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摘要:盐碱化是全球性的土壤退化问题。盐碱化草地恢复技术包括物理改良技术、化学改良技术、水利改良技术和生物改良技术,但这些方法都有一定的限制因素。物理改良技术的成本较高,大面积治理时存在困难,往往只是临时性措施。化学改良技术见效快,但可能造成二次污染。水利改良技术在内陆缺水地区难以使用。需要根据当地实际情况将不同的改良方法结合使用。
关键词:盐碱化草地;物理改良技术;化学改良技术;水利改良技术
中图分类号:S3434文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金(项目编号:31070421);吉林省自然科学基金(项目编号:201115163);吉林省教育厅科技计划项目(项目编号:2010150,2009435);长春师范学院自然科学基金(项目编号:2009002)。
为本文通讯作者盐碱化是全球性的土壤退化问题,我国有盐碱地约3 630万hm2,重度盐碱化土地面积以每年15%~20%的速度扩展[1]。盐碱化草地恢复技术主要包括物理改良技术、化学改良技术、水利改良技术和生物改良技术。
1物理改良技术
铺沙压碱是改良盐碱化草地的一种重要物理方法,在松嫩草地盐碱斑的治理中取得了良好的效果。沙掺入盐碱土后,改变了土壤结构,促进了团粒结构的形成,使土壤空隙度增大,通透性增强,使水盐运动方向发生改变。由于团粒结构的增强,土壤的保水、储水能力增大,破坏了毛管作用,减少了地表蒸发,从而抑制了深层盐分向上运动,使表土层的碱化度降低,起到了压碱的作用[2]。
铺沙对盐碱土改良的效果随沙层厚度增加而明显。土壤pH值和电导率随铺沙厚度增加逐渐降低,当沙层厚度达15cm时,pH值比对照区下降3个单位,电导率由056ms/cm下降到010ms/cm。土壤含水率随沙层厚度而逐渐升高,15 cm深的沙层含水率比对照区提高91%。在铺沙处理的各小区内种植羊草、野大麦和碱茅,观测3种植物的生长状况。结果表明,沙层在7cm以下,3种植物的存活率均较低。沙层9cm时,羊草存活率为85%、野大麦为90%、星星草为100%。沙层11cm时,碱茅可良好生长,密度为267株/m2,产量达85g/m2,基本保持稳定。羊草和野大麦在13cm沙层中可正常生长,密度分别为415株/m2和457株/m2,产量分别为108g/m2和127g/m2[2]。物理改良技术在有条件的地区可以使用,但因沙土来源和运输的限制,成本较高,大面积治理盐碱化草地存在实际困难,往往只是临时性措施。客土仅仅在植株根系和周围的盐碱土之间起到一种缓冲作用,不能从根本上切断土壤盐碱化危害。
2化学改良技术
施用化学改良剂,可以改善土壤结构,改变土壤胶体吸附性离子的组成和可溶性盐基成分,加速洗盐排碱过程,增加盐基代换容量,调节土壤酸碱度[3]。常用的化学改良剂有石膏、磷石膏、过磷酸钙、风化煤、粉煤灰、沸石、泥炭、亚硫酸钙、糠醛渣、粗硫酸、硫磺粉、硫酸铝、硫酸亚铁、工业废料、沥青、聚丙烯酸脂等。
在吉林省长岭县腰井子东北师大草原生态研究站的连片碱斑上,选择4块样地进行施石膏试验(样地1:52kg;样地2:60kg;样地3:69kg;样地4:80kg),均匀施入土壤表层5~10cm处;选择4块样地作为未施石膏对照样地,同样松土处理。各样地面积均为40m2。石膏处理样地与对照样地相比,土壤性质发生明显变化,碳酸氢盐大量减少,pH值平均下降了16个单位,Cl-下降了90%,SO42-大量增加,Na 降低了43%,而Ca2 增加了4倍,电导率降低了32%,达319dS/m,水分渗透率由10cm/min增加到80 cm/min[4]。
施用粉煤灰可降低土壤容质量,减少土壤中碱性物质含量[5]。磷石膏可降低土壤pH值、碱化度,提高土壤团聚体数量,改善通透性,增加磷、钙等植物生长所必需的营养元素[6]。苏打盐碱土中施加硫酸铝后,土壤pH值显著下降,Na 、Ca2 、Mg2 、K 离子的质量浓度明显增加,土壤吸水量和吸水速度、毛管水上升高度和速度明显提高。土壤大粒径团聚体数量增多,土壤容质量变小,孔隙度增大[7]。沸石能改善土壤通透性,提高排水渗透能力[8]。泥炭和风化煤能够提高土壤孔隙度、减少土壤盐分、降低pH值及碱化度、增加养分和增强酶生物学活性[9]。使用化学改良技术时,要避免二次污染的发生。
3水利改良技术
水利工程技术主要包括排水、灌溉洗盐、引洪防淤等,其中排水是一项具根本性的措施,应结合各地不同自然条件和地形部位的特点,建立起切实可行的排灌系统,自上而下地把表土层中的可溶性盐碱洗出去,然后由排水沟排除。对盐碱土采取四周围畦灌水洗盐的方法可以收到较好效果,将土壤中的盐分溶解于水中,一部分通过淋溶作用进入土壤深层,一部分通过排水沟排出,从而降低表层土壤含盐量。
但是灌水洗盐也有一定的适用条件。挖沟排水、修建条田的缺点是工程量较大,成本高昂,维护费用也很高,而且受盐碱化土壤结构松弛、土壤颗粒高度分散的特点影响[10]。有的盐碱化草地由于土壤粘重、通透性较差,灌水洗盐的效果有限,因而灌水洗盐比较适用于沙质土壤。在淡水资源越发宝贵的内陆地区,灌水洗盐的使用成本比较高,而且排出废水的处理也是一大难题。
4小结
土壤盐碱化涉及到多方面的因素,盐碱地恢复的多种技术和措施具有不同的适用范围、条件和改良效果。在实际应用中,要根据盐碱土的成因、特点、利用目的等,统筹规划,因地制宜,采取针对性措施,将多种改良措施结合使用,实现农林水协调发展。
参考文献
[1]李建东,郑慧莹.松嫩平原盐碱化草地改良治理的研究[J].东北师大学报(自然科学版),1995(01):110-115.
[2]郭继勋,姜世成,孙刚.松嫩平原盐碱化草地治理方法的比较研究[J].应用生态学报,1998,9(04)∶425-428.
[3]刘阳春,何文寿,何进智,等.盐碱地改良利用研究进展[J].农业科学研究,2007,28(02):68-71.
[4]李建东,郑慧莹.松嫩平原盐碱化草地治理及其生物生态机理[M].北京:科学出版社,1997:180-206.
[5]刘建红.盐碱地开发治理研究进展[J].山西农业科学,2008,36(12):51-53.
[6]张丽辉,孔东,张艺强.磷石膏在碱化土壤改良中的应用及效果[J].内蒙古农业大学学报,2001,22(02):97-100.
[7]赵兰坡,王宇,马晶,等.吉林省西部苏打盐碱土改良研究[J].土壤通报,2001,32(专辑):91-96.
[8]郝秀珍,周东美.沸石在土壤改良中的应用研究进展[J].土壤,2003(02):103-106.
[9]陈伏生,曾德慧,王桂荣.泥炭和风化煤对盐碱土的改良效应[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(06):861-864.
[10]牛东玲,王启基.盐碱地治理研究进展[J].土壤通报,2002,33(06):449-455.
作者简介:徐涛(1970-),女,吉林省长春人,本科,实验师,主要从事环境学研究。孙刚(1969-),男,辽宁省大连人,博士后,教授,主要从事界面生态学研究。
关键词:盐碱化草地;物理改良技术;化学改良技术;水利改良技术
中图分类号:S3434文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金(项目编号:31070421);吉林省自然科学基金(项目编号:201115163);吉林省教育厅科技计划项目(项目编号:2010150,2009435);长春师范学院自然科学基金(项目编号:2009002)。
为本文通讯作者盐碱化是全球性的土壤退化问题,我国有盐碱地约3 630万hm2,重度盐碱化土地面积以每年15%~20%的速度扩展[1]。盐碱化草地恢复技术主要包括物理改良技术、化学改良技术、水利改良技术和生物改良技术。
1物理改良技术
铺沙压碱是改良盐碱化草地的一种重要物理方法,在松嫩草地盐碱斑的治理中取得了良好的效果。沙掺入盐碱土后,改变了土壤结构,促进了团粒结构的形成,使土壤空隙度增大,通透性增强,使水盐运动方向发生改变。由于团粒结构的增强,土壤的保水、储水能力增大,破坏了毛管作用,减少了地表蒸发,从而抑制了深层盐分向上运动,使表土层的碱化度降低,起到了压碱的作用[2]。
铺沙对盐碱土改良的效果随沙层厚度增加而明显。土壤pH值和电导率随铺沙厚度增加逐渐降低,当沙层厚度达15cm时,pH值比对照区下降3个单位,电导率由056ms/cm下降到010ms/cm。土壤含水率随沙层厚度而逐渐升高,15 cm深的沙层含水率比对照区提高91%。在铺沙处理的各小区内种植羊草、野大麦和碱茅,观测3种植物的生长状况。结果表明,沙层在7cm以下,3种植物的存活率均较低。沙层9cm时,羊草存活率为85%、野大麦为90%、星星草为100%。沙层11cm时,碱茅可良好生长,密度为267株/m2,产量达85g/m2,基本保持稳定。羊草和野大麦在13cm沙层中可正常生长,密度分别为415株/m2和457株/m2,产量分别为108g/m2和127g/m2[2]。物理改良技术在有条件的地区可以使用,但因沙土来源和运输的限制,成本较高,大面积治理盐碱化草地存在实际困难,往往只是临时性措施。客土仅仅在植株根系和周围的盐碱土之间起到一种缓冲作用,不能从根本上切断土壤盐碱化危害。
2化学改良技术
施用化学改良剂,可以改善土壤结构,改变土壤胶体吸附性离子的组成和可溶性盐基成分,加速洗盐排碱过程,增加盐基代换容量,调节土壤酸碱度[3]。常用的化学改良剂有石膏、磷石膏、过磷酸钙、风化煤、粉煤灰、沸石、泥炭、亚硫酸钙、糠醛渣、粗硫酸、硫磺粉、硫酸铝、硫酸亚铁、工业废料、沥青、聚丙烯酸脂等。
在吉林省长岭县腰井子东北师大草原生态研究站的连片碱斑上,选择4块样地进行施石膏试验(样地1:52kg;样地2:60kg;样地3:69kg;样地4:80kg),均匀施入土壤表层5~10cm处;选择4块样地作为未施石膏对照样地,同样松土处理。各样地面积均为40m2。石膏处理样地与对照样地相比,土壤性质发生明显变化,碳酸氢盐大量减少,pH值平均下降了16个单位,Cl-下降了90%,SO42-大量增加,Na 降低了43%,而Ca2 增加了4倍,电导率降低了32%,达319dS/m,水分渗透率由10cm/min增加到80 cm/min[4]。
施用粉煤灰可降低土壤容质量,减少土壤中碱性物质含量[5]。磷石膏可降低土壤pH值、碱化度,提高土壤团聚体数量,改善通透性,增加磷、钙等植物生长所必需的营养元素[6]。苏打盐碱土中施加硫酸铝后,土壤pH值显著下降,Na 、Ca2 、Mg2 、K 离子的质量浓度明显增加,土壤吸水量和吸水速度、毛管水上升高度和速度明显提高。土壤大粒径团聚体数量增多,土壤容质量变小,孔隙度增大[7]。沸石能改善土壤通透性,提高排水渗透能力[8]。泥炭和风化煤能够提高土壤孔隙度、减少土壤盐分、降低pH值及碱化度、增加养分和增强酶生物学活性[9]。使用化学改良技术时,要避免二次污染的发生。
3水利改良技术
水利工程技术主要包括排水、灌溉洗盐、引洪防淤等,其中排水是一项具根本性的措施,应结合各地不同自然条件和地形部位的特点,建立起切实可行的排灌系统,自上而下地把表土层中的可溶性盐碱洗出去,然后由排水沟排除。对盐碱土采取四周围畦灌水洗盐的方法可以收到较好效果,将土壤中的盐分溶解于水中,一部分通过淋溶作用进入土壤深层,一部分通过排水沟排出,从而降低表层土壤含盐量。
但是灌水洗盐也有一定的适用条件。挖沟排水、修建条田的缺点是工程量较大,成本高昂,维护费用也很高,而且受盐碱化土壤结构松弛、土壤颗粒高度分散的特点影响[10]。有的盐碱化草地由于土壤粘重、通透性较差,灌水洗盐的效果有限,因而灌水洗盐比较适用于沙质土壤。在淡水资源越发宝贵的内陆地区,灌水洗盐的使用成本比较高,而且排出废水的处理也是一大难题。
4小结
土壤盐碱化涉及到多方面的因素,盐碱地恢复的多种技术和措施具有不同的适用范围、条件和改良效果。在实际应用中,要根据盐碱土的成因、特点、利用目的等,统筹规划,因地制宜,采取针对性措施,将多种改良措施结合使用,实现农林水协调发展。
参考文献
[1]李建东,郑慧莹.松嫩平原盐碱化草地改良治理的研究[J].东北师大学报(自然科学版),1995(01):110-115.
[2]郭继勋,姜世成,孙刚.松嫩平原盐碱化草地治理方法的比较研究[J].应用生态学报,1998,9(04)∶425-428.
[3]刘阳春,何文寿,何进智,等.盐碱地改良利用研究进展[J].农业科学研究,2007,28(02):68-71.
[4]李建东,郑慧莹.松嫩平原盐碱化草地治理及其生物生态机理[M].北京:科学出版社,1997:180-206.
[5]刘建红.盐碱地开发治理研究进展[J].山西农业科学,2008,36(12):51-53.
[6]张丽辉,孔东,张艺强.磷石膏在碱化土壤改良中的应用及效果[J].内蒙古农业大学学报,2001,22(02):97-100.
[7]赵兰坡,王宇,马晶,等.吉林省西部苏打盐碱土改良研究[J].土壤通报,2001,32(专辑):91-96.
[8]郝秀珍,周东美.沸石在土壤改良中的应用研究进展[J].土壤,2003(02):103-106.
[9]陈伏生,曾德慧,王桂荣.泥炭和风化煤对盐碱土的改良效应[J].辽宁工程技术大学学报,2004,23(06):861-864.
[10]牛东玲,王启基.盐碱地治理研究进展[J].土壤通报,2002,33(06):449-455.
作者简介:徐涛(1970-),女,吉林省长春人,本科,实验师,主要从事环境学研究。孙刚(1969-),男,辽宁省大连人,博士后,教授,主要从事界面生态学研究。