楊真+王寶山
摘要:土壤鹽漬化是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境退化的重大問(wèn)題之一,它小僅直接危害生長(zhǎng)于其上的作物,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)減產(chǎn),而且會(huì)導(dǎo)致土壤退化,嚴(yán)重降低土地利用率。土壤鹽分的積累往往是由氣候因素、地形地貌、人為活動(dòng)等多方面原因?qū)е碌?。中?guó)鹽漬土面積大、分布廣、類(lèi)型多,總面積達(dá)9913×104hm2,約占國(guó)土面積的1.03%,全國(guó)各省份均有分布,但主要分布于西北、華北、東北及沿海地區(qū)。本文分析了鹽漬土壤鹽分來(lái)源、去除途徑及各省份鹽漬土面積、類(lèi)型及成因,提出了改良利用鹽堿地的基本對(duì)策。
關(guān)鍵詞:鹽漬土;分布;類(lèi)型;土壤鹽分平衡
中圖分類(lèi)號(hào):S156.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A文章編號(hào):1001-4942(2015)04-0125-06
鹽漬土是一種在全球廣泛分布的土壤類(lèi)型,是一系列受鹽堿作用的鹽土、堿土及各種鹽化、堿化土壤的總稱(chēng)。據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織(UNESCO)和職合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)不完全統(tǒng)計(jì),世界鹽漬土面積為9.5438×108hm2[1]。除南極洲尚未調(diào)查外,其余五大洲均有鹽漬土分布,且全球鹽堿地以每年1.0×106~1.5×106hm2的速度在增長(zhǎng)[2]。
我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),人均土地資源低于世界平均水平,同時(shí)又面臨著人口劇增、耕地面積銳減等嚴(yán)峻問(wèn)題。鹽漬土是我國(guó)最主要的中低產(chǎn)土壤類(lèi)型之一,是我國(guó)重要的后備土地資源,但是,鹽漬土理化性質(zhì)不良,對(duì)生長(zhǎng)于其上的作物產(chǎn)生不同程度的抑制作用,甚至導(dǎo)致作物死亡,嚴(yán)重影響產(chǎn)量。鹽漬土面積及質(zhì)量變動(dòng)速度較快,受人為因素影響強(qiáng)烈,不當(dāng)灌溉、過(guò)度砍伐、過(guò)量使用化肥等都會(huì)導(dǎo)致土壤退化,致使優(yōu)良耕地發(fā)生次生鹽漬化。相反,若能合理改良、利用鹽漬士,則可有效緩解耕地不足的窘境。岡此,防止耕地鹽漬化及合理改良利用鹽漬土是解決我國(guó)糧食問(wèn)題的一條重要途徑。雖然前人對(duì)我國(guó)鹽漬土的面積、分布、成因和改良利用都有報(bào)道,但是這些報(bào)道僅局限于某個(gè)地區(qū)或省份面積、改良或分布等某個(gè)方面的零星報(bào)道[2],而全面統(tǒng)計(jì)分析我國(guó)各省區(qū)鹽漬土分布、類(lèi)型并探討其成因尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究全面系統(tǒng)地總結(jié)了我國(guó)鹽漬土面積、分布、類(lèi)型及成因,并分析了鹽漬土鹽分的來(lái)源及去向,結(jié)合自己的工作提出了防止土壤鹽漬化及改良利用鹽堿地的措施,以期為我國(guó)鹽漬土的改良利用提供理論依據(jù)。
收稿日期:2014-12-17
基金項(xiàng)目:國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(200913ADA7B05);教育部博士點(diǎn)基金(20123704130001)
1土壤中鹽分的來(lái)源及去除
土壤中含有Na+、Ca2、Mg2+、、Cl-、等離子,土壤中離子通常維持平衡狀態(tài),也就是說(shuō)產(chǎn)生和去除相當(dāng)。然而,當(dāng)產(chǎn)生大于清除時(shí),離子就在土壤中積累,當(dāng)離子濃度達(dá)到足以對(duì)土壤性狀和植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響時(shí),就形成鹽漬土。而當(dāng)清除大于產(chǎn)生時(shí)土壤中離子不足,就形成所謂貧瘠土壤,對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育同樣不利,所以,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要適當(dāng)施肥。因此,了解土壤鹽分來(lái)源和去除的途徑,對(duì)于防止土壤鹽漬化、改良和利用鹽漬土及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常重要。
土壤中鹽分來(lái)自于宇宙塵埃、火山爆發(fā)、巖石風(fēng)化、不合理灌溉、海水倒灌、長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥等。宇宙塵埃、火山爆發(fā)所釋放的可溶性鹽分進(jìn)人大氣中,可隨雨水等降落至土壤或海洋。巖石風(fēng)化導(dǎo)致其中可溶性鹽分解出來(lái),形成塵埃被吹到空中,可再通過(guò)雨水淋溶到土壤中。海水浸漬可使得其中鹽分滯留于濱海土壤,同時(shí)沿海城市過(guò)量開(kāi)采地下淡水導(dǎo)致的海水倒灌也可使土壤中鹽分含量增加。除此之外,人類(lèi)活動(dòng)也會(huì)造成土壤中鹽分的積累[3]。灌溉方式不合理是次生鹽漬土產(chǎn)生的最主要的人為活動(dòng),大水漫灌、重灌輕排、長(zhǎng)期使用高礦化度的水或含鹽量高的工業(yè)廢水灌溉農(nóng)田,均會(huì)使土壤中鹽分積累,最終導(dǎo)致土壤次生鹽漬化。為了提高單位面積生物量而過(guò)量施用化肥也可導(dǎo)致大量農(nóng)田的次生鹽漬化。王遵親(1993)[4]的研究表明,在土壤鹽漬化過(guò)程中,生物對(duì)鹽分在土壤中的積累作用也是不容忽視的,其分解產(chǎn)生的離子,如果不能被生物吸收利用,則進(jìn)入土壤。
不同地區(qū)、不同類(lèi)型的鹽漬土其鹽分來(lái)源亦不同。我國(guó)北方干旱、半干旱地區(qū)成土母質(zhì)中鹽分含量較高,加上水分蒸發(fā)量大于降水量,地下水中的可溶性鹽易隨水流上行,并在地表濃縮、聚積;沿海各省土壤鹽分主要來(lái)源于海水浸漬及過(guò)度開(kāi)采地下水導(dǎo)致的海水倒灌;南于巖石風(fēng)化等作用形成的鹽類(lèi),以水為載體順著地形坡向流動(dòng),更傾向于積累在地勢(shì)較低、水流較滯緩的平原地區(qū)(如松遼平原、三江平原);主要灌區(qū)次生鹽漬土中的鹽分則主要來(lái)源于過(guò)量施肥、不合理灌溉等人類(lèi)活動(dòng)。特別是保護(hù)地栽培,連年大量施用化肥易使土壤鹽漬化。
土壤中的鹽分不斷產(chǎn)生也不斷去除,其去除途徑主要是通過(guò)降水或淡水灌溉溶解鹽分,流入土壤深層或匯人徑流、大海。其次,植物、土壤動(dòng)物和微生物的活動(dòng)也可吸收、轉(zhuǎn)化部分鹽分。研究表明,植物在鹽漬土改良方面有著極為重要的作用,其生物量大,可吸收部分土壤溶液中的鹽分,一部分轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,另一部分儲(chǔ)存在體內(nèi),當(dāng)吸收了土壤鹽分的植物被收獲或被動(dòng)物食用后,鹽分即從土壤當(dāng)中去除。當(dāng)鹽漬土被植物覆蓋后,地表蒸發(fā)被植物蒸騰作剛替代,土壤返鹽顯著下降,土壤及周?chē)炒蟠蟾纳?,土壤?dòng)物和微生物種類(lèi)和數(shù)量大大增加,植物的枯枝落葉在土壤腐爛后又進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)和特性,連續(xù)在鹽堿地種植耐鹽植物,鹽堿地可以變成耕地。
2中國(guó)鹽漬土資源現(xiàn)狀
2.1中國(guó)鹽漬土面積及特點(diǎn)
根據(jù)王遵親(1993)[4]的研究,我國(guó)各類(lèi)鹽漬土面積約為9913×l04hm2(現(xiàn)代鹽漬土約3693×104hm2,殘余鹽漬土約4487×104hm2,潛在鹽漬土約1733×104hm2),約占國(guó)土面積的1.03%,耕地中鹽漬化面積為920.94×104hm2,占全國(guó)耕地面積的6.62%。我國(guó)土壤鹽漬化受太平洋季風(fēng)氣候和歐亞大陸性季風(fēng)氣候的影響,以及受復(fù)雜地質(zhì)、地形的影響極為深刻,因而具有明顯的季節(jié)性、強(qiáng)烈的表聚性、類(lèi)型的繁多性和積鹽脫鹽的反復(fù)性。endprint
2.2中國(guó)鹽漬土分布
鹽漬土的形成及分布與成土母質(zhì)、氣候、地形、水文條件、人類(lèi)活動(dòng)等均有密切關(guān)系。中國(guó)幅員遼闊,氣候多樣,鹽漬土在全國(guó)各個(gè)地區(qū)幾乎均有分布,但大面積的鹽漬土主要分布于干旱、半干旱地區(qū)和沿海地帶及地勢(shì)比較低,徑流較滯緩或較易匯集的河流沖積平原、盆地、湖泊沼澤地區(qū)[5]。根據(jù)土壤化學(xué)性質(zhì),可將我國(guó)的鹽漬土分為8個(gè)鹽漬區(qū):①濱海濕潤(rùn)—半濕潤(rùn)海水浸漬鹽漬區(qū);②東北半濕潤(rùn)—半干旱草原—草甸鹽漬區(qū);③黃淮海半濕潤(rùn)—半干旱耕作—草甸鹽漬區(qū);④內(nèi)蒙古高原干旱—半漠境草原鹽漬區(qū);⑤黃河中上游半干旱—半漠境鹽漬區(qū);⑥甘、蒙、新干旱—漠境鹽漬區(qū);⑦青新極端干旱—漠境鹽漬區(qū);⑧西藏高寒漠境鹽漬區(qū)[6]。
我國(guó)各省份鹽漬土面積尚沒(méi)有具體詳細(xì)統(tǒng)計(jì)資料我們根據(jù)目前已發(fā)表的文章及有關(guān)資料,把我國(guó)各省份鹽漬土面積總結(jié)列于表1。我國(guó)鹽漬土主要集中于西部六省區(qū)(陜、甘、寧、青、蒙、新)其鹽漬土面積約占全國(guó)鹽漬土面積的66.6%,這些省份氣候普遍干旱,蒸降比大,地形封閉或低平,有利于鹽分的上升、聚積[7]。在該區(qū)域中,新疆鹽漬化程度最高,其鹽漬土面積占其總面積的6.61%,為其耕地面積的2.71倍,鹽漬化耕地面積約126×104hm2,占其耕地面積的31%.遠(yuǎn)高于全國(guó)平均水平。這與新疆的地質(zhì)、地貌、氣候等特點(diǎn)相關(guān),該地區(qū)屬于內(nèi)陸盆地,河流多屬于內(nèi)陸水系,其前山帶分布有大量巖鹽、石膏,風(fēng)化侵蝕后經(jīng)地下水及地表水向下游搬運(yùn),使該地區(qū)土壤母質(zhì)中普遍含鹽,加之氣候干旱,蒸發(fā)強(qiáng)烈,土壤粘粒含量高、顆粒細(xì),地下水毛細(xì)上升高度大,為土壤水鹽上升運(yùn)動(dòng)提供了有利條件,極易產(chǎn)生積鹽。除此之外,多年來(lái)該區(qū)內(nèi)水資源利用不合理,灌溉技術(shù)落后,重灌輕排,導(dǎo)致大面積次生鹽漬土的產(chǎn)生[8]。
東北三?。ê?、吉、遼)也有大量鹽漬土分布,鹽漬土總面積約378×104hm2,占全國(guó)鹽漬土面積的10.3%,占該區(qū)總面積的4.6%,其中鹽漬化耕地面積122×104hm2,占全區(qū)總耕地面積的5.7%。該地區(qū)地形開(kāi)闊,但微地形復(fù)雜,區(qū)內(nèi)河流及支流較多,加之夏季降雨集中,春季干旱少雨,使得地表水大部分不能通過(guò)河道或地下徑流排出區(qū)外,而需靠蒸發(fā)調(diào)節(jié)水分平衡,造成區(qū)內(nèi)閉流區(qū)及半內(nèi)流區(qū)土壤鹽漬化[54]。另外,土壤凍融也與東北地區(qū)土壤鹽漬化有著密切關(guān)系,該區(qū)凍結(jié)期長(zhǎng),且凍結(jié)厚度大,凍結(jié)過(guò)程中,底層水鹽不斷向凍層運(yùn)輸并積累,春季氣溫同升,蒸騰強(qiáng)烈,使得凍層中的鹽分向地表聚集,使土壤鹽漬化[55]。雖然東北三省存有較大面積的鹽漬土,但其鹽漬土與耕地面積比值并不高,分別為12.43%、25.27%和22.25%,均略小于全國(guó)平均水平,這主要是由于東北地區(qū)土壤多為黑土,有機(jī)質(zhì)含量較高[56],適于耕種,耕地面積占總面積比例較大。
我國(guó)沿海各省均存有大面積鹽漬上,其中又以江蘇面積最大,占其總面積的8.48%。該地帶鹽漬土形成多因江河泥沙入海后,海潮頂托淤積成陸,海水中鹽分積累于土中,加之近年來(lái)濱海地區(qū)人為大量抽取地下水,導(dǎo)致海水倒灌,大面積次生鹽漬土也由此而生。
山東、山西、河北、河南等省份土壤亦呈現(xiàn)大量鹽漬化,這些省份地處黃河、淮河、海河沖積半原,土壤中砂壤土及壤土鹽分含量較高,原因是土壤質(zhì)地輕,毛管空隙大,水分上升較快,同時(shí)黃淮海平原地下水位較高,使得鹽分上升于地表的時(shí)間短,加速了土壤的鹽漬化。該地區(qū)春季干旱多風(fēng),冬季寒冷干燥,造成土壤表層積鹽,降水主要集中于夏中秋初,且多以暴雨的形式集中出現(xiàn),致使積鹽、脫鹽在一年內(nèi)反復(fù)進(jìn)行。該區(qū)中鹽漬化程度以山東最為嚴(yán)重,其鹽漬土面積占總面積的6.75%,占耕地面積的14.1%,而山東是我國(guó)重要的耕作區(qū),近年來(lái)由于重灌輕排的灌溉方式,加重了其鹽漬化程度。
高寒漠境地區(qū)也有鹽漬土,主要分布于西藏,這與其特殊的高原地形、氣候有關(guān),在其高原面上,降雨量少,日照充足,太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈,蒸發(fā)劇烈,這些都為鹽漬土的形成提供了有利條件。另外,該地區(qū)高寒缺氧,輻射強(qiáng)烈,以致耕地面積極少,其鹽漬土面積為耕地面積的8.77倍,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)其他省份。
南方各省份除沿海地區(qū)外鹽漬土面積很小,這主要由于我國(guó)南方大部分地區(qū)潮濕多雨,土壤中水分主要以下行運(yùn)動(dòng)為主,土壤中的可溶性鹽分可隨水流匯入海洋,故一般不易導(dǎo)致土壤鹽漬化
2.3中國(guó)鹽漬土類(lèi)型
根據(jù)全國(guó)土壤分類(lèi)原則和鹽漬土發(fā)生特點(diǎn),中國(guó)的鹽漬土分為鹽土和堿土兩類(lèi),其中,鹽土又可分為濱海鹽土、草甸鹽土、潮鹽土、典型鹽土、沼澤鹽土、洪積鹽土、殘余鹽土和堿化鹽土8個(gè)亞類(lèi),堿土可分為草甸堿土、草原堿土和龜裂堿土和鎂質(zhì)堿土4個(gè)亞類(lèi)。
我國(guó)各省份主要鹽漬土類(lèi)型見(jiàn)表2。各類(lèi)型鹽漬土均有分布,但草甸鹽土、濱海鹽土分布較為廣泛,第二次全國(guó)土壤普查數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)草甸鹽土面積約為1044×104hm2,濱海鹽土面積約為211.4×104hm2[23]。
草甸鹽土主要分布于我國(guó)干旱、半干旱地區(qū),南起長(zhǎng)江口,北至松遼平原,西至塔里木盆地,涉及十多個(gè)省、市、自治區(qū)。各地區(qū)草甸鹽土分布情況存在差別,在水鹽狀況季節(jié)性變化較大的地區(qū),如半濕潤(rùn)、半干旱地區(qū),草甸鹽土多呈斑狀分布,表聚性強(qiáng);而干旱、漠境地區(qū)常年干旱,蒸降比大,草甸鹽土則呈片狀分布,常形成鹽結(jié)皮或鹽結(jié)殼,其含鹽量可高達(dá)5%~10%或以上。
濱海鹽土沿著我國(guó)1.8×104km的海岸線呈寬窄不等的平行狀分布,在沿海各省、市、自治區(qū)幾乎均有分布,但其特征、面積隨海岸線長(zhǎng)短、海岸類(lèi)型的不同,存在很大差異。長(zhǎng)江以北的沿海地區(qū)多為平原海岸,灘涂面積較大,因此鹽漬土多呈片狀大面積分布,而長(zhǎng)江以南地區(qū)多為基巖海岸,鹽漬土多呈斑狀或窄條狀分布。
我國(guó)大部分的次生鹽土屬于潮鹽土,主要是受地下水、地表水以及人為活動(dòng)等不良作用引起的,一般分布于主要灌區(qū)內(nèi),尤其是黃淮海沖積平原分布最為廣泛,其次是內(nèi)蒙古和寧夏的黃河河套沖積平原。
其余各類(lèi)型鹽漬土在我國(guó)也有零星分布,沼澤鹽土多分布于封閉洼地,交接洼地以及琥珀洼地,典型鹽土多分布于干旱、半干旱地區(qū)及漠境地區(qū),堿化鹽土多成片分布于土壤中有大量蘇打積累的地區(qū)。
3展望
我國(guó)各省份均有鹽漬土分布,鹽漬土類(lèi)型、成因及氣候特點(diǎn)不同,因此,改良利用鹽漬土技術(shù)和方法也不相同。目前,國(guó)內(nèi)外鹽堿地開(kāi)發(fā)利用方法主要有:水利工程方法、物理方法、化學(xué)方法和生物學(xué)方法[58]。針對(duì)我國(guó)鹽漬土資源現(xiàn)狀,常用的改良利用手段有整地施有機(jī)肥、覆蓋技術(shù)[59]、施用化學(xué)改良劑[60]、水利措施等非生物方法,也的種植耐鹽植物等生物學(xué)方法。這些方法在不同鹽漬化地區(qū)的使用確實(shí)起到了一定的改良效果,但也存在著一定的問(wèn)題。水利工程方法和物理方法見(jiàn)效快,但成本高,不可持續(xù)?;瘜W(xué)方法在降低土壤含鹽量的同時(shí),也可能造成土壤污染等后果。生物學(xué)方法是目前改良鹽堿地最經(jīng)濟(jì)、最有效并可持續(xù)的方法。研究表明,鹽生植物能夠吸收、積累鹽分,降低土壤含鹽量,并能較快覆蓋地表,抑制返鹽[61~63],增加土壤動(dòng)物和微生物的種類(lèi)及數(shù)量[64,65],改善鹽堿地土壤理化性質(zhì),同時(shí)能帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益[66,67]。
鹽漬土的改良是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合治理系統(tǒng)工程,生產(chǎn)實(shí)踐中,應(yīng)各種措施合理配合,綜合防治才能取得良好效果。今后對(duì)于鹽漬化問(wèn)題的治理,應(yīng)在長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上,以動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn),適時(shí)地對(duì)改良措施加以調(diào)整和完善,加快鹽漬土改良利用進(jìn)程[68]。我們認(rèn)為:改良利用鹽漬土的措施首先應(yīng)根據(jù)鹽漬土類(lèi)型、成因及氣候特點(diǎn),降低土壤鹽的來(lái)源,然后根據(jù)鹽漬土類(lèi)型、含鹽量、地理位置、氣候特點(diǎn)及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)選擇合適的耐鹽植物,并建立配套栽培技術(shù)(其關(guān)鍵是選擇耐鹽植物、多施有機(jī)肥、覆膜栽培,返鹽期及時(shí)灌溉壓鹽等)進(jìn)行連年種植,實(shí)現(xiàn)投入少、可持續(xù)的鹽漬土開(kāi)發(fā)利用良性循環(huán)。endprint