新疆盐碱地变化及其治理措施研究进展

朱生堡　鸟尔古丽·托尔逊　唐光木　张云舒　徐万里　马海刚

关键词：盐碱地改良；水利工程措施；农业改良措施；化学改良措施；生物改良措施；新疆

中图分类号：S156.4 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2023）03-0158-08

目前，中国盐渍化土壤总面积3600万hm²，其中盐渍化耕地920万hm²。土壤盐渍化是危害生态环境发展的全球性问题，同时也是中国生态环境与农业生产长期平稳发展需要处理的主要问题，将严重影響区域农业的可持续发展。2021年习近平总书记考察黄河三角洲农业高新技术产业示范区时指出，既要守住1.2亿hm²耕地红线，还要把盐碱、荒漠化等能利用的土地资源开发利用上，这对保障国家粮食安全、端牢中国饭碗起到重要作用。为此，了解近年来盐碱地的变化特征，分析盐碱地的改良治理措施，对盐碱地的综合利用具有重要意义。据统计，新疆盐碱地面积占全国盐碱地总面积的22.01%。19世纪末，Hilgad开始教人们使用石膏改良盐渍化土壤，并经常使用硫石膏、磷石膏等代替，这是因为天然石膏的开采成本较高。Ors等为了实现土壤和垃圾资源化，利用不同用量1：1混合的粉煤灰和污泥来改良盐碱土。Sadegh-Zadeh等研究发现，生物炭中的Ca²⁺和Mg²⁺可以交换土壤胶体表面的Na⁺，促进盐碱地中Na⁺的浸出。李洪斌、王德超等研究发现，采用平整土地、增施有机肥、暗管排盐、种植耐盐碱牧草和树木等综合措施对盐碱地进行改良，可以为东营市开发利用后备资源提供良好经验。贾苏卿等指出，可以有效降低土壤可溶性盐含量、促进作物生长和提高产量的方式是以深耕为主的盐碱地改良措施。

综上所述，盐碱地改良对于环境和国民经济的发展都十分必要。近年来，随着经济社会、农业生产的发展和土地利用的变化以及新的农业生产政策的调整，新疆盐碱地的分布、面积和程度也发生动态演变，其治理也面临新的挑战。本文通过国内外文献检索，收集、汇总、整理和分析文献资料，总结新疆盐碱地的研究现状，以期为保护新疆耕地、保障国家粮食安全、有效供应重要农产品、促进生态文明建设提供有益参考。

1新疆盐碱地概况及成因分析

新疆是我国盐碱地分布面积最广的地区。根据1985年第二次全国土壤调查资料，新疆各类盐渍化土壤总面积达1336.1万hm²，占我国盐渍化土壤总面积的36.8%，占我国西北六省（含内蒙古自治区）的53.31%；灌区土壤盐渍化也十分突出（14个地州市均有分布），是我国第一大耕地盐渍化区，盐渍化耕地面积达126.39万hm²，占灌区耕地面积的30.85%。中国科学院新疆生态地理研究所对新疆灌区土壤盐渍化的遥感调查结果显示，灌区盐渍化面积127.90万hm²，占灌区耕地总面积的32.07%。同时，新疆土壤盐碱化比较高，盐分含量复杂，一般以硫酸盐和氯化物为主。

新疆地处我国内陆，多沙漠戈壁，干燥少雨，蒸发量大。新疆年平均降水量50～200mm，蒸发量1500～3000mm。降雨少，使土壤表面堆积的盐分难以淋溶。剧烈的蒸发，使盐水透过毛细管上升流聚集在地表。特殊的“三山两盆”地形，使新疆内陆河通过地表水和地下水的径流，不断向下游淋溶出盐，并逐渐运移和积累到盆地中。另外，新疆耕地主要以第三纪和第四纪的母岩和母质发育而来，该母岩和母质盐浓度通常达到50～900 g/kg，含盐量高；该母岩和母质形成的土壤含盐量通常很高，一般0～30 cm土层含盐量为10～50g/kg，高者可达50～100g/kg。

就人为因素而言，农田灌溉和农业种植是两个重要方面。农田灌溉方面，近年来，由于水利投资增加和节水灌溉的推广，新疆灌区老耕地盐碱化得到缓解。然而，由于大部分地方的技术还是比较滞后，灌溉用水定额高达12000～13500m³/hm²，沟渠漏水和田间渗漏导致对地下水资源的供应大大提高，引起地下水位上升，土壤盐渍化加剧。同时，排水渠不匹配，塌方堵塞，无法及时清淤，造成地下水位不能有效降低，加重土壤盐渍化风险。克孜河上游地区疏勒、疏附和喀什的排水，每年向伽师等地下游灌区排入222万吨盐，致使下游灌区90%的耕地面临次生盐渍化，表明上游排水和下游灌溉会导致下游灌溉水质恶化。另外，平原蓄水区由于蒸发而损失很大，渗漏也会扩大库区周围地下水位差，是形成土壤盐渍化的主要因素。据不完全统计，绝大多数平原水库周围的地下水深度仅为0.5～1.0m。

农业种植方面，大面积的盲目开荒，加之灌溉受限、土壤改良治理不到位、灌排配套系统不完善，而且灌水不均匀，导致低处积水、高处积盐，作物保苗率普遍偏低，经济效益不高，又造成弃荒，增大盐渍化耕地的面积和比例。同时，灌区周围分布着大量新垦荒地，大部分为重度盐碱地，改良利用难度较大。另外，新疆土壤有机质含量较低，如果化肥用量增加，有机肥用量减少，就进一步加重土壤板结，影响土壤蓄水保墒，降低作物耐盐性。

2新疆盐碱地变化情况

新疆特殊的地理位置和气候特点，使其成为我国干旱区盐碱地分布的典型区域。国内外学者对新疆盐碱地的变化已进行大量研究，并取得一定的成果。任加国等按照土壤盐渍化状况，把新疆叶尔羌河流域划分成5个地区：第一，轻度盐渍化分布在叶尔羌河上游，呈岛型分布；第二，中度盐渍化分布在河流中游；第三，重度盐渍化遍布于流域中下游；第四，流域内山前冲洪积平原和冲积平原的非盐渍化土壤；第五，盐渍土零星遍布于叶尔羌河两岸。张风华等对玛纳斯河流域土壤盐渍化的研究显示，该流域从上游到中下游，地下水位由深变浅，土壤盐渍化程度由轻度到重度。陶学倡对新疆境内阿图什市盐碱地的研究表明，该市80%以上的轻度盐渍化耕地，其盐渍化程度受到复杂的自然条件及人为因素的影响。古丽娜尔·哈里别克等在对新疆和田绿洲土壤盐分的空间分布研究中发现：绿洲中部土壤盐分含量较低，绿洲南北两侧土壤盐分含量较高，不同土地利用方式和不同地形引起的土壤水分运动差异是和田绿洲土壤盐分空间分异的主导因素。沈浩等认为，气候、地形、土壤等自然因素是盐碱地形成的内在驱动力，自然环境侵蚀、不合理灌溉等人为因素是荒碱地产生的外在原因。然而，高盐度地下水灌溉、施肥和土地利用等人类活动会增加土壤含盐量的时间变异性、扩大土壤含盐量的空间变异性，也因此提高土壤次生盐渍化的风险。邓宝山等认为，克里雅绿洲区域的土壤盐度一般西高东低，高盐渍化土壤大多散布于绿洲边界，各区域内地下水资源深浅变化分布一致，土壤盐分的空间分配也与地下水资源空间变动一致有关。吴永涛等在新疆北部棉田大田试验中发现，0～20 cm土层土壤含盐量较低，而轻型和中等盐化土壤则主要集中于40～100cm土层。辛明亮等指出，在玛纳斯河流域内，平原灌区土壤盐分浓度较低地区主要分布于西部丘陵和东北部，高值地区大部分集中于平原水库和下游区域。刘春明等指出，在新疆图木舒克地区，重度盐渍化分布在离河流与渠道较远的地下水浅埋地区，如：13连至卡勒拜勒山、白鹭化纤厂至达板山工业园至青年连一带，非盐渍化主要分布在克列根河南岸至金墩镇、卡勒拜勒山至44团二监区以及叶尔羌河河漫滩等地下水流动性大的地区，同时，在纵向上随着土壤深度加大，盐渍化程度由中度至重度变为轻度。尚白军等认为，在玛依湖区，土壤分形维数可以作为湖区土壤发生盐渍化的指标。

3新疆盐碱地治理措施

盐碱地治理是一项综合性、长期性、系统性和复杂性的工作，涉及多领域多学科，其改良利用是世界性重大科学问题。20世纪80年代以来，我国黄淮海平原提出了排灌综合运用进行盐渍土利用改良的治理措施；90年代，荷兰暗管排水技术引进新疆，并作为盐碱地治理的有效方法之一。20世纪90年代至21世纪，我国盐碱地改良步入与生态环境净化工作相结合的阶段，即从全流域出发，全面开展盐碱地改良和环境净化工作，采取节水灌溉、渠系改造、药剂改良等多项措施，并注重不同单项技术的优化组合，以及生态的自我恢复和保护。在此期间，生物化学土壤改良也取得很大进展。新疆盐碱地治理技术经历50多年的不断发展，由传统“明灌明排”进入到“滴灌微排”“滴灌精控”等现代工程技术，由灌水洗盐排盐的治理模式走向区域水盐平衡调控模式、高效节水灌溉控盐促生去盐模式和重度盐碱地植物种植资源化利用生态治理综合模式。为此，根据新疆盐碱地研究与实践，本文主要从水利工程、农业生产、化学和生物改良4个方面对近年来新疆盐碱地的治理措施进行综述与分析。

3.1水利工程改良措施

水利工程改良正是本着“盐随水来，盐随水走”的规律，运用水利工程措施，通过灌溉水调整地下水，减少土壤含盐量，进而实现改良盐碱地的目的。目前，水利工程措施主要包括灌水洗盐、明沟排水、暗管排盐、膜下滴灌等。

灌水洗盐一般是当土壤表层含盐量较高时，用淡水漫灌，使盐分随水分下渗到土壤深层。该方法要求有大量淡水，在某些淡水资源短缺的地方，人们又往往使用含有较多钙、镁等离子的微咸水作为淡水，用来淋洗土壤盐分。林雪锋等针对新围垦泥质土壤盐渍程度极高问题进行研究，发现不同改良措施中灌水洗盐的降盐效果最好。许开华等研究发现，灌水洗盐能够减少土壤盐分，缩短草莓的滞育时间，促进草莓生长发育，提高草莓产量和经济效益。Wang等认为，灌溉洗盐可以使盐分离子渗入土壤毛细管，从而降低盐碱地的pH值、电导率以及可溶性总盐含量。

明沟排水是指在田间每隔一定距离挖掘一定深度的沟渠并以此进行排水脱盐的方式。明沟系统通常呈网状，由主沟和与主沟垂直的支沟组成，既能排出地表水，又能排出地下水，适用于盐碱较重、地下水位较浅且有排水出路的地点，其深度应在1.5m以上，以利于土壤脱盐和防止返盐。张开祥等对盐渍化枣田土壤进行取样测定后发现，随着明沟距离增加，土壤盐分含量先下降后上升。李开明等基于新疆盐碱地排水沟的排水试验建立起HYDRUS数值模型，分析明沟排盐条件下盐碱地的盐分变化，表明0～80cm土层平均脱盐率较高，为50.09%，80～200cm土层盐分总量基本不变，距离明沟越近排盐效果越好。本方法占用的空间比较大，容易坍塌，排盐效果受明沟深度限制，且排水沟很容易被淤泥堵塞，因此修理和维护成本较高。

暗管排盐是水利工程中比较普遍运用的一种方法。将带有一定小孔的管子埋设于地下1.5～2.5 m之间（具体埋深根据地下水位临界深度确定，埋管间距由管道埋深、土壤透水性、排水标准确定）。Singh认为，排水除盐可以有效排出土壤水分和盐分，降低地下水位，对于避免次生盐渍化的产生起到很大帮助。窦旭等认为暗管排盐技术能够减少土壤含盐量，从而有效阻止地下水位上涨，并弱化含盐量的空间异质化，从而防止盐类单一化发展，同时可以在常规灌水量的基础上降低10%，结合暗管排水技术进行淋洗，对盐分的最终淋洗效果较好。石培君等研究发现，在膜下滴灌暗管排水和排盐条件下，0～40 cm土层范围内脱盐率为85%，0～80 cm土层脱盐率为80.5%，盐分被淋洗到80cm土层下方，且两暗管中间处脱盐率最低，暗管上方脱盐率最高。

膜下滴灌是将覆膜栽培技术与滴灌技术相结合的高效节水灌溉技术。膜下滴灌时，土壤盐分跟着入渗水向四周移动，土壤盐分会被水推移到潮湿地区的边缘，形成淡盐化根区，促进农作物生长。同时，地膜覆盖可以提高土壤温度，减少地表的水分蒸发，有效抑制盐分上移聚集。此外，滴灌与传统排水系统建设相比，膜下滴灌不需要占用大量空间，节约大量成本和水源，减少环境污染，且操作方便，维修管理容易。

3.2农业改良措施

改良盐碱地的农业措施主要有耕作改良、地膜和秸稈覆盖改良等。地势高低对盐碱的产生有着重要影响，地势较高的地方积聚的盐分往往最多，不同的高度差会使盐分的分布表现出显著差异，土地不平整脱盐不均匀。土地平整可以让水分均衡下渗，增加洗盐效果。通过铺沙（掺沙）方式调整盐碱地土体结构，有利于粘力和沙粒互补，增加土壤孔隙度，提高渗透性，改变土壤的水盐运动规律。潘旭东等研究指出，耕层覆沙明显影响土壤结构，但表层覆沙对盐碱地的改良效果并不明显。姜世成和张文军等的研究也证实，深耕翻虽然可以截断土壤表层的毛细管，阻止盐分上升，但用不好会影响改良效果，甚至还会造成损失。另外，深耕翻改良草地可使多年生植物的根或茎倒出地面，从而导致其死亡。因此，用深耕翻法改良盐碱草地，初期生物量会明显减少，植物密度较低情况下不适合改良。综上所述，使用深耕法改良盐碱地，除了需要评估目标区的土壤状况，同时还要选取适当的操作时间。

抬高地势的主要方法是利用开掘修筑台地，增加台面与地下水位中间的距离，从而抑制盐分富集。它除了具备改良盐碱地的功能外，还可以形成立体农业模式，蔬菜等作物能够在台地上栽培，而沟里开展水产栽培。

地膜覆盖方法是指通过覆盖农用塑料薄膜来降低地表水分，阻止返盐。乔海龙等认为，深层秸秆和表面秸秆两种覆盖方式相结合，对土壤水分保持的效果最佳，还可以降低耕作层返盐，进而保障作物正常生长发育。王成宝等对比分析了地膜、细沙和秸秆三种材料覆盖对盐碱地脱盐效果和玉米产量的影响，表明地膜覆盖效果>细沙覆盖>秸秆覆盖，覆盖处理对于0～20cm土层含盐量有较好的脱盐效果，秸秆覆盖和细沙覆盖各阶段的含水率与覆盖量呈正相关。

3.3化学改良措施

化学改良是指将化学变化应用于土壤，以降低土壤盐分并改善土壤理化性质的方法。使用化学改良剂能够提高土壤团粒结构、保持水分，降低土壤的pH值和盐度，改善物理和化学性质，促进植物对水和肥料的吸收以及植物的健康生长。目前，常见的化学改良剂有石膏、酸性物质、风化煤、泥炭和其它有机物质。

石膏改良盐碱地，主要是因为使用石膏形成的水泥浆中钙离子能够在盐碱土胶体上替代土壤胶体上的钠离子；钠离子通过灌溉和盐渍淋溶到深层，并利用排水降低土体中的交换性钠离子浓度，利于土壤团聚体形成，从而提高土层的空隙率和通透性，改变土层的理化特性，促进盐分淋溶和植被生长。使用石膏改良盐碱地的最关键步骤是洗盐和排盐，否则土壤碱度减弱、盐分增加，从而影响植物的正常生长。张志众等使用粉煤灰开展盐碱土壤综合改良试验后指出，加入适当的粉煤灰综合利用物能够降低土壤容重、增加土壤孔隙度，从而降低土壤中的碱式化合物浓度，提高土壤排盐速度以及改变土壤化学性质。白明生等研究发现，中药废渣能够降低土壤容重、pH值和电导率，改善表层土壤养分含量和不同微生物数量。皮婧婧等通过利用工业腐植酸对盐碱地进行改良，显示土壤pH值有所降低，Mn含量增加34.90%，全磷含量增加11.27%，有效磷含量增加60.66%，含盐量从0.88%降低至0.66%，该研究成果可为新疆境内盐碱地的治理开拓出一条新路。

3.4生物改良措施

生物改良措施主要是指利用施有机粪肥、作物轮作、种植耐盐作物以及植物修复等生物材料对盐碱地进行改良，以达到治理盐碱地的目的。赵可夫等认为，盐爪爪、白刺、中亚滨藜和盐地碱蓬这四种盐生植物可明显减少土壤中的钠离子浓度。盐爪爪对钠离子的吸收能力很强，且土壤有机质、氮磷钾养分以及微生物数量也均有不同程度增加。Muhammad等指出，盐碱土中添加玉米和豌豆秸秆能显著增加土壤碳、氮、磷等养分含量，提高微生物活性，但土壤含盐量没有显著降低。Rabhi等研究发现，盐生植物海马齿可以显著降低土壤中的盐和钠离子含量，改善土壤理化性质，促进大麦生长。Ammari等指出，种植饲料甜菜和谷子两种作物均可以有效吸收石灰质盐碱土壤中的盐分，从而提高根区土壤饱和导水率，并促进根区盐分淋洗。

4展望

新疆是我国重要的优质粮棉油生产基地，在我国农业发展中具有不可替代的作用。盐渍化耕地占新疆耕地总面积的30.85%，占中低产田的60%以上，严重制约新疆农业的可持续发展。针对新疆盐碱地，国内外学者开展了大量研究。可以看出，水利工程改良措施本着“盐随水来，盐随水走”的规律，运用灌溉水调整地下水、减少土壤含盐量，进而实现盐碱地改良，但是费用高昂、养护成本极高且要求丰富的水源和完善的排灌技术；而农业改良措施通过铺沙（掺沙）、抬高地势、地膜覆盖等方法实施盐碱地改良，破坏土壤毛细作用，阻断盐分向地表进一步聚积，但是工作量很大，生产成本也较高，易对地面土壤产生损害，且操作不善易对自然环境产生不良影响：化学改良措施虽然可以快速改变土壤结构，但成本较高，不适宜较大范围内应用，且过度施用化学改良剂会导致土壤的二次污染等；生物改良措施经济成本低，种植耐盐植物可以促进土壤微生物活性，但土壤含盐量并没有显著下降。同时，近年来在水资源红线约束下，灌水洗盐、明沟排水等水利工程措施会浪费大量水资源，不符合现代节水农业发展需求。而节水灌溉将成为新疆现代农业发展的主要措施，据不完全统计，截至2021年，新疆节水灌溉面积达196.55万hm²，占新疆耕地总面积的37.49%。随着新疆节水灌溉技术的全面普及和应用，这将打破原有的水盐运排规律，而单一的盐碱地治理措施已不能满足节水灌溉条件下的要求；另一方面，节水灌溉技术的应用仅改变土壤盐分的空间分布、在作物生长季创建“淡盐化根区”、减轻盐分对作物的危害，但也加剧土壤次生盐渍化的风险。因此，需要不斷寻求新技术、新方法、新产品以适应节水灌溉技术的发展和应用。

针对现有比较单一的盐碱地治理措施，以及存在水资源消耗量大、建设维护成本高、易造成二次污染等问题，未来在水资源红线的约束下以及耕地质量提升和后备资源开发利用条件下，大力发展节水灌溉技术需要暗管技术、农业耕作栽培技术、低成本高效生物化学改良产品以及耐盐作物的有机结合，从而实现节水抑盐、灌排协同、产能提升的盐碱地综合调控技术和模式，推动新疆绿洲农业的可持续发展。