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盐碱地绿化技术研究进展

2022-12-31徐自恒胡传伟郭光光武艳芳

花卉 2022年20期
关键词:盐碱化盐碱盐碱地

徐自恒,胡传伟,郭光光,武艳芳

(棕榈生态城镇发展股份有限公司,河南 郑州 450000)

0 引言

随着经济的快速发展,城市规模也在逐渐扩大,而各种环境问题也变得尤为明显,其中土壤盐碱化是限制土地开发和园林绿化的一个重要因素。土壤盐碱化是指土壤中盐分逐渐积累的过程,盐碱化土壤是指土壤表层或亚表层中水溶性盐类含量超过0.1%或土壤碱化层的碱化度超过5%[1]。有数据表明,世界盐碱地总面积9.544 亿hm2,占陆地面积7%左右,我国盐碱地总面积2.7hm2,主要分布在西北、华北、东北及沿海的100多个城市[2]。盐分在土壤中积累的增多,到导致各种土壤物理性状恶化如:土壤板结通气性差、土温上升慢及渗透系数低等,同时也会严重影响土壤中微生物活动,影响植物生长发育,并致使其死亡[3]。盐碱地绿化不仅可以改善生态环境,提高生态环境的稳定性,在绿化的同时还可以享受绿化植物带来的经济效益和社会效益[4],因此盐碱地绿化具有重要的生态、经济和社会意义,对社会的可持续发展也有重要意义。为此,本文分析了我国的盐碱地绿化研究经验,综合当前盐碱地绿化相关技术,并对不同的技术进行效益评价,为目前盐碱地绿化治理工作的开展提供依据。

1 盐碱地形成的原因及其危害

1.1 盐碱地形成的自然因素

(1)地下水因素。水作为土壤盐分运输与转移的载体,对盐碱地的形成有重要的作用,“盐随水来,盐随水去,水去汽散,汽散盐存”,任何一块盐碱地的形成都伴随着水盐运动[5]。地下水通常含有大量的可溶性盐,随着地下水蒸发,盐分也会随之经土壤毛管到地面留在土壤表层,而当年降水量小于年蒸发量时,土壤表层盐分持续增加,长时间积累后便会形成盐碱地[6]。

(2)土壤及地形因素。某些地形的土壤可溶性盐含量较高,经风化作用和侵蚀作用后,土壤中的盐分会不断析出,并逐渐在土壤表层聚集形成厚度较大的结晶盐壳,植被难以在上面生存,土壤碱性越来越强而形成典型的盐碱地[7]。另外,东南沿海的盐碱地大多由泥沙冲积沉淀形成,江河水尤其是黄河水中携带的大量泥沙包含有多种盐碱成分,加上东部沿海地带地势低平,地下水位较高,才导致了土壤积盐严重,使土壤盐碱化程度进一步加重[8]。

1.2 盐碱地形成的人为因素

重灌轻排,水资源的不合理利用会导致部分区域的地下水位的升高,地下水位升高过后会便会有大量的可溶性盐类残留在土壤中造成了不同程度的区域盐碱化[9];随着黄河水中泥沙含量的增多,引用黄河水灌溉过后的土壤中盐分含量也会越来越多,从而导致了土壤质量的进一步降低,加重了土壤盐碱化程度[10];另外,灌溉设施不完善、长期使用化肥等均会引起土壤盐碱化[11]。

1.3 盐碱地的危害

首先,盐碱地的形成会大幅度的改变土壤的理化性质,盐碱地土壤通气性和透水性均较差,水分在地表不能下渗就会导致地表土壤升温较慢,同时土壤中各种可溶性盐还会降低土壤酶活性以及影响土壤生物的生存,并降低土壤中有机质含量和肥力,对农业生产影响较大[12]。盐碱地对植物的危害有很多方面,最明显的是渗透胁迫和离子毒害作用[13],土壤中可溶性盐含量增加会使土壤水渗透压明显升高,植物的根系细胞渗透压较低就很难从环境中吸收水分,从而导致植物出现生理干旱而死亡[14],离子毒害作用是指植物在各种盐类浓度较高的环境下生存一段时间后其体内某一种或几种有毒离子积累过多,导致细胞膜渗透性改变,从而改变对其他离子吸收而引起营养缺乏的现象,植物长期无法吸收和补充缺乏的营养元素,其生长也会受到严重的影响甚至死亡[15]。当植物在盐碱地生长时,由于盐碱地的盐分含量较高,通常pH 也相对较高,土壤中的氢氧离子会直接伤害植物的组织,使其不能正常生长[16]。其次,由于土壤盐碱化改变了土壤的理化性质,部分地区土地会出现溶陷、盐胀等现象,对工程施工带来了严重的影响,土壤质量的下降会导致土地资源更加紧缺,进而对经济的可持续发展带来了严重影响[17]。

2 盐碱地绿化措施

盐碱地绿化技术是指通过各种方法对盐碱地进行改良达到绿化效果的技术,通常包含两个方面,即改土适树和改树适土,改土适树是指把盐碱地的土壤通过各种措施改良为生殖土壤,为各种植物的生存创造有利条件达到绿化的效果,而改树适土是指在盐碱地上选用耐盐植物种植以达到改良土壤和绿化的效果。按照绿化技术性质的不同通常可分为物理措施、化学措施和生物措施。

2.1 物理措施

物理措施主要是对土壤进行改造,通过改变土壤的物理构造,改变土壤中的水分和养分,使其在土壤中进行适当地分配,以达到抑制土壤水分蒸发,提高入渗淋溶作用的目的,增加土壤中颗粒的含量,提高土壤的透气性和透水性,可以切断毛细管水上升的通路,阻止盐分向地表运动,减少盐碱含量,改善盐碱地,控制盐渍化[18]。另外,通过电流的作用可以使土壤中盐碱物质的阴阳离子发生定向移动,从而使盐碱物质发分解,也可以达到降低土壤中盐碱含量的目的,有研究表明通过电流修复的土壤,其中,Mg2+、Na2+、K+和Ca2+都会有所减少,Cl-会大量减少[19]。

在工程中,可采用平整土地、客土、深耕、覆盖、防盐碱隔离层、压沙治盐等措施,在盐碱地严重地区应用广泛,但此类方法成本较高,存在运输、土源等问题,而且3~5 年后,还易出现盐碱化等问题。也可通过井灌井排、灌水洗盐刮盐、开沟排水、暗管排水等措施,通过盐随水去的规律,使盐分溶解于水后,通过排除水、刮盐等措施,达到降低土壤盐碱含量的目的。

2.2 化学措施

化学措施一般是指向盐碱土壤中加入能与盐碱发生反应的化学改良物质,从而改变土壤理化性质的方法。李旭霖等[20]在黄河三角洲地区进行了盐碱地改良试验,比较了不同物质对土壤物理、化学和生物性能的影响。其中,磷石膏、禾康对盐碱地的化学性能有明显的改善作用,而有机肥料和菌肥混合施用对提高棉田的肥力有很大的促进作用,但需要注意的是磷石膏中也含有盐分,使用太多会对植物的生长产生负面效果。郑悦[21]对生物炭和秸秆还田进行了试验比较,整个生长周期内水稻的各项性能指标都得到了较好的改善,还提高了土壤的营养,降低了土壤的pH。除此之外,从20世纪90 年代开始,已经有众多的学者已经开始利用高聚良改良剂对盐碱地进行改良,并研究出了多种改良效果较好的高聚良改良剂,但是该方法因为成本较大在农业生产上很少应用[22]。目前工程上主要有纳米技术、煤矸石、粉煤灰、腐植酸、草炭等土壤改良剂的应用,实现疏松土壤结构、改良土壤的作用。

2.3 生物措施

目前,生物改良措施已经成为盐碱地绿化技术的研究重点,生物措施是指通过生降低土壤中盐分,减少地表水分蒸发以达到盐碱地整改目的的措施,该措施用到的生物主要是植物和微生物[23]。植物改良的方法主要是选用耐盐碱植物和种植绿肥植物,植物的栽植扩展了地面植被的覆盖面,利用植物的蒸腾作用,可以减少地面的水分蒸发,同时也可以降低地下水位,减缓土壤盐分的积累,而绿肥植物则是由于根瘤菌的固氮效应而使土壤养分含量升高,同时能使土壤容重下降、孔隙度增加、N、P、K 和有机质含量增加[24]。耐盐植物应具有泌盐、聚盐以及拒盐的功能,并且可以通过结构的脱落排出体内多余的盐分[25],目前常用的耐盐碱植物主要有亚滨藜、翅碱蓬、罗布麻、地肤、柽柳和白刺等[26],对盐碱土有较好改良效果的绿肥植物主要有田菁及紫花苜蓿等[27]。另外,在盐碱地中种植耐盐性牧草,不但可以减少盐碱地的盐分,提高土地的肥力,还可以作为优良牧草发展畜牧业,具有改良和开发利用的双重功能,这对于改善我国盐碱地绿化技术,实现生态可持续发展,具有重要的指导意义[28]。在微生物上,土壤中的固氮微生物可以通过固定氮素的方式增加根际矿物元素的利用率,并可以有效地抑制土壤中的细菌的繁殖,从而改善土壤的状况,促进植物的生长,其中固氮粪产碱菌耐盐性强,并可以增强作物的耐盐性,对盐碱地的绿化效果较好[29]。所以在工程上通过种植绿肥、园林废弃物还土、合理密植、种植耐盐碱植物等方式,达到增加地面覆盖度,减少土壤蒸发,抑制返盐;疏松土壤的目的,进而保障盐碱地绿化工作。

3 现有盐碱地绿化技术存在问题分析

盐碱地绿化一直都是一个世界性难题,众多学者针对这个难题已经做了大量的研究,在强盐碱地,通过物理、化学等改良措施后进行绿化试验,对园林绿化树种的成活情况和生长适应情况都有不同程度的影响,且物理改良措施的效果要大于化学改良措施[30]。事实上每种改良措施均有利也有弊,物理改良措施虽然效果较好,但对人力物力要求较高,并不适用于大面积盐碱地的改良;化学改良措施方便快捷,但是成本一般较高且不合理的使用会对土壤造成二次伤害;生物改良措施综合效果最好,但是一般见效较慢且并不适用于盐碱含量过高的区域,想要从根本上解决土壤盐碱化问题,单一改良措施很难达到理想效果,多种措施结合使用才能更快更好的将盐碱地变为绿地,有效改善生态环境。

4 结语

在盐碱地开展绿化工作不仅能改善生态环境、提高土地资源利用率,对生态经济的可持续发展也有重要意义。迄今为止,国内外对于盐碱地绿化采用不同的方法如物理、化学以及生物方法,但是每种方法都有自身的优缺点,物理方法耗费人力物力较多,化学方法成本较高且对可能造成土壤的再次污染,生物方法见效较慢。针对盐碱地绿化技术的现存问题提出以下建议。

(1)盐碱地的绿化应采取“取长补短,综合应用”的思想,将物理、化学和生物方法更好的结合起来,建立一套完整的盐碱地改良和绿化体系。

(2)加快绿色化学改良剂的研制以及耐盐植物优良新品种的选育,可以更好更快的推进我国的盐碱地绿化进程。

(3)重视科技研发投入,推进盐碱地绿化新技术的研究以及盐碱地绿化工程的实施。

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