中国盐渍土资源现状及改良利用对策
2015-12-22杨真王宝山
杨真+王宝山
摘要:土壤盐渍化是农业生态环境退化的重大问题之一,它小仅直接危害生长于其上的作物,导致农业减产,而且会导致土壤退化,严重降低土地利用率。土壤盐分的积累往往是由气候因素、地形地貌、人为活动等多方面原因导致的。中国盐渍土面积大、分布广、类型多,总面积达9913×104hm2,约占国土面积的1.03%,全国各省份均有分布,但主要分布于西北、华北、东北及沿海地区。本文分析了盐渍土壤盐分来源、去除途径及各省份盐渍土面积、类型及成因,提出了改良利用盐碱地的基本对策。
关键词:盐渍土;分布;类型;土壤盐分平衡
中图分类号:S156.4文献标识号:A文章编号:1001-4942(2015)04-0125-06
盐渍土是一种在全球广泛分布的土壤类型,是一系列受盐碱作用的盐土、碱土及各种盐化、碱化土壤的总称。据联合国教科文组织(UNESCO)和职合国粮食及农业组织(FAO)不完全统计,世界盐渍土面积为9.5438×108hm2[1]。除南极洲尚未调查外,其余五大洲均有盐渍土分布,且全球盐碱地以每年1.0×106~1.5×106hm2的速度在增长[2]。
我国是一个人口大国,人均土地资源低于世界平均水平,同时又面临着人口剧增、耕地面积锐减等严峻问题。盐渍土是我国最主要的中低产土壤类型之一,是我国重要的后备土地资源,但是,盐渍土理化性质不良,对生长于其上的作物产生不同程度的抑制作用,甚至导致作物死亡,严重影响产量。盐渍土面积及质量变动速度较快,受人为因素影响强烈,不当灌溉、过度砍伐、过量使用化肥等都会导致土壤退化,致使优良耕地发生次生盐渍化。相反,若能合理改良、利用盐渍士,则可有效缓解耕地不足的窘境。冈此,防止耕地盐渍化及合理改良利用盐渍土是解决我国粮食问题的一条重要途径。虽然前人对我国盐渍土的面积、分布、成因和改良利用都有报道,但是这些报道仅局限于某个地区或省份面积、改良或分布等某个方面的零星报道[2],而全面统计分析我国各省区盐渍土分布、类型并探讨其成因尚未见报道。本研究全面系统地总结了我国盐渍土面积、分布、类型及成因,并分析了盐渍土盐分的来源及去向,结合自己的工作提出了防止土壤盐渍化及改良利用盐碱地的措施,以期为我国盐渍土的改良利用提供理论依据。
收稿日期:2014-12-17
基金项目:国家科技支撑计划项目(200913ADA7B05);教育部博士点基金(20123704130001)
1土壤中盐分的来源及去除
土壤中含有Na+、Ca2、Mg2+、、Cl-、等离子,土壤中离子通常维持平衡状态,也就是说产生和去除相当。然而,当产生大于清除时,离子就在土壤中积累,当离子浓度达到足以对土壤性状和植物生长产生不良影响时,就形成盐渍土。而当清除大于产生时土壤中离子不足,就形成所谓贫瘠土壤,对植物生长发育同样不利,所以,农业生产要适当施肥。因此,了解土壤盐分来源和去除的途径,对于防止土壤盐渍化、改良和利用盐渍土及农业生产非常重要。
土壤中盐分来自于宇宙尘埃、火山爆发、岩石风化、不合理灌溉、海水倒灌、长期过量施用化肥等。宇宙尘埃、火山爆发所释放的可溶性盐分进人大气中,可随雨水等降落至土壤或海洋。岩石风化导致其中可溶性盐分解出来,形成尘埃被吹到空中,可再通过雨水淋溶到土壤中。海水浸渍可使得其中盐分滞留于滨海土壤,同时沿海城市过量开采地下淡水导致的海水倒灌也可使土壤中盐分含量增加。除此之外,人类活动也会造成土壤中盐分的积累[3]。灌溉方式不合理是次生盐渍土产生的最主要的人为活动,大水漫灌、重灌轻排、长期使用高矿化度的水或含盐量高的工业废水灌溉农田,均会使土壤中盐分积累,最终导致土壤次生盐渍化。为了提高单位面积生物量而过量施用化肥也可导致大量农田的次生盐渍化。王遵亲(1993)[4]的研究表明,在土壤盐渍化过程中,生物对盐分在土壤中的积累作用也是不容忽视的,其分解产生的离子,如果不能被生物吸收利用,则进入土壤。
不同地区、不同类型的盐渍土其盐分来源亦不同。我国北方干旱、半干旱地区成土母质中盐分含量较高,加上水分蒸发量大于降水量,地下水中的可溶性盐易随水流上行,并在地表浓缩、聚积;沿海各省土壤盐分主要来源于海水浸渍及过度开采地下水导致的海水倒灌;南于岩石风化等作用形成的盐类,以水为载体顺着地形坡向流动,更倾向于积累在地势较低、水流较滞缓的平原地区(如松辽平原、三江平原);主要灌区次生盐渍土中的盐分则主要来源于过量施肥、不合理灌溉等人类活动。特别是保护地栽培,连年大量施用化肥易使土壤盐渍化。
土壤中的盐分不断产生也不断去除,其去除途径主要是通过降水或淡水灌溉溶解盐分,流入土壤深层或汇人径流、大海。其次,植物、土壤动物和微生物的活动也可吸收、转化部分盐分。研究表明,植物在盐渍土改良方面有着极为重要的作用,其生物量大,可吸收部分土壤溶液中的盐分,一部分转化为有机物,另一部分储存在体内,当吸收了土壤盐分的植物被收获或被动物食用后,盐分即从土壤当中去除。当盐渍土被植物覆盖后,地表蒸发被植物蒸腾作刚替代,土壤返盐显著下降,土壤及周围生境大大改善,土壤动物和微生物种类和数量大大增加,植物的枯枝落叶在土壤腐烂后又进一步改善土壤结构和特性,连续在盐碱地种植耐盐植物,盐碱地可以变成耕地。
2中国盐渍土资源现状
2.1中国盐渍土面积及特点
根据王遵亲(1993)[4]的研究,我国各类盐渍土面积约为9913×l04hm2(现代盐渍土约3693×104hm2,残余盐渍土约4487×104hm2,潜在盐渍土约1733×104hm2),约占国土面积的1.03%,耕地中盐渍化面积为920.94×104hm2,占全国耕地面积的6.62%。我国土壤盐渍化受太平洋季风气候和欧亚大陆性季风气候的影响,以及受复杂地质、地形的影响极为深刻,因而具有明显的季节性、强烈的表聚性、类型的繁多性和积盐脱盐的反复性。endprint
2.2中国盐渍土分布
盐渍土的形成及分布与成土母质、气候、地形、水文条件、人类活动等均有密切关系。中国幅员辽阔,气候多样,盐渍土在全国各个地区几乎均有分布,但大面积的盐渍土主要分布于干旱、半干旱地区和沿海地带及地势比较低,径流较滞缓或较易汇集的河流冲积平原、盆地、湖泊沼泽地区[5]。根据土壤化学性质,可将我国的盐渍土分为8个盐渍区:①滨海湿润—半湿润海水浸渍盐渍区;②东北半湿润—半干旱草原—草甸盐渍区;③黄淮海半湿润—半干旱耕作—草甸盐渍区;④内蒙古高原干旱—半漠境草原盐渍区;⑤黄河中上游半干旱—半漠境盐渍区;⑥甘、蒙、新干旱—漠境盐渍区;⑦青新极端干旱—漠境盐渍区;⑧西藏高寒漠境盐渍区[6]。
我国各省份盐渍土面积尚没有具体详细统计资料我们根据目前已发表的文章及有关资料,把我国各省份盐渍土面积总结列于表1。我国盐渍土主要集中于西部六省区(陕、甘、宁、青、蒙、新)其盐渍土面积约占全国盐渍土面积的66.6%,这些省份气候普遍干旱,蒸降比大,地形封闭或低平,有利于盐分的上升、聚积[7]。在该区域中,新疆盐渍化程度最高,其盐渍土面积占其总面积的6.61%,为其耕地面积的2.71倍,盐渍化耕地面积约126×104hm2,占其耕地面积的31%.远高于全国平均水平。这与新疆的地质、地貌、气候等特点相关,该地区属于内陆盆地,河流多属于内陆水系,其前山带分布有大量岩盐、石膏,风化侵蚀后经地下水及地表水向下游搬运,使该地区土壤母质中普遍含盐,加之气候干旱,蒸发强烈,土壤粘粒含量高、颗粒细,地下水毛细上升高度大,为土壤水盐上升运动提供了有利条件,极易产生积盐。除此之外,多年来该区内水资源利用不合理,灌溉技术落后,重灌轻排,导致大面积次生盐渍土的产生[8]。
东北三省(黑、吉、辽)也有大量盐渍土分布,盐渍土总面积约378×104hm2,占全国盐渍土面积的10.3%,占该区总面积的4.6%,其中盐渍化耕地面积122×104hm2,占全区总耕地面积的5.7%。该地区地形开阔,但微地形复杂,区内河流及支流较多,加之夏季降雨集中,春季干旱少雨,使得地表水大部分不能通过河道或地下径流排出区外,而需靠蒸发调节水分平衡,造成区内闭流区及半内流区土壤盐渍化[54]。另外,土壤冻融也与东北地区土壤盐渍化有着密切关系,该区冻结期长,且冻结厚度大,冻结过程中,底层水盐不断向冻层运输并积累,春季气温同升,蒸腾强烈,使得冻层中的盐分向地表聚集,使土壤盐渍化[55]。虽然东北三省存有较大面积的盐渍土,但其盐渍土与耕地面积比值并不高,分别为12.43%、25.27%和22.25%,均略小于全国平均水平,这主要是由于东北地区土壤多为黑土,有机质含量较高[56],适于耕种,耕地面积占总面积比例较大。
我国沿海各省均存有大面积盐渍上,其中又以江苏面积最大,占其总面积的8.48%。该地带盐渍土形成多因江河泥沙入海后,海潮顶托淤积成陆,海水中盐分积累于土中,加之近年来滨海地区人为大量抽取地下水,导致海水倒灌,大面积次生盐渍土也由此而生。
山东、山西、河北、河南等省份土壤亦呈现大量盐渍化,这些省份地处黄河、淮河、海河冲积半原,土壤中砂壤土及壤土盐分含量较高,原因是土壤质地轻,毛管空隙大,水分上升较快,同时黄淮海平原地下水位较高,使得盐分上升于地表的时间短,加速了土壤的盐渍化。该地区春季干旱多风,冬季寒冷干燥,造成土壤表层积盐,降水主要集中于夏中秋初,且多以暴雨的形式集中出现,致使积盐、脱盐在一年内反复进行。该区中盐渍化程度以山东最为严重,其盐渍土面积占总面积的6.75%,占耕地面积的14.1%,而山东是我国重要的耕作区,近年来由于重灌轻排的灌溉方式,加重了其盐渍化程度。
高寒漠境地区也有盐渍土,主要分布于西藏,这与其特殊的高原地形、气候有关,在其高原面上,降雨量少,日照充足,太阳辐射强烈,蒸发剧烈,这些都为盐渍土的形成提供了有利条件。另外,该地区高寒缺氧,辐射强烈,以致耕地面积极少,其盐渍土面积为耕地面积的8.77倍,远远高于全国其他省份。
南方各省份除沿海地区外盐渍土面积很小,这主要由于我国南方大部分地区潮湿多雨,土壤中水分主要以下行运动为主,土壤中的可溶性盐分可随水流汇入海洋,故一般不易导致土壤盐渍化
2.3中国盐渍土类型
根据全国土壤分类原则和盐渍土发生特点,中国的盐渍土分为盐土和碱土两类,其中,盐土又可分为滨海盐土、草甸盐土、潮盐土、典型盐土、沼泽盐土、洪积盐土、残余盐土和碱化盐土8个亚类,碱土可分为草甸碱土、草原碱土和龟裂碱土和镁质碱土4个亚类。
我国各省份主要盐渍土类型见表2。各类型盐渍土均有分布,但草甸盐土、滨海盐土分布较为广泛,第二次全国土壤普查数据显示,我国草甸盐土面积约为1044×104hm2,滨海盐土面积约为211.4×104hm2[23]。
草甸盐土主要分布于我国干旱、半干旱地区,南起长江口,北至松辽平原,西至塔里木盆地,涉及十多个省、市、自治区。各地区草甸盐土分布情况存在差别,在水盐状况季节性变化较大的地区,如半湿润、半干旱地区,草甸盐土多呈斑状分布,表聚性强;而干旱、漠境地区常年干旱,蒸降比大,草甸盐土则呈片状分布,常形成盐结皮或盐结壳,其含盐量可高达5%~10%或以上。
滨海盐土沿着我国1.8×104km的海岸线呈宽窄不等的平行状分布,在沿海各省、市、自治区几乎均有分布,但其特征、面积随海岸线长短、海岸类型的不同,存在很大差异。长江以北的沿海地区多为平原海岸,滩涂面积较大,因此盐渍土多呈片状大面积分布,而长江以南地区多为基岩海岸,盐渍土多呈斑状或窄条状分布。
我国大部分的次生盐土属于潮盐土,主要是受地下水、地表水以及人为活动等不良作用引起的,一般分布于主要灌区内,尤其是黄淮海冲积平原分布最为广泛,其次是内蒙古和宁夏的黄河河套冲积平原。
其余各类型盐渍土在我国也有零星分布,沼泽盐土多分布于封闭洼地,交接洼地以及琥珀洼地,典型盐土多分布于干旱、半干旱地区及漠境地区,碱化盐土多成片分布于土壤中有大量苏打积累的地区。
3展望
我国各省份均有盐渍土分布,盐渍土类型、成因及气候特点不同,因此,改良利用盐渍土技术和方法也不相同。目前,国内外盐碱地开发利用方法主要有:水利工程方法、物理方法、化学方法和生物学方法[58]。针对我国盐渍土资源现状,常用的改良利用手段有整地施有机肥、覆盖技术[59]、施用化学改良剂[60]、水利措施等非生物方法,也的种植耐盐植物等生物学方法。这些方法在不同盐渍化地区的使用确实起到了一定的改良效果,但也存在着一定的问题。水利工程方法和物理方法见效快,但成本高,不可持续。化学方法在降低土壤含盐量的同时,也可能造成土壤污染等后果。生物学方法是目前改良盐碱地最经济、最有效并可持续的方法。研究表明,盐生植物能够吸收、积累盐分,降低土壤含盐量,并能较快覆盖地表,抑制返盐[61~63],增加土壤动物和微生物的种类及数量[64,65],改善盐碱地土壤理化性质,同时能带来一定的经济效益[66,67]。
盐渍土的改良是一个较为复杂的综合治理系统工程,生产实践中,应各种措施合理配合,综合防治才能取得良好效果。今后对于盐渍化问题的治理,应在长期监测的基础上,以动态的观点,适时地对改良措施加以调整和完善,加快盐渍土改良利用进程[68]。我们认为:改良利用盐渍土的措施首先应根据盐渍土类型、成因及气候特点,降低土壤盐的来源,然后根据盐渍土类型、含盐量、地理位置、气候特点及当地经济结构选择合适的耐盐植物,并建立配套栽培技术(其关键是选择耐盐植物、多施有机肥、覆膜栽培,返盐期及时灌溉压盐等)进行连年种植,实现投入少、可持续的盐渍土开发利用良性循环。endprint