1、盐碱土壤概况
土壤盐碱化是一个世界性的难题,全世界盐渍土面积约近10亿公顷,我国有9 913万公顷,约合14.7亿亩;全国近100多个城市坐落于盐碱地分布区,农业耕地因盐渍化引起的减产、弃耕地近5亿亩,主要集中在华北、西北和东北这些干旱和半干旱地区。 加之栽培过程中,长期过量地施用化肥,导致土壤次生盐渍化加剧,板结严重;使盐化、碱化土壤不断扩大。此外,我国还有18 000多公里绵长的大陆海岸线,渤海、黄海和东海滨海平原等海岸,分布有大面积的以氯化物为主的滨海盐渍土,这些地区的共同特点是土质含盐量都高,大都是植物不易生长的不毛之地。盐碱危害造成大量中、低产田和农民贫困,使大面积土壤资源难以利用。我国人均耕地不足世界平均水平的1/3,正面临着人口剧增,耕地锐减的巨大压力,无论是提高现有耕地的单位面积产量,还是有计划地开垦荒地都必然涉及到盐渍土。几十年来,国家投入了大量的人力、财力和物力改造盐碱地,但依然难以抑制土地的盐渍化问题。盐渍土作为一种资源,在我国有80%左右尚未得到利用,大面积盐渍荒地的开发和灌区土壤盐渍化的防治,将是解决21世纪我国16亿人口粮食问题的重要途径。尤其是在我国干旱、半干旱地区的利用问题,对农业生产发展,国土治理,生态环境保护等具有极其重要的意义。
2、国内外盐碱地改良技术现状
随着人口增长和水土资源的日趋短缺,许多国家都把中、低产田的治理、开发与持续发展纳入国家经济计划之中。从六十年代后期到七十年代初,巴基斯坦在印度河流域,实施“防治盐渍化和土壤改良剂计划———SCAP计划”;印度也开始了同类工作;埃及的尼罗河三角洲的盐渍土地区,也进行了大面积的治理和开发工程建设;巴西和阿根廷沿着亚马逊河,按类型分区治理;欧洲的匈牙利、荷兰等国,也对低产土壤进行了研究与改良;美国设有专门机构—联邦土地改良局和很多研究单位,对西部的各主要流域,进行水土资源合理利用与调控,提高土地生产力的研究,至今还在继续进行。此外,美国在盐渍土改良的工程机械及激光平地技术等,具有国际先进水平;前苏联在盐渍土改良方面技术力量雄厚,在灌溉排水工程技术体系,冲洗定额、碱土改良、电磁改良技术方面,以及盐渍土的基础理论方面,进行了卓有成效地研究。
新中国十分重视盐碱地改良工作。五十年代至六十年代,开始在天津开展滨海盐土种稻改良试验和引黄灌溉、种稻改碱等农业措施为主的改良工作;七十年代我国盐渍土改良进入工程措施与农业措施相结合;综合治理与综合发展相结合阶段。首先,在黄淮海平原建立了12个试验区,尔后,又在松嫩———三江平原等地相继建立了中低产田治理与综合发展试验区。开展“六五”~“九五”攻关研究,取得了重大成果。我国盐碱地综合治理技术已走在世界前列。
土壤改良剂的研究与应用也在六、七十年代开始。在物理、化学改良剂方面做了不少的工作,如石膏、氯化钙、工业废酸、工业废弃物磷石膏、粉煤灰等等,均取得了一定的效果。七十年代,应用电磁技术,在全国盐渍土地区进行了改土试验。九十年代,生物化学土壤改良技术有了发展,盐碱土壤生化改良剂是为治理我国盐碱地而推出的高科技产品。
3、土壤盐分及其危害
3.1土壤盐分:
土壤中的盐分主要由HCO—3,CO 2+3,SO42+ ,Cl— 四种阴离子和Ca2+,Mg2+,Na+ 三种阳离子组成十二种盐。CaCO3,Ca(HCO3)2,CaSO4 ,MgCO3,Mg(HCO3)2,MgSO4,Na2SO4,CaCl2,NaCl,MgCl2,Na2CO3,NaHCO3;由于溶解度不同,前五种盐对土壤影响小,后七种盐对土壤有害,危害最大是NaCl、Na2CO3(马尿碱)和Na2SO4(芒硝)。土壤胶体是一个巨大的阴离子团,交换性Na+可以破坏土壤胶体电动电位,使胶体之间不能形成团粒结构。当交换性Na+占交换量5~15%,土壤轻度碱化;5~25%土壤中度碱化;25~35%土壤重度碱化;〉35%形成碱土。土壤内大量盐分的积累,会引起一系列土壤物理性状的恶化:结构粘滞,通气性差,容重高,土温上升慢,土壤中好气性微生物活动差,养分释放慢,渗透系数低;毛细作用强,导致表层土壤盐渍化的进一步加剧.造成土壤冷、硬、板现象。一般说来,当土壤表层或亚表层中(一般厚度为20~30厘米左右),水溶性盐类累积量超过0.1%或0.2%,或土壤碱化层的碱化度超过5%,就属盐渍土范畴。
3.2盐碱对植物的危害
3.2.1引起植物的生理干旱
过多的可溶性盐类,可提高土壤溶液的渗透压,引起植物的生理干旱,使根系及种子发芽时不能从土壤中吸收足够的水分,甚至还导致水分从根细胞外渗,使植物萎蔫,甚至死亡.
3.2.2危害植物组织
干旱季节,表土层盐分过量积聚易伤胚轴。在高pH值下,还会导致氢氧根离子[(OH-)]对植物的直接毒害。植物组织内盐分过量积聚,会使原生质受害,蛋白质合成受阻,含氮的中间代谢产物积累,造成细胞中毒。
3.2.3影响植物正常营养吸收
由于交换性Na+的竞争。使植物对钾、磷和其他营养元素的吸收减少,磷的转移也会受到抑制,从而影响植物的营养状况.
3.2.4影响植物的气孔开闭
在高浓度盐类作用下,气孔保卫细胞内的淀粉形成受到阻碍,使细胞不能关闭,植物容易干旱枯萎。
4、盐碱土壤的生化治理技术
4.1作用机理及使用技术
(1)降低根际pH值和降低根际自由Ca2+浓度等作用,从而提高了土壤磷、铁及微量元素的生物有效性,使植物能充分利用土壤中不同形态的难溶磷、铁等元素;提高了植物自身对盐碱地等土壤的适应性和细胞生理功能,激活植物体内酶系活性,促进根系分泌。
(2)通过生物络合、置换反应,可清除土壤团粒上多余的Na 离子,活化盐碱土壤中难以利用的P、Fe、Ca、Mg等离子及微量元素,使其转变为可利用状态被植物吸收,解除植物生理缺素症状。同时通过降低Na离子,活化Ca、Mg离子之后,可使土壤水传导能(HC)增高,使土壤水分更易流动,从而改善了作物根系环境,促进根系生长,保证作物苗齐、苗壮,使植物能够在盐碱地上正常生长、提高产量。
(3)适用于受盐碱侵害的农田和新开垦土地,利用有机生化高分子络合土壤中成盐离子,随灌溉水将盐分带到土壤深处,降碱脱盐,迅速解除了盐分对作物的毒害作用。由于是从植物根系分泌物中提取的产物,对人、畜安全,对作物、土壤无害,是环保型产品。
4.2新技术的应用范围
可广泛应用于大田作物、园林绿化、草牧场、保护地、盐碱荒地改造、烟草、中草药种植等。解决由于土壤盐碱化引起的作物减产、弃耕,园林景观破坏,温室、大棚不能连作等一系列问题。
4.3施用时间
各种作物都可以在播种前随水浇灌处理土壤;需移栽的植物(如蔬菜、瓜类、薯苗等),在定植前、后施用;苹果、梨、桃、李、杏、葡萄等果树在发芽前、后及花期、果期施用;麦、稻、玉米在花期、孕穗期可加施一次;水稻旱育苗在育秧前处理土壤,或在育秧期随水浇施;块根、块茎植物在根、茎膨大期施用;园林绿化植物在种植前或生长期随水浇施。
5、作用与效果
5.1对耕层土壤理化性状的影响
盐化潮土施入康地宝盐碱改良剂后,与对照相(0~20cm土层平均含盐量为0.31%,pH值8.5)比0~20土层土壤容量降低0.06~0.27g/cm3,总孔隙度提高6.85~12.48,土壤蒸发量由5.20mm/d降低到3.56~4.03mm/d,土壤入渗率由10.81mm/h提高到16.44~22.13。蒸发量减少抑制了土壤返盐,入渗率提高有利于土壤疏松,脱盐洗盐。
5.2对土壤磷和铁的活化作用
明显地促进土壤中磷的释放,对酸性红壤中磷的活化作用大于对石灰性土壤中磷的活化;能明显地促进土壤中Fe的释放,对Fe的活化与对土壤中磷的活化是正相关的。
5.3对土壤处理后的盐分动态
土壤水盐运动分为几个阶段,即:强蒸发一积盐段(3、4月)、强蒸发—稳定段(6月)、降雨—脱盐段(8~9月)及冻结—稳定段(2~12月)。经过技术处理后,土壤中的盐碱含量明显降低,原来的两个蒸发—积盐高峰期己经不明显,打破了传统的水盐运动规律。
总之,盐碱治理新技术不仅能改良土壤理化性状、增加土壤肥力,使用方法简便,而且能大量节省化肥、有机肥的使用量,在改善作物的生长环境,提高作物产量和品质方面具有十分重要的意义,将在我国农业生产中发挥重大的作用,创造巨大的经济、生态和社会效益。