我國(guó)鹽堿土改良劑的研究與展望

陳 蓋

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

土壤是人類生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的必要條件[1]。土壤鹽堿化嚴(yán)重危害農(nóng)作物和植被生長(zhǎng)，惡化生態(tài)環(huán)境，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活居住環(huán)境[2-3]。隨著我國(guó)人口的日益增長(zhǎng)，土地利用和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必須要滿足人口的需求。因此，我國(guó)廣大面積的鹽堿土亟待開(kāi)發(fā)利用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)鹽堿土面積約3.46×107hm2，其中農(nóng)用耕地鹽堿化約7.6×106hm2，約占我國(guó)農(nóng)用耕地面積的1/5[4]。我國(guó)鹽堿土主要分布在干旱半干旱的內(nèi)陸、平原和沿海地區(qū)，可以劃分為五大區(qū)域：1）西北內(nèi)陸鹽堿區(qū)，包括新疆大部分地區(qū)、柴達(dá)木盆地、河套地區(qū)等；2）黃河中游鹽堿區(qū)，在黃河中游沖擊平原和黃土高原呈帶狀分布；3）黃淮海平原洼地鹽堿區(qū)，包括黃河下游、海河平原、黃淮平原等地區(qū)；4）東北平原低洼鹽堿區(qū)，包括松嫩平原、遼西盆地、三江平原、呼倫貝爾等地區(qū)；5）沿海鹽堿區(qū)，包括環(huán)渤海、華東、華南等沿海地區(qū)[3]。

鹽堿土在自然條件下是由于地表蒸發(fā)量較大且地下水位較高，隨著地表水長(zhǎng)時(shí)間的蒸發(fā)，土壤中的鹽分聚集在地表土所致。所以，在干旱半干旱地區(qū)、易發(fā)生洪澇災(zāi)害地區(qū)和低洼地區(qū)鹽堿土常有分布。人類不合理的土地耕作和灌溉、破壞植被[3]、超標(biāo)開(kāi)采地下水引起海水倒灌等是導(dǎo)致土壤鹽堿化的主要人為因素。農(nóng)用耕地鹽堿化或次生鹽堿化會(huì)導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降、生產(chǎn)力降低，甚至難以利用。相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者積極研究改良和治理鹽堿土的方法，其中土壤改良劑是研究的熱點(diǎn)之一。

1 改良劑研究歷史

20世紀(jì)60—70年代，我國(guó)學(xué)者開(kāi)始對(duì)鹽堿土改良劑進(jìn)行研究。70年代，腐植酸和富含腐植酸的風(fēng)化煤因?yàn)橐撰@取、投資少、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)被作為改良鹽堿土材料和試驗(yàn)對(duì)象[5-6]。石膏也開(kāi)始被用于改良鹽堿土和促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)[7]。80年代，沸石因?yàn)檩^強(qiáng)的吸附Na+和SO42-能力和離子交換能力，開(kāi)始被作為降低鹽堿土pH的研究對(duì)象，用于改善鹽堿土物理性質(zhì)[7]。80年代后期，在治理東北松嫩平原蘇打鹽堿土中開(kāi)始使用農(nóng)肥和礦渣混施的方法[8]。90年代，學(xué)者開(kāi)始關(guān)注磷石膏在鹽堿土改良和農(nóng)作物增產(chǎn)中的效果[9-10]。90年代后期，多種原料組成的具有降低土壤pH、降低土壤含鹽量、增加土壤肥力等多功能的鹽堿土改良劑開(kāi)始出現(xiàn)[11]。21世紀(jì)后至今對(duì)土壤改良劑的研究呈現(xiàn)了多元化趨勢(shì)?？啡┰?、煙氣脫硫廢棄物[12]、生物炭[13]等單一改良劑以及物理、化學(xué)、生物等不同類別的兩種以上原料混合組成的土壤改良劑成為研究熱點(diǎn)。

2 當(dāng)前研究進(jìn)展

2.1 單一改良劑研究進(jìn)展

目前，很多學(xué)者在單一改良劑，如化學(xué)改良劑、生物改良劑、農(nóng)業(yè)和工業(yè)廢棄物、改良各類鹽堿土取得較多成果。

許多學(xué)者試驗(yàn)證明，硫酸鋁改良蘇打鹽堿地后土壤鹽分組成會(huì)發(fā)生顯著變化[14-15]。硫酸鋁可以降低鹽堿土pH和提高土壤固碳性能，土壤由蘇打型轉(zhuǎn)變?yōu)樘K打硫酸型后轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}型[15]。也有學(xué)者研究得出硫酸鋁可以促進(jìn)秸稈分解產(chǎn)生有機(jī)膠體與無(wú)機(jī)顆粒形成有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體，增加土壤微生物量碳，提高土壤中大粒級(jí)有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合體含量與有機(jī)碳含量[16]。生物基磺酸鹽可以有效降低鹽堿土pH和全鹽含量，但過(guò)量施用會(huì)產(chǎn)生相反作用[17]。乙?；咸烟菍?duì)山西蘇打型鹽堿地改良效果顯著[18]。聚丙烯酰胺可以提高土壤保水性，減少鹽堿化土壤蒸發(fā)量、抑制土壤鹽分表層聚集[19]。

微生物改良劑在改善土壤理化與生物特性、提高土壤肥力方面應(yīng)用效果顯著[20]。石等施用猴頭菇菌糠改良灘涂鹽堿地，灘涂鹽堿土壤的容重減小、pH降低、全鹽含量降低、孔隙度增大、微團(tuán)聚體增多、有機(jī)質(zhì)含量增加[4]。乳酸菌復(fù)合改良劑可以有效降低鹽堿土pH、提高土壤肥力和增加放線菌數(shù)量，對(duì)鹽堿土物理性狀改良具有較好效果[21]。賈國(guó)軍等認(rèn)為施用微生物改良劑的花椒林地土壤pH值下降，土壤堿解氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)等土壤理化指標(biāo)改善明顯，土壤細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量增加顯著[22]。

秸稈在鹽堿土改良中應(yīng)用廣泛。秸稈可以提高鹽堿土中的微生物量碳，促進(jìn)較小粒級(jí)復(fù)合體聚集成大粒級(jí)復(fù)合體，提高各粒級(jí)復(fù)合體中有機(jī)碳含量。例如，鹽堿土中添加少量稻草可以增加土壤微生物量碳含量[16]。楊軍等在寧夏平羅縣西大灘農(nóng)場(chǎng)通過(guò)試驗(yàn)表明糠醛渣對(duì)鹽堿土改良效果明顯[23]。因此，將農(nóng)業(yè)廢棄物合成糠醛、糠醇樹(shù)脂等鹽堿土改良劑具有遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景[24]。生物炭可以明顯改善鹽堿地土壤中有機(jī)碳含量、提高土壤酶活性、土壤微生物量和土壤陽(yáng)離子交換量[25]。無(wú)害化污泥可以增加砂質(zhì)鹽堿土的土壤穩(wěn)定態(tài)碳含量，并且土壤有機(jī)碳積累效果明顯[26]。

煙氣脫硫廢棄物、煙氣脫硫石膏可以降低土壤pH值、土壤全鹽含量和土壤堿化度[27]，增加土壤磷酸酶活性、土壤轉(zhuǎn)化酶活性、土壤脲酶活性[12]和Ca2+和SO42-含量,降低土壤速效磷和速效鉀含量，有利于土壤中交換性Na+的代換,減少鹽堿土中Na+和Cl-含量，降低Na+導(dǎo)致的危害，增加植物的生長(zhǎng)量，改善植物的生長(zhǎng)發(fā)育[28]。王建峰等通過(guò)不同劑量磷石膏對(duì)玉米鹽堿地的處理和玉米不同生長(zhǎng)期主要性狀分析得出施用6t/hm-2的磷石膏對(duì)改善永靖縣黃河灌區(qū)鹽堿地效果最好[29]。

2.2 混合改良劑研究進(jìn)展

由于單一無(wú)機(jī)或有機(jī)改良劑改良效果不全面或存在不同程度負(fù)面影響等問(wèn)題[30]，為降低其負(fù)面影響，近年來(lái)越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注不同類別改良劑混合施用的研究，在改良土壤的同時(shí)，更加注重提高土壤肥力和延長(zhǎng)土壤改善的時(shí)間。其中，具有代表性的生物化學(xué)混合改良劑有中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的康地寶[31]、鹽堿豐等。有學(xué)者認(rèn)為每公頃施用7 960kg國(guó)產(chǎn)2號(hào)改良劑對(duì)重度鹽堿地的土壤理化性質(zhì)的改良、鮮草產(chǎn)量和紫花苜蓿出苗率的提高具有較好效果[32]?；旌鲜┯糜袡C(jī)土壤改良劑和復(fù)合土壤改良劑對(duì)鹽堿地土壤質(zhì)量的提升效果最明顯，既可降低土壤pH、土壤含鹽量和土壤鈉吸附比，又可提升土壤有機(jī)碳組分含量和土壤碳庫(kù)管理指數(shù)[33]。馮濤等利用亞臨界水解后的城市污泥混合雞糞、復(fù)合菌肥和植物纖維黏合劑改良天津?yàn)I海鹽堿土，土壤pH降低，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，植物生長(zhǎng)明顯[34]。有機(jī)硅材料與復(fù)合肥混合使用，具有恢復(fù)土壤酸堿平衡的能力，可以明顯改良鹽堿土和改善鹽堿土肥力[35]。張瑜等研究磷石膏和有機(jī)肥對(duì)重度蘇打鹽堿地的改良效果，認(rèn)為磷石膏降低鹽堿土指標(biāo)效果優(yōu)于有機(jī)肥，但是磷石膏20t/hm-2和有機(jī)肥20t/hm-2混合施用改良鹽堿土效果最明顯[36]。同樣，舒曉曉通過(guò)磷石膏和有機(jī)肥混合施用研究其對(duì)盆栽植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響，認(rèn)為磷石膏和有機(jī)肥混合施用可以促進(jìn)種子萌發(fā)和植株生長(zhǎng)[37]。汪立梅等組合改良劑和微生物菌劑對(duì)鹽堿土進(jìn)行改良，結(jié)果表明組合施用能增加耐鹽植物的生物量，改善鹽堿土理化性質(zhì)效果較好，與單施改良劑的處理相比差異顯著[38]。

3 問(wèn)題與展望

隨著對(duì)鹽堿土改良劑的研究發(fā)展，從早期研究單一成分的改良劑和側(cè)重改善鹽堿土含鹽量高、土質(zhì)粘重、通透性極差等物理性狀，到目前側(cè)重多種成分的改良劑搭配使用，側(cè)重提高土壤肥力、土壤微生物活性和土壤酶活性，以及關(guān)注對(duì)工業(yè)廢棄物生物炭、硫酸鋁等和農(nóng)業(yè)廢棄物綠肥、草炭、糠醛渣[39]的研究。很多研究表明，工農(nóng)業(yè)廢棄物互相搭配使用可以明顯改善鹽堿土的物理性狀、提高土壤肥力水平，又可以緩解廢棄物對(duì)環(huán)境的壓力[40]。政府應(yīng)該大力倡導(dǎo)這種再利用的鹽堿土改良方式。未來(lái)對(duì)鹽堿地改良劑的研究應(yīng)深入關(guān)注成本控制、普及使用、延長(zhǎng)改良持續(xù)時(shí)間等方面。

目前，鹽堿土改良劑的使用在我國(guó)遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有得到推廣和普及，特別是經(jīng)過(guò)研究證實(shí)的材料和方法。主要原因在于部分鹽堿土改良劑的市場(chǎng)價(jià)格高、市場(chǎng)推廣力度不足和農(nóng)民不了解改良劑的材料和配比。因此，一方面，學(xué)者應(yīng)積極著力于成本低和易獲取的材料，以研究改良效果好、改良持續(xù)時(shí)間久的鹽堿土改良劑的最佳配比為目標(biāo)，推動(dòng)鹽堿土改良劑使用的平民化進(jìn)程。另一方面，政府應(yīng)在農(nóng)村開(kāi)設(shè)農(nóng)業(yè)課堂，教授農(nóng)民鹽堿土改良劑的相關(guān)知識(shí)和自制鹽堿土改良劑的方法。