盐碱地改良研究

2014-08-15 00:44:44郑素珊黄龙生
河北林业科技 2014年3期
关键词:暗管盐碱土盐碱地

郑素珊,高 琛,黄龙生

(河北农业大学研究生院,河北 保定 071000)

近年来,滨海地区的经济和工业飞速发展,推动了城市的现代化建设,对土地资源的迫切需求致使利用淤泥围海造陆的吹填土工程蓬勃发展,至2007年底面积己达540km2,预计至2015年我国吹填土面积将高达1500km2,之后,我国滨海盐碱土的面积还将进一步扩大。滨海盐碱地区已经成为经济开发的新阵地,为追求速度和业绩,滨海地区生态环境遭到严重破坏。在沿海地区治理盐碱地客土法的应用最为广泛,但客土法需要大量填埋种植土,成本巨大的同时也对耕地造成了严重破坏,这种治理模式与我国大力推行的土地政策、生态环境保护政策和可持续发展政策等严重不符。

因此,当前我国滨海地区盐碱地改良中亟需解决的难题就是寻求投入少、可持续性强和生态效益高的滨海盐碱地改良方法,便于有效解决我国盐碱地利用等问题。本文将对我国常用的物理改良法、化学改良法、生物改良法与综合改良法进行介绍。

1 物理改良

采用物理方法改良盐碱地时如何排水与如何降低地下水位是解决问题的关键。排水问题主要在于如何使水分携带盐分快速下渗并排除土壤;而地下水位的问题则主要在于如何避免地下水位上升对已改良土壤的侵害等。其中排水问题的顺利解决能使土壤中的盐分通过淋洗过程直接排出;地下水位问题的解决则可保证盐碱地脱盐后不再返盐;二者共同保证了盐碱地治理的可持续性。

20世纪60年代前盐碱地的治理方法主要包括平整土地、抬高地面、明沟排水、客土改良等,这些方法在盐碱地的前期治理中效果良好,至今我国仍有部分地区沿用此法。随着盐碱地改良治理的不断研究与发展,工程物理改良措施也日益增多。常见措施有:客土改良、暗管排水改良、明沟排水改良、排水管结合竖井改良、台田高垄改良、物料掺拌改良、覆盖隔离改良等,其中暗管排水改良、物料掺拌改良和覆盖隔离改良应用最为广泛。

1.1 暗管排水改良

暗管排水改良在滨海及内陆盐碱地改良方面具有十分重要的作用,它通过降低地下水水位、提高脱盐效果及预防土壤次生盐渍化的方式改善土壤状况。

20世纪80年代起我国北方多省在盐碱地的治理工程中大量应用暗管排水,并取得了显著成果。部分学者以水盐运动规律和淋盐需水量为依据对暗管排水工程的技术参数进行了研究,并对暗管规格、间距、掩埋深度及淋盐需水量进行估算,得出不同需求下暗管的排水技术指标,同时提出了更加节省淋水量的分区淋洗模式。2012年张洁等对大棚内暗管排水进行了深入研究,表明设置暗管能够有效使盐渍化土壤的EC值降低,对盐渍土改良效果显著,且掩埋深度70cm、间距8m组合的土壤改良效果显著高于掩埋深度40cm、间距6m组合。

1.2 物料掺拌改良

物料掺拌指将粉煤灰、电石渣等按一定比例与吹填土进行混合,进而改善土壤状况的方法。改良后的盐渍土对植物的生长更加有利。已有研究表明混施15%的粉煤灰后有效促进了盐碱地柽柳的生长发育,说明改良后的盐渍土对植物的生长具有良好的促进作用。此外,海砂和电石渣在滨海地区盐碱地改良中的应用也十分广泛。将海砂、电石渣与滨海盐渍土按照一定比例掺拌改良后可使滨海盐碱土淋水脱盐速度显著增快,并有效防止土壤脱盐碱化现象。成功脱盐地区可进行城市园林绿化。沸石作为改良材料的一种,具有成本低廉的优点,且在土壤改良方面也具有一定的作用。20世纪60年代起日本开始在盐碱地改良的过程中采用沸石,沸石在对钠离子和阴离子吸附方面效果良好,掺入沸石可有效降低土壤粘质性,使土壤容重、盐碱含量及土壤水溶性盐量等显著降低。

1.3 覆盖隔离改良

部分专家采用在盐碱地的树穴底部铺设粉煤灰做隔离层的方法对土壤进行改良,此法可提高土壤通透性,增加土壤肥力,且能有效防止盐分上升。景峰等通过铺设“20cm炉渣+10cm干草”和“20cm建筑垃圾+10cm干草”隔离层的研究在滨海盐碱地改良方面取得了良好的效果。研究认为隔离层的排盐、排水效果较好,可有效调节地下水位。隔离层的最佳结构为“双条一杠”模式。

2 化学改良

盐碱地化学改良是利用酸碱中和的原理进行改良的方法。常用磷石膏、脱硫石膏、过磷酸钙、土壤综合改良剂、高聚物改良剂、有机或无机肥料等方法实现。因肥料种类较多、价格低廉、易于生产,各界利用肥料改良盐碱地的研究实践较为广泛。

1984年陈恩凤对盐碱地中有机肥的改良作用进行了研究,认为有机质具有减少地面蒸发量、改善土壤有机结构、促进盐分淋洗、阻止土壤返盐、中和土壤碱性、提高土壤养分含量、增强微生物及酶活性和降低灌溉定额的作用,同时,有机质本身的高吸附力也将具有一定的缓冲作用。吴亚坤等直接在碱斑上施用牧草和鸡粪进行堆肥,有效降低了土壤pH值,实现了植被的快速重建。

1995年山东省德州市盐碱土绿化研究所推出了盐碱土改良肥料,具有降低土壤盐碱含量与提高土壤肥力的作用。此后各种盐碱土改良肥料被不断推出,如李学麟利用植物纤维、生物质焦、沼渣、蚯蚓粪、苔藓植物、1%的有益微生物菌群制成有机质混合料,再注入红糖水,堆沤制成盐碱土改良肥料,在盐碱地改良中也起到了良好的改良效果。

此外,土壤综合改良剂、高聚物改良剂等改良材料的应用也较为广泛,在国内外均有不同程度的研究。

3 生物改良

生物改良方法具备可持续性强、生态环境效益好等特点,在盐碱地土壤改良中应得到大力推广。目前应用较为广泛的盐碱地生物改良方法主要包括耐盐碱植物筛选驯化改良、作物轮作改良、不同植被模式改良、微生物菌剂改良、基因工程和杂交工程提高植物耐盐性改良等。其中耐盐碱植物筛选驯化改良方法发展最为迅速,已在盐碱地改良实践中广泛应用,通过对土壤中盐碱的控制与改良,取得了较高的经济效益和生态效益。

3.1 耐盐植物筛选驯化

用于盐碱地改良时需选择具备强耐盐力、强耐旱力、强耐涝力、易繁殖、易管理、经济价值高、且生长速度适宜的浅根性植物。赵名彦等据此引进了11种乔灌木(如胡杨、金银木等)和8个品种的柽柳,均具有耐性较强、经济价值较高且管理较为简单的特点。康俊水、卢树昌等通过引种驯化共筛选出了耐盐碱植物60余种,张玲菊等通过水培试验筛选出耐盐碱植物15种,经总结耐盐碱植物在盐碱地绿化过程中表现良好,有效改善了土壤环境。2011年刘寅通过调查研究总结了183种可用于盐碱地绿化的植物,其中高达83种植物的耐盐性在0.6%以上,表明城市绿化过程中耐盐植物的合理配置也可有效改良土壤中的盐碱含量,对盐碱地的改良具有推动作用。

3.2 作物轮作改良

轮作是在相同地块内交替耕作不同作物的用地养地种植方式。冯永军研究发现在大棚农闲时种植玉米可使土壤电导率降低64%,赵扩元研究发现夏季闲时种植玉米和大葱可使土壤含盐量显著降低。王金龙等在夏季闲时分别种植毛苕子、甜玉米、苏丹草和苋菜四种植物对天津地区黄瓜温室土壤次生盐碱化改良作用进行研究,认为毛苕子改良土壤的效果相对较好。

除以上两种方法外,运用基因工程提高植物耐性、利用杂交技术选育耐盐新品种及微生物与植物结合对盐碱地进行改良等研究方法在近年也得到了长足发展。

4 综合改良

盐碱地的形成过程十分复杂,已不能依靠单一的治理改良措施满足用地需求。随着盐碱地改良措施的不断发展,多种综合性改良措施应运而生,均表现出由小到大、由单一到复杂且可持续性强的特点。

景峰等在滨海泥质盐碱地造林中采用台田结合种植穴衬膜的模式进行苗木栽植。此模式显著提高了种植穴中的水分含量,降低了盐分含量,苗木成活率显著提高。栽植的4种苗木中香花槐成活率最高,白蜡次之,刺槐较低,红叶杨最低。

李国华等在滨海重盐碱地的造林中采用了基盘法,主要包括基盘育苗、修建台田、挖排水沟、设隔离层、客土穴、移植树苗等处理措施。研究表明基盘育苗时客土、草炭、輕石、珍珠岩四者比例以 5∶1∶2∶2效果最好;台田、排水沟及与隔离层的设置则有效降低了土壤含盐量;客土穴改土阻盐效果良好;以上措施保证了苗木的高成活率,且苗木生长状况较好。

5 小结

滨海地区盐土种类较多,且分布十分广泛,未来数年内需要更多学者投入到滨海盐土改良研究的一线工作中。对滨海盐碱地的改良技术进行实地推广与完善,不仅能构建适用于不同地区不同种类滨海盐碱土的系列改良措施,而且可从根本上解决我国滨海盐碱地开发利用的难题。

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