盐土农业激发农业更多可能性

文/陈红新 本刊编辑

耕地是土地利用的重要方式，是人类赖以生存的基础，也是广大农民群众抵御就业风险的屏障，对维护社会的稳定意义重大。新中国成立以来，我国人口快速增多，对粮食的需求也日益增长，但是我国的耕地面积却在不断减少。基于《中国统计年鉴》和《中国土地资源公报》的数据，截至2018年，我国耕地面积约为1.348×108hm2，呈现出从2009年开始逐年减少的趋势[1]。我国人均耕地少、耕地质量总体不高、耕地后备资源不足等土地基本国情将长期存在，耕地保护面临多重压力。2019年两会期间，习近平总书记再次强调，耕地是粮食生产的命根子，推动藏粮于地、藏粮于技，确保重要农产品特别是粮食供给，是实施乡村振兴战略的首要任务。因此，受限于资源禀赋，急需开发土地来补充耕地数量，更重要的是合理开发具备利用条件的土地。

盐碱化土地是我国农业生产和国民经济可持续发展的巨大土地资源，治理改良盐碱地，是补充耕地资源、从战略高度保障国家粮食安全的重大举措，是缓解人地矛盾、推进国民经济又好又快发展的迫切需求。《全国土地利用总体规划纲要（2006—2020年）》提出，在不破坏生态环境的前提下，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，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；《关于加强盐碱地治理的指导意见》指出了加大支持力度、协调整合资源、推进治理科研、实施示范推广、合理利用水资源、建立长效监管机制、提高市场化程度等7项措施，以期推进盐碱地治理工作。

我国盐碱地分布及改良现状

盐土为一系列受土体盐碱成分作用的土壤，它包括不同程度盐化和碱化的各种类型土壤，也称为盐渍土或盐碱土。当土壤表层或亚表层（即耕作层，一般厚度为20～30 cm）中水溶性盐类的累积含量超过1‰或2‰时（富含石膏情况下），或当土壤碱化层的碱化度超过5%时，就属盐渍土范畴[2]。

盐胁迫是一种重要的非生物逆境，影响着20%的世界灌溉农地，土壤盐渍化作为一种限制农作物产量的主要因素，对农业维持不断增长人口的能力有危害作用。有专家认为，我国的盐土如能开发利用，以最低农业产量每667 m250 kg计算，每年能增加300亿kg油料、35亿kg食用油、25亿kg优质蛋白质饲料，潜力巨大。

盐碱地在我国分布广泛，遍及西北、东北、华北等地区，其中西北干旱地区因蒸发强烈，盐碱地分布最广，地表积盐严重；华北平原、松辽平原、大同盆地的低洼地区，也有盐碱地分布。盐碱地分布极为广泛，类型也是多种多样，主要包括东部滨海盐碱地、黄淮海平原盐渍土、东北松嫩平原盐碱地、半荒漠内陆盐土、青海新疆极端干旱的漠境盐土等。

据联合国教科文组织与联合国粮食及农业组织不完全统计，全球盐碱化土地总面积约9.5亿hm2，约占世界陆地总面积的10%。我国盐碱（渍）地面积大约9 913万hm2，是世界盐碱地大国之一，其中严重盐渍化土壤大约3 666.7万hm2，主要分布在包括东北、西北、华北和滨海地区在内的17个省份[3]。

据第二次全国土壤普查资料统计，在不包括滨海滩涂的前提下，我国盐渍土可开发利用的面积多达1 333.3万hm2，占我国耕地总面积的10%左右。我国并不是唯一一个面临过度盐碱地问题的国家，在世界范围内，由于海平面上升和气候变化导致的降水变化，盐碱地总面积在持续增加。

传统盐碱地改良方法集中在水利工程、农业技术、化学技术等方面，其中水利改良是建立完善的排灌系统，严格控制地下水水位，通过灌水冲洗、引洪放淤等，不断淋洗和排除土壤中的盐分；化学改良是对碱土、碱化土、苏打盐土施加石膏、黑矾等改良剂，降低或消除土壤碱分，改良土壤理化性质；农业技术改良是采取深耕、平整土地、加填客土、盖草、翻淤、盖沙、增施有机肥等措施改善土壤成分和结构。以上3种措施虽然都具有一定的成效，但也存在不同程度的短板，例如水利工程造价过高，除了洗掉土壤中存在的钠、氯等离子外，会连同洗掉土壤中某些植物所需的矿物元素（氮、钾、铁和锌等），影响植物生长；化学措施在改良中将一定量的Ca2＋和SO42-引入盐碱地，造成土地的二次污染；农业措施成本低、操作简单，但作用时间较短，仅可满足短期的种植需求等[4]。盐碱地区一般缺乏淡水资源，但地下咸水资源和海水资源并不缺乏，如何减轻盐胁迫对农业生产的影响，使大面积的盐碱地和丰富的咸水、海水资源可以为农业生产所用，成为当前研究的热点。

大力开发盐土农业

盐土农业与耐盐植物

由于盐碱土壤传统改良方法需大量资金和淡水，难以全面推广，盐土农业成为研究的新关注点。所谓盐土农业，是指在盐渍土上种植作物，主要利用地下咸水或海水进行灌溉的农业。发展盐土农业的关键是要选育和培育出耐盐性强、有一定经济价值的耐盐植物品种[5]。

广义的耐盐植物是指所有在盐环境中能不同程度地忍受、拮抗和生活的植物。严格的讲，在一般的盐度（如5‰左右）下能正常生长，但盐度稍高生长发育受到明显抑制的植物称为耐盐植物，如甜菜、大麦、棉花等。基于植物类型多、耐盐范围大、抗盐机制不一、形态结构复杂等原因，盐生植物并没有确切的定义。1980年，Greenway等综合了前人的一些意见，认为在3.3 bar（相当于70 mmol/L单价盐）以上渗透压盐水中能生长的自然植物区系就是盐生植物[6]。盐生植物由于其与盐土环境的协同进化，从而可以有效改良土壤盐分，根据其对土壤盐分改良机理的不同，可分为真盐生植物、泌盐盐生植物、假盐生植物等，其中真盐生植物和泌盐盐生植物常用于盐碱土改良和城市绿化。

盐土农业需要的是可以作为粮食、油料、蔬菜、饲料、药材、能源等开发的有经济价值的耐盐植物和盐生植物。近年来改良和利用盐碱地的生物学措施主要包括：开展植物耐盐生理和提高植物耐盐能力的研究，其目的是使不耐盐的植物能够在盐渍土上正常生长发育，获得经济效益；在盐碱土壤上引种和驯化有经济价值的盐生植物；利用传统的杂交技术和遗传工程方法培育抗盐新品种和培育转抗盐基因植物。其中优选第2种措施，费用少、见效快，盐碱地在利用过程中可以得到较好的改良。

国内外发展概况

多年来耐盐经济植物的开发和盐土农业的发展引起国际学术界和多国政府的重视。这方面研究活跃的国家有美国、以色列、巴基斯坦、印度、埃及等。使用海水（或咸水）灌溉的作物包括：玉米、小麦、棉花、蔬菜、高粱、甜菜、燕麦、苜蓿、黑麦草、红花、洋蓟、枣椰树、梨树和谷类作物。

以色列从20世纪70年代开始，利用远缘杂交培育出一系列耐盐番茄品系。意大利利用海水灌溉的白菜、甜菜长势良好，且含糖量高。加拿大的耐盐、耐寒的紫羊茅品系及美国的全海水浇灌的大麦品种、印度的耐80%海水的春小麦等，都是利用现有的耐盐或盐生植物品种经海水浇灌驯化，再逐步选择提高其抗盐性，最后选育出来的。

我国从20世纪60年代开始海水灌溉植物的研究。南京大学仲崇信教授从英国引进了抗盐植物大米草，20世纪70年代末又从美国引进互花米草，主要用于保滩护堤、促淤造陆，在绿化海滩、净化环境、改善土壤方面，效果十分明显。山东师范大学和东营市农业科学研究所于1998 年在山东东营市建立了27 hm2的盐生植物园。中国农业科学院于20世纪80年代也开始了咸水灌溉的研究，咸水灌溉的作物有大麦、小麦、棉花、蔬菜等。中国科学院植物研究所对芹菜、白菜、叶用甜菜、甘蓝、西洋菜、番茄、菠菜等18种蔬菜的300个材料进行了大规模的种质资源筛选，从芹菜、叶用甜菜等植物中筛选出20多个能耐1%NaCl或1/3海水盐度的蔬菜品系，产量为淡水水培的80%～90%，其中芹菜的1个品系可在1/2海水中正常生长[7]。

耐盐种质资源开发与鉴定

分布

根据赵可夫的调查，中国盐生植物共有502种，分属71科218属，占世界盐生植物总数的27%左右[8]。其中食用价值较大的盐生植物有7科17种，以菊科和藜科居多。菊科：蒲公英、刺儿菜、山苦荬、苣荬菜、蒙古鸦葱、茵陈蒿；藜科：盐地碱蓬、猪毛菜、盐角草、灰绿藜、地肤；蓼科：扁蓄、酸模；蔷薇科：朝天委陵菜；十字花科：荠菜；马齿苋科：马齿苋；伞形科：水芹。中国耐盐碱植物资源分为8大分区，包括内陆盆地极端干旱盐渍土分布区、内陆盆地干旱盐渍土分布区、宁蒙高原干旱盐渍土分布区、东北平原半干旱半湿润盐渍土分布区、黄淮海平原半干旱半湿润盐渍土分布区、滨海盐渍土分布区、西藏高原高寒和干旱盐渍土分布区、热带滨海盐渍化沼泽分布区。

引种驯化与分子育种

根据过往的调查研究及经验，在盐碱地改良过程中，采取边利用边改良和在利用中进行改良的策略是可取的。首先是选取有一定经济价值的植物，引种前弄清楚被引植物的最适生长条件，如日照长度、温度、湿度、土壤酸碱度、耐盐范围等；其次是选择适合的引种地区，应尽可能与被引植物原产地区的生态条件相近；然后根据不同要求来选择被初次筛选出来的盐生植物的某些有利性状；接着要进行生产力的测定，如果一种盐生植物营养部分或种子产量低，即使有较高的营养价值也不适合引种。若引种可行性得到了证实，就有必要研究其播种、栽培、施肥、灌溉等田间管理措施，摸清其生长发育规律，以便进行更大面积的推广，从而获得经济效益。

除了直接利用野生种质资源进行常规杂交培育新品种，耐盐植物选育采用分子育种的方式更加具有针对性，即利用DNA重组技术把耐盐相关的目的基因或DNA转移到受体植物细胞，进行耐盐植物育种，创造出新的耐盐作物品种。分子育种打破了物种间遗传物质横向转移的壁垒，避免了大量盲目试探性的研究，加快了研究的进度。例如将盐生植物红树的总DNA导入豇豆、辣椒、茄子、番茄等作物，获得的相对稳定的转化株种植在海滩上，用含盐2.5%的海水直接灌溉，部分植株可开花、结果，耐盐性得到了提升。

耐盐性鉴定

在引种驯化及分子育种过程中，耐盐植物的耐盐性鉴定至关重要。盐胁迫对植物的影响主要体现在2个方面，一是对植物生长发育的影响，二是对植物生理生化代谢方面的影响。作物耐盐性的评价指标及方法主要如表1所示[9]。

种子萌发期是作物生育期中对盐胁迫最为敏感的时期之一，许多研究都表明种子萌发期耐盐性可以反映出该品种其他时期的耐盐性；而且由于其具有鉴定简单易行、周期短等优点，成为当前作物耐盐性鉴定的主要鉴定时期。目前在蔬菜作物种子萌发期耐盐性鉴定方法中主要有2个关键点：第1个关键点是确定耐盐性鉴定的NaCl浓度。不同的蔬菜作物，甚至是同一蔬菜作物不同品种对盐胁迫的耐受性都各不相同，而且种子在萌发期对盐浓度又极为敏感，筛选浓度过高或过低都达不到理想的效果。因此，筛选出适合的耐盐性鉴定盐浓度是耐盐性鉴定中的首要问题。第2个关键点是确定耐盐性鉴定指标和耐盐评价体系。

分子标记辅助选择是一种新技术，它可以从

分子水平上快速准确地分析个体的遗传组成，从而实现对基因型的直接选择。目前耐盐QTL（quantitative trait locus）定位以及耐盐分子标记辅助选择在水稻、大麦等大田作物上研究较多，蔬菜作物中类似研究主要集中在番茄上。植物耐盐性是多种生理过程的总体反应的结果，不同植物在不同生长时期的耐盐性都存在差异，因此任何单一指标都不能有效且准确地评价其耐盐性。所以，采用多项指标对植物耐盐性进行综合评价是相对比较科学合理的。植物耐盐性综合评价方法有很多，主要有：主成分分析法、相关分析法、隶属函数法、主成分赋分权重法、回归分析及通径分析法等。实际应用中大多采用 多种方法进行综合评价。

表1 耐盐性鉴定指标

耐盐蔬菜的推广应用

自然耐盐蔬菜

一些盐生植物的果实、种子、叶片、块根等含有丰富的营养成分，可以作为食品原料。培育和开发蔬菜类盐生植物品系，通过开展盐生蔬菜系列特色食品的生产加工、开发“海味”绿色蔬菜，可以丰富市场蔬菜类型，创造和实现应用价值，促进大农业的发展。

目前已在大田试种成功的自然耐盐蔬菜有海芦笋、盐地碱蓬、冰菜、番杏、白子菜，这些耐盐蔬菜的特征可以提高盐碱地植被覆盖度，减少土壤水分蒸发，防止土壤返盐，降低土壤表层含盐量。同时，由于它们本身可以从土壤中吸收大量的盐分，可逐渐帮助土壤脱盐。

◎ 冰菜

冰菜又名水晶冰菜、冰草、冰柱子，学名“冰叶日中花”，是一种多在海边生长的番杏科植物。原产南非，作为法国料理的食材而引人注目，在亚洲西部和欧洲都有分布。冰菜是泌盐性植物，它的特点是在叶面和茎上着生有大量大型泡状细胞，里面填充有液体，在太阳照射下反射光线，就像冰晶一样。

冰菜的适应性非常强，对土质要求不高，而且可耐0 ℃低温、耐贫瘠、耐盐碱和一定的高温，对水分要求也不高；因此，在盐碱地和少雨贫瘠的地区具有极大的推广价值。这种蔬菜的栽培简单，非常适合盐碱地种植和返碱后的大棚内种植，普通农民经过简单培训即可种植。据介绍，冰菜苗期40 d，移栽到犁地后，25～30 d就能够采摘，一茬能够采3个月，667 m2栽培3 000～3 500株，每株每茬可产1 kg，因为盐分高，没有病虫害，几乎不用打药。冰菜老叶片里的盐含量能达到6%，是海水的2倍，是将来作为保健盐、植物盐的最佳材料。

2015年初，为了拯救因超强台风袭击导致海水倒灌的岛内2 666.7 hm2良田，海南省科技厅和农业厅投入2 000万元，启动了“海南耕地改良关键技术研究与示范科技”项目，“海水倒灌农田土壤盐渍化灾后恢复生产技术研究与示范推广”是其中的重要内容。具有多年耐盐作物研究基础的海南大学耐盐作物生物技术重点实验室除了试种成功吸水性强的甜糯玉米外，通过耐盐性评价，还筛选了一批具有开发价值的本土耐盐蔬菜植物资源如节藜、海蓬子、番杏、马齿苋、刺苋等并开展试种，冰菜就是其中一种。2016年，冰菜在铺前镇潭榄村海水倒灌农田试种成功。2017年，冰菜种植面积增加到10 000 m2，其中铺前潭榄村4 666.7 m2、罗豆村5 333.3 m2。海南省科技厅组织相关专家测产验收，一次采摘即可收获800多kg，667 m2产量可达3 000 kg以上，由于生长过程中不喷施农药，天然有机，收购价达30元/kg，每667 m2收入9万元以上，经济效益非常可观。

除海南海水倒灌地区，冰菜在南疆地区同样大放光彩。南疆是我国土地盐碱化最严重的地区之一，其中克州有26.7万hm2盐碱地，长期以来当地农民广种薄收，经济效益低下。海南大学农学院江行玉教授及其团队在海拔2 000 m以上的乌恰县戈壁产业科技园有针对性地试种了6种耐盐植物，试种结果表明：冰菜、新西兰菠菜和饲用高粱3种植物对帕米尔高原盐碱地和冷凉气候有较强适应性。冰菜、新西兰菠菜和饲用高粱的推广种植将有助于帕米尔高原地区盐碱地恢复、保护和改善当地脆弱的生态系统，同时也将成为农民的“致富利器”[10]。

◎ 盐地碱蓬

盐地碱蓬（Suaeda salsa(Linn.) Pall.），别名翅碱蓬、黄须菜、盐吸、碱葱，药食两用，为藜科碱蓬属的真盐生植物，分布于我国东北、内蒙古、河北、山西、陕西北部、宁夏、甘肃北部及西部、青海、新疆、山东、江苏、浙江的沿海地区。其鲜梢和脱水干菜越来越受市场欢迎。每100 g嫩梢中含胡萝卜素1.75 mg、维生素B 20.10 mg、维生素C 78 mg, 还含有其他矿物质元素如Ca、P、Fe、Zn、Se等。

盐地碱蓬是肉质盐生植物，只要土壤中含有高量可置换的钠，不论钠与氯离子、硫酸根离子或碳酸根离子相结合，都对它生长有利，是钠质土的一种指示植物，也是一种良好的盐碱土的指示植物，盐碱成分愈高的地方其生长愈发达。例如，内陆盐碱湖边或海岸的盐田附近，都生长得极茂盛；而在排水良好的地方，特别在盐碱成分部分被淋洗去的土壤上，它的个体很小，分布稀疏；到了盐碱成分全无的土壤上，则不见它的生长。

在菜用作物化利用方面，随着对碱蓬研究的深入和需求量的增加，盐地碱蓬菜用已从野生采摘发展到驯化栽培，并筛选出多个栽培品种和品系。江苏沿海地区农科所从沿海滩涂野生碱蓬中选育成了“沿海碱蓬1号”，盐城绿苑海篷子开发有限公司以系谱选择法选育成了“绿海碱蓬1号”。菜用型碱蓬设施、露地栽培均可，播种至鲜菜采摘时间短，春夏季25～40 d、秋冬季45～60 d，可作为空茬补缺蔬菜栽培。在景观作物化利用方面，辽宁盘锦、黄河三角洲等滩涂“红地毯”景观是盐地碱蓬景观作物化的典型[11]。

◎ 海芦笋

海芦笋又名海蓬子、石刁柏，北方人称之为龙须菜，是多年生雌、雄异株宿根性蔬菜，为百合科天门冬属多年生宿根性草本植物，是经中科院从北美洲引种而来的海水蔬菜，种植于沿海滩涂，因其嫩茎和籽荚独特鲜美的风味、淡咸的味道、清爽嫩脆的口感，享有“植物海鲜”之美誉。

寿光北部濒临渤海莱州湾，有大片的盐碱地，自古五谷不生。近些年也只能栽培棉花等作物，收成欠佳。经过屡次试验，海芦笋等耐盐作物试种成功，长势喜人。因为海水蔬菜的特征，栽培过程中不需要化肥和农药，在北京商场能卖到几十元一斤，经济效益较好。寿光市已将海水蔬菜生产区列为寿光市农业三大“优势产业发展区”之一，着手建造23.3 hm2海水蔬菜栽培示范基地，把寿光市打造成全国最大的海水蔬菜之乡。

2017年，在山东威海南海新区，全球首例海芦笋海水无土栽培与海参养殖结合的创新型海水立体农业试种成功。在海参网箱与海笋综合立体养殖试种过程中，发现海笋可以吸收养殖池水中多余的氨氮、硫化氢等有害物质，增加水溶氧含量。另一方面，海笋可在一定程度上净化池水，并在炎热气候条件下起到适当遮阴、降温的作用，利于参苗度夏，提高参苗成活率，从而提高参苗产量。据估算，种上海笋后，海参产量能提高一倍左右，667 m2水面按10个网箱计算，一年能增加3 000元左右的经济效益[12]。

美国亚利桑那大学研究确认，在世界各地2 000种盐生植物中，海芦笋在生长活力、产量潜势、产品品质上表现最佳。海芦笋是碱性作物，利用天然海水灌溉种植，在我国东南部沿海地区已开始试种，极富开发价值和广阔的市场前景。目前世界上已陆续出现海芦笋的各种加工品，如冻干蔬菜、腌渍菜、蔬菜粉等，这些加工产品具有附加值高、贮藏时间长、运输方便等优点，是未来产业发展的重要方向。将海芦笋的整株植物、叶、嫩茎或籽荚作为原料，经过挑选、清洗、离心脱水和真空冷冻干燥，之后经过粉碎、筛分、包装可生产天然植物盐。此外，海芦笋在工业上可用作制取碳酸钠的原料，全草作利尿剂，兼具抗坏血病的效果。同时将海芦笋作为海岸线绿色植被，又能改善沿海生态环境，产生良好的社会生态效益。

转耐盐基因蔬菜

目前已克隆鉴定了许多耐盐相关基因 （超过700个专利），根据其作用机制可分为几类： 具有渗透保护功能的基因；与离子吸收和区域化有关的基因； 具有抗氧化胁迫作用的过氧化酶基因；参与胁迫信号传导的基因；编码转录因子的基因。许多研究表明， 通过将涉及耐盐机制的基因转入植物，可使植物耐盐性显著提高。虽然有许多抗逆相关基因转化到植物中的报道，但由于转基因作物的环境释放限制，以及对这些基因在细胞、组织及整株植物的功能方面缺乏了解，成功应用这些基因获得耐盐栽培蔬菜作物的实例极少。

展望

开展耐盐植物的开发利用工作对于实现脱贫攻坚、扩大可利用耕地资源具有重要意义。截至2019年9月，袁隆平“海水稻”团队在全国五大类盐碱地区建立了8个“海水稻”试验种植基地，2019年种植各类品种的“海水稻”约1 333.3 hm2。一直以来，土地盐碱化是阻碍乡村脱贫的重要原因之一。中国约有盐碱地1亿hm2，分布在西北、东北、华北及滨海地区在内的多个省区，其中约1 333.3万hm2具备种植海水稻的条件。 “海水稻”项目如果实现大面积的推广种植，将帮助农户脱贫。除了改良盐碱地，一些研究发现，盐生植物在抵御盐胁迫时合成渗透保护剂脯氨酸，可提高对重金属的耐性，且部分盐生植物具有超富集重金属的能力；一些盐生植物还可通过植物分泌机制解毒，即利用其特有的盐腺将有毒重金属排出体外。此外，盐生植物还可涵养水分，对淡水和海水有一定的净化作用；保护基因资源，提高生物栖息地；提高水土保持率。但其对海水可能造成的侵染及因疯狂扩散可能对原有物种带来损害等负面因素也不容忽视[13]。

目前，因缺少政府的支持，中国耐盐农业的科技成果采用率不高，新技术、新品种推广缓慢。目前尚未得到社会的广泛重视和充分认同，市场开发明显不够，远未形成种植、养殖、加工、储藏、销售“一条龙”和科技、农业、工业、贸易、服务“一体化”的产业化格局。根据世界盐土农业发展趋势和我国目前研究、开发情况，如果从发展战略上引起重视，政策措施得力，加大适宜我国种植品种的研究、引进和综合开发力度，到2030年我国人口高峰期，通过开发盐土资源，至少可以解决2亿人口的吃饭问题，1.5亿人口的就业问题。同时，还将从源头上有效遏制并逐步解决耕地盐渍化的危害。

盐碱地重金属含量较低且没被化肥和农药污染过，是一块未被开垦过的国家重要的储备耕地资源。从全球生态系统多样性角度来看，盐碱地特别是自然条件下形成的盐碱地形成至今已有千万年之久，经过了长期的演替形成了自己独特的环境以及物种多样性。对待这样一个生态系统，要像对待自然界的其他生态系统一样，在尊重自然基础上，因地制宜地加以改造，在改造盐碱地的同时实现经济效益和生态效益双丰收。

耐盐植物生态恢复过程是一个缓慢长期的过程，种植开发农艺性状好的盐生植物和运用生物技术培育新品种是未来研究的重点方向，相信随着科学研究的不断深入，我国盐碱地资源可持续利用研究将会取得更大进展。