松嫩平原西部土壤次生盐渍化防治技术研究
松嫩平原不同盐分补给类型盐渍土的水盐运移规律研究的开题报告
松嫩平原不同盐分补给类型盐渍土的水盐运移规律研究的
开题报告
一、研究背景和研究意义
松嫩平原是我国重要的农业产业区之一，但该区域土地的盐碱化问题严重，阻碍了农业的发展。
针对松嫩平原盐碱化的问题，关键是了解不同盐分补给类型盐渍土的
水盐运移规律。
如何控制盐分的运移，合理地利用土地资源，提高农业生产效益，是
一个亟待解决的问题。
二、研究内容和研究方法
本研究主要探讨松嫩平原不同盐分补给类型盐渍土的水盐运移规律。
具体研究内容包括：不同盐分补给类型盐渍土的水盐运移规律分析、盐分浓度变化规律分析、土
壤盐分的分布特征分析等。
研究方法将采用室内模拟实验和田间试验相结合，通过盐
溶液灌溉、土柱浸提等方法对土壤水盐运移规律等进行研究，同时采集土壤样品进行
盐分分析。
三、论文结构和预期成果
论文将分为绪论、研究背景及意义、文献综述、研究内容及方法、预期成果等几个部分。
预期成果包括松嫩平原不同盐分补给类型盐渍土的水盐运移规律和分布特征
等方面的研究成果，对于解决该区域土地盐碱化问题具有重要的现实意义和应用价值。
四、研究难点和创新点
研究难点在于如何选择适合的室内模拟实验和田间试验方案，精准地掌握不同盐分补给类型盐渍土的水盐运移规律。
创新点在于通过综合运用多种研究方法，全面地
探索水盐运移规律、盐分浓度变化规律以及土壤盐分的分布特征等，为松嫩平原区域
的土地盐碱化治理和农业生产提供参考依据。
吉林省西部土壤养分状况及盐碱化特征分析正文
学校代码：10200 研究生学号：10200200721533分类号：Q14 密级：无硕士学位论文吉林省西部土壤盐碱特征和养分状况分析Salinity characteristics and nutrient status analysis of soil in the western Jilin Province作者：苑芷茜指导教师：李志坚副教授学科专业：生态学研究方向：资源生态学学位类型：学历硕士东北师范大学学位评定委员会2010年3月摘要随着全球人口快速增长对自然资源的大量需求与自然资源因人类过度利用而导致短缺的矛盾日益激化，人们逐渐意识到对土壤等自然资源保护及合理利用的重要性[1，2]。
作为世界上人口最多的发展中国家，如何合理的利用有限的土壤资源，以满足日益增长的粮食需求，成为了我国关注的热点问题之一。
据联合国教科文组织（UNESCO）和粮农组织（FAO）不完全统计，全世界各种类型的盐碱土面积约为9.55×108hm2，约占地球陆地表面的10%[3]。
我国盐碱土总面积约为9,913×104hm2，主要分布在东北、华北、西北内陆地区及长江以北沿海地带[4]，吉林省西部是我国土壤盐碱化最严重的地区之一。
其土壤盐碱化面积已达1.53×106hm2 ,土地盐碱化近年来呈加速发展趋势，表现为面积扩大、程度加重。
重度盐碱化占盐碱化总面积的比例已由1958 年的26.9％增至1999 年的43.7％，严重制约着吉林省西部农业持续发展及人民生活水平的提高[5，6]。
可见，进行西部生态环境的整治，恢复盐碱地的植被，是吉林省西部面临的重要课题。
盐碱土形成的原因是多元化的，不同地区土壤的组成和性质也不尽相同。
要想合理利用并改善吉林省西部地区土壤，就要对吉林省西部地区土壤的组成和性质进行研究，因地制宜的提出合理的使用、管理及保护措施。
而在土壤的组成和性质中，盐碱性和养分状况占有非常重要的位置。
松嫩平原盐碱化土地治理与农业持续发展对策
松嫩平原盐碱化土地治理与农业持续发展对策3王志春 李取生 李秀军 宋长春 章光新(中国科学院东北地理与农业生态研究所 长春 130012)摘 要 简介了松嫩平原盐碱化土地资源现状和盐碱化土地治理与改良利用的技术创新要点,并提出低洼易涝盐碱地开发水稻、盐碱化低产旱田改良、盐碱化草地恢复、盐碱湿地保育和盐碱泡沼养鱼的盐碱化土地治理对策。
关键词 松嫩平原 盐碱化土地 治理与改良利用 可持续发展S aline 2alk ali land m anagement and countermeasures of sustainable agricultural development in Songnen P lain.W ANG Zhi 2Chun ,LI Qu 2Sheng ,LI X iu 2Jun ,S ONG Chang 2Chun ,ZH ANG G uang 2X in (N ortheast Institute of G eography and Agricultural E 2cology ,Chinese Academy of Sciences ,Changchun 130012),C J E A ,2004,12(2):161～163Abstract The current situation of res ources and the new technologies of management of saline 2alkali land are introduced in this paper.And the countermeasures of management of the saline 2alkali land are put forward such as planting rice on saline 2alkali wa 2terlogged lowland ,reclaiming the low output dry land in saline 2alkali land ,restoring the saline 2alkali grassland ,nursing the saline 2alkali wet land ,developing fishery in the saline 2alkali lakes.K ey w ords S ongnen Plain ,Saline 2alkali land ,Management and use ,Sustainable development1 研究区域概况松嫩平原地处我国东北平原中西部,位于东经118°～126°,北纬43°～48°,盐碱化土地面积342万hm 2,占总土地面积的20%,集中分布于黑龙江、内蒙古和吉林3省(区)35市(县),为典型大陆性气候,冬夏季风更替明显,温差较大。
松嫩平原土壤盐渍化的逆向演替规律研究
度 都 和 土壤 表 面 的倾 斜及 小 区地形 有 关 ， 当倾 斜 度在 ０Ｏ６～０ ０ 和 小 区 地形 变 化 不 大 ， ． Ｏ ．ｌ 存
浸 淹不 严 重 时 ， 表层 土 壤 出现 季 节性 的可 恢 复 的盐 渍 化 。 可 见 ， 一 定 条 件 下 ， 渍 化 会 自 在 盐
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３期 陈 鹏等 ： 松嫩 平原土壤盐 渍化的逆 向演替规 律研究 ４ １
烈蒸 发 下 大 量 积聚 于 土壤 表层 ， 成 了土壤 的盐 渍 化 现象 。 因此 ， 造 防止 和减 少土 壤 水分 蒸 发 返盐 是 改 良盐 荒地 的 有效 途 径 之 一 。 １５ Ｃ Ｃ ３ ． ａ ０ 不透 水 层 的存 在 土壤 质 地较 粘 ， 水 性很 弱 ， 透 可溶 性 盐分 主 要 聚 集 于 表层 ， 难 溶 性 ＣＣ ３ 沉 积 于 ４ 而 ａ０ 则 ０
～
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１０ｃ 土层 内 。在 超 量 灌 溉 下 ， 滤 水 滞 留在 此 层 之 上形 成 了一 个 潜 水 面 ， 溶 出 的盐 ０ ｍ 淋 将
分通过蒸发作用不断输送到土壤上部 ， 使土壤发生次生盐渍化。
２ 促 进 土壤 盐渍化逆 向演替的影 响 因子 分析
俄 国在 对 古 比雪 夫水 库 浸 淹地 区黑 钙土 进 行 研 究 时 指 出 ： 土壤 浸 淹 盐 渍 化 的特 点 及强
然地 向 良性 方 向发 展 。我 们 把盐 渍 化恢 复 的过程 称 为逆 向演 替 现象 。土壤 盐 渍化 的发 生 过
程 可 视 为 可 逆 反 应 ， 个 反 应 时 刻 都 处 于 动 态平 衡 之 中 ， 果 能 找 出促 进 其 逆 反 应 的催 化 这 如 剂 ， 反应 最 大 限度 地 朝 着逆 反 应方 向进 行 ， 使 土壤 盐渍 化 会 自然地 恢 复 。 下面 结合 松嫩 平 原
松嫩平原西部盐碱地特点及合理利用研究
土地面积仍以每年 & 盐碱化程度 : 2 R的 速 度 扩 展3 不断加剧 3 部分土地 ) 碱斑 * 累累 3 造成了大片良田产 量下降和草地退化 生态环境日趋恶化 3 制约了区域 3 万方数据 经济的发展 0 因此 3 盐碱地治理与生态环境改善是实
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农业现代化研究
第# !卷
模式 $ 松嫩平原西部盐碱地治理与开发研究则比较 薄弱 $ 由于它的土壤类型主要是苏打盐碱土 % 土壤的 对 植 物 的 毒 害 大% 改 造 利 用 难 度 大% 理 化 性质 恶 劣 % 并有其独特的水文地质和地貌条件 $ 在治理开发的 方法和措施方面 % " &年代在前郭灌区 开展 的 盐 碱地 种稻% 取得 了 可 喜 成 绩 % 但 由 于 水 稻 旱 育 壮 苗’ 立枯 病 防 治等技术未 能 解 决 % 尤其是井灌种稻技术不完 善% 制约了大面积应用推广 $ 进入 ( 盐碱 &年代以来 % 地 水 稻旱育秧技 术 的 研 究 成 功 和 推 广 % 使得盐碱地 水稻面积有了长足发展 % 并取得了较高的经济效益 %
第" 4卷第 %期 " # # "年 1月 文章编号 ! & # # # $# " N % + " # # " / # % $# 4 ( & $# 2
农业现代化研究
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李秀军 3 李取生 3 王志春 3 刘兴土
中国科学院东北地理与农业生态研究所 3 吉林 长春 + & 4 # 西 部 有 盐 碱 化 土 地 面 积 4 是世界三大片苏打盐碱地集中分布区之一3 由于区域内独特 N 4万 O P3 成土母质组成 Q 气候条件 Q 地下水 水 位 及 其 含 盐 量 等 因 素 作 用 3 尤其是近几十年人为因素的干扰3 盐碱 的地貌条件 Q
松嫩平原盐碱化土地的修复与调控研究
［ 摘 要 ］ 松嫩平 原盐碱土 是世界三 大苏打 盐碱土 集 中分布 区之 一． 近年 来 ， 由 于 自然 因素和 人为 因素的共 同作 用 ， 盐碱 化土地面 积逐年增 加 ， 盐碱化程度 不断 加澡 ， 重影响到谈 区国民经 济、 严 社会 和 生态环境 的可持 续发晨 ． 从其 成 因＾ 手 ，
维普资东 北 师 大 学 报 自 然 科 学 版
Ｊ ＵＲ Ｏ ＮＡＬ ＯＦ Ｎ ＯＲＴＨＥ ￣ ＮＯＲ Ａ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ ＡＳｉ ＂ Ｍ Ｌ ＶＥ Ｉ
Ｖｎ ． ４ Ｎｏ． １３ １
Ｍａ ｃ ｏ ２ ｒｈ ２ ０
速 增 长 ． 增 的 盐 碱 化 土 地 主 要 来 自于 草 原 盐 碱 化 ； 次 是 由于 不 合 理 利 用 而 造成 的耕 地 新 其
盐碱化 和沼泽湿 地盐碱化 ． 年来 ， 近 土地 盐 碱 化 的 程 度 逐 渐 加 剧 ，碱 斑 ” 难 利 用 地 增 加 ， “ 等 从 而 使 其 利 用 难 度 不 断加 大 Ｊ ． １ 盐碱化 或因分析
１ １ 自然 因素 ‘ 水、 、 肥 盐是 盐 渍 土 环 境 的 三 要 素 ， 们 相 互 制 约 存 在 于 一 个 自 然 统 一 体 中ｃ ， 形 它 其
［ 稿 日期 】 ２０ — —８ 收 ０ １１ ２ ２ ［ 金耳 目】 吉 林省 自然科 学基 金 资助项 目（００ ５７ ） 吉林省 科 委 资助项 目（８ ０ 基 ｉ ２９ ０ ６ ２ ； ９ ０—３ ） ［ 作者 简 介 】 盛连 喜 （９２ ． ， 士 ． 授 ， 士研究 生 导师 ． 要从 事环 境生 态学 研究 １５ 一）男 博 教 博 主
根据 盐碱 化 的强度和 特征 ， 眼于 自然恢 复 与植 物 修 复 ， 着 并辅 以人 工调 控 ， 而 从 促进 盐碱化 土地 逐 渐 向 良性 方 向发 展．
松嫩平原西部土壤次生盐渍化防治技术研究
位 、 间 及 土 壤 化 学 改 良 ４个 要 素 ； 究 了 西 部 盐 碱 地 治 理 过 程 中 土 壤 剖 面 盐 分 特 征 变 化 及 对 周 边 土 壤 环 境 特 时 研
征 的 影 响 ， 为 单 一 的 水 利 用 措 施 不 能 从 根 本 上 解 决 西 部 土 壤 次 生 渍 化 的 问 题 ； 过 不 同 用 水 条 件 下 耕 层 土 壤 认 通 盐 分 变 化 及 土 壤 改 良 剂 综 合 配 套 试 验 研 究 等 ， 出 本 区土 壤 次 生 盐 渍 化 防 治 的 技 术 措 施 。 提
１ 种 植 水 稻 有 效 改 善 土 壤 理 化 环 境
松 嫩 平 原 西 部 开 展 以 种 稻 为 主 的盐 碱 地 治 理 ， 有 效 地 改 善 了土 壤 的理 化性 质 （ Ｉ ， 稻 前 后 耕 表 ）种 层 盐 分 发 生 了 明 显 变 化 ， 、 Ｏ； 及 钠 化 率 明 Ｎａ ＨＣ
区 内农 业 经 济 持 续 发 展 的 主 要 障 碍 因 子 。 几 年 来 的研 究认 为 ¨ ，该 区 由于 特 殊 的 土 壤 物 理 化 学 环
境 及 潜 水 地 球 化 学 环 境 ， 生 盐 碱 化 的 防治 应 以 有 次
效 降 低 潜 水 水 位 及 土 壤 的 ∑Ｎａ 含量 （ 括 水 溶 性 包
松 嫩 平 原 西 部 土 壤 次 生 盐 渍 化 防 治 技 术 研 究
宋 长 春 ，邓 伟 ，李 取 生 ，王 志 春 ，章 光 新
（ 国 科 学 院 长 春 地 理 研 究 所 ，吉 林 长 春 １ ０ ２ ） 中 ３ ０ １
摘 要 ： 据 多 年 的 野 外 定 位 观 测 和 试 验 研 究 ， 出 松 嫩 平 原 西 部 土 壤 次 生 盐 渍 化 防 治 应 综 合 考 虑 灌 溉 淋 洗 、 水 根 提 潜
松嫩平原西部盐碱地农业生物治理原理与开发对策
松嫩平原西部盐碱地农业生物治理原理与开发对策※关法春1，2，梁正伟1，4，黄立华1，2，3（1.中国科学院东北地理与农业生态所，吉林长春130012；2.中国科学院研究生院，北京100049；3.吉林农业大学资源与环境学院，吉林长春130118；4.中国大安碱地生态试验站，吉林大安131317）摘要：针对松嫩平原西部地区的生态环境背景和现状，结合该区农业生产地处农牧交错带的特点，论述了生态环境恢复与经济发展之间的关系；阐述了生态环境恢复与重建的指导思想和原则；提出了遵循生态学原理，以发展效益农业为中心的产业化开发对策。
关键词：生态环境建设；效益农业；开发对策；松嫩平原西部；盐碱地；农业生物治理中图分类号：S156.4；S121文献标识码：B 文章编号：1000-0275(2009)01-0085-05Principle of Agro-Biological Management and Countermeasure of AgriculturalIndustrialization on Saline-Alkalized Land in Western Songnen PlainGUAN Fa-chun 1，2，LIANG Zheng-wei 1，4,HUANG Li-hua 1，2，3(1.Northeast Institute of Geography and Agricultural Ecology ，Chinese Academy of Sciences,Changchun ，Jilin 130012,China;2.Graduate University of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100049，China;3.Department of Resource and Environmental Sciences,Jilin Agricultural University,Changchun ，Jilin ，130118，China;4.Da ’an Sodic Land Experiment Station of China,Da ’an,Jilin 131317,China)Abstract ：The guiding ideology and principle on restoration and rebuilding of the ecological environment was elaborated unifying local the agricultural production characteristic in agro-pasture ecotone,through discussing the relationship between the environment restoration and economy development under the eco-environmental background and present situation in western ecological environment.The development of benefit agriculture ，which was taken as the central agricultural industrialization countermeasures,was proposed to carry on agro-biological management based on ecological principle.Key words ：eco-environmental construction;benefit agriculture;exploitation countermeasure ；western songnen plain;saline-alkalized land;agro-biological management吉林省生态恢复与生态系统管理重点实验室项目松嫩平原西部主要包括吉林省西部的12个市县、黑龙江省西部的15个市县和内蒙古兴安盟的5个市县，土地总面积约15.3万km 2。
根据吉林西部盐碱土的成因来创新盐碱地改良模式
根据吉林西部盐碱土的成因来创新盐碱地改良模式摘要：吉林西部泛指白城、松原两市所属各县市以及双辽市、公主岭市、梨树县西部和农安县部分乡镇。
这里的盐碱土，可溶性盐含量高，其电导率 >4毫姆欧/厘米（25℃），碱化度 >15%，ph8以上，地下矿化度1～1.5克/升，地下水土壤中含有大量碳酸钠与碳酸氢钠，约占全盐量的80%～90%。
探寻吉林西部盐碱土的成因，有助于我们农业科技工作者有针对性的确定盐碱地改良方式，创新改良模式。
关键词：盐碱地的形成；地形地质；气候条件；改良模式中图分类号：s156.4 文献标识码：a 文章编号：1674-0432（2012）-12-0056-11 吉林西部盐碱地的形成是当地的地形地质、气候条件、植被演替及地下水状况等综合作用的结果1.1 地形地质吉林西部盐碱土区地处松辽平原中心，四周为缓慢上升的大、小兴安岭及长白山脉所环绕，是三面环山一面靠分水岭的平原，地势低平。
在地质历史上曾是一个大型内陆湖盆，湖水多次丰枯，使流域内高地母质母岩中可溶性盐分随径流汇集于闭流低地，这是盐碱的来源。
周围山地降水丰沛，区内有松花江和嫩江贯穿中部，还有发源于山地的百余条无尾河向中部平原集中。
河水由于古老河道的存在及地表径流作用，漫流于平原内形成无数的内陆湖泊（即碱泡子），可溶性盐类不能排出。
沉积的母质形成粘重的不透水层（即碱隔子），加重了土壤的盐碱化程度。
1.2 气候条件这里气候特点是春旱秋涝。
春季风多风大严重干旱，地表水蒸发量大。
从周围高地汇集来的“野水”含有一定数量的盐碱，由于“野水”排不走，盐碱便留下，蒸发浓缩，盐分积聚地表。
伏后秋雨又多又大，使得土发粘，不渗汤，形成内涝。
内涝又加重了盐碱。
盐随水来，碱随水走，土壤盐碱化有加重了内涝。
年年如此，循环往复，吉林西部盐碱化程度越来越重，盐碱土面积越来越大。
1.3 植被演替吉林西部盐碱地原本以中旱生草本植被占优势，并混有相当数量的中生草本植物。
盐碱地治理研究进展及具体措施
摘要：目前，土壤盐渍化已成为一个全球性的问题，不同地区的土壤盐碱化管理及治理措施也不尽相同，具体因地区土壤类型而异。从总体上看，国内外盐碱地管理技术的发展主要是将盐水应用于灌溉和耐盐植物的栽培。我国土地辽阔无垠，盐碱地面积更是巨大，在我国西北、华北、东北和滨海等地区广泛分布。因此，盐碱地土壤资源的优化和合理开发利用是我国农业可持续发展的重要途径之一，对改善生态环境，促进区域经济、社会和生态的可持续发展具有重要意义。
3治理盐碱地工程的有效措施分析
以某地盐碱地为例，其主要处于某河流的中下游，也有部分盐碱地出现在上游沿河阶地、低洼区域及平原水库周边。根据现场调查分析可知，产生盐碱地的主要原因在于地下水位过高。由于构成盐碱地的因素有很多，除了地下水位高以外，土壤自身的含盐量与灌溉水源矿化水平也是影响原因，而降水量、蒸发量属于自然因素，不科学灌溉、排水不流畅等属于生产及人为因素。通过明确盐碱地构成原因，在治理盐碱地时要提出综合措施，其中包含管理措施、生物措施及工程措施等。其中，工程措施作为盐碱地治理综合措施中的基础内容，也是实践工作落实的前提条件。现阶段，为了有效控制地下水位变化，提升盐碱地治理水平，各地最常见的工程措施为建立明沟排水系统，并引用干、支及斗等排水管沟，排
（2）暗管排水。按照规定深度和距离在田间埋设滤水暗管，有助于聚集到一起的地下水进入农业排水系统，而后流经各级排水沟进入容泄区。这项工作与明沟排水一致，会随着排水沟等级的提高，增加设计宽度。但这种工程措施也可以控制农沟深度，各级排水沟所需耕地面积低于明沟排水。
（3）竖井排水。通过结合规定深度与距离在田间设计排水井，选用机械抽取方式，将地下水排入到斗排、农排中，而后经过各级排水沟进入到容泄区。因为这项工作是以机械化方式排放地下水，所以在工作中要保障压力水头的有效性。通常情况下，要保障斗农排水沟的沟底在地下水位以上，有的可以直接放在地表上。此时，各级排水沟可以按照输水渠道进行规划，不仅能降低开挖深度和断面，而且可以降低占用耕地面积。上述三种工程措施，从直观角度分析，第一种方法更加简单明确，有助于为后期施工维修提供方便，且实践投资较低；第二种的施工较为繁琐，且影响后期施工维修工作的落实，一次性投资过高；而第三种虽然也简单明确，且后期施工维修操作便捷，但一次性投资与整体运行成本支出过高。因此，现阶段我国盐碱地治理与改良工作依旧以传统明沟排水系统为重心。但在社会经济持续发展中，要想实现人类文明的可持续发展，必须要从社会环境、经济效益等方面全方位探索，此时竖井机电排灌方式的优越性将得到充分展现，不仅可以实现灌排结合，而且可以有效利用地下水资源，控制地下水位变化，为当地盐碱地治理工作提供基础保障。同时，这种方法也可以减少排水沟占用耕地的现象，解决周围居民频繁清除淤泥的难题。由此可知，竖井机电排灌将是持续优化盐碱地治理工作关注的焦点。
松嫩平原盐碱草地的综合防治措施
2011年第5期松嫩平原地处黑龙江省西部,是黑龙江省和国家重要的畜牧业生产基地之一。
但随着现代畜牧业的发展,掠夺式经营使得草原生态遭到破坏,盐碱化日趋严重。
仅齐齐哈尔市郊区碱斑面积已由上世纪末的12%增加到15%以上,严重制约了草地畜牧业的发展,因此松嫩平原草原盐碱化的防治已势在必行。
1草原盐碱化形成原因1.1.1地质因素松嫩平原盐碱化草地的成土母质是由海西褶皱带及近代湖沉积物构成,富含碳酸盐。
地下水都贮于第四纪松散沉积层中,埋深3m 左右,甚至更浅,矿化度大于1g /L 。
地面水和地下水中含有可溶性盐,以苏打为主,氯化物和硫酸盐较少。
一年中无论什么季节总的趋势是向地表积累盐分,致使该区广泛分布碱化盐土和草甸碱土。
1.1.2气候因素松嫩平原属温带半湿润气候,具有典型的大陆性季风型气候特点,气候干旱寒冷。
一是造成草原旱季积盐和雨季脱盐交替,促进了土壤溶液中盐离子和土壤胶体表面所吸附阳离子之间的交换,增加了土壤盐化的强度和速度。
二是一年内降雨量分配不均,多集中在6、7、8三个月,年蒸发量超过降雨量的3.5倍。
在这种情况下,雨水常常形成地表径流汇集于洼地,发生内涝。
春旱夏涝涝后又旱,造成土溶液上升下降频繁交替,在强烈的地表蒸发作用下,土体毛管水垂直和水平运动加剧了草原盐碱化过程。
三是土壤从10月下旬开始结冰,至第二年4、5月份解冻,7、8月份是高温多雨季节,盐类溶解度增加溶于水而往下淋溶,9、10月份温度下降溶解度降低,盐分便从溶液中结晶析出。
季节的变化造成碳酸钠在表土层中的积累,促进了草原盐碱化的过程。
1.2.1超载利用在畜牧业飞速发展的今天,人们对草原缺乏保护意识,重畜轻草,只用不养,掠夺式的经营方式严重地破坏了草场的生态平衡。
加之前些年的过度放牧,草场遭到严重践踏,致使地表水渗透性下降,植被盖度逐年下降,地表蒸发量加大,水土流失,草地淋盐减少泌盐增多,土壤pH 值逐渐增高,碱斑面积不断扩大。
1.2.2草原改良措施不当改良草原不外乎在退化的草场上进行浅翻轻耙、松土补播等,但有些人不了解当地的土壤特征,在改良过程中将积盐层翻到土表层,翻后又无灌溉和洗盐等条件,翻后的草场就会变成不毛之地。
土壤盐渍化修复技术研究进展
黑龙江农业科学2024(1):99-107 H e i l o n g j i a n g A g r i c u l t u r a l S c i e n c e sh t t p://h l j n y k x.h a a s e p.c n D O I:10.11942/j.i s s n1002-2767.2024.01.0099刘庚炜,高雅琪,邵泽璇,等.土壤盐渍化修复技术研究进展[J].黑龙江农业科学,2024(1):99-107.土壤盐渍化修复技术研究进展刘庚炜,高雅琪,邵泽璇,戴长雷(黑龙江大学水利电力学院/黑龙江大学寒区地下水研究所/黑龙江省寒区水文与水利工程联合实验室(国际合作),黑龙江哈尔滨150080)摘要:土壤盐渍化不但会阻碍植物根系对水分的吸收,而且严重影响植物生长发育和产量,还会导致土壤的理化性质变差㊂对土壤盐渍化进行有效治理及开发利用有助于提高耕后备耕地的储备量等㊂通过梳理近年来国内外土壤盐渍化修复技术相关研究进展,总结现有盐渍土改良技术的研究成果,并得出(1)农艺措施改良盐渍土主要研究方向是优化灌溉模式与完善灌溉技术,阻止地下水位升高,减少土壤返盐;(2)水利工程改良技术目前研究比较成熟,其主要研究方向是通过完善排水设施来降低地下水位,进而减少土壤中盐分含量,改良盐渍土;(3)物理改良技术目前研究比较成熟,研究方向是改善土壤结构㊁打破犁地层㊁提高土壤的持水性能,进而降低土壤中的含盐量;(4)化学改良技术目前主要的研究方向是将化学物质直接或间接施入盐渍土中,并测定其对于土壤理化性质的影响;(5)目前生物改良主要的研究方向是选择㊁培育和种植耐盐碱作物以及筛选耐盐碱促生菌,运用耐盐碱植物与耐盐碱促生菌相配合的方式改良盐渍土㊂目前对于盐渍土多选择两种或多种技术结合的方法进行改良,改良技术的选择还需要依据盐渍区的具体情况而综合选定㊂关键词:盐渍化;改良技术;进展;土壤改良剂;耐盐碱作物根据联合国教科文组织和粮农组织发布的数据,在全球范围内,盐渍土的总面积为9.5438亿h m2[1],盐渍化土地的治理一直都是一个世界性的难题㊂中国是一个盐渍土分布广㊁治理困难的国家之一,我国盐渍土总面积约为1亿h m2,其中具有农业利用前景的盐渍土总面积近666.67万h m2[2],在内收稿日期:2023-05-25基金项目: 十二五 国家科技支撑计划子课题(2014B A D12-B01-03)㊂第一作者:刘庚炜(2000-),男,硕士研究生,从事冻土水文地质与雪冰工程研究㊂E-m a i l:h s s_l i u g e n g w e i@126.c o m㊂通信作者:戴长雷(1978-),男,博士,教授,从事寒区地下水及国际河流研究㊂E-m a i l:d a i c h a n g l e i@126.c o m㊂R e s e a r c h S t a t u s a n d D e v e l o p m e n t P r o s p e c t o f R i c eD i r e c t S e e d i n g i n H e i l o n g j i a n g P r o v i n c eW A N G S o n g1,2,S U N H a o f e n g3,S H A N G Q u a n y u1,2,L I U A n j i n1,2,B E N Z i y u e1,2,L A I Y o n g c a i4, L I U K a i4,F A N X i a o b i n g2(1.H e i h e B r a n c h,H e i l o n g j i a n g A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s,H e i h e164300,C h i n a;2.S a n y a N a t i o n a lC e n t e r o f T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n f o r S a l i n e-A l k a l i T o l e r a n t R i c e,S a n y a57200,C h i n a;3.C o l l e g e o f A g r o n o m y, S h e n y a n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,S h e n y a n g110000,C h i n a;4.H e i l o n g j i a n g A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s/ N o r t h e a s t B r a n c h o f N a t i o n a l C e n t e r o f T e c h n o l o g y I n n o v a t i o n f o r S a l i n e-A l k a l i T o l e r a n t R i c e,H a r b i n150086,C h i n a)A b s t r a c t:H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e i s t h e m o s t i m p o r t a n t c o mm o d i t y g r a i n p r o d u c t i o n b a s e i n o u r c o u n t r y.U n d e r t h e b a c k g r o u n d o f h i g h y i e l d a n d h a r v e s t i n s u c c e s s i v e y e a r s,c o m b i n i n g w i t h t h e s t r u c t u r a l r e f o r m o f a g r i c u l t u r a l s u p p l y s i d e,i t h a s a n i m p o r t a n t s t r a t e g i c s i g n i f i c a n c e t o e n s u r e t h e s t a b i l i t y a n d s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t o f r i c e p r o d u c t i o n t o s o l v e t h e p r o b l e m s o f h i g h c o s t a n d l o w y i e l d o f r i c e p l a n t i n g t h r o u g h l i g h t a n d s i m p l i f i e d c u l t i v a t i o n t e c h n o l o g y o f r i c e l i v e s t r e a m i n g.B a s e d o n t h e t y p e s o f d i r e c t s e e d i n g a n d i t s i n f l u e n c e o n t h e g r o w t h p r o c e s s o f r i c e i n H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e,t h i s p a p e r p u t f o r w a r d s o m e s o l u t i o n s,s u c h a s b r e e d i n g e a r l y m a t u r i n g v a r i e t i e s w i t h h i g h q u a l i t y,i m p r o v i n g t h e q u a l i t y o f l a n d p r e p a r a t i o n a n d a p p l y i n g s c i e n t i f i c a n d r e a s o n a b l e f i e l d m a n a g e m e n t t e c h n i q u e s,a i m i n g a t t h e e x i s t i n g p r o b l e m s.T h e d e v e l o p m e n t t r e n d o f r i c e d i r e c t s e e d i n g t e c h n o l o g y w a s a l s o p r o s p e c t e d.K e y w o r d s:r i c e;H e i l o n g j i a n g P r o v i n c e;r e s e a r c h s t a t u s;d i r e c t s e e d i n g99黑 龙 江 农 业 科 学1期陆区盐渍土主要分布于宁夏㊁新疆及松嫩平原等地区,盐渍土的大面积分布对作物生长及生态环境都造成了十分不利的影响,尤其是在我国耕地面积短缺的状况下,盐渍土的大面积分布更是限制我国内陆农业发展的主要问题之一㊂盐渍土的治理对于改善我国生态环境,促进区域农业经济㊁社会和生态的绿色可持续发展具有重要意义㊂我国盐渍土多为盐化与碱化伴生的复合型结构,且不同地区的盐渍土成分各异,程度也各异,针对于盐渍土的成因及利用问题现阶段已取得了一些十分显著的成果㊂盐渍土是自然因素与人为因素共同作用的结果,对于自然因素,首先是土壤母质含盐量过高,例如我国的滨海盐渍区,泥沙在河流入海口所形成的陆地,由于海水长时间的浸渍导致大量盐分在土壤中累积,最终形成盐渍土;其次是气候问题,在我国甘新青盐渍区,年降水量低于年蒸发量,从而导致土壤水分蒸发,盐分留在土壤中最终形成盐渍土;最后是由于地势低洼,排水不畅引起地下水位过高,最终导致盐渍土的形成,例如我国东北盐渍区㊁河流的闭流区以及我国西北内流的盆地㊂对于人为因素,主要是由于水利设施的不完善,例如灌溉排水设施退化,以及采用不合理的农业措施,长期使用含盐漫灌的方式灌溉作物而导致的地下水位升高等㊂近年来随着对盐渍土进一步的开发与利用,越来越多的改良方法被提出㊂本文通过梳理近几年盐渍土的改良技术及研究成果,从盐渍土的农艺㊁水利㊁物理㊁化学以及生物修复技术的角度出发,整理出盐渍土的主要改良方法,为构建盐渍土资源合理利用的长效机制,以及促进盐渍土有序开发和综合利用提供参考㊂1 土壤盐渍化危害盐渍土由于其特殊的理化性质,例如土壤板结化㊁较高的含盐量,以及土壤通透性差会对植物造成严重的破坏[3]㊂首先,过量的可交换钠离子进入植物体内会使得营养离子吸收减少甚至是吸收不上[4],扰乱了正常的离子平衡,从而引起植物的离子毒害;其次,盐碱胁迫会导致植物中活性氧的过度累积,使植物受到氧化性损伤[5];再次,土壤盐渍化还会导致土壤的理化性质出现恶化,在盐渍化土壤中,超量的盐将加快土壤磷素失活以及氮素损失,降低土壤肥力;最后,由于土壤团聚体成分以有机质为主,盐渍土中有机质的含量相对较少,这就使得土壤中团聚体数量减少,从而破坏土壤结构㊂2 土壤盐渍化修复技术进展本文将以农艺措施改良㊁水利工程改良㊁物理手段改良㊁化学手段改良和生物手段改良5个方面来分别介绍土壤盐渍化技术修复进展㊂2.1 农艺措施改良盐渍土农业措施是指用过各种农业技术包括覆膜滴灌㊁喷灌洗盐,以及优化灌溉制度等方式来减少土壤的含盐量,目前通过农艺措施改良盐渍土主要有以下3种㊂2.1.1 喷灌洗盐技术 喷灌洗盐技术是治理盐渍化土壤的传统技术,喷灌洗盐的方式仅用于大棚或部分田地灌溉使用,其主要机理是通过向土壤中喷水,运用水流使土体耕层中的盐分与碱分从土壤孔隙㊁裂缝向底层土体运移,从而使表层土壤中的盐分降低㊂但这种技术耗费淡水量较大,排灌工程量大,建设成本㊁运行㊁管理和维护费用高,且排出的高矿化度水容易对研究区造成二次污染[6]㊂2.1.2 膜下滴灌技术 膜下滴灌是将滴灌技术与成本低廉㊁应用效果较好的覆膜技术二者有效结合的农业技术,盐渍土膜下滴灌后,土壤中的盐分会随水分向下渗透,并向更深层的土壤移动,覆盖地膜既可以防止水分的蒸发,又可以防止地底返盐,从而为农作物的生长发育创造有利的条件,但地膜作为一种人工高分子化合物,在自然条件下不易分解或降解,因容易老化以及田间活动而破损残留在土壤中,此外如果地膜残留在植物根部还会阻碍植物对养分的吸收,影响植物生长发育,因此地膜污染对于生态环境安全是一个很大的问题㊂目前对膜下滴灌蒸发蒸腾的研究以模型和理论研究为主,实施膜下滴灌植物的施肥㊁浇水工序不需要单独进行,植株水肥需求可以一次性得到满足,工作量会显著降低㊂居雯雯等[7]通过覆膜地面灌溉及覆膜滴灌条件下的田间试验得出灌溉施肥模式对土壤氮素含量有明显影响,提高了植物对氮素的利用效率㊂D u 等[8]通过M e t a 分析方法比较了不同灌溉方式对作物产量的影响,得出了膜下滴灌能够显著提高作物产量,但是膜下滴灌也会引发环境问题,如地膜的残留会破坏土壤环境,且不同的植物品种也应依据实验结果制定不同的灌溉制度,目前玉米㊁棉花及花生的膜下灌溉制度已十分完备㊂W a n g 等[9]研究使用微咸地下水进行覆膜滴灌(M u l c h e d D r i p I r r i ga t i o n ,0011期 刘庚炜等:土壤盐渍化修复技术研究进展M D I)对土壤和地下水环境的影响,得出了膜下微咸水滴灌会使土壤水分和盐分降低㊂2.1.3 合理灌溉技术 合理的灌溉是防止土壤盐渍化的根本性措施,依据地区实际情况的不同,灌溉模式也应该做出相应改变㊂F e n g 等[10]通过微咸水滴灌的方式对滨海盐渍土壤盐分淋洗效果的研究,得出了滨海盐渍土的灌溉治理方案,即在灌溉时增加灌溉定额,以加强对土壤中盐分的淋洗,L i 等[11]通过对季节性冻融干旱区不同盐渍化程度棉田冬季适宜灌水量进行试验研究,得出了季节性冻融干旱区的灌溉制度,但需要注意的是过高的灌水量也会削弱土壤的脱盐效果㊂2.2 水利工程改良盐渍土进展盐随水来,盐随水去 是水盐运动的基本规律,土壤含盐量增多㊁理化性质恶化以及结构被破坏都与地下水的水位有关,目前利用水利措施来改良土壤盐渍化的方式主要有以下3种㊂2.2.1 咸水结冰灌溉融水技术 咸水结冰灌溉融水的主要方法是在冬天通过从盐渍土区抽取地下水降低地下水位,然后用冻土覆盖的方式来减少地下水的蒸发,这种方式可以有效地解决地下水水位过高造成的土壤盐渍化,到了春季由于土壤表面有一层冰层,还可以减少土壤水分的蒸发㊂G u o 等[12]在中国河套灌区进行了为期3年的田间试验,研究了冬季冻结盐水灌溉下重盐渍土的水分及盐碱度变化规律,得出了在冻结盐水灌溉的条件下土壤盐分显著降低㊁团聚体中颗粒较大的组分有所增加,增强了团聚体的稳定性㊂但在国内咸水结冰灌溉目前仍处于初步发展阶段,且多在N a C l 型盐渍土的分布区展开试验,例如中国的滨海区,而对于苏打型盐渍土,例如松嫩平原咸水灌溉结冰技术研究比较少[13]㊂2.2.2 竖井排灌技术 竖井排灌是一种能兼顾灌溉与排盐的水利措施,其方法是抽取地下水进行灌溉㊂抽取地下水会促进土壤水盐垂直往下运移,随着地下水位的持续下降,土壤中的盐分就不会因为潜水的蒸发而逐渐积聚到地表㊂闫少锋等[14]通过对江苏沿海地区进行竖井排灌试验,得出了竖井排灌能够有效减缓地表返盐,减缓了土壤的盐渍化,但竖井排灌的脱盐范围还需要依据具体试验确定,且竖井排灌土壤盐分的排泄通路单一,容易滞留在包气带中下层,一旦外部条件发生变化,易造成土壤次生盐渍化和水质恶化现象㊂目前竖井排灌技术的主要应用方向为明管㊁暗管以及竖井排灌的有机结合㊂2.2.3 排水技术 排水工程的任务是依据盐渍土特殊的 盐随水来,盐随水走 的水盐动态规律通过排降地下水位到临界返盐深度以下,使得在排水井周围形成一个地下水位下降漏斗,毛管水就不易上升到地面,盐分不会在地表积累,从而降低土壤中对植物有害的盐分,提供植物生长发育所需要的供养条件㊂J i a 等[15]指出,不适当排水管理的灌溉方式引发盐的过度积累,是次生盐碱化的主要原因㊂明沟排水是在田中每隔一定的距离就挖取一定深度的沟渠来起到排除土壤盐分的作用㊂任晓磊等[16]通过室内砂槽试验得出了明沟排水及暗管排水积水消退的规律㊂耿其明等[17]分析了黄骅市盐渍土开发工程前㊁明沟排水工程和暗管排水工程对土壤理化性质的影响,得出明沟排水相较于暗管排水,排水速度快㊁排水效果好,对土体中氮㊁磷㊁钾及其他有机质含量影响也优于暗管排水工程,但是明沟排水的工程量很大,占地面积较大,而且沟坡易坍塌,对施工区域交通以及农业都有很大的影响㊂暗管排是通过迅速降低地下水的水位到临界值以下,达到土壤脱盐和防止次生盐渍化的目的,排出大量的矿化水,加速地下水的淡化,降低硝酸盐和磷的损失,增加土壤孔隙率㊂T a k e s h i m a等[18]通过田间试验得出,暗管排盐能够减少过量水分或涝渍胁迫对水田改旱田荞麦产量的不利影响,从而促进作物稳产高产㊂胡玲玲等[19]指出暗管的滤层结构及外包材料会对暗管排盐的效率及使用寿命有很大的影响㊂近年来我国也公布了多部与暗管排盐相关的规范[20-21],为工程的实施提供了指导㊂暗管排盐有很多不利的影响,如造成土壤中的氮及磷的流失,排出盐水的处理也是一个重难点问题,此外暗管的铺设也需要配套的㊁一体的机械设备㊂丁新军等[22]通过V O S v i w e r 对国内外暗管排水研究文献进行了科学叠加与可视化分析,得出了我国的暗管排水研究领域正处于引进吸收与发展的状态,目前排水设施的主要研究集中于多元化因素的排水管理㊂在工程技术上,田间排水源头可采用建立反硝化除氮生物反应池改善排水水质;农艺措施上,非耕作期进行覆盖作物种植研究,气候变化与暗管排水研究耦合也将成为研究热点㊂101黑 龙 江 农 业 科 学1期2.3 物理手段改良盐渍土技术由于连续多年浅层翻耕或旋耕等传统的耕作方式会造成土壤结构的破坏及肥力的流失,甚至引起土壤盐渍化,运用物理手段来改良盐渍土的原理大多都是疏松土壤㊁改良土壤结构㊁打破犁底层,目前利用物理来改良土壤盐渍化的方式主要有以下3种㊂2.3.1 振动深松技术 振动深松技术是指把土层深处已经板结化的土壤进行人为松动,它的特征是只松动土,不翻动土层,保持土壤原来的结构和层次,是一种局部松动耕层和耕层之下土壤的耕作技术㊂郝新宇等[23]采用振动深松技术对松嫩平原盐渍土进行了改良,得出了振动深松可以疏松土壤㊁打破犁地层㊁增加土壤阳离子交换量㊁改善耕层结构和降低土壤p H ㊂高盼等[24]通过振动深松的对比试验,得出了振动深松对于增强土壤蓄水保熵能力㊁增加土壤碱解氮和有机质含量以及抗旱排涝能力有很大的作用㊂滕云等[25]通过对黑龙江省常见的5种土壤进行振动深松试验,得出了振动深松能显著提高土壤的持水性能,其中提高较多的为苏打盐渍㊁黑土和黑钙土㊂目前对于振动深松的研究方向主要集中于以降低深松阻力为目的的工程装备的研制[26],以及配合化学改良剂的方式研究[27-28]㊂2.3.2 垄沟耕作技术 垄沟耕作是一种特殊的耕作方式,通过深挖成沟,筑土为垄,加大了土壤的暴露面积,提高土壤入渗并减少蒸发[29]㊂垄沟耕作还可以加厚熟土层,加快土壤的熟化,选择深挖的方式还可以深施肥料,提高肥料的利用率㊂张光君[30]利用坡耕地野外原型观测试验,得出了垄沟耕作能够减少植物氮的流失,确定了滦河上游坡耕地的最优垄沟布局,选用垄和沟的耕作方式也可以灵活地进行排水及储水㊂张绪成等[31]通过田间试验比较不同耕作方式对旱地全膜双垄播玉米产量及水分利用的影响,得出了垄沟具有极佳的集水效果可有效利用降水,减少土壤返盐㊂目前对于垄沟耕作的研究方向主要是与覆膜技术结合使用的情况下对植物产量㊁肥料流失的影响[32],以及对耕作布局的优化等㊂2.3.3 客土改盐技术 客土改盐 是用质地优良的土质(通常是沙壤土)或者人工培植的土质替代原有土质,以改善盐渍土,客土改盐是改良盐渍土的重要措施之一,客土改盐技术可以很好地改善原生土的理化性质㊁增强土壤肥力,还能改善土壤的通气性和透水性,减轻由于土壤盐分的移动而对植物造成的危害[33]㊂王成宝等[34]采用塑料地膜㊁细沙㊁秸秆3种覆盖材料,研究了不同地面覆盖方式对新垦盐碱荒地的抑盐㊁脱盐和玉米的增产效果,得出了全覆地膜是改良盐渍土最有效的措施,而麦草和沙子是农村常见且比较经济的材料㊂2.4 化学手段改良盐渍土技术化学改良方法是一种非常重要的技术手段,土壤盐分主要由C l -㊁H C O -3㊁C O 2-3㊁S O 2-4㊁N a +㊁K +㊁C a 2+和M g 2+等组成,当这些离子浓度达到足以危害到植物正常生长时,就造成了土壤的盐渍化,在我国滨海及黄淮海的盐渍区,盐渍土的盐分主要以氯离子及硫酸根为主,在我国东北以及甘新青盐渍区盐渍土的盐分主要以碳酸根及碳酸氢根为主,目前常用的土壤改良剂主要有含钙物质㊁酸性物质以及有机类改良剂㊂2.4.1 运用含钙物质改良盐渍土 含钙物质如石膏㊁磷石膏等,其主要作用机理如图1所示㊂运用含钙物质中的C a 2+去置换土壤中的N a +,置换出的N a +会随着水流转移,从而使土壤脱盐,改善土壤性状㊂目前常见的含钙物质改良剂共有两种:脱硫石膏和磷石膏㊂图1 石膏改良盐渍土机理示意图[35]脱硫石膏由于其价格低廉且改良效果好,目前已成为主要的土壤改良剂之一㊂脱硫石膏主要成分是C a S O 4㊃2H 2O ,其有效成分含量大约为93%㊂根据施用的脱硫石膏的量,土壤总碱度㊁碱度和p H 的降低值有所差异,但过量施加脱硫石膏会抑制作物的出苗和生长,脱硫石膏的施用量可依据公式(1)~(4)进行计算㊂W a n g 等[36]通过对中国2568个脱硫石膏在盐渍土应用效果的数据分析,得出了脱硫石膏能显著改善土壤的盐碱性及p H ,提高作物产量㊂W =[86.07ˑC E C ˑ(E S P -5%)+86.04ˑ2011期 刘庚炜等:土壤盐渍化修复技术研究进展Z E P -28.22]ˑH ˑD /(R ˑη)(1)W '=0.5n E x -N a ++n E x -M g 2++M g (H C O 3)2+N a 2C O 3+0.5N a H C O 3(2)W =1.11ˑ86.1ˑH ˑD ˑ(n E x -N a +-k ˑn E x -N a +)(3)W =(0.08728ˑE S P +0.4412)ˑH ˑD /(ηˑ10)(4)式中,W 与W '为脱硫石膏的使用量(单位分别为k g ㊃h m -2和m m o l ㊃k g -1);C E C 是阳离子的交换量(c m o l ㊃k g -1);E S P 为碱化度,用占原有土壤的百分比来表示;Z E P 为总碱度(c m o l ㊃k g -1);H 为土层深度(c m );D 为土壤的容重(g㊃c m -3);n E x -为土壤中阳离子种类的交换量(m m o l ㊃k g -1);R 为脱硫石膏的利用率;η为Ca S O 4㊃2H 2O 中石膏的含量㊂磷石膏指的是在磷酸生产过程中,用磷酸处理磷矿时产生的固体废渣,它的主要成分除了C a S O 4㊃2H 2O 之外,还含有有机磷㊁硫氟类化合物,磷石膏可以提高土壤渗透性以及保水性,降低土壤的p H ㊂Z h a o 等[37]通过测定土壤施用石膏后17年的交换性钠及氮的含量,得出了石膏还可以为土壤提供有效磷及氮的输出,但磷石膏的用量还需要依靠实验测定[38]㊂目前含钙物质经常与有机肥以一定的比例混合使用以提高改良效果[39],如Z h a o 等[40]利用密集秸秆层配以适量的脱硫石膏,显著改善了盐渍土的盐性及碱性㊂H u a n g 等[41]利用磷石膏和农家肥混用显著提高了土壤肥力及有机质含量㊂2.4.2 运用酸性物质改良盐渍土 向盐渍土中施用酸性物质可以显著降低盐渍土的p H ,从而促进钙质土中的钙㊁镁的溶解,并增加土壤中有效钙㊁镁的含量,为替代土壤中的可交换性钠创造条件[42],但需要注意的是,土壤酸化后会引发土壤重金属离子的活化及其在作物中的富集作用㊂目前改良盐渍土的酸性物质只有两种:磷酸脲和硫酸铝㊂磷酸脲又称尿素磷酸盐,主要成分是[C O (N H 2)2㊃H 3P O 4],磷酸脲进入土壤后就分解为尿素和磷酸,还会释放出少量的C O 2及NH 3等不稳定复合物[43]㊂刘翔毓等[44]通过不同梯度试验得出了磷酸脲不仅可以降低土壤p H ,提高钙㊁镁等碳酸盐及氢氧化物的溶解率,还能使土壤胶体中吸附的钠离子进入土壤溶液中再通过降雨等方式淋洗掉㊂硫酸铝为白色斜方晶系结晶粉末,马玉涛等[45]通过使用不同浓度的硫酸铝田间试验得出了硫酸铝进入土壤后会对盐渍土胶体有凝聚作用,随着硫酸铝用量的增加,水土界面的分化也越来越明显,是快速改良和培肥苏打盐渍土的有效方式㊂除此之外,L u o 等[46]通过田间试验对比不同无机聚合物改良盐渍土的效果,得出了硫酸铝能显著降低土壤p H ,使土壤结构得到明显改善,还能使土壤水分渗透速率增大㊁透水性增强㊂2.4.3 运用有机类改良剂改良盐渍土 有机类改良剂指的是各种有机物,包括肥料㊁草炭等传统的腐殖质类,还包括了工业合成改良剂和工业废弃物等,不同改良剂对土壤的影响机制也各不相同㊂盐渍化土壤由于有机质含量较低致使其保水以及保肥能力较弱,在盐渍土中增加有机质能够黏结土壤细颗粒,改善土壤理化性质㊂有机类改良剂主要分为有机废弃物㊁腐殖酸类改良剂㊁合成土壤改良剂以及生物炭等,有机废弃物一般为农业有机废弃物(秸秆㊁粪便等),关于农业废弃物的使用目前一般采用秸秆还田技术,秸秆是一种综合利用价值很大的可再生资源,秸秆还田是将秸秆直接还田或堆积腐熟后施入土壤中,不同秸秆还田方式在农田的应用效果见表1㊂葛选良等[47]通过田间试验得出了不同秸秆还田模式玉米耕层土壤物理性质和产量的特征㊂王秋月等[48]通过田间试验探究了秸秆全量还田与氮肥减施对土壤理化性质的影响,得出了秸秆直接还田不仅可以促进植物增产㊁改善土壤理化性质㊁减少土壤水分蒸发,还可以提高土壤细菌及真菌多样性㊁减轻土壤盐渍化程度㊂秸秆间接还田是将秸秆碾碎或是深埋㊂F e i 等[49]通过设计4种对比试验,得出了秸秆间接还田与施用生物炭相比,秸秆更有效地增加了一些贮磷细菌的丰度,为作物提供了氮㊁磷㊁钾等养分,在一定程度上降低化肥的消耗,其效果比直接还田更为显著,但其劳动强度大且耗时长㊁成本高㊂腐殖酸如泥炭㊁风化碳等,是指动植物的残骸经过微生物分解和转化而积累的有机物质㊂腐殖酸的主要成分包括了碳㊁氢㊁氧㊁氮㊁硫㊁磷等营养元素,将腐殖酸施到盐渍土中,首先腐殖酸会与其他辅助剂中的钙㊁铁离子相结合,促进20~30c m 的细颗粒土壤中的大颗粒团粒结构的形成,降低土壤水分蒸发,从而减轻盐渍化程度[50];其次腐殖酸类具有弱酸性,可以降低土壤pH ,提高土壤缓冲性;最后腐殖酸会促进团聚体301黑 龙 江 农 业 科 学1期的形成,增强土壤保水保肥能力,改良土壤理化性质以及土壤结构,减小土壤重金属污染㊂合成土壤改良剂是一种由人工合成的高分子有机聚合物㊂Y u a n 等[51]通过研究聚乙烯(P E )和聚丙烯(P P )两种常用高分子材料在不同粒径和剂量下对盐渍土土壤性质和微生物群落的影响,得出了高分子材料能够影响土壤微生物及酶的活性㊂生物炭是近几年来土壤学等领域研究的热点之一,生物炭指的是农林废弃物等生物质在缺氧环境下热裂解而形成的富碳产物[52],常见的生物炭有木炭㊁竹炭㊁秸秆碳和稻壳炭等㊂邓旭[53]通过室内填装土柱的微咸水淋洗试验,得出了生物炭对于降低土壤容重改善土壤理化性质具有明显作用㊂Z h a n g 等[54]通过球磨和红磷负载制备了一种新型生物炭,能够提高滨海盐渍土有机碳含量㊁阳离子交换能力㊁土壤养分(如N ㊁P ㊁K )以及土壤酶活性,改善了土壤质量和肥力㊂生物炭不仅能使土壤的田间持水量倍增[55],还能增加土壤的保肥能力[56]㊁降低土壤p H ㊁提高土壤微生物及酶的活性[57]㊂表1 我国典型区域盐渍土治理秸秆还田技术及配套技术[58]典型区域秸秆还田方式配套技术内蒙古引黄灌区㊁河套灌区盐渍土秸秆翻耕或覆盖还田灌排结合(膜下滴灌㊁暗管排盐)+耐盐碱性植物种植东北苏打盐渍土(松嫩平原西部)秸秆深翻还田化学调理剂+灌溉排水工程+生物措施滨海盐渍区秸秆覆盖还田起高垄+压沙+节水灌溉+耐盐植物培育与种植2.5 生物手段改良盐渍土技术进展2.5.1 运用耐盐碱植物改良盐渍土 运用耐盐碱植物来改良盐渍土,其主要原理是利用耐盐碱植物的生长发育,来改变土壤的理化性质以及清除环境污染物㊂首先,耐盐碱植物在生长发育的过程中需要吸收土壤中的盐离子来保证渗透压平衡[59],根系将土壤中的盐分吸收至地上部再通过人类收获或动物进食等方式来降低土壤中盐分的含量;其次,耐盐碱植物在生长发育过程中其根部的伸展作用能够改善土壤板结化,增加土壤的通透性[60];再次,植物根部及土壤中的微生物会通过呼吸作用产生C O 2,C O 2会与土壤中的水分结合形成H 2C O 3进而降低土壤pH [61];最后,根系植物能够通过分泌相关分泌物或酶来促进和激发微生物和真菌,微生物在分解过程中产生的C O 2不仅能够与土壤中水分结合生成H 2C O 3降低土壤p H ,还能够促进土壤中碳酸盐的分解,这其中碳酸钙分解产生的钙离子会置换中土壤中的可交换性钠减少钠离子对土壤的毒害作用,植物与微生物的共同作用能够明显增强土壤的修复效果[62]㊂2.5.2 运用耐盐碱促生菌改良盐渍土 将耐盐碱促生菌种植在盐渍土中,首先耐盐碱促生菌会分泌胞外聚合物(E P S ),这种物质能够通过范德华力和静电引力与土壤颗粒形成土壤团聚体,从而增加土壤的透气性[63];其次耐盐碱促生菌还能够植物生长激素来缓解植物的盐胁迫[64];最后耐盐碱促生菌能够释放土壤中的营养物质促进植物根系的生长[65]㊂目前生物改良主要的研究方向是选择㊁培育和驯化耐盐植物以及筛选耐盐碱促生菌,如Z h a n g 等[66]利用镰刀菌-黑麦草复合处理修复盐渍土,王杰等[67]对盐渍地区观赏性植物进行了总结,P a n k a j 等[68]利用从盐渍土中筛选出的促生菌配合本地耐盐植物来改良盐渍土,大幅度降低了土壤中的含盐量,改善了土壤的理化性质㊂对于苏打盐渍土的生物改良技术一般为种稻压盐,例如黑龙江省农业科学院所选育的寒地耐盐碱水稻[69],这也是促进农民增收㊁农业增效及改善生态环境的最佳途径㊂目前常用地面覆盖物或微生物+种植耐盐碱植物的方式来改良土壤盐渍化[70]㊂3 结语土壤盐渍化改良技术目前可分为五大类:农艺㊁水利㊁物理㊁化学以及生物㊂农艺措施改良盐渍土主要是通过淋洗直接降低土壤含盐量,以及通过节水灌溉来阻止地下水位继续升高减少土壤返盐㊂目前主要研究方向是优化灌溉模式与完善灌溉制度,以提高水资源利用率㊂水利工程改良技术目前研究比较成熟,其主要目的是通过工程措施降低地下水位到临界返盐深度以下,进而减少土壤中盐分的含量㊂目前主要研究方向是完善排水设施的方式来降低地下水位,进而减少土壤返盐㊂这种技术虽可以缓解供401。
松嫩平原西部盐碱化土壤问题及治理情况研究
松嫩平原西部盐碱化土壤问题及治理情况研究
王德刚;田宏宇
【期刊名称】《农学学报》
【年(卷),期】2007(000)006
【摘要】安达市位于黑龙江省西部，松嫩平原西北部，地理座标为北纬
46°01′00″00—47°°00′′36″，东经124°5′25″-125°54′′5″。
幅员面积3586km2，其中耕地面积180万亩，草原面积272万亩。
盐碱化土壤在安达市无论耕地还是草原均分布很广，耕地主要以点片方式分布，草原分布则较为集中。
现有盐碱化与易盐渍化土壤68．56万亩，占全市耕地面积的38．1％；草原中盐碱化与易盐渍化土壤245万亩，占全市草原总面积的90．1％。
【总页数】2页(P79,81)
【作者】王德刚;田宏宇
【作者单位】安达市农业技术推广中心,151424;安达市农业广播学校,151424【正文语种】中文
【中图分类】S1
【相关文献】
1.塔里木河流域土壤盐碱化问题及其治理对策 [J], 张旭贤;张展羽
2.河套灌区土壤次生盐碱化情况研究及改良措施 [J], 杜占宽
3.松嫩平原西部土壤盐碱化特征研究 [J], 张晓光;黄标;梁正伟;赵永存;孙维侠;胡文友
4.吉林省西部地区土壤盐碱化环境地质问题及其治理 [J], 赫修忠
5.松嫩平原西部典型盐生景观土壤分形维数及盐碱化特征 [J], 白玉锋;孙静;李秀军;陈国双;李晓宇;鲁新蕊;文波龙;张继涛
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松嫩平原西部不同土地利用方式盐渍化效应研究_李晓军
第36卷第5期2005年10月 土 壤 通 报Chinese Journal o f So il Sc ienceV o.l36,No.5Oct.,2005松嫩平原西部不同土地利用方式盐渍化效应研究李晓军1,2,李取生3,刘长江1(1.中国科学院东北地理与农业生态研究所,吉林长春 130012;2.中国科学院研究生院,北京100039;3 暨南大学环境工程系,广东广州 510632)摘 要:在2003年6月~10月选择农田、草地和碱斑地作为典型的土地利用方式,对0~120c m土层水盐时空动态进行了对比分析,结果发现:农田和草地土壤剖面含水量都有 上升 下降 上升 的趋势,但是在8月中旬之前农田含水量高于草地,而碱斑地含水量的变化呈 U 型。
三种土地利用方式土壤剖面含盐量的变化趋势与含水量相反;土壤剖面6月7日含盐量最大,10月17日最小;农田和碱斑地土壤剖面各层含盐量在8月8日开始上升,而草地在7月7日已开始上升;从垂直剖面看,农田各个时刻土壤含盐量都随剖面深度的增加而上升,碱斑地则随着剖面深度的增加而下降,草地在各个时刻土壤剖面含盐量均呈先上升后下降型,在土壤剖面有峰存在。
采样期内,草地有良好的蓄水作用,而农田土壤剖面含盐量下降幅度最大,水分、盐分在土壤剖面运移剧烈。
关 键 词:农田;草地;碱斑地;含水量;含盐量中图分类号:S156 41 文献标识码:A 文章编号:0564-3945(2005)05-0655-04土地利用/土地覆被变化研究是全球变化研究的核心和热点,但是关于其对生态环境的影响至今尚未得到全面、充分的研究[1]。
不同土地利用/土地覆被对于土壤环境影响程度和方向是不一的,世界上许多地方都在试图评估土地利用和土地覆被变化对气候、土壤、水文和生物多样性等的影响[2,3]。
目前,不同土地利用方式对土壤影响的研究主要集中在土壤侵蚀、土壤生物、土壤特性、土壤质量、土壤中的碳、土壤中的污染物方面[4-9];而对土壤盐渍化特征影响的研究,主要是针对某种土地利用方式,如农田[10,11],或者草地[12]等,对不同土地利用方式土壤盐渍化特征的比较研究较少。
松嫩平原西部水文情势变化下土壤盐渍化过程研究
第24卷 第9期干 旱 区 资 源 与 环 境Vo.l 24 N o .92010年9月Journal ofA rid Land Resources and Env ironm ent Sep.2010文章编号:1003-7578(2010)09-168-05松嫩平原西部水文情势变化下土壤盐渍化过程研究*杨建锋1,2,章光新1(中国科学院东北地理与农业生态研究所长春130026;2.中国地质调查局发展研究中心北京100083) 提 要:土壤盐渍化是松嫩平原存在的主要生态环境问题之一。
在年降水量基本保持稳定波动的情况下,松嫩平原西部河流年径流量逐年衰减,自然泡沼和湿地面积日益缩小,区域地下水位普遍呈持续下降趋势。
与此同时盐渍化土壤面积却显著增加,特别在低平原地区土壤盐渍化呈扩大和加重态势。
土壤原生盐渍化和次生盐渍化过程分析表明:目前松嫩平原发生的土壤次生盐渍化应主要归因于人类的经济活动改变了原来内流区地表的水文过程,极大地减少了地表积水-径流的数量和时间。
土壤原生苏打盐渍化是在浅埋深地下水和地面渍涝积水的共同作用下形成的,浅埋深地下水是土壤表层积盐的主要原因,而地面渍涝积水使土壤表层积累的盐分向微地貌的高处迁移,影响了苏打盐渍土在地表的分布格局。
在土壤开始发生盐渍化的阶段,浅埋深地下水起了很重要的作用;随着土壤盐渍化程度的加重,地下水盐分向土壤迁移量越来越少;在目前次生盐渍化阶段,地下水对土壤盐渍化作用微弱,甚至可以忽略。
关键词:水文情势;土壤盐渍化;地下水;松嫩平原中图分类号:S156.5 文献标识码:A松嫩平原西部属草甸-草原生态区,在1860年前后,多数地区为无人区或半无人区。
经过短短百余年的大规模开发,这里自然景观发生了根本性变化:草原面积急剧减少,林地、草地不断破碎化,土壤盐渍化、沙漠化面积急剧增加,水土流失严重,湿地和水域面积逐年缩小,生态环境严重恶化[1-3]。
据统计,目前松嫩平原盐渍化面积约327万hm 2,占平原总面积的21%左右,成为世界上主要苏打盐渍土集中分布区图1 松嫩平原西部典型气象站年降水量变化(1956~2000)F i g .1A nnua l prec i p itati on changes at selected m eteorolog i ca l stati onsin w est Songnen pla i n fro m 1956to 2000之一[4]。
松嫩平原土壤次生盐渍化过程模型研究
水土保持学报 Jou rna l of So il and W a ter Con serva tion
. 16 N o. 5 Vol O ct. , 2002
松嫩平原土壤次生盐渍化过程模型研究
宋长春, 邓 伟, 李取生
( 中国科学院长春地理研究所, 吉林 长春 130021)
2 模型理论
包气带土壤水分运动是控 制非饱和土壤盐分迁移的主要 因素, 这是由于水是土壤中离 子迁移的介质条件, 水分迁移 与离子迁移互为一体, 在实际 对方程求解过程中, 在一个时 间步长内, 可将水分运动和离 子运动分开求解, 首先用有限 差分法解水分运动问题, 可以 得到液速分布, 在此基础上再 解 离子迁移问题 ( 包括交换 ) , 求解剖面中离子浓度分布。
24
水土保持学报
第 16 卷
交换过程可能引起溶质总体迁移速度降低, 因此, 建立离子交换迁移模型应考虑一个滞留因子。 土壤中盐分离子 ( 溶质) 存在于土壤水中, 主要存在如下几种迁移形式, 即土粒与土壤溶液界面处的离子交 换吸附运动; 土壤溶液中离子的扩散运动; 溶质随薄膜水的运动和溶质随土壤中自由水的运动。 由于土壤水流 动的速度快, 流量大, 因此在土壤水分蒸发上升和地表降雨入渗过程中, 对盐分的迁移起着主要作用, 在土壤溶 液盐分浓度较大的情况下, 盐分离子的扩散也有一定作用[ 12 ] , 这是在建立模型过程中应综合考虑的问题。
2. 1 土壤水分迁移模型
通过大量的野外观测和计 图 1 土壤中盐分迁移转化的模型结构 算分析知, 在自然条件下, 包气 带的土壤水分可以作为一维垂直处理。 描述包气带土壤中水分迁移的基本方程为: 5Η 5v ( 1) = 5t 5z 5Η ) ( 2) v = - D (Η 5z 对于水流在非饱和均质土壤中的迁移由方程 ( 1) ( 2) 得: ) 5Η 5 5Η 5k ( Η ) ( 3) = D (Η 5t 5z 5z 5z 初始条件: Η( z , 0) = Η 0 (Z ) , 0 ≤ z ≤ Z 5Η ) ) z = 0 = Η( 0, t) 上边界条件: - D ( Η + k (Η 5z 下边界条件: Η= Η S t ≥ 0 ( 式中: t 为时间 m in ) ; z 为垂直方向空间坐标 (cm ) , 取向下为正; Η为非饱和带土壤含水率 ( % ) ; v 为垂直方向 ) 为非饱和土壤导水率 (cm m in ) ; D ( Η ) 为非饱和土壤扩散率 (cm m in ) 。 孔隙水速率 (cm m in ) ; k ( Η 为防止计算过程中的数值得失将方程 ( 3) 转化为: ) 5Η 5Η 5 5Η dk ( Η ) ( 4) = D (Η 5t 5z 5z d Η 5z 2. 2 离子交换迁移模型 离子在土壤中的运动是一个复杂的物理化学过程, 一方面水流在土壤中运动时, 携带溶解物一起运动 ( 主 要包括对流和机械弥散) , 另一方面由于土壤溶液中在土壤剖面各点的浓度不同, 土壤溶液本身发生扩散, 同时 由于离子交换、 离子的沉淀、 溶解等作用共同影响溶质的运动, 根据国内外一些学者的研究成果[ 4～ 6, 11, 12 ] , 土壤 盐分离子的运动主要是对流- 扩散, 而水动力弥散作用 ( 机械弥散) 常可忽略不计。 均质土壤中离子迁移的一般 对流—扩散方程为: 5( Η c) 5 5c 5( qc) ( 5) = D sh - v 5t z 5z 5z 5c 初始条件: C ( z , 0) = C 0 ( Z ) , 0 ≤ z ≤ Z ; 上边界条件: D sh = 0, z = 0, t > 0; 下边界条件: c = cs , t ≥ 0。 5z
松嫩平原西部土地利用变化及其盐渍化效应研究——以大安市为例
松嫩平原西部土地利用变化及其盐渍化效应研究——以大安市为例李晓军;李取生【期刊名称】《干旱区资源与环境》【年(卷),期】2005(19)3【摘要】利用1986年、1996年和2000年的遥感图像数据,对松嫩平原西部典型盐渍化区大安市的土地利用变化转换矩阵和空间格局指数进行计算,分析探讨了监测期间土地利用变化和分布特征及它们对盐渍化的影响。
结果表明:大安市耕地、草地和碱斑地相互转化发生剧烈的地区主要分布在中部和南部地区,其中中覆盖草地变化最为剧烈;碱斑地分离度、分维数逐渐减小,面积不断扩大,占大安市总面积比由原来的23. 3%上升到32. 4%。
耕地和草地是其面积变化的主要贡献者,其中草地对于碱斑地面积净增加和净减少的贡献分别达到48%和70%,其贡献远大于耕地。
草地退化的主要原因是农业人口数和草原载畜量的不断增加,因此,合理的开发利用和保护草地资源将有助于盐碱化土地的防治。
【总页数】5页(P88-92)【关键词】土地利用;大安市;盐渍化;耕地;草地;景观结构【作者】李晓军;李取生【作者单位】中国科学院东北地理与农业生态研究所【正文语种】中文【中图分类】F321.1;S156【相关文献】1.松嫩平原西部气候和土地利用变化对蒸散的影响 [J], 王洁;董刚;张峰2.松嫩平原西部地区土地利用/覆被变化的驱动力分析 [J], 黄方;刘湘南;王平;张树文;张养贞3.松嫩平原西部生态脆弱区土地利用时空变化研究 [J], 黄方;刘湘南;叶宝莹;张树文;张养贞4.松嫩平原西部荒漠化景观动态及驱动力研究-以吉林省大安市为研究区域 [J], 刘强;何岩;章光新5.近50年来松嫩平原西部土地利用变化及驱动力分析 [J], 刘殿伟;宋开山;王丹丹;张树清因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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HCO
3
离子含量 (mgΠL)
Cl -
SO24 -
Ca2 +
Mg2 +
K+
Na +
F-
种稻前
7. 97
0. 00 2532. 7
127. 86
14. 2
26. 05
65. 66
0. 270
890. 51
1. 0
种稻后
8. 52
151. 2
5138. 6
152. 65
26. 0
0. 00 10. 00
灌溉水水质是我们确定淋溶比时必须考虑的 另一个问题 ,如果灌溉用水的 RSC 和 SAR 值超过 一定范围 ( RSC > 1. 25molΠL ) ,长期运用这种水灌 溉就会引起土壤次生盐渍化[6～11 ] 。表 5 反映了区 内不同灌溉用水条件下 ,土壤根层盐分的变化情 况 ,区内潜层水由于盐分含量高 ,种稻两年后土壤 产生明显的盐渍化 ,且第二年水稻几乎无产量 ,土 壤的物理性质也恶化 ,最后被弃耕 。种植水稻是改 良利用盐渍土的一项良好措施 ,种稻过程中使土壤 脱盐 ,但在该期间必须注意深沟 (或暗管) 排水 ,控 制潜水水位 ,并通过中耕 ,灌溉等措施 ,减少地下淡 水层消耗 ,防止土壤返盐 。
4. 04
41. 34
0. 247 2082. 0
2. 0
3 取样地点和时间同表 1 。
键之一 。由于排水条件不好 ,引起潜水水位升高 , 水质恶化会引起灌区周围一定范围内土壤根层盐 分的升高 。从监测结果看[5] ,在灌排条件不好的情 况下 ,距灌溉地块 25 m 外土壤盐分离子 HCO3- 、 Na + 达到最大值 ,且盐类离子含量在表层土壤含量 最高 (表 4) 。另外在水田开发过程中 ,种稻期间 , 下渗水溶解土体中的盐分形成矿化度较高的溶液 渗入潜水 ,随着盐分的逐渐减少 ,下渗淡水在原来 的高矿化地下水之上叠加而形成矿化度较低的水
2 建立完善的浅灌深排水循环体系
灌溉条件下 ,随着淋溶作用的不断进行 ,土壤 剖面中的盐类离子浓度不断发生变化 ,一部分盐分 随排水进水排水体系 ,部分盐分向下迁移 ,并有部 分盐进入潜水中 ,因此 ,灌排前后水中盐分含量变 化很大 ,排水沟中 EC 达 1. 2～2. 7 msΠcm ,潜水 EC 达 2. 6 msΠcm 以上 ,排水体系不标准 、不完善 ,水循 环体系不畅通 ,造成潜水水质的恶化 (表 3) 。由于 排水不畅 ,在土壤冻结期到来时 ,高含盐量的潜水 不能及时下降到静水位的深度 ,每年长达 5 个月的 冻结期间 ,冻融作用会引起盐分向地表聚积 ,次年 春季干燥多风的气候条件又会加剧这种返盐速度 , 因此“浅灌深排”的完善灌排体系对防治次生盐碱 化的关键 。同时要注意平整地表 ,田块不平会造成 盐分的地段性积累 ,产生次生盐渍化 。 完善的排水体系也是控制根层土壤盐分的关
(gΠL) ( SAR) ( m. eΠL)
( %)
0. 67
4. 59
2. 09
59. 7
1. 39
9. 90
9. 30
77. 1
0. 68
4. 11
1. 50
80. 9
1. 29
7. 10
6. 15
79. 9
碱 度 ( mgΠkg) 399. 0 875. 0 325. 0 517. 0
3 数据引自文献[ 5 ] 。
0. 005
0. 50
0. 04
0. 30
0. 03
0. 20
Mg2 + 0. 30 0. 10 0. 10 0. 20
3 1995 年取样于大安叉干东大泡 ; 3 3 :2000 年取样于大安叉干东大泡
K + + Na + 1. 34 0. 80 0. 91 0. 38
ESP ( %) 46. 0 45. 5 32. 2 22. 8
6 12 地 理 科 学 22 卷
表 4 灌溉对周边土壤化学组成的影响 3 Table 4 Effects of irrigation to chemical composition
of circumjacent soils( mgΠkg)
通过对该区多年稻区土壤剖面分析 ,该区土壤 高 含盐层已有原来的50cm迁移至今50cm以下
表 1 种稻前后土壤耕层盐分变化 Table 1 Changes of soil salinit y in plowing layer before and after rice2planting
时 间
3 配套施用土壤改良剂有效降低土 壤盐分含量
在以水洗盐过程中 ,由于该区特殊的地球化学 环境 特 点 : 土 壤 、地 下 水 、植 被 中 都 富 含 Na + 、 HCO3- 离子 ,随淋洗程度的加深 ,土壤中代换性阳 离子含量随深度增加明显增高 (表 6) ,土壤的碱化 程度增高 。
在早期淋洗过程中 ,土壤盐分 (离子含量) 降低 速率较快 ,淋洗效果好 ,但随着土壤脱盐 ,土壤的碱 化特征越来越明显 ,土壤渗透性降低 ,单一的淋洗 措施改土效率降低 ,特别是对于土中 、重度盐碱地 , 单一的淋洗很难过到有效的土壤改良效果 ,必需配 合使用特殊的土壤改良剂 ,降低土壤的 p H 值和 ESP ,以增加土壤渗透性 ,改善土壤结构 ,实现最终 改良土壤 ,保证作物高产稳产的需要 。自 1996 年 以来 ,我们针对松嫩平原盐渍化土壤的特点及盐渍 化环境中作物生理特点 ,经多年试验研究 ,研制出 TC1 改良剂 ,改良剂采用多种矿物原料配制而成 , 其具有强离子代换性 ,较大的比表面积 ,持水性和 固氮特性 ,能有效改善土壤的物理化学环境 ,使代 换性 Na + 的淋洗速率大大提高 。我们在大安叉干 镇黄花泡选择 4 个小区进行田间试验 ,每区 1 000 m2 ,分别施入 100 kg 、150 kg 、200 kg 改良剂 ,施入 第一次时间为水田造浆之前 ,泡田排水二次之后 ,
收稿日期 :2001 - 06 - 17 ; 修订日期 :2001 - 09 - 16 基金项目 :国家攻关项目 (96 - 004 - 02 - 09) 、中国科学院东北农业创新顶目资助 。 作者简介 :宋长春 (1968 - ) ,男 ,博士 ,研究员 ,主要从事生物地球化学研究 。E2mail :Songcc @mail. neigae. ac. cn
究 ,针对西部土壤理化特点 ,研制出具有特殊物理 化学性质的土壤改良剂 ,并提出土壤次生盐碱化防 治综合技术措施 :浅灌深排水利措施 ,降低潜水水 位 ,改善潜水水质 ;配套施用改良剂 ,有效降低土壤 ESP ,改善土壤渗透性 ,提高淋洗效率等 。
1 种植水稻有效改善土壤理化环境
松嫩平原西部开展以种稻为主的盐碱地治理 , 有效地改善了土壤的理化性质 (表 1) ,种稻前后耕 层盐分发生了明显变化 ,Na + 、HCO3- 及钠化率明 显降低 ,并随着时间的推移 ,耕层环境条件得到不 断改善 。另外土壤容重降低 ,渗透性增强 ,从灌溉 前后水质变化情况看 (表 2) ,利用优质承压水种稻 可以有效地淋洗土壤耕层的盐分 。
层 ,在有人工排水情况下 ,由于稻田淹水形成较高 水头 ,低矿度水层将原来的高矿化度地下水挤到排 水沟 (或地下暗管) 中排出 ,使得低矿化层厚度逐渐 增加 。在无排水或排水沟深度很浅时 ,所形成的低 矿化度水层在非淹灌季节很快消耗于蒸发 ,潜水水 质恢复到高矿化度状态 ,由于潜水水质恢复到高矿 化度状态 ,潜水水位变得很浅 ,蒸发强度加大 ,土壤 更易产生次生盐渍化 ,因此良好的排水措施是确保 水田开发成功 ,防止土壤次生盐渍化的关键 。
793. 00 120. 10
2. 00 10. 00
3 数据引自文献[ 5 ] 。
12. 5 m 34. 25 147. 50 200. 00 42. 00
0. 00 610. 00 101. 18
1. 20 55. 00
25 m 21. 59 741. 40 220. 00 48. 00
0. 00 660. 00 720. 00
图 1 种稻前后土壤剖面盐分含量变化 Fig. 1 Changes of salinity along soil profile before and after rice2planting
表 3 无排水条下种稻前后稻田区耕层壤中水盐分含量变化 3 Table 3 Ion concentration of stagnating soil water in rice field before and after rice2planting wit hout drainage system
(图 1) ,土壤中主要盐类离子 Na + 、HCO3- 含量发 生明显变化 ,盐分浓集中心明显向下迁移 ,且 ESP 、 SAR 、总碱度等在整个土壤剖面中都产生显著的变 化 。但是 ,在以水洗盐过程中 ,随着时间推移 ,土壤 剖面中碱化度明显提高 ,吸附性 Na + 在阳离子中 所占的比例大大提高 ,这可能由于淋洗过程中 ,其 它阳离子更易淋溶迁移而相当一部分 Na + 被土壤 胶体所吸附 ,引起碱化度明显增高 ,土壤碱化特征 变得越来越突出 。
5 期 宋长春等 :松嫩平原西部土壤次生盐渍化防治技术研究 6 11
表 2 灌溉前后水质变化 3 Table 2 Changes of water quality before and after irrigation
灌前 灌后 灌前 灌后
矿化度 钠吸附比 残余碳酸钠 钠比率
引 言
松嫩平原是目前国内最大的苏打盐渍化土壤 分布区 ,土壤盐渍化面积为 604. 3 万 hm2 ,占全国 盐渍化土壤分布面积的 1Π4 。由于人类在区内长 期大规模的无序农 、牧活动 ,以土壤次生盐渍化为 主的土地退化问题日益突出[1～3] ,已成为目前制约 区内农业经济持续发展的主要障碍因子 。几年来 的研究认为[4] , 该区由于特殊的土壤物理化学环 境及潜水地球化学环境 ,次生盐碱化的防治应以有 效降低潜水水位及土壤的 ∑Na + 含量 (包括水溶性 Na + 和代换性 Na + ) 为重点 ,简单的水利措施不能 从根本上解决这一问题 ,该区次生盐渍化的防治应 综合考虑以下 4 个要素 : ①灌溉淋洗要素 ; ②潜水 水位要素 ; ③土壤调节剂要素 ; ④时间要素 。我们 根据在松嫩平原西部大安市叉干镇多年的试验研