乏的背景下，鹽堿土分布區(qū)豐富的地下咸水可被看作為農(nóng)業(yè)可利用的水資源，研究表明：咸水灌溉可在一定程度上緩解由于淡水不足造成的干旱問題，甚至可在不影響土壤性質(zhì)的情況下，實現(xiàn)作物增產(chǎn)。但如果利用不當(dāng)則會造成土壤退化和作物減產(chǎn)。目前，國內(nèi)外針對咸水灌溉的灌溉水量和水質(zhì)、灌溉方式及對土壤水鹽動態(tài)影響等方面開展了大量的研究工作。研究表明：一定礦化度咸水的入滲可有效地淋洗土壤鹽分，隨入滲水量的增加，土壤的脫鹽深度逐漸加深。利用咸水進行灌溉時，咸水含鹽量越高則應(yīng)相應(yīng)增大灌水定額，以減少鹽分在表層土壤滯留。
利用咸水進行灌溉過程中，灌溉水帶入土壤的鹽分在土壤中累積與淋洗交替進行，當(dāng)灌溉水礦化度大于3 g L-1，則有不同程度的積鹽。此外，咸水的SAR（鈉吸附比）水平對土壤理化性質(zhì)也具有重要影響，咸水灌溉過程中，咸水的入滲對土壤具有雙重作用，一方面灌溉水中的鹽分有利于穩(wěn)定土壤孔隙結(jié)構(gòu)，提高土壤導(dǎo)水通氣性，隨咸水礦化度增加，咸水入滲加快；而另一方面，如果灌溉水中鈉離子比例較高時，則會導(dǎo)致土壤顆粒分散，土壤導(dǎo)水通氣能力下降。

此外，咸水灌溉的關(guān)鍵是選擇適當(dāng)?shù)墓喔确绞?，目前，灌溉方式主要包括漫灌、溝灌、噴灌和滴灌，其中滴灌比其他灌溉方式能更好地調(diào)整根區(qū)土壤鹽分狀況和獲得更高的產(chǎn)量，同時可大大減少水資源的消耗。同一個地方可能會有不同礦化度的水源，利用不同水質(zhì)咸水的方式主要包括直接咸水灌溉、咸淡混灌和咸淡輪灌，以盡量減少咸水含鹽量和節(jié)約淡水為最終目的。合理的咸水利用方式應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、土壤、水源條件及作物的耐鹽性等來確定。

咸水結(jié)冰灌溉技術(shù)針對鹽堿地分布區(qū)地下咸水礦化度較高而不能直接用于灌溉的現(xiàn)實，通過冬季抽提當(dāng)?shù)氐叵孪趟M行灌溉，在地表形成咸水冰層，依據(jù)春季咸水冰融化過程中咸淡水分離入滲的原理進行鹽堿地改良。由于咸水結(jié)冰灌溉的咸水來源于當(dāng)?shù)氐牡叵孪趟?，融水入滲之后，咸水中鹽分和部分淋洗的土壤鹽分又回流至地下水，沒有外來鹽分進入農(nóng)田系統(tǒng)，因此咸水結(jié)冰灌溉在重鹽堿區(qū)是安全和有效的改良措施，它實現(xiàn)了鹽分在土壤和地下水中的循環(huán)。研究表明：咸水冰融化入滲鹽堿土過程中，后融化出的微咸水和淡水的入滲，對土壤鹽分具有較好的淋洗效果。冬季咸水結(jié)冰灌溉時，灌水時期以抽提的地下咸水能夠穩(wěn)定結(jié)冰氣溫的時間來確定，以河北省環(huán)渤海區(qū)為例，咸水結(jié)冰灌溉時期為1月上旬當(dāng)氣溫低于-5℃時，此時抽取的地下水含鹽量為12g/L左右，能夠穩(wěn)定結(jié)冰。咸水結(jié)冰灌溉的水量以土壤含鹽量和灌溉定額方程而定。河北省環(huán)渤海區(qū)，利用12 g/L的咸水進行冬季結(jié)冰灌溉可有效淋洗0-40 cm土壤鹽分的水量為180mm。融水完全入滲后，根層（0-40 cm）土壤鹽分含量可由高于1%迅速降至0.3%以下，此時配合春季地膜覆蓋措施，可將土壤鹽分維持在0.4%以下，保證了作物（棉花）整個生育期正常生長，并且當(dāng)年便可獲得理想的作物產(chǎn)量。