我國是鹽堿地面積大國,總面積達15億畝,具備開發(fā)種植潛力的鹽堿地面積約有5億畝,鹽堿耕地超過1億畝,鹽堿地是糧食增產(chǎn)的潛在糧倉。從2022年起,“中央一號文件”開始部署治理鹽堿地,2024年“中央一號文件”提出要分區(qū)分類開展鹽堿耕地治理改良,“以種適地”同“以地適種”相結(jié)合,支持鹽堿地綜合利用試。開展鹽堿地綜合利用是一個戰(zhàn)略問題,已然與高標準農(nóng)田建設(shè)、黑土地保護利用等一樣,被擺在“確保國家糧食安全”的重要位置。
鹽堿土是對各種鹽土和堿土以及其他不同程度鹽化和堿化土壤系列的統(tǒng)稱,也稱鹽漬土。這些土壤中含有大量的可溶性鹽類或堿性過重,導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化,從而抑制大多數(shù)植物正常生長。具體指標見表1。
表1 土壤鹽化程度分級指標(0~20cm土層)
單位:g/kg
一、地理分布與形成條件
1.鹽堿土的地理分布
鹽堿土在中國分布范圍廣,面積大,成土條件復(fù)雜,類型繁多。據(jù)統(tǒng)計,全國鹽堿土的面積約15億畝,其中適宜種植糧食的約5億畝。從東北平原到青藏高原,從西北內(nèi)陸到東部沿海都有分布。在干旱、半干旱地區(qū),廣泛分布著現(xiàn)代積鹽過程所產(chǎn)生的鹽堿土;在干旱地區(qū)的山前平原、古河成階地和高原上,仍可見早期形成的各種殘余鹽堿化土壤;在濱海地區(qū),即使在長江口以南,包括臺灣和南海諸島在內(nèi)的沿海,由于受海水浸漬的影響,分布有各種濱海鹽土和酸性硫酸鹽鹽土。
2.鹽堿土的形成條件
(1)氣候。除海濱地區(qū)以外,鹽堿土主要集中分布于干旱、半干旱和半濕潤地區(qū),由于降水量小,蒸發(fā)量大,土壤水分運行以上行為主,成土母質(zhì)風(fēng)化釋放出的可溶性鹽分無法淋溶,只能隨水向上轉(zhuǎn)移,經(jīng)蒸發(fā)、濃縮,鹽分在土壤表層聚積,導(dǎo)致土地鹽漬化。
(2)地形。地勢低平,排水不暢是鹽堿土形成的主要地形條件。這是由于鹽分隨地表水和地下水由高處向低處匯集的過程中,使洼地成為水鹽匯集中心,地下水經(jīng)常維持較高水位,毛管上升水所攜帶的鹽分上升到地表,在水分蒸發(fā)后,鹽分隨即聚積地表。但從小地形看,在低平地的局部高處,由于蒸發(fā)快,鹽分隨毛管水由低處往高處遷移,使高處積鹽較重,從而形成斑狀鹽漬生態(tài)景觀。
此外,由于各種鹽分的溶解度不同,在不同地形區(qū)表現(xiàn)出土壤鹽分組成的地球化學(xué)成分差異。從山麓至山前傾斜平原、沖積平原到濱海平原,土壤和地下水中的鹽分相應(yīng)的出現(xiàn)碳酸鹽和重碳酸鹽類型鹽清化,逐漸過渡到硫酸鹽類型和氯化物-硫酸鹽類型,至水鹽匯集末端的濱海低地或閉流盆地多為氯化物類型。
(3)水文及水文地質(zhì)條件。鹽堿土中的鹽分主要來源于地下水。因此,地下水位的深淺和地下水含鹽量的多少,直接影響著土壤鹽漬化的程度。地下水埋深越淺和礦化度(以每升地下水含有的可溶性鹽分的克數(shù)表示)越高,土壤積鹽就越強。在一年中蒸發(fā)最強烈的季節(jié),不致引起土壤表層積鹽的最淺地下水埋藏深度,稱為地下水臨界深度。它是設(shè)計排水溝深度的重要依據(jù)。地下水臨界深度并非是一個常數(shù),與當?shù)貧夂颉⑼寥?特別是土壤的毛管性能)、水文地質(zhì)(特別是地下水礦化度)和人為措施等有關(guān)。一般地說,氣候越干旱,蒸降比越大,地下水礦化度越高,臨界深度越淺。
(4)母質(zhì)。母質(zhì)對鹽堿土形成的影響,主要決定于母質(zhì)本身的含鹽程度。在北方干旱、半干旱地區(qū),大部分鹽堿土都是在含有一定可溶性鹽分的第四紀河湖沉積物、洪積物和風(fēng)積物基礎(chǔ)上發(fā)育形成的。有些地區(qū),特別是在干旱地區(qū),因受地質(zhì)構(gòu)造運動的影響,古老的含鹽地層裸露地表或地層中夾有巖鹽,從而成為現(xiàn)代土壤和地下水的鹽分來源,或在極端干旱的條件下,鹽分得以殘留下來,成為目前的殘積鹽土。有的含鹽母質(zhì),則是濱?;螓}湖的新沉積物,由于受海水和鹽湖鹽水的浸漬而含鹽。
(5)生物積鹽作用。在干旱的荒漠地帶,一些深根性鹽生植物或耐鹽植物從土層深處及地下水吸取大量的水溶性鹽,并通過莖葉上的毛孔分泌鹽分于體外,或當植物機體死亡后,在土壤中殘留大量的鹽分,成為表層鹽分來源之一,從而加速土壤的鹽漬化。但從總體上看,通過生物作用所積累的鹽分仍然是很有限的,遠不如其他因素的影響。
(6)人類活動對次生鹽漬化的影響。由于盲目引水漫灌,不注意排水措施,渠道滲漏,耕作管理粗放,無計劃地種稻等,引起大面積的地下水位抬高到臨界深度以上,而使土壤產(chǎn)生積鹽。
二、鹽堿化土壤的危害及作物的耐鹽度
1.鹽堿化土壤的危害
鹽堿土中最常見的鹽類,主要包括Na、Ka、Ca、Mg等的硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽及重碳酸鹽類。硫酸鹽和氯化物一般為中性鹽,碳酸鹽、重碳酸鹽為堿性鹽。鹽類種類不同,對作物產(chǎn)生危害程度亦不相同。鹽堿土壤對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害可歸納為以下幾個方面:一是高濃度鹽分引起植物“生理干旱”;二是鹽分的毒性效應(yīng);三是高濃度的鹽分影響作物對養(yǎng)分的吸收;四是強堿性降低土壤養(yǎng)分的有效性;五是惡化土壤的物理和生物學(xué)性質(zhì)。
2.植物的耐鹽度
植物的耐鹽度是指植物所能忍耐土壤的鹽堿濃度。植物種類不同,其耐鹽程度也有差異。當然,不同的生育期也有所差異,一般苗期耐鹽能力差。不同作物的耐鹽程度見表2。
表2 不同作物的耐鹽度(0~20cm土層)
單位:g/kg
三、土壤鹽(堿)化的控制與改良
鹽堿土由于含鹽堿多,土壤肥力水平低,生產(chǎn)性能較差,是中國重要的低產(chǎn)土壤。同時鹽堿土大部分分布在平原地區(qū),土層深厚,地形平坦,地下水資源豐富,具備不少發(fā)展農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的有利條件,也是中國重要的后備土壤資源。所以對鹽堿土進行有效的綜合改良,對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。改良鹽堿土的措施有以下4個方面。
1.水利工程措施
水利工程措施是改良鹽堿土的根本措施。在影響土壤水鹽運行的諸多因素中,氣候、地形和土質(zhì)是不可變因素。在鹽漬土地區(qū)對土壤水鹽運動的調(diào)控,就是使土壤與地下水的鹽分狀況下行大于上行,排出大于積累。首先要采取合理的灌排措施,調(diào)控地下水位,控制適宜的潛水埋深。主要包括排水、灌溉洗鹽、引洪放淤等。
2.農(nóng)業(yè)改良措施
(1)種植水稻。在水稻整個生長期間,田內(nèi)經(jīng)常保持水層,以水壓鹽,將土壤中可溶性鹽分洗出,使土壤脫鹽。但千萬不要抬高鄰地的潛水位,而產(chǎn)生更大面積的次生鹽漬化。
(2)耕作改良與增施有機肥。合理耕作和增施有機肥料,可以改善土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力,鞏固土壤改良效果。耕作改良主要包括平整土地,深耕深翻,適時耕耙等成功經(jīng)驗。秸稈覆蓋也是一種良好的改良鹽堿地的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施。
3.生物措施
主要包括植樹造林和種植綠肥牧草等。植樹造林,建立護田林網(wǎng),既可以改善農(nóng)田小氣候,減少田面蒸發(fā),又能以強大的根系吸收水分,使地下水位降低。種植綠肥牧草,可以改土培肥,減少蒸發(fā),抑制土壤返鹽,同時還能為發(fā)展畜牧業(yè)增加飼料。在較重的鹽堿地上,可選擇耐鹽堿較強的田菁、紫穗槐等;輕度至中度鹽堿地可以種植草木樨、紫花苜蓿、苕子、黑麥草等;鹽堿威脅不大的地,則可種植豌豆、蠶豆、紫云英等。
4.化學(xué)改良措施
堿土與重堿化土壤,由于交換性Na+含量高,pH值在9以上,一般的水利與生物改良措施均難以達到土壤改良的目的。因此,在改良中往往要配施一些化學(xué)物質(zhì):一是要改變土壤膠體吸附陽離子的組成,減低ESP,改良物理性狀;二是要形成一定的酸性物質(zhì)來中和土壤的堿性,這些化學(xué)物質(zhì)稱之為化學(xué)改良劑。常用的化學(xué)改良劑有石膏、磷石膏、亞硫酸鈣、硫酸亞鐵、酸性風(fēng)化煤等。另還有施用一些長碳鏈的有機化合物,如瀝青、重油、動物油殘渣等物質(zhì)的加工乳劑,用水稀釋后噴于地面,可形成一層連續(xù)性的薄膜,具有抑制蒸發(fā)返鹽,提高地溫的作用。
鹽堿土的形成是多種因素綜合作用的結(jié)果,鹽堿土的改良必須是水利、農(nóng)業(yè)、生物、化學(xué)等多種措施相結(jié)合,進行綜合治理,方可達到土壤改良之目的。