东北苏打盐碱地改良技术的研究

李健 郭颖杰 王景立

摘要：鹽碱地的治理及改良是一个世界性的难题，而中国是盐碱地大国，我国盐碱地面积在世界位居第三，而整个东北地区盐碱化土壤总面积为298.69万hm2，按土地盐碱化程度，轻度、中度、重度和极重分别为34.72%、38.96%、18.86%和7.45%。此外，受松嫩平原河流变化、湖泊特征、气候变化等对碱和盐富集的影响，东北的盐碱地面积及盐碱化程度将进一步加重。本文结合东北苏打盐碱地的特征，拟对各种改良技术进行分析研究，为有效地改良东北苏打盐碱地的结构，控制土地盐碱化的速度提供切实可行的途径。

关键词：苏打盐碱地;改良技术;东北地区

引言

据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地面积为9.5438亿hm2我国约有盐碱地0.27亿hm2，占世界盐碱地面积的2.83%。其中0.06亿hm2为耕地，0.21亿hm2为盐碱荒地，主要分布在东北、华北、西北、长江中上游及滨海新区[1]。由于过度放牧、乱砍乱伐、气候多变及不合理耕作等因素的影响，东北区域的生态系统已经遭到严重的破坏，部分区域甚至面临寸草不生、生物多样性锐减等接近“崩溃”的局面。另外，区域性的生态恶化正演变成部分地域性生态危机的严峻形势，对整个东北地区的生态服务功能提出了很大的挑战。因而，东北地区无疑是面临适耕土地资源短缺和盐碱化加剧的双重“尴尬”局面，倘若盐碱化的土地得到了有效的改良，这将不仅是对当地土地资源的一个重要补充，对缓解生态系统的压力也是一种很好的举措。

1研究现状

1.1微生物生态修复技术

土壤中含有丰富的微生物，这些微生物在生长发育的过程中将体内的某些分泌物排放于盐碱土壤中，与土壤中的盐碱成分发生化学反应，降低土壤盐碱度，能够改善盐碱地土壤的理化性质及生物特性，是巩固盐碱地改良效果、促进盐碱地持续利用的有效方法之一。在国外，Abd-Alla利用从微生物中提取的VA菌根真菌的抗盐特性，在研究中指出通过施用麦秆并接种入分解纤维素真菌，能增强生长在盐环境中豆科植物的固氮能力，从而增强其在盐碱地土壤中抵抗盐碱的能力[23]。中国科学院东北地理与农业生态研究所在我国吉林省西部的大安、白城、通榆、长岭等12个地区15个群落采集植物根系和土壤样品，采用湿筛倾析-蔗糖离心法共鉴定出AM真菌，其中丛枝菌根真菌是盐碱地修复和改良中的关键菌株，在改良东北苏打盐碱地的过程中发挥着至关重要的作用。此项改良方法术是从生物技术的角度研究的，其优点是可增加盐碱地土壤有机质含量、降低土壤盐碱含量及提升土壤微生物活性。但此措施所需的时间较长、程序繁杂，尤其是对土壤微生物的筛选和培育更是需要很高的成本才能完成。

1.2种植耐盐碱植物

根据盐碱地土壤盐碱化的程度类型，可以将其划分为：轻度、中度、重度等盐碱地，不同程度的盐碱地适宜种植不同的植物类型（见表1）。利用植物根系具有良好的吸水、蓄水能力，对于盐碱土壤中的盐分、碱量有很好的稀释甚至达到淋洗的目的，这就可以减少地表径流、提高土壤的蓄水保墒能力[4]。此项改良技术早在20世纪中期，前苏联就对盐碱地植物耐盐性、造林技术及选育的耐盐植物对盐碱土壤的改良作用和土壤次生盐渍化等问题进行了比较深入的研究，并取得了一系列的研究成果，同时匈牙利也进行了相关的研究[567]。目前，中国林业科学院和东北林业大学在一系列探究后筛选出苜蓿、羊草、碱茅、碱蓬及冰草等5种适合东北苏打盐碱地种植的耐盐碱植物，其优点是可以增加当地区域物种的多样性、提高土壤的蓄水保墒能力，能有效改良盐碱地土壤，应用前景可观。还需完善的是进一步建立耐盐碱植物在东北苏打盐碱地上定量修复土壤的稳定性评价体系。

1.3研发土壤调理剂

早在19世纪中后期就有人开始利用石膏进行了苏打盐碱土的改良和整治，随着石膏对苏打盐碱地改良效果的肯定，又衍生出了磷石膏、脱硫石膏等相关化学改良剂型，其改良机理都是利用Ca2+交换土壤胶体中的Na+从而达到改良目的[89]。中国农业大学、清华大学及沈阳农业大学基于前人研究的基础上以腐殖酸纤、维素类共聚物为载体，添加盐离子高效置换的小分子单体基团和钙、镁、锌等金属离子，实现土壤的颗粒中的Na+高效置换，并促进土壤颗粒的聚合，表层的盐离子随水的运移，一部分通过地表径流排出土壤，另一部分盐分淋洗入土壤深层，实现了表层土壤的“快速淡化”，从而达到改善改良土壤的目的（作用机理如图1）。土壤调理剂的研发是体现化学技术在盐碱地上的应用，研究的难点是不同改良剂用量的配比及土壤相关理化指标的测定，一旦攻克了这些难点就可以确定土壤调理剂的最佳撒施量和最优配比方案，更好地改良盐碱地土壤。

1.4工程整治装备

经查阅相关资料得知，国外利用工程整治装备在盐碱地上的改良研究主要是机械化深松作业机。国外应用较好的深松机具厂商包括：意大利马斯奇奥系列深松机、德国的雷肯深松机、约翰迪尔联合整地机等。而国内目前研发的“基于自润减阻技术的深松与改良剂分层喷施复式作业机、基于自润减阻技术的深松与改良剂分层喷施复式作业机、基于有机培肥技术的组合非驱动秸秆根茬压埋复式作业机”这3种新型工程整治装备在东北苏打盐碱地上的改良上也取得了很好的效果。

1.4.1基于自润减阻技术的深松与改良剂分层喷施复式作业机

该机具为“后掠式弧形深松铲+箭型铲尖+瓶型鼠道扩充紧实装置+硫酸铝改良剂”为基本组合形式（见图2）。其优点是深松铲铲尖正面能形成自润水膜，实现作业减阻，降低能耗，不足之处深松铲铲尖背部的导管由于土壤堵塞或是久置易遭铁锈堵塞，可以考虑将原有的铲尖背部铺设导管改进为带有型腔、切有侧孔的箭形铲尖利用侧孔实现自润减阻的效果或是改变改良剂的酸碱成分配比使其呈弱酸性也可有效溶解铁锈。

1.4.2基于隔层阻盐技术的土壤亚表层秸秆翻埋复式作业机

该机具主要由搂草部件、偏柱式深松铲及液压调节部件等组成（见图3），其切草部件是“波纹式切草刀与圆盘自磨锐式切草刀”相间排列（见图4），可有效实现利用机械方式将秸秆播送、掩埋至土壤亚表层，形成“盐碱隔层”，提高土壤有机质含量及降低耕作层盐碱含量。但不足之处在于拨草盘在作业时因被动旋转，不能及时将秸秆播送至原定位置，且删条式犁体作业时耕深较深，影响插秧及后期作业，此时可以考虑将删条犁调整为外形结构较小的翼板式犁体。

1.4.3基于有机培肥技术的组合非驱动秸秆根茬压埋复式作业机

该机具主要由机架、悬挂装置及秸秆压埋部件组成，其中压埋部件采用在“圆筒式滚轴上安装的大直径铁质圆盘及在圆盘上焊接“人字”排列的秸秆压埋辅助刀片”的形式，可将水稻秸秆和根茬压埋入扰动松软的泥浆中并在泥浆20cm以下形成“盐碱隔层”（作业前后效果如图5），从而改善盐碱地理化性状，并为水田秸秆的后期处理提供绿色、清洁的途径和方式。其优点是无须动力输出，能耗低，维修、保养较简便，使用寿命增加。不足是对水稻根茬的扰动、翻搅力度不够。下一步可以考虑增加Y字形刀片长度或创新设计出一种新型刀片。

2研究结论

通过国内外对改良盐碱地所采取的方法途径和技术路线可以看出：

微生物生态修复技术是从生物技术的角度研究的，可降低土壤盐碱含量、增加土壤有机质含量但此措施所需的时间较长、程序繁杂且成本高。

种植耐盐碱植物可以增加当地区域物种的多样性并提高土壤的蓄水保墒能力。受东北特有的天气因素的制约，需进一步建立耐盐碱植物在东北苏打盐碱地上定量修复土壤的稳定性评价体系。

土壤调理剂的研发是体现化学技术在盐碱地上的应用，难点是不同改良剂用量的配比及土壤相关理化指标的测定。下一步将确定土壤调理剂的最佳撒施量和最优配比方案，以便更好的改良盐碱地土壤。

工程整治装备是从工程技术为出发点，突出了机械化深松技术在治理及改良东北苏打盐碱地上的重要角色。接下来将着手通过对比分析现有的5种不同形式深松铲在盐碱地上的实际耕作阻力，从而选择一种减阻效果的最佳形式，并在此基础上优化并创新出一种新型的深松铲，进而申报和制定一套成熟的深松作业标准体系，为研制和推广适用于东北苏打盐碱地的深松机具提供準确的技术支撑和理论保障。

3展望

随着各种改良技术在东北苏打盐碱地上的广泛应用。研究人员在现有改良技术初见成效的基础上不断探究新思路、新方法、新技术为更好地改良东北苏打盐碱地提供更为科学、更加高效的举措，为更好地实现农业的可持续发展贡献力量。

综上所述，现在对于东北苏打盐碱地改良技术的探究不再是从单一的方向和角度去改良，而是注重工程技术、生物技术、化学技术和现代农业机械设备的有机结合，这样方可有效提升苏打盐碱地整治水平，助推现代农业生态文明。

参考文献

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