连云港滨海盐碱地设施种植调查及农作改良思考
2024-01-01乔悦郑大双孙杰段万里
收稿日期:2023-11-30
作者简介:乔悦(1988—),女,江苏连云港人,高级工程师,研究方向为建设工程、绿化工程科技管理。
摘 要:随着沿海盐碱地的设施种植面积不断扩大,土壤盐渍化程度不断加剧,引发了对盐碱地改良的紧迫需求。基于对连云港市沿海盐碱地盐渍化情况的调查,从水肥管理、植被结构的调整以及生态种植循环等多个角度出发,提出了一套经济合理的盐碱地造林改善方案,旨在提高盐碱地改良的效率,确保全面优化和高效应用盐碱土壤资源。
关键词:滨海盐碱地;设施种植;造林改良;连云港
中图分类号:S156.4 文献标志码:B 文章编号:2095–3305(2024)04–00-03
盐碱地的盐渍化是全球范围内面临的重要生态和资源挑战[1],我国沿海地区的连云港市徐圩新区也遭遇着这一问题。作为江苏沿海地区的重要开发区和“一带一路”倡议的关键地域,徐圩新区已经实施了大规模的绿化工程,取得了显著成果[2]。然而,近年来,一些地区的绿化质量下降,部分树木生长不健康,甚至出现死亡现象,引起了当地政府的高度关切,并开展了专项研究,以查明问题根源并提出解决方案。
徐圩新区地理位置独特,地貌主要为海岸淤泥平原,土壤主要为粉沙,地下水埋深为1.0~1.5 m。该地区属于海洋性暖温带气候,降雨主要集中在6—9月。鉴于江苏省耕地资源的不断减少,结合设施农业的迅猛发展,该地区盐碱地的造林面积持续扩大[3]。同时,由于部分工作人员缺乏盐碱地农业方面的知识,导致部分地区的土壤盐渍化程度逐渐加剧,给当地绿化产业带来了一定的经济损失。
为应对这一挑战,进行了关于连云港地区盐碱土壤的滴灌造林改良研究,并基于文献综述和当地种植经验,提出了一系列综合性的滨海盐碱地种植改良方案。这不仅有利于解决土壤盐渍化问题,还可以为连云港盐碱地资源的有效利用提供一定的参考。
1 滨海盐碱地设施农业土壤盐渍化的成因分析
连云港滨海地区面临严峻的盐碱土壤问题,其特点是盐碱化情况日益严重,且经常采用客土造林以推进绿化。由于种植管理技术的不足,许多地区由轻微盐渍化问题逐渐发展为中重度盐渍化,进一步提高了土壤盐分含量,对植物生长产生了不利影响。
经调查,导致连云港滨海盐碱地盐渍化恶化的因素包括:第一,高温的夏季气候条件导致土壤盐分积累;第二,一些植被下的覆盖层过于密集,使土壤无法受益于降雨,尤其在干旱的冬春季节,导致土壤持续处于盐分积累状态;第三,灌溉方式在造林过程中引发了养分过量积累,加剧了盐渍化问题;第四,部分植被种植在高盐区域,影响了根系对养分和水分的吸收;第五,所选植物多数不具备抗盐性,对氯离子敏感;第六,在台风季节,一些地区受到海水逆灌,导致土地退化。
土壤盐渍化对植物的影响具有破坏性且不可逆,主要是对作物造成了生理性干旱作用。土壤中的含盐量过多会改变土壤渗透压,作物根系吸收土壤水分和养分的能力会随着土壤含盐量的提高而下降,进而造成作物烧苗、萎蔫和生理性缺水,从而影响作物的正常生长。
为了使得作物在正常的生长环境下进行生长以及种子的萌发,需要控制盐碱地土壤保持在合理合适的范围内,从而保证种子的发芽和出苗率、作物根系的良好生长与对水分的充分合理运用。在高盐环境中,作物气孔中的护卫细胞会因淀粉合成障碍而造成气孔闭合障碍,进一步导致作物的干旱枯萎,同时对整体作物的组织系统造成严重伤害。在缺水干旱的地区,土壤表面会由于盐分的过度积累,损伤种子出苗后下胚轴功能,其中以钠盐和钾盐的浓度过高造成的危害最为严重。高盐高碱环境会造成作物对于养分吸收的障碍,极大地影响了作物产量和农产品品质。
2 水肥综合调控改良技术
滨海盐碱土地面对一系列因盐渍化而引发的土壤质量问题,具体表现如下。第一,土壤结构出现劣化。盐分结晶以及其他因素使土壤更加紧密,孔隙减少,导致透水性下降,有效水分降低。第二,土壤有机质含量减少。盐渍化抑制了植被的生长和土壤有机物的积累,导致上层土壤有机质含量仅在1.06%~1.15%之间[4]。第三,土壤养分状况恶化。尽管进行了较多的施肥,但在高盐环境下,植物对某些营养元素的吸收受到阻碍,同时某些元素容易被淋溶出土壤。此外,碱性条件还会导致某些矿质元素难以被植物吸收。第四,土壤微生物活动受到限制[5]。高盐浓度影响了土壤微生物的正常功能,导致有机物降解速度减缓,同时也对土壤养分的循环造成了负面影响。鉴于上述问题,应根据盐碱土地的特性,调整施肥和灌溉策略,优化土壤管理。
2.1 利用大量灌溉洗除土壤盐分
根据盐分随水流动的原理,工作人员可以借助夏季频繁的降雨来冲洗土壤中的盐分,以缓解土壤盐渍化的问题。在植被种植的初期,通过大量的灌溉可以加速土壤去盐的过程,同时在高温干燥的环境下,还能减少病虫害的发生,并解决土壤的连作障碍问题。然而,灌水的水量需要精准控制,否则容易发生地下水上升、土壤返盐等情况。合理的灌溉可以有效控制地下水位,进而有效控制土壤盐的浓度。
2.2 膜下滴灌法
采用膜下滴灌技术应用于盐碱土中,能够有效地去除土壤中的盐分。通过滴灌的方式加速土壤盐分的迁移,有助于降低作物主要根部生长区域的盐分浓度,从而营造有利于植物的生长环境。同时,在滴灌过程中加入水肥一体化方式,也可以有效控制土壤盐度。在选择肥料时,工作人员可以选择低氯和pH值较低的肥料,有助于规避传统灌溉方式中盐分积累的问题,提高植物对盐碱土地水分和养分的吸收率。
此外,行水盐调控的过程中也需要结合精准灌溉模式,因为长期进行滴灌处理也会造成土壤的积盐情况。在进行滴灌的过程中会产生湿润峰,导致土壤中的盐分会进行一系列的聚集,长期灌溉则会形成一个个含盐量极高的盐窝。
2.3 配伍土壤改良剂
融合应用脱硫石膏、磷石膏、粉煤灰等土壤改良剂,能有效降低土壤的碱性和盐分含量,提高土壤的结构和生物活性,从而增加养分的有效性。这一方法特别对中度盐渍化的滨海土壤具有显著效益。土壤改良剂的选择要结合当地的土壤类型,依据土壤pH值的变化,改良剂在土壤中的移动规律以及有效性会发生相应的变化。除了考虑改良剂的种类选择外,修复盐碱地中的改良剂选择同样也需要考虑成本,选择低价工业废料或新型材料对于大面积推广改良盐碱地的模式有着重要作用。
2.4 合理利用有机肥
盐碱地会由于土壤物理性质的变化导致治理难度的不同,相较于苏打盐碱地的较少土壤孔性,滨海盐碱地通常会有很好的毛管孔隙,故而在滨海盐碱地的盐碱地治理过程中,需要重视培肥工作。采用有机类型的肥料,如有机肥、复合肥和沼渣等,有助于增加土壤中的腐殖质含量,从而促进土壤团聚结构的形成,提高盐碱地的透气性、透水性和营养状况。添加含有生物激素的有机肥料,如腐殖酸和甲壳素,有助于增强作物的抗盐能力。有机肥可以有效地改善土壤的孔性,增加土壤中的大小团聚体的比例,维持土壤的物理性能,提高土壤中的胶体数量,进而改善土壤盐碱情况。
2.5 科学使用微生物菌肥
微生物肥料的使用有助于增加土壤中有益微生物的数量和活性,改善土壤的生物环境,促进作物对养分的吸收,并防止土传病害的发生,从而有助于盐碱地克服连作障碍。在滨海盐碱地中,土壤微生物的含量本身较低,需要选择合适的耐盐耐碱微生物菌肥,在改良盐碱地过程中增加土壤微生物优势物种丰度,从而促进盐碱地土壤养分循环,施用广谱性的微生物菌肥,同时提炼核心微生物,提高盐碱地生物多样性。在实际的盐碱地改良过程中,工作人员发现土壤中的微生物数量较低,这可能与盐碱环境对微生物的筛选有着很大关系,故而在治理滨海盐碱地的过程中,工作人员要培肥,结合微生物菌肥的定殖作用,逐步提高盐碱地的生物功能,进而有效改善滨海盐碱地的肥力。
2.6 园林绿化施工技术
在一定范围内的大型绿地中,工作人员会采用排盐管道调控盐碱地的水盐,并且进行一定的绿化。通过控制水盐调控规律,可以达到理想的土壤盐碱度。根据水盐调控的一般规律,利用在土壤中水分运移的临界深度的现象,在土壤中铺设暗管进行排水,对于盐碱地的治理效果十分显著。排水管的设计需要分级管,通常需要一次管道和二次管道,通过一次管道将盐度过大的水流引入二次管道进行排水。其中如果管道埋设过浅,其中渗出的水分不能及时自行排出,工作人员会在二次管道中安装一定数量的集水井,将盐碱水强制排放,通过定期排水的方式进而改良盐碱地,这是一种科学的工程脱盐手段。一般绿化苗圃或者园林,其二次管道的设计一般采用明渠,将明渠与一次管道进行连接,一级管道通向明渠,这样可以自然排除管道中的多余渗漏液,但是同样要注意防止盐碱水流的回流。
2.7 合理利用耐盐碱作物或树苗除盐
植物在生长的不同阶段存在不同的耐盐性阈值,随着生育期的增加,其耐盐性能也会不断上升。工作人员可以在植物生长前期的弱势阶段,有效地进行调盐控盐操作。利用植物根系下土壤不断进行脱盐操作,极大地保证植物的稳定生长。
此外,由于灌溉和降水,土壤土层会被抬高,会导致地下水位不断下降,土壤水分无法通过毛管孔隙上升到土壤表层。对于作物的选择,工作人员需要考虑选择合适的耐盐碱作物,进行强力的土壤盐分吸收,并通过地上部的收割不断去除土壤盐分,从而使得盐碱地的脱盐改良能够有效、稳定地进行。
3 种植结构优化+水盐调控改良技术
在滨海盐碱地区,大多数林果植物对盐碱的耐受性相对较低。当这些地区的土壤盐分含量超过0.2%时,许多植被和果树的生长与发展都会受到负面影响。具体表现为:当土壤的盐分含量处于0.2%~0.5%时,果树的树苗发芽、生长早期、花期、果期,以及整体产量和品质都受到不利影响,包括生长速度减缓、叶片减小和光合作用能力下降等现象;然而,当盐分含量进一步增加至0.6%~1.0%时,植物会出现营养不足、缺乏必要元素、根系生长受限等问题,严重情况下,植株可能会完全死亡,从而显著降低产量。一般来说,土壤盐渍化会导致林果产量减少20%~30%,在极端情况下,减产率甚至可达到50%以上。考虑这一情况,工作人员应当根据土壤盐分含量调整、优化种植结构。
3.1 调整植被种类
不同种类植被对土壤盐分浓度的忍耐能力不同,应根据土壤含盐量选择适宜品种。在土壤含盐量为0.2%~0.3%的轻度盐渍化土壤,可选择种植白榆、榔榆、合欢、皂荚等耐盐力较低的树木;在含盐量为0.3%~0.4%的土壤,可种植楝树、乌桕、白蜡、紫穗槐等耐盐力中等的树木;在含盐量为0.4%~0.6%的盐渍化土壤,可种植中山杉、蜀桧、龙柏、木槿、洒金柏、樱花、刺槐、国槐、红花刺槐等耐盐力强的树木。
在品种选择上,应选择耐盐树苗品种,以防止盐碱地季节性干旱返盐的盐害。如果种子直播,播种前需要先对土壤进行必要的洗盐脱盐步骤;若移栽,应以嫁接苗为主,可提高树苗的耐盐性。
3.2 辅种耐盐性植物
在改良滨海盐碱地的过程中,种植耐盐性强的小型植物,如盐碱草(Halophytes)、碱蓬属(Atriplex)、盐蒿属(Salicornia)、盐藻和盐海桐等,可以进行季节性盐分返还,具体内容为种植—刈割—移走。在盐分含量较高的季节,通过种植这些耐盐性植物,有助于减轻树苗受盐害的情况,并逐年减少耕作层土壤中的盐分积累。这种方法有助于提高土壤质量,降低盐碱土地的盐分含量,提高土地的可持续利用性。
3.3 隔盐基质栽培
对于重度盐渍化或海水倒灌使常规树木生长不适宜的盐碱土地,可采用隔盐基质栽培技术,这一方法主要是将农作物种植在基质槽(袋)或铺设塑料薄膜以进行隔离栽培。在隔离层之上,可以铺设粗砂、炉灰渣、菌渣、椰糠等物质,并掺入适量的有机肥料,同时采用水肥一体化设施和种植技术。盐碱地的隔盐种植方法可以一次性解决盐害问题,有助于提高土壤质量,并使盐碱土地恢复适宜农作物种植。
3.4 实行轮作制度
在明显存在盐分问题的月份,可以采用多种轮作模式,不仅有效降低了盐碱地的盐分,还有助于减轻树苗种植的连作问题。田菁是一种出色的盐碱地改良绿肥植物,其耐盐能力为0.6%且耐盐极限为1.0%。通过采用“绿肥+树苗”轮作模式,可以在树苗种植之前首先种植田菁,然后在下一茬树苗种植前将未结荚的田菁翻压返回田地。这一方法有助于减少耕作层土壤中的盐分含量,改善盐碱地土壤结构,并增加土壤中的有机物等养分含量。
3.5 复合模式果树种植
随着盐碱土地流转面积的扩大,多样化的设施种植方法逐渐显现。目前,福建等地已经成功利用盐碱地进行果树种植,包括香水柠檬、番石榴、莲雾、果桑、葡萄、无花果、火龙果等。在盐碱地中进行果树种植时,可以实行套种策略,包括种植田菁等绿肥作物或黑麦草等牧草,以减轻地表的裸露盐分含量,并提高土壤中的有机质含量。此外,也可以在果树苗期间套种聚盐类蔬菜,以降低耕作层土壤中的盐分积累。这一综合种植方法有助于提高盐碱土地的可持续利用性。
4 结束语
改造滨海盐碱地是一个综合性项目,每种农业改良方法都具有其特定的效果。在实际操作中,工作人员应综合考虑土壤的盐渍化程度,整合各种方法,形成一套适应公司特点的综合技术方案,从而弥补单一技术的局限性,降低对水资源和土地的浪费,降低成本,同时提高盐碱地改造的整体效果和回报,确保盐碱土地得到全面改善和高效利用。科学应用盐碱地对于我国生态环境的保护和发展具有十分有利且深远的影响,是改善生态环境的长期稳定保障,有利于为建设山水秀丽、人与自然和谐共处、经济社会可持续发展的现代化城市打下坚实基础。
参考文献
[1] 张建锋,宋玉民,邢尚军,等.盐碱地改良利用与造林技术[J].东北林业大学学报,2002(6):124-129.
[2] 李毅,王文焰,王全九.论膜下滴灌技术在干旱—半干旱地区节水抑盐灌溉中的应用[J].灌溉排水,2001(2):42-46.
[3] 王志勇,石春芳,冷小云,等.生物废弃物改良盐碱地的研究进展[J].生物学杂志,2016,33(5):100-102.
[4] 俞仁培.对盐渍土资源开发利用的思考[J].土壤通报,2001 (S1):138-140.
[5] 杨劲松,姚荣江,王相平,等.中国盐渍土研究:历程、现状与展望[J].土壤学报,2022,59(1):10-27.