西北高寒高原地区的土壤盐碱化改良策略探究

聂浦珍，骆天庆

（同济大学建筑与城市规划学院，上海200092）

受寒冷或干旱气候、低洼地形地貌、地下水顶渗、盐生植物残留以及人为等因素的影响，易溶性盐分在土壤表层积累的现象或过程即为土壤的盐碱化。盐碱化会导致土壤环境和自然生境的恶化。随着人类聚居地的扩大，土地资源日益紧缺，改良盐碱化土壤、提高盐碱地的利用效率已成为核心议题。我国的盐碱地主要分布在滨海地区、东北和黄淮蒙宁农业区以及西北甘新内、青藏高原地区[1]。其中，陕、甘、宁、青、蒙、新6省（区）盐碱地面积占全国总量的66.6%[2]。然而国内针对盐碱化改良的研究大多集中在以黄河三角洲、松嫩平原和黄土高原为代表的农垦地区，盐碱地分布广泛的西北地区相关研究相对缺乏。西北地区为高寒、高原的荒漠地区，干旱少雨，盐渍化程度高，生态脆弱性显著，盐碱化改良需求迫切。本文通过综述研究发掘高寒高原和荒漠地区土壤盐碱化改良的最新研究成果，提出针对西北高寒高原地区的土壤盐碱化改良适用方法及后续研究建议。

1 综述研究方法

1.1 文献检索

以专业检索式“SU=（'高寒'+'高原'）*'盐碱'*'改良'”检索“中国知网”的全部学术期刊，共搜索到中文文献7篇；通过阅读人为筛选出相关研究文献3篇。以检索式“TS=（Saline OR Sailnity OR Sailnization）AND TS=soil”检索“Web of Science核心合集”，并在结果集中精简搜索“Tunisian”“Ethiopia”“Morocco”等荒漠地区词条，人工筛选与本文研究相关英文文献共4篇（见表1）。

表1 高寒高原及荒漠文献搜索结果

因文献数量少，进一步以专业检索式“SU='盐碱'*（'治理'+'改良'）”扩大检索“中国知网”的全部学术期刊，搜索到文献共2 981篇。针对“中国知网”提供的主题词进行初步筛选和分类。排除如“盐碱地”“盐渍土”“盐碱土改良”此类无参考性的主题词，获得主题词共43个。其中，针对具体改良方法的主题词共8个，合计417篇（见表2），形成本文的中文参考文献对象。其中，高被引文章6篇，近3年发表文献57篇。

表2 针对具体改良方法的主题词分类归纳

另以检索式“TS=（Saline OR Sailnity OR Sailnization）AND TS=soil”扩大检索“Web of Science核心合集”，搜索到文献共18 778篇。由于文献较多，地区分散，发表年限在近年急剧增加。筛选近3年的综述文献共141篇作为英文扩大文献，在综述中判断盐碱化改良的主要方向。使用Web of Science提供的研究方向对超过15篇的分类项进行改良方法的分类归纳（见表3）。

表3 英文扩大搜索文献研究方向归纳统计

1.2 研究现状分析

对上述检索得到的文献的研究区域、改良方法等信息进行统计，解析高寒高原和荒漠地区的土壤盐碱化改良研究进展状况；并对各文献所涉及的改良方法进行归纳总结，分析其对于西北高寒高原地区的适用性，最终在此基础上分析提出后续研究方向建议。

2 高寒高原和荒漠地区的土壤盐碱化改良研究进展

目前对于高寒高原和荒漠地区土壤盐碱化改良的方法主要分为生物、工程、农艺、化学4大类。国内研究集中于蒙古高原及甘肃的农业区，无青藏高寒高原地区相关研究。国外研究集中非洲东、西部荒漠地区（见图1）。扩大搜索文献国内主要为滨海地区和松嫩平原，无高寒高原相关信息。国外文献主要集中在中国、美国、印度等地区（见图2）。综合所有文献，国内对工程、化学方法研究较多，国外对生物方法研究较多（见图3）。

图1 高寒高原和荒漠地区文献研究地区统计

图2 扩大搜索文献研究地区统计

图3 文献涉及方法统计

2.1 方法及技术研究进展

2.1.1 生物方法 生物方法主要利用动植物及微生物的代谢能力，吸收盐分，增加养料。这类方法分为种植耐盐碱植物、种植豆科绿肥作物植物。

耐盐植物有蓄盐器官，可吸收盐碱，降低土壤pH。研究证明：滨藜属、盐角草及天全银莲花、芦苇科及大叶蒲公英[10]有较强的盐分吸收力[11]。已有学者论证黄花草木樨可极大程度改善土壤盐碱化，对重度盐碱地也有快速恢复能力[12，13]。此外，西北地区有大量具有经济生态效益的耐盐植物。耐盐小麦、耐盐棉花及三角叶滨藜等作物可在盐碱土上进行农业种植[14]。生态建设方向盐角草、怪柳、枸杞、紫叶李的抗性与改良效果极为突出[15]。埃塞俄比亚采用快速灌溉一年生作物缓解土壤盐碱化[3]。具体植物种类的盐碱耐受力以及对盐碱地的改善能力有所差异，需要在应用时具体分析。

豆科与绿肥植物可直接翻压增加土壤肥力，且枝叶覆盖地面，可防止反盐。豆科植物能够固氮，对于土壤结构的改良更明显[16]。轻中度盐碱草地可使用植物主要包括豆科的草木栖、沙打旺、苜蓿或禾本科野大麦、羊草、赖草、芨芨草。重度盐碱地可使用碱茅属植物[16]。豆科绿肥植物相比耐盐植物的效果更好，抗性更强，经济效益更高，其应用主要在畜牧业方向。

2.1.2 工程方法 工程技术方法包括漫灌法、膜下滴灌和井灌井排，主要针对土壤给排水，通过淋洗及阻断反盐改良盐碱化。此类方法多样，在国内应用普遍。这类方法的拓展也是近几年较为热门的研究方向。

漫灌法在国内应用时间很长，最原始的技术为抬高地面和明沟排水[4]，使用大水漫灌压盐，使土壤快速通体脱盐[5]。其弊端为需要大量淡水，易造成地下水位升高和快速反盐，对于水资源匮乏的高寒高原地区施行难度较大。有实验证明：仅在沙土和深层地下水的田间才能实现有效淋滤，对于高地下水位地区易加重盐碱化问题[7]。近年对漫灌压盐的改良方向主要集中在防止反盐及提高洗盐效率。防止反盐又可分为通过改变排水方式防止下层土壤反盐以及通过隔盐层抑制反盐。排水方式由明沟排水转向暗管排水，可按照排水方向设置毛细透排水管或波纹吸水管以防止明沟漫灌造成的反盐，毛细透排水管在排盐及防止反盐方面优于波纹吸水管[17]。国外有实验探索维管植物仿生毛细管排盐方法，对于黏土质地的洗盐效率更高[18]。隔盐层主要通过设置土壤夹层，阻止下层盐分交换，保证上层储水。早期隔盐层使用砾石等颗粒材料，之后有研究表明生物炭隔盐效果更好[19]。也可使用间歇漫灌与增大水量提高效率[20]。高寒高原地区地下水位与土质条件很适合使用漫灌法，但淡水资源稀缺问题需要解决。

膜下滴灌技术主要应用于西北干旱缺水地区节水农业领域。通过覆膜滴灌改善漫灌法大量用水的缺点。同时，覆膜减少水分蒸发，可以有效控制反盐现象[21]。对于该项技术的改良方法主要集中在膜下改良剂的应用，包括“上膜下秸”隔盐技术[22，23]到有机、无机改良剂的应用[21]。其大体思路相似，即通过施加土壤改良剂，改善滴灌过程中的土壤成分和菌群结构。该项技术克服了漫灌的季节性和反盐问题[22]，有持久经济的效果。

井灌井排可以同时实现下降地下水位与淋洗压盐[22]，该种方法目前的研究较少。由于地下水位低，取井水易造成沉降等问题，该方法仅适用于地下水较高的地区，并不适用于高寒高原的广泛地区。

2.1.3 农艺方法 农艺方法通过改变种植、耕作方法及施用有机材料改善耕种过程中的盐碱化。此类方法广泛推广于农业生产领域，但多数方法见效慢，需要多年累积，不适用于景观领域。具体包括深翻深松、土壤增肥及种植改良。

深翻深松主要通过加深耕层，处理土壤盐碱化造成的土壤板结现象，增加土壤疏松度和透气性，使植物生长情况改善[16]。此方法主要针对农垦地区耕地处理，本质上无法改变盐碱土壤的性质。

土壤增肥应用广泛，主要前沿探索在于施肥材料及其效用横向对比。有机肥可改善土壤结构，维护土壤菌落环境，同时为植物提供有机质[24]。有机肥种类极广，秸秆粉碎还田[6]是最直接的有机质添加办法，此外施地佳、禾康、腐殖酸肥料[14]等有机肥料及沼渣、生物炭等绿色堆肥[25]均可达到改良土壤盐碱化的效果。国外有研究表明：生物炭与沼渣[25]或富里酸[26]混合使用可明显提高土壤盐碱化改良效果。高寒高原的堆肥受水分、温度等条件限制，难度较大。可通过避免翻肥[27]和覆膜通气[28]等手段促进堆肥过程。

合理密植作物作为辅助措施可减少反盐现象[24]，但作用效果十分有限。稻鱼、蟹混养是以养殖业手段改良土壤盐碱化的新兴方法[29]，但并不适用于高寒高原地区。

2.1.4 化学方法 化学方法使用含钙物质与酸性物质改良土壤的理化性质。这一类方法效果显著，适用范围广泛。

含钙物质通过钙离子减少可交换性钠的比率，降低盐碱化程度。目前石膏、磷石膏、石灰石等材料均有大量应用[30]。国内研究推荐磷石膏改良[31，32]。国外研究表明：石膏对极盐渍土壤的pH中和极为有效，但脱硫技术要求较高[8，33]。酸性物质如硫酸亚铁、硫酸铝等[30]可中和土壤碱性，效果迅速直观。此外，有国外文献描述突尼斯南部绿洲以添加石膏砂、石英砂、硅质砂改善盐碱地，以硅质砂效果更好[9]。此类方法成分稳定，均对高寒高原地区土壤盐碱化改良有借鉴意义。

2.2 西北高寒高原地区的适用技术方法

表4汇总了主要的适用技术方法，并评述了其经济效益。

表4 适用方法

3 西北高寒高原地区土壤盐碱化改良的研究方向建议

当前高寒高原和荒漠地区的土壤盐碱化已成为制约当地生产及生态发展的重要因素，然而西北高寒高原地区目前所采用的盐碱地改良方法仍以漫灌明沟排水、客土置换等为主，技术落后。通过文献综述分析得到诸多对于高寒高原地区具有借鉴意义的改良方法，在此基础上还可开展进一步的针对性实验研究，以有效推进方法的优化和应用实践。

一是高寒高原地区已有较多植物品种可作为耐盐碱植物及绿肥作物种植。此类植物虽具有耐盐碱存活能力，但其耐盐碱机制及对盐碱的吸收能力未有深入研究对比。对此进行深入研究可筛选盐碱地改良的优选植物品种。此外，在沿海盐碱化地区研究应用较多的真菌、蚯蚓改良技术[34]，对于高寒高原地区也有适用可能性，可通过进一步研究其高原适生性，发掘菌种，填补此类内容的空白。

二是高寒高原地区堆肥难度较大，高寒、缺氧环境限制了堆肥相关菌落的活性，有机肥料匮乏影响了当地土壤增肥措施。目前国内外对这一方向的研究较少。后续可从保温技术、接种菌种帮助分解及增加有促进作用的物质等方面入手，提高堆肥效率。此外，高寒高原多为常绿针叶林，且植物生长缓慢，原料来源也应予拓展。

三是西北高寒高原地区地下水位低，水源稀少，抽取地下水会产生断流、沉降等巨大问题，对工程方法的应用产生了很大的限制。目前普遍采用的漫灌方法需要大量水源，如何解决取水问题需要进一步研究。此外，漫灌改良技术如隔盐层与暗管排水等具有推广应用价值，但其在高寒气候下的有效性仍需进一步证实，且如何保护隔盐层与暗管不受低温冻土影响也是一个问题。