大豆粉中家蚕摄食抑制物质的去除方法研究

2017-06-05 17:51顾寅钰李化秀施新琴乔鹏王安皆
山东农业科学 2017年5期
关键词:家蚕

顾寅钰+李化秀+施新琴+乔鹏+王安皆+张凤林+娄齐年+郭光

摘要:人工饲料中重要原料脱脂大豆粉含有的家蚕摄食抑制物质,可以采用乙醇和热水浸提去除。乙醇浸提条件为75%~95%的乙醇,在50℃、4 h、1∶10以上、微波爐或搅拌;热水浸提条件为50℃以上。采用乙醇和热水两次浸提优于单纯乙醇或热水浸提,条件为先用乙醇按上述条件浸提后压滤,低温烘干后再用50℃热水浸提后离心,去上清液,低温烘干。采用该法浸提大豆粉配制的人工饲料可以提高家蚕的24 h疏毛率,摄食性好的提高幅度较小,继续饲育影响蚕体重;摄食性差的提高幅度较大,3龄蚕体重也极显著高于对照。

关键词:大豆粉;家蚕;摄食抑制物质;去除方法

中图分类号:S883.9文献标识号:A文章编号:1001-4942(2017)05-0129-05

Study on Removal Methods of Feeding Inhibition Materials in

Soybean Meal for Silkworm

Gu Yinyu, Li Huaxiu, Shi Xinqin, Qiao Peng, Wang Anjie, Zhang Fenglin, Lou Qinian, Guo Guang

(Sericultural Research Institute of Shandong Province, Yantai 264002, China)

AbstractThe defatted soybean meal, an important raw material for artificial diet, contains silkworm feeding inhibition materials, and they can be removed by ethanol and hot water extracting method. The ethanol extracting conditions were using 75%~95% ethanol, extracting at over 50℃ for 4 hours with the ratio of soybean meal to ethanol of 1∶10, and treated by microwave oven or stirring. For the hot water, the condition was over 50℃. Extracting by both ethanol and hot water was better than by ethanol or hot water only. The conditions were firstly extracting with ethanol according to the above conditions and then filter pressing, drying under low temperature, and then extracting with 50℃ hot water, after that, centrifuging, getting rid of the supernatant, and drying under low temperature in the end. Using the artificial diet prepared with the soybean meal extracted by this method could improve the setae dispersion rate of the silkworm larvae after hatching for 24 hours, the raise amplitude was smaller for better feeding silkworm, and continue feeding by this diet could decrease the silkworm weight; the raise amplitude was greater for worse feeding silkworm, and the weight of 3rd instar larvae was very significantly higher than that of control.

KeywordsSoybean meal; Bombyx mori; Feeding inhibition material; Removal method

家蚕人工饲料育是养蚕历史上一项划时代的新技术,日本在1990年稚蚕人工饲料工厂化饲育已占45%以上,但我国至今没有形成规模化的人工饲料稚蚕饲育,原因是多方面的,其中饲料配方是主要原因之一。家蚕一代杂交种和日系品种对人工饲料的摄食性普遍优于中系品种已成为业内共识。中系品种的摄食性差直接导致了蚕种场不能应用人工饲料,而且国内现有的饲料配方不能适应多数现行品种,影响了人工饲料育的推广。研究认为,人工饲料中的重要原料脱脂大豆粉中含有家蚕摄食的抑制物质,但经甲醇、乙醇或水浸提后,可提高家蚕的摄食性,促进蚕体生长发育[1-5]。但对于浸提的温度、时间、方法等没有相关报道,本试验对采用乙醇和热水浸提大豆粉进行研究,以期获得高疏毛率家蚕人工饲料。

1材料与方法

1.1蚕品种

一代杂交种菁松×皓月及中系原种菁松A、荆研和鲁七的秋制浸酸冷藏种。

1.2人工饲料配方

桑叶粉45%、大豆粉30%、淀粉14.8%、绿枝粉5%、VB 1.5%、VC1.5%、柠檬酸2%、氯化胆碱0.2%。其中,除桑叶粉和大豆粉外,其它原料分别为化学试剂级、食品级或饲料级。

1.3大豆粉处理

1.3.1乙醇浸提处理①乙醇浸提温度试验:浸提温度设为30、50、70℃,其它浸提条件为75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,搅拌,浸提4 h,浸提1次。

②乙醇浸提时间试验:浸提时间设为1、2、4、24 h,其余浸提条件为75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,搅拌,30℃,浸提1次。

③大豆粉和乙醇比例试验:大豆粉和乙醇的比例设为1∶2、1∶5、1∶10、1∶20,其余浸提条件为75%乙醇,搅拌,30℃,4 h,浸提1次。

④乙醇浓度试验:乙醇浓度设为55%、75%、95%,其余浸提条件为大豆粉和乙醇1∶10,搅拌,30℃,4 h,浸提1次。

⑤浸提方法试验:浸提方法设为搅拌、超声、微波炉,其余浸提条件为75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,30℃,4 h,浸提1次。

⑥浸提次数试验:浸提次数设为1、2、3次,其余浸提条件为75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,搅拌,30℃,4 h。

1.3.2热水浸提处理温度设为30、50、70、90℃,大豆粉和热水比例为1∶20,搅拌,浸提5 min。

1.3.3乙醇和热水两次浸提处理先用75%乙醇、50℃、1∶20、2 h,搅拌,浸提后压滤,50℃低温烘干,再用50℃热水、1∶20、搅拌后离心,去上清液,50℃低温烘干。

均以未浸提大豆粉配制的人工饲料为对照。

1.4人工饲料制作方法

分别将大豆粉经浸提处理和不做处理的人工饲料干粉加2倍清水,经搅拌调和均匀后装入25 cm×17 cm聚乙烯塑料保鲜袋,饲料厚度约为3~4 mm,压成平板状后用封口机封口,再采用蒸锅100℃熟化灭菌50 min,冷却后待用。

1.5饲养方法

采用9 cm培养皿饲养。收蚁与1龄采用平板育,将已熟化的两种饲料分别放入培养皿内压平消除缝隙后收蚁。每个蚕品种每种饲料重复3皿。黑暗饲育,温度30℃,湿度≥70%。

1.6调查内容

24 h疏毛率,在收蚁后24 h计数疏毛蚕头数与收蚁蚕头数,然后计算二者的百分比;3龄蚕体重,在3龄盛食期随机选取10头称重,计算平均值。

2结果与分析

2.1乙醇浸提温度对家蚕的影响

从图1可以看出,在30℃温度下浸提,菁松×皓月24 h疏毛率与对照差异不显著,菁松A 24 h疏毛率极显著高于对照;在50~70℃温度下浸提,菁松×皓月极显著高于对照。可见,实际操作中乙醇浸提选择50℃即可。

2.2乙醇浸提时间对家蚕的影响

由图2可知,无论是杂交种菁松×皓月还是中系原种菁松A,浸提1~24 h处理24 h疏毛率均极显著高于对照;并且,菁松×皓月24 h疏毛率在浸泡4 h 和24 h处理之间差异不显著,但显著高于浸泡1 h 和2 h 处理;菁松A 24 h疏毛率在浸泡2、4 h 和24 h处理之间差异不显著,但显著高于浸泡1 h 处理。可见,实际操作中乙醇浸提时间采用4 h左右即可。

2.3乙醇浸提比例对家蚕的影响

由图3可知,大豆粉和乙醇1∶2浸提处理,菁松×皓月24 h疏毛率和对照差异不显著,菁松A 24 h疏毛率极显著高于对照,大豆粉和乙醇其他比例浸提处理,菁松×皓月和菁松A 24 h疏毛率均极显著高于对照。其中,1∶10和1∶20处理较好,但1∶20乙醇用量较多,成本较高所以实际操作中乙醇用量在1∶10以上范围内进行选择。

2.4乙醇浸提浓度对家蚕的影响

由图4可知,乙醇浓度在75%和95%时两个家蚕品种24 h疏毛率之间未达到极显著差异水平,但均极显著高于对照,所以乙醇浓度在75%~95%即可。

2.5乙醇浸提方法对家蚕的影响

由图5可以看出,两品种家蚕24 h疏毛率均以微波炉处理效果好,优于搅拌,超声处理效果最差,所以实际操作中有条件可采用微波炉,没有条件可采用搅拌。

2.6乙醇浸提次数对家蚕的影响

由图6可以看出,浸提次数之间差异不显著,可能由于浸提次数太多會导致其它营养成分过度流失造成,所以实际操作中浸提1次即可。

2.7热水浸提温度对家蚕的影响

从图7可以看出,50~90℃热水浸提处理两品种24 h疏毛率均极显著高于对照,70~90℃效果更好。所以实际操作时热水浸提温度可依据试验要求及成本承受力在50~90℃的范围内进行选择。

2.8乙醇和热水两次浸提对家蚕的影响

从图8可以看出,采用热水和乙醇两次浸提的24 h疏毛率普遍要高于单独采用乙醇或热水浸提的效果。其中对杂交种,三种浸提效果之间没有显著差异,但对中系原种的效果就比较明显,乙醇和热水两次浸提极显著优于热水浸提,热水浸提优于乙醇浸提。

2.9乙醇和热水两次浸提大豆粉对其他家蚕品种的影响

本试验还采用2.8中乙醇和热水两次浸提的大豆粉配制的人工饲料进行其他中系品种如鲁七和荆研的24 h疏毛率和3龄蚕体重试验,从收蚁至调查采用1次育,试验结果见图9和图10。可以看出两个品种24 h疏毛率均为两次浸提处理高于对照,对于人工饲料摄食性差的品种如荆研来说,提高幅度较大,可以从4%提高至80%以上,对于人工饲料摄食性好的品种如鲁七来说,24 h疏毛率提高并不大。而如果继续采用该饲料饲育,荆研3龄蚕体重极显著高于对照,但明显低于鲁七,但鲁七3龄蚕体重极显著低于对照。

3 讨论与结论

在以往相关报道中,有采用70%乙醇[7],也有采用90%、95%乙醇[1,6],本试验中75%和95%都可以,试验结果的不同可能与浸提操作、试验品种等不同有关。在所有条件中,浸提比例影响较大,所以在具体操作中,浸提比例至少要在1∶10以上,最好能达到1∶20。乙醇用量较大,成本也相对较高,但是生产中,可以采用该大豆粉配制收蚁和1龄用饲料,2龄以后可更换为普通饲料,因为随着蚕的生长大豆粉中忌避因素的影响减少[2],这样可以减少成本。另外对于摄食性好的品种,长期采用这种饲料会影响蚕体重,所以更换饲料也可以避免这种损失。

文獻中还有采用甲醇浸提的,因为甲醇对人体有伤害,可操作性差,所以生产上建议采用乙醇和热水。大豆粉中的家蚕摄食抑制物质有醇溶性的,也有水溶性的,所以采用乙醇和热水两次浸提效果较好。两次浸提的顺序建议先乙醇后热水,因为采用乙醇浸提后,很容易出现乙醇挥发不彻底的情况,这样会极大地影响疏毛率,而采用先乙醇后热水浸提,可以避免上述情况。采用乙醇浸提,大豆粉和乙醇很容易分离,但是采用热水浸提,如果浸泡时间较长就很难分离,如果有条件可以采用离心机,没有条件可以减少浸泡时间,10 min后就沉淀倒掉上清液,然后低温烘干。

虽然采用该大豆粉可将荆研的24 h疏毛率提高到80%,而且3龄蚕体重也极显著高于对照,但是仍然低于其他摄食性优良的品种,说明大豆粉中的摄食抑制物质仍有残留,该方法可使部分摄食性较好的品种接近生产水平,但对于摄食性差的品种若想使其达到生产水平仍需继续研究。

影响家蚕对人工饲料摄食性的因素众多,如品种、个体,蚕种的滞育性、性别、发育阶段、龄期、饱食或饥饿程度、转青卵和蚁蚕冷藏处理,人工饲料的硬度、粘度、脆度、酸碱度、成熟度、含水率等理化性状,饲料的加工、调制、贮存,给饵后放置时间、给饵方法、给饵次数、给饵量,及饲养密度、眠起处理、饲料保质措施、养蚕容器等[8],这些因素也可能会影响浸提后的效果。

参考文献:

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[8]崔为正,张升祥,刘庆信,等.我国家蚕人工饲料的研究概况及生产实用化进展[J].蚕业科学,2016,42(1):3-15.

山东省盐碱地分布、改良利用现状与治理成效潜力分析

董红云1,朱振林1,李新华1,杨丽萍1,张正2

(1.山东省农业可持续发展研究所,山东济南250100;2.山东省农业科学院,山东济南250100)

摘要:

对山东省11个地级市40个县的盐碱地分布面积以及利用现状进行全面系统的调查,结果显示,山东省盐碱地广泛分布,可分为滨海盐碱地和内陆盐碱地两种类型,总面积为5 926.73 km2,主要集中分布在东营、滨州、潍坊和德州市。其中轻度盐碱地2 655.07 km2,占44.80%,中度盐碱地1 718.13 km2,占28.99%,而重度盐碱地面积达1 553.53 km2,占26.21%。全省盐碱耕地3 863.80 km2,盐碱荒地2 062.93 km2,盐碱地利用率高达65.19%。除东营市河口区外,山东省各县市盐碱地改良利用率普遍较高,2000—2010年间山东省累计投入31.80亿元,治理改良盐碱地2 532.67 km2,新增粮食生产能力132.39×104 t。本研究还对山东省较成熟的盐碱改良模式以及治理过程中存在的问题进行了介绍与分析,可为今后盐碱地改良利用和农业可持续发展提供科学理论依据。

关键词:山东省;盐碱地;分布;改良;利用潜力

中图分类号:S156.4(252)文献标识号:A文章编号:1001-4942(2017)05-0134-06

Analysis on Distribution, Utilization Status and

Governance Effect of Saline-Alkali Soil in Shandong Province

Dong Hongyun1, Zhu Zhenlin1,Li Xinhua1,Yang Liping1, Zhang Zheng2

(1. Shandong Institute of Agricultural Sustainable Development,Jinan 250100, China;

2. Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100, China)

AbstractThe distribution area and utilization status of saline-alkali soil were conducted systemic investigation in 40 counties of 11 cities in Shandong Province. It turned out that saline-alkali soil was widespread in Shandong Province, which could be divided into coastal and inland saline-alkali soil. The total area was 5 926.73 km2,and it was mainly distributed in Dongying, Binzhou,Weifang and Dezhou. The mild, moderate and severe saline-alkali soil area were 2 655.07, 1 718.13 km2 and 1 553.53 km2 accounting for 44.80%, 28.99% and 26.21%, respectively. The area of saline-alkali arable land and saline-alkali barren land were 3 863.80 km2 and 2 062.93 km2 respectively, which indicated that the utilization rate of saline-alkali soil reached up to 65.19%. Except for Hekou Region in Dongying City, the utilization rate of saline-alkali soil in all cities of Shandong Province were generally higher. During 2000-2010, 3 180 million yuan had been invested in Shandong Province to manage the saline-alkali soil, and it had added the improved saline-alkali land of 2 532.67 km2 and the grain production capacity of 132.39×104 tons. In addition, we introduced the relatively effective model for improvement of saline-alkali soil and analyzed some problems in the process of improvement, so as to provide a scientific basis for the improvement of saline-alkali soil and agricultural sustainable development.

KeywordsShandong Province; Saline-alkali soil; Distribution; Improvement; Utilization potential

盐碱土是土壤经过盐化和碱化过程形成的盐化土和碱化土,因其含有较多的盐碱成分,导致土壤的物理化学性质发生显著改变,表现为土壤板结、结构差、土壤pH值增高和有效养分缺乏等现象,土壤盐碱化过程严重影响了土壤质量、土壤生态过程以及动植物的生长[1,2]。盐碱土在世界100多个国家普遍存在,面积达9.55×108 hm2,占全球总面积的10%,且以每年100.0×104~150.0×104 hm2的速度递增,土壤盐碱化已经成为备受瞩目的世界性问题[3,4]。

我国是受土壤盐碱化危害最严重的国家之一,总面积达9 913×104 hm2,约占国土面积的10.3%。全国各省份均有分布,主要分布在西北、华北、东北以及沿海地区[5,6]。分为东部滨海盐土及滩涂、黄淮海平原盐碱土、东北平原盐碱土、半漠境内陆盐土和青新极端干旱漠境盐土,受地理和气候等环境因素差异的影响,各地盐碱土面积、盐化程度和盐分组成存在显著差异,具有明显的季节性和强烈的表聚性[7]。

山东省盐碱土主要包括黄淮海平原盐碱土和滨海盐碱土。黄淮海平原内陆盐碱土多呈斑块状插花分布,盐分表聚性强,经过长时间的农业开发投入和不断改良,盐碱土面积逐渐缩小,盐碱化程度也明显减轻[6,8]。近百年来黄河不断淤积形成新陆地——黄河三角洲,黄河河口以年平均2.2 km的速度向浅海推进,滩涂面积和滨海盐土则不断增加[9]。滨海盐碱土向海岸线方向延伸,逐渐由非盐碱土变为弱盐碱土、中盐碱土和强盐碱土,含盐量和盐碱化程度越来越高,盐碱荒地广泛分布[10]。

我国耕作历史悠久,农田资源已被充分开发利用,随着人口的增长,耕地资源和粮食安全问题日益突出。改良利用盐碱地资源,提高盐碱地利用率,使其成为我国重要的耕地后备资源,是解决我国耕地资源锐减、保证粮食生产安全的重要途径之一。为此国土资源部在《全国土地利用总体规划纲要(2006—2020)》中提出“优先开发缓坡丘陵地、盐碱地、荒草地、裸土地等未利用地和废弃地”和“综合运用水利、农业、生物以及化学措施,集中连片改良盐碱化土地”等政策部署。为推进山东省盐碱地治理利用,亟需对山东地区盐碱地资源和改良利用现状进行全面系统的调查与分析,以期为山东省盐碱地改良利用和农业可持续发展提供科学依据。

1调查区域与方法

针对山东省盐碱面积分布较大的县(市)进行调查,主要包括东营市、滨州市、潍坊市、德州市、淄博市、烟台市、青岛市等11个地级市40县(区),调查面积达11.40×104 km2。调查形式采用实地考察、发放调查表,访谈和咨询地区相关人员。共发放调查问卷1 500多份,訪问人员达6 000多人。调查主要内容为被调查地区盐碱地的面积、分布、改良利用情况和改良的成功经验及存在的问题。同时收集2000年以来的资源投入、盐碱治理成效与粮食增产相关统计资料和数据。

2盐碱地现状与治理

2.1盐碱地分布与利用现状

2.1.1盐碱地分布现状根据第二次全国土壤普查数据显示,山东的盐碱土主要类型包括滨海盐土、沼泽盐土和潮盐土[11]。本次调查结果(表1)显示,山东省共有盐碱地5 926.73 km2,占山东总面积3.78%。山东省的盐碱地根据其成因和分布规律,可分为滨海盐碱地和内陆盐碱地两种类型。滨海盐碱地主要集中分布在东营、滨州和潍坊市,其面积和所占盐碱地总面积的比例分别为:东营市2 263.33 km2,占比38.19%,滨州市1 619.33 km2,占比27.32%,潍坊市688.67 km2,占比11.62%,三市盐碱地的全省占比超过75%。少部分滨海盐碱地还分布在烟台市(主要在莱州)和青岛市(主要在胶州)。内陆盐碱地主要分布在滨州市部分区域和德州、聊城和菏泽市等黄河冲积平原地区。其中德州市555.0 km2,占比9.36%,聊城市244.0 km2,占比4.12%,菏泽市319.34 km2,占比5.39%。中部济南、济宁和淄博市(主要在高青县)亦有小面积盐碱地分布,面积分别为34.67 km2、114.00 km2和17.34 km2,分别占0.59%、1.92%和0.29%。

山东省盐碱地中轻度盐碱地2 655.07 km2,占44.80%,中度盐碱地1 718.13 km2,占28.99%,而重度盐碱地面积高达1 553.53 km2,占26.21%。重度盐碱地主要是滨海盐碱土,集中分布在东营、滨州和潍坊,占重度盐碱地总面积的92.35%。其中东营市961.33 km2、滨州市324.87 km2、潍坊市146.67 km2,分别占山东省重度盐碱地总面积61.88%、20.91%、9.44%。内陆盐碱地以轻度、中度为主,德州轻度盐碱地453.6 km2、中度盐碱地79.87 km2、重度盐碱地21.47 km2,分别占德州市盐碱地比例81.72%、14.39%、3.87%。聊城市轻度盐碱地144.00 km2、中度盐碱地58.66 km2、重度盐碱地41.33 km2,分别占聊城市盐碱地比例59.02%、24.04%、16.94%。菏泽市轻度盐碱地215.34 km2、中度盐碱地65.33 km2、重度盐碱地38.67 km2,分别占菏泽市盐碱地比例66.06%、20.04%、11.86%。济南、济宁、淄博、青岛和烟台地区盐碱地面积较小,盐碱度较低,其中青岛和淄博没有重度盐碱地分布。

2.1.2盐碱地利用现状我国尤其是黄淮海平原盐碱土治理改良工作开始较早,于20世纪80年代便在旱涝盐碱综合治理、盐碱农业发展战略以及水盐运动等科学研究方面取得重大进展。黄河三角洲形成较晚,近几年滨海盐碱土改良利用才得以全面系统开展,但成效卓著,形成一系列成熟的盐碱地改良技术和方法,实现了山东省生态和经济协同健康发展。

本次调查结果显示,山东省盐碱耕地3 863.80 km2,盐碱地的利用率高达65.19%。盐碱荒地2 069.93 km2,其中未开垦利用过的盐碱荒地1 601.8 km2,开垦过后撂荒的盐碱荒地338.87 km2,无利用价值的盐碱荒地仅为117.47 km2(表2)。即山东省共有5 809.26 km2的盐碱耕地和盐碱荒地需要持续进行改良治理和利用。盐碱耕地的开发利用多基于轻度盐碱地,其中轻度盐碱耕地占盐碱耕地的61.06%,中度盐碱耕地占27.75%,而重度盐碱地改良利用仅占11.19%。相反盐碱荒地中轻度盐碱地仅占14.35%,中度盐碱地占31.31%,重度盐碱地达54.34%,未利用的比例较高。滨海重度盐碱地比例较高,盐碱地利用率较低,平均利用率为59.81%,而内陆盐碱地平均利用率高达84.06%。

2.1.3主要县市盐碱地分布与利用现状针对盐碱面积分布较大的地区进行详细调查,主要包括东营市、滨州市、潍坊市、德州市等11个市40县(区)。结果显示不同地市盐碱地分布情况不同,治理利用模式和成效存在很大差异(图1)。

东营市位于黄河三角洲,共有盐碱地2 263.33 km2,以滨海盐碱地为主,在各辖区均有分布。其中河口区盐碱地面积最大,占比57.15%,其次是垦利占17.21%,利津占9.36%,广饶占8.53%,东营区占7.80%。盐碱耕地占东营市盐碱地总面积比例为46.95%,各县区盐碱耕地占该县市(区)盐碱地面积比例差异较大,河口区占28.39%,垦利占65.81%,利津占60.06%,广饶占74.83%,东营区占94.34%。除河口区以重度盐碱地为主、利用率较低且主要以盐碱荒地形式存在外,东营市盐碱地利用率普遍较高。

滨州市地貌类型包括黄泛平原、滨海平原和渤海湾滩涂。盐碱地主要分布在沿海地区和黄河冲积平原,共有1 619.33 km2。滨城、惠民、阳信、无棣、沾化、博兴和邹平县(区)均有分布,其中无棣、沾化、惠民和邹平县(区)盐碱地面积较大,分别占滨州市盐碱总面积的20.58%、11.94%、19.63%和16.47%。无棣和沾化分布有大面积盐碱荒地,而惠民和邹平的盐碱地以盐碱耕地为主,其次滨城、博兴和阳信的盐碱地面积较小,分别占6.71%、6.33%、4.32%。盐碱耕地占滨州市盐碱地总面积的69.53%,各县区盐碱耕地占该地盐碱地面积的比例均大于50%,分别是惠民占100.0%,邹平占100.0%,滨城占83.67%,博兴占78.39%,阳信占61.40%,无棣占60.24%,沾化占51.79。滨州市盐碱地利用率普遍较高。

潍坊市共有盐碱地688.67 km2,主要分布在寿光、寒亭和昌邑3市(区)。其中寿光盐碱地面积较大,占潍坊市盐碱地总面积54%,其次是昌邑占37%,寒亭占9%。寿光、昌邑和寒亭的盐碱地均分布有盐碱荒地,盐碱耕地面积占潍坊市盐碱地总面积比例为76%。各县市(区)盐碱耕地面积占该县市盐碱地面积比例分别为寒亭84%、寿光80%、昌邑69%。盐碱地利用率较高。

德州市地貌类型为缓平坡地、封闭型洼地及洼地边沿,土壤含盐量均在0.3%以上。共有盐碱地555.0 km2,在乐陵、宁津、夏津、禹城、陵城、庆云、临邑、武城、平原和齐河共10县市(区)均有分布。各县市(区)盐碱地面积占德州市盐碱地总面积比例分别为:齐河40.79%、禹城12.44%、夏津9.95%、乐陵7.12%、平原12.88%、武城5.59%、陵城4.89%、庆云4.42%、宁津1.03%、临邑0.89%。其中盐碱耕地占盐碱地总面积比例为96.72%,各县市(区)盐碱耕地在该地盐碱地中所占比例均在90%以上,表明德州市盐碱地主要以盐碱耕地的形式存在,大量盐碱地都得到有效治理与利用。

2.2盐碱地治理成效与潜力

2.2.1主要盐碱地成功改良模式 近年来,山东省在盐碱地改良治理中投入大量人力和物力,经过长期的实践和探索,取得了大量治理盐碱地的技术和经验,尤其在滨海盐碱地治理方面成效更为显著。

2009年东营市从荷兰引进暗管排碱技术,改良黄河三角洲盐碱地。暗管排碱根据“盐随水来、盐随水去”的水盐运动规律,将淋洗土壤而渗入地下的含盐水排走[12]。利用专业埋管机将具有滤水、排盐功能的PVC管道埋于地下1.7~2.0 m深处,把碱水引到暗管,然后集中排到明渠,从而控制地下水位,降低土壤的毛細上升,抑制返碱降低土壤的碱性。

“台田-浅池”型综合土地利用模式(挖土成池,筑土为台,台田种植,浅池养殖)基于广泛分布黄河沿岸盐碱地的台田耕作,是一种滨海盐碱地综合改良模式。在盐碱地上筑台田,抬高土地耕种层,拉大与地下水的距离,避免地下水通过蒸发把盐分带到土壤表层,通过引水和降雨灌溉,使台田中的盐分下降,并随排水沟排走,达到永久性排碱效果。通过“池塘-台田-排碱沟”生态良性循环,形成台田种植农作物、坑塘养殖水产品的“上农下渔”立体生态体系。

在重度盐碱地区,还成功开发出稻田养鱼模式。地势低洼、地下水位较高、水源充足、无排水出路、土质较粘、土壤含盐量0.5%~0.8%的重度盐渍土适宜发展稻田养鱼模式。不仅有利于土壤有机质的积累、提高土壤养分含量和氮素利用率,而且能改善土壤理化性质,提高土壤生物活性。鱼在稻田中能活水松土,吃掉杂草、浮游动物、底栖动物和部分害虫,直接或间接起到增施肥料的作用[13]。

此外种植耐盐碱林木和牧草也是重要的改良盐碱地措施。造林可改善土壤结构,降低造林地土壤密度、孔隙度、含盐量和土壤生态[14,15]。黄河三角洲地区和菏泽、聊城等黄河冲积地区均开展了一系列造林抑制土壤返盐的治理措施,并构建了抑制土壤返盐效果显著的农林复合模式。

2.2.2盐碱地治理成效调查显示2000—2010年间,山东省各级政府及相关单位累计投入31.80亿 元,与当地群众相结合,通过兴修水利工程、修筑台田、开展配套栽培措施等,累计治理盐碱地2 532.67 km2。大部分盐碱荒地变成了盐碱耕地、中产田和稳产高产田,改良后的盐碱地一般种植粮食、棉花、水稻及经济作物,根据调查的产量和改良面积,2000—2010年间新增粮食生产能力132.39×104 t。其中东营市累计投入6.38亿元,累计治理改良盐碱地387.33 km2,新增粮食生产能力13.86×104 t。德州市累计投入8.90亿元,累计治理盐碱荒地311.80 km2,新增粮食生产能力35×104 t。滨州市累计投入3.75亿元,累计治理盐碱荒地555.20 km2,新增粮食生产能力24.79×104 t。潍坊市累计投入2.50亿元,累计治理盐碱荒地67.67 km2,新增粮食生产能力3.69×104 t。盐碱地治理后,提高了土地利用率和粮棉生产能力,增加了农民收入,改善了生态环境,使山东省获得了显著的经济、生态和社会效益。

2.2.3盐碱荒地利用潜力山东省尚有2 062.93 km2盐碱荒地,但各地区因地制宜,均已探索出较成熟的盐碱改良模式。基于治理现状,调查当地农民和政府对现有盐碱荒地的未来利用情况(表2)发现,无利用价值的盐碱荒地面积仅为117.47 km2。

东营市盐碱地面积最大,但东营市台田-浅池模式发展成熟,台田种植粮棉与果蔬,浅池种植稻藕,养殖禽鱼与虾蟹等,现在水产养殖已经成为东营市的支柱产业。调查显示,农民普遍认为所有盐碱荒地具有利用价值,未来均可得到高效开发利用,发展规模化水产养殖。

滨州市可利用盐碱荒地占盐碱荒地总面积89.77%,无利用价值的盐碱荒地占10.23%,其中盐碱面积较大的无棣可利用盐碱荒地213.33 km2,尚有6.67 km2盐碱荒地难以利用。而沾化地处渤海湾南岸,土壤含盐量高,作物产量很低,但近年来积极引进作物高产新品种以及耐盐苗木,建设“渤海粮仓”现代农业示范园和耐盐碱树种育苗产业园区,成功改良利用盐碱土地资源,提高地区粮食生产和优化区域生态环境。当地农民普遍认为沾化虽盐碱面积达180 km2,但均具有利用价值。

潍坊市可利用盐碱荒地128.67 km2,占盐碱荒地总面积82.48%。德州市可利用盐碱荒地14.67 km2,占盐碱荒地总面积81.48%,聊城市可利用盐碱荒地52.67 km2,占盐碱荒地总面积85.87%,菏泽市可利用盐碱荒地71.33 km2,占盐碱荒地总面积76.43%。对于滨海经济较为发达地区,盐碱地资源精细经营,可用其发展水产养殖及观光旅游业等。内陆盐碱地可采取农水结合、农林牧结合,运用综合措施,因地制宜地发展农林牧业、特种种植(果蔬、花卉等),以提高土壤肥力和利用率。由此可知山东省具有较大的盐碱地治理潜力。

3山东省盐碱地治理中存在的问题

土壤盐碱化地区生态环境十分脆弱,开发利用不当极易造成当地生态环境的恶化,因此,应加大盐碱地资源可持续利用研究力度,探索盐碱地资源利用的多种途径,以推动盐碱化地区生态环境改善和社會可持续发展。山东省的盐碱地治理工作虽然取得一定成绩,但还存在一些困难和问题。

首先盐碱地开发利用缺乏统一、长远的规划,开发无序,经营粗放,重治理轻保护,导致已经治理改良的盐碱地重新发生盐渍化,引起生态环境恶化。具体表现在盐碱地治理投资力度不够,导致一些高标准、高资金工程无法实施。由于成本太高,即使一些比较成熟的排碱技术也没有得到大面积推广。农业灌排体系不完善,存在标准低、老化失修现象。调查发现山东省盐碱地集中分布地区,农田灌溉普遍采用土渠输水、大水漫灌等方式,浪费有限的淡水资源,并导致地下水位埋深浅,土壤次生及原生盐碱化严重,从而导致盐碱化—引水压碱—盐碱化的恶性循环。

再者受传统观念的影响,对咸水(微咸水)资源和盐生植物资源的开发和利用不够。传统的盐碱地利用主要是采用水利工程措施改良,通过抽提地下水,淡水压盐,降低地下水位,实现盐碱地改良。在思想观念上,过分强调盐碱地治理与改造,研究发现,采用适宜的微咸水灌溉,虽会降低粮食产量,但可节约淡水资源,充分发挥盐碱地的利用价值[16]。

耐盐植物可在盐碱地上正常生长,能在改善土壤质量、维持生态平衡方面起到重要作用,具有不可低估的生态和经济价值[17,18]。白刺、柽柳和碱蓬等均是重盐碱地上生长的重要植物种类,研究显示具有很好的生态修复功能[19,20]。在东营市、滨州市等地调研发现,当地广泛种植刺槐、白蜡等纯林或混交林或枣树和梨树等经济林,以及苜蓿和柳枝稷等牧草,但对碱蓬和柽柳等重盐碱地植物资源利用较少,人们普遍没有重视其生态价值,严重影响了盐碱地的开发和利用。加强耐盐植物开发利用,对推进盐碱地区农业调整、改善生态环境、促进区域农业可持续发展具有重要作用。

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