浅谈不同材料在盐渍化土壤改良中的应用

张海欧

（1陕西省土地工程建设集团有限责任公司，陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，国土资源部退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西省土地整治工程技术研究中心，西安710075；2西安理工大学水利水电学院，西安710048）

0 引言

根据第二次全国土壤普查资料，中国现有盐土0.16亿hm2，碱土86.66万hm2，不同类型的盐化碱化土壤大约0.18 亿hm2。迄今为止，中国尚未得到有效开发利用的盐渍土面积大约有80%，有着巨大开发潜力[1]。如何改良盐碱地，提升土壤肥力水平，增加作物产量，一直是土地整治工作的重要内容，这对于守住“18 亿亩耕地红线”和维护国家粮食安全都具有重大意义。人们尝试着用各种方法来改良盐碱地，包括工程手段、化学改良和生物改良等措施，但这些改良措施往往因投资大、成本高，改良效果欠佳，需要多措施密切配合，尤其是生土熟化、肥力提升对于盐渍化土壤改良与作物生长着不可替代作用。

在盐碱地整治工程中，单纯水利工程、地面平整等工程措施难以在短期内获得令人满意的效果，必须配合生土熟化、肥力提升措施，才能体现工程效益，促进盐渍土地区作物健壮生长，改变其生理机制与理化方向。土壤改良材料作为一种新型、高效、经济的土壤改良措施，在一定程度上改善土壤的理化性状，抑制土壤的盐渍化，同时改良材料的施用有利于土壤养分的积累，也能够有效提高作物产量。目前，国内外土壤改良材料种类繁多，复合改良材料的性质、组成、作用机理及其施用效果差异较大，在不同地区的适用性也大不相同。本研究主要针对中国农业发展急需解决的生产实际问题，论述盐渍化土壤不同改良技术及不同改良材料的功能及适用性，以期为盐碱地的改良和地力提升提供参考。

1 盐渍化土壤改良技术

选择科学、合理的改良方法对成功治理、改良盐碱土非常关键[2-3]。目前，全世界科学家分别从物理、化学、生物等多角度对盐碱土的治理做出了大量的尝试和试验，获得和积累了大量较为成功、成熟的经验与方法，为盐碱土的治理提供了丰富的案例借鉴和理论支撑。

1.2 耕作改良技术

盐碱地具有土壤容重偏大、透水透气性差、结构紧实、土壤团粒结构较少等特性，因此对其进行改良与利用较为困难。盐碱地改良过程中采取的耕作措施并不能改变土壤内水盐组成，而是主要使土体耕作层的土壤颗粒进行了重新排列。适宜的耕作措施对于改善土壤结构、培育熟化耕作层，调整土壤三相组成、增加透水透气性和孔隙度等特性具有促进作用[4]。

1.3 地表覆盖技术

地表覆盖（包括地膜覆盖和秸秆覆盖等）可有效阻止土壤水分与大气间的直接交流，减少土面蒸发，减弱表土水分上行，抑制盐分表聚，增加土壤有效含水量，改善土壤水热状况，活化土壤养分，提高作物产量等作用已在许多试验研究中得到证实，是盐碱土改良的一种重要手段[5-6]。

1.4 水利改良技术

水利改良方法是有效的盐碱土改良方法，主要通过合理规划、设计及修建田间灌溉和排水渠系，以有效提高盐碱土的脱盐效果；但这种方法存在一些问题：工程量及投资较大、洗盐需水量较大，排水系统受地形限制等[7]。

1.5 植物改良技术

植物改良修复技术是主要通过植物根系生长，可改善土壤物理性状，吸收、富集土壤盐分减少土壤水分蒸发，从而防止土壤返盐；土壤碱性可以通过根系分泌的有机酸得到中和。

盐生植物是盐碱地的先锋物种，其耐盐性强，耐瘠薄、能耐受一般农作物不能适应的高盐土壤。部分盐生植物是优质的牧草，其嫩枝叶可做蔬菜，种子可榨油，保健价值极高，而且种植盐地碱蓬可明显降低土壤含盐量[8]。此外，轻度、中度盐碱化耕地，可以种植一些耐盐碱的经济作物，如糜子等作物进行改良。

1.6 工程改良技术

通过设置隔盐层的方式改良盐碱土，具有显著的隔盐、抑盐作用。隔盐层一般采用砾石、粗砂、秸秆等可形成大孔隙的材料构建，并通过铺设土工布等措施防止孔隙被细小的土壤颗粒填充。隔盐层的设置有利于隔盐层上方土体的水分入渗，上层土体内的盐分随水被淋洗到下层土体；同时，通过设置隔盐层可使土壤原有的毛管空隙切断，从而阻隔深层土壤盐分通过水分蒸发向上返盐的过程，有效的防止了浅层土壤的返盐过程。

2 不同改良材料在盐渍化土壤中的应用

土壤改良材料作为一种新型、高效、经济的土壤改良措施，正在进行大面积的推广使用。盐渍化土壤改良与修复措施主要有物理、化学、生物以及水利工程等，其中化学改良剂是主要修复措施之一，土壤改良材料能够调节土壤的酸碱度，使土壤盐分离子的淋洗率及土壤有机质、氮、磷、钾的含量增加，同时使土壤盐分降低。盐碱土改良是一项复杂、难度大、耗时长的工作，紧靠单一的治理措施无法彻底解决问题，必须结合耕作、地表覆盖、改良材料等综合措施，从多方面不断研究和探索盐碱土的改良治理方法，使用不同材料改良盐渍化土壤就是化学改良技术。

2.1 脱硫石膏

石膏在土壤改良中作为一种普遍的、传统的化学改良材料，国内研究者对其改良作用及机理进行了大量研究，结果表明石膏能够使土壤的渗透速率、脱盐率及孔隙度等指标提高，同时能够使土壤的pH值、碱化度和容重等指标降低，从而使土表不易结壳，石膏改良碱土成功的经验，已经被众多学者所认同[9-10]。

一般对pH值偏高的土壤采用石膏进行改良，用石膏中的钙离子置换出吸附在土壤胶体上的钠离子，并在灌水淋洗的作用下，将钠离子淋洗到作物根层以外，从而使钠离子对土壤颗粒的分散程度减轻，土壤pH值降低，为作物生长创造良好的土壤水盐环境[11]。脱硫石膏的主要成分为CaSO3、CaSO4，性质与天然石膏相类似，并含有丰富的Ca、S、Si等植物必需的矿质营养，能够替代天然石膏改良盐碱土壤。有关研究表明：采用脱硫石膏进行盐碱土改良并种植油葵时，脱硫石膏改良的深度一般设为20～30 cm，建议采用犁翻后再旋耕的方法，将有利于提高改良效果并促进油葵的生长发育[12]。

2.2 腐殖酸

腐殖酸能通过改良土壤胶体吸附性阳离子的组成，改善土壤结构，防止返碱，同时调节土壤pH值，改善土壤营养状况。腐殖酸为泥炭中提取的，腐殖酸含量为40%。

2.3 有机肥

施有机肥能够显著提高盐渍化土壤中有机质含量、速效养分含量以及作物的产量，盐碱土的碱性可以通过有机肥腐化过程中产生的腐殖酸等酸性物质进行中和。

2.4 新型改良剂

当前聚丙烯酰胺（Polyacrytamide，简称PAM，分子式[C3H5ON]n）是在土壤化学改良与调控的技术中运用较为广泛的化学材料。PAM是一种高分子聚合物，由丙烯酰胺（Acrylamide，简称AM）均聚或与其他单体共聚而成，其分子量有大有小，在农业领域中一般选取中低分子量。聚丙烯酰胺在农业领域具有广泛的用途，利用聚丙烯酰胺可以进行植物保鲜及运输、植树造林、作物栽培等。聚丙烯酰胺具有无毒无味，无残留，不污染植物、土壤和地下水，不会改变土壤的酸碱度等特性，最终分解物为水、二氧化碳、氨态氮等[13]。

PAM 抑制土壤水分蒸发的机制主要源于其分子结构的特性，即结构单元中含有酰胺基，易形成氢键，使其具有良好的水溶性，并且可与许多物质产生亲和、吸附、水解、降解交联等化学反应，通过氢键和水分子使亲水基团结合，使厚度为 0.5～0.6 nm 的 2～3 个水分子层在表面形成，使高分子的网束展开，呈现出显著的絮凝、团聚作用；由于有一定数量的亲水离子在网内结构中，使离子浓度差出现在三维空间网内外，从而渗透压产生在网状结构内外。在渗透压的作用下，水分子渗入网内，此时限制了水分子的运动，进而抑制了土壤水分的蒸发；通过分子结构中的基键与土壤颗粒间形成吸附力，维系土壤结构，抑制土壤水分蒸发，提高土壤入渗率，减小地表径流，增强土壤保水保肥能力，最终达到作物增产的目的[14]。

PAM 作为一种土壤调理剂在非盐渍化土壤上的应用已比较普遍，如PAM在0～2 g/m2范围内添加可以减小土壤体积质量，增强土壤的吸水和释水能力，抑制土壤蒸发量，增加土壤的持水性能[15]；经过PAM 处理的土壤，其累计蒸发量减小4.12%～14.46%，田间持水量增加20.68%～33.71%，毛细管持水量增加18.41%～29.04%，最大持水量增加18.62%～29.70%[16]；PAM用量多少对土壤颗粒水分蒸发影响显著，用量越大对蒸发的抑制作用越强[17]；PAM与砂土和壤土按不同比例混合后饱和导水率分别下降23.2%～95.3%、21.1%～91.5%[18]；黄绵土中饱和导水率均呈降低的趋势，且随着PAM 用量的增加，土壤饱和导水率越来越小[19]。Nadler 等[21]测定了粘壤土施用PAM 后，土壤水稳性团聚体较对照土壤高3～4 倍[20]。PAM 能够絮凝细小土粒，稳定土壤结构。PAM对土壤物理性状的影响研究结果表明：在一定浓度范围内施用PAM可以使土壤团聚体的含量显著增加，土壤内部孔隙增多，总孔隙度增大，土壤气孔结构得到改善，土壤容重也随之降低[22]。

将PAM 与非盐渍土、轻度及中度盐渍土混拌后，进行室内灌溉模拟试验，试验结果表明：非盐渍土、轻度及中度盐渍土中施用PAM后土壤团聚体含量、孔隙度及毛管孔隙度都有所提高，土壤容重减小，水分蒸发减少[23]。此外，室内研究发现，适量的盐分可增强PAM 对土壤颗粒的吸附、团聚作用，但如果土壤盐分含量过高，那么PAM对土壤的改良作用不再有效[24]。

3 结论

盐渍化土壤的改良与调控一直以来都是世界性研究的热点问题，然而盐渍土的改良仅仅采取任何单一的治理措施无法彻底解决问题，根据“因地制宜、就地取材、经济可行”的原则，在水利改良的基础上，结合耕作、化学改良等措施，从多方面探索盐碱地改良治理的方法，才能快速的改良盐碱地，有效改善生态环境。以上不同土壤改良材料，其单一施用后的改良效果，有的已经开展了较为系统的应用研究[25-26]，有的则尚处于起步阶段[27-28]，复合改良材料在功效上存在互补效应，以不同方式组合后对土壤理化性质、肥力提升、作物增产等方面的影响机制仍有待进一步的探索。