中國(guó)鹽堿土壤修復(fù)研究綜述

日期：2012-03-21 作者：鄧紹云 邱清華 來(lái)源：《北方園藝》.-2011，（22）.-171-174 點(diǎn)擊：101

    土壤是人類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極為重要的自然資源，是植物、作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要載體。然而，由于漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中.自然或人為作用使得很多土壤出現(xiàn)鹽堿化的趨勢(shì)，從而不利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育，影響正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是中國(guó)西北地區(qū)土壤的鹽堿化程度非常嚴(yán)重。土壤鹽堿化是一個(gè)世界性問(wèn)題。世界大約20%的灌溉農(nóng)業(yè)用地受到鹽堿化的影響，我國(guó)約有1億hm2鹽堿土壤，干旱、不合理耕作、落后的排水設(shè)備、設(shè)施栽培等因素導(dǎo)致土壤次生鹽堿化日益加重。而土地的有限性決定了人們有必要對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)研究與實(shí)踐，從而修復(fù)改良鹽堿土壤，使之適宜農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育，便于農(nóng)業(yè)耕作，提高區(qū)域經(jīng)濟(jì)，促使區(qū)域社會(huì)發(fā)展。

1  土壤鹽堿化形成條件及類型

    土壤鹽堿化的原因很多，主要與氣候干旱、地勢(shì)低洼、排水不暢、地下水位高、地下水礦化度大等因素有關(guān)，母質(zhì)、地形、土壤質(zhì)地層次等對(duì)鹽堿化的形成也有重要影響。

    中國(guó)土壤鹽堿化類型主要有以下幾種：一是現(xiàn)代鹽堿化：在現(xiàn)代自然環(huán)境下，積鹽過(guò)程是主要的成土過(guò)程；二是殘余鹽堿化：土壤中某一部位含一定數(shù)量的鹽分而形成積鹽層，但積鹽過(guò)程不再是目前環(huán)境條件下主要的成土過(guò)程；三是潛在鹽堿化：心底士存在積鹽層，或者處于積鹽的環(huán)境條件(如高礦化度地下水、強(qiáng)蒸發(fā)等)，從而可能發(fā)生鹽堿成分在土壤表面積聚的情況，而導(dǎo)致土壤的潛在鹽堿化。

2  鹽堿土壤修復(fù)方法及評(píng)述

    修復(fù)鹽堿土壤的方法有眾多，按其修復(fù)的原理大致可劃分為物理方法、化學(xué)方法、生物方法，生物方法又有植物修復(fù)法、動(dòng)物修復(fù)法、微生物修復(fù)法、其它修復(fù)法及利用2種或數(shù)種方法的綜合修復(fù)方法。

2.1  物理修復(fù)方法

    物理修復(fù)方法就是建設(shè)一定的水利工程，通過(guò)水流的作用對(duì)其鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，通過(guò)土壤水的動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)將鹽堿排除或降低鹽堿含量。利用土壤水動(dòng)力學(xué)行為，可以達(dá)到對(duì)土壤中鹽堿成分的一定程度的降解，經(jīng)羅朋研究可知，不同的灌溉方式下，水動(dòng)力運(yùn)動(dòng)方式將對(duì)土壤中的鹽堿成分隨水體運(yùn)動(dòng)而達(dá)到一定程度的降解作用。但改變?cè)械柠}堿土壤的人滲能力是修復(fù)鹽堿土壤的關(guān)鍵因素，只有這樣才能有利于鹽堿成分隨土壤水運(yùn)動(dòng)達(dá)到降解的可能。電流法：通過(guò)電流的作用，使土壤中鹽堿成分的陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，達(dá)到降解土壤中的鹽堿含量。楊柳青等利用電流的作用對(duì)干旱區(qū)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)試驗(yàn)研究，效果良好。土壤成分置換法：有目的地在土壤中添加有效物質(zhì)，加以攪拌使之拌合均勻，使土壤的容重、孔隙率、滲透系數(shù)、pH值、含水率等因素發(fā)生有利的改變，改善土壤的物理性狀和化學(xué)性狀。

    楊海儒以松嫩平原大慶地區(qū)鹽堿地為研究對(duì)象，利用石膏、粉煤灰與糠醛渣3種物質(zhì)的3個(gè)水平正交設(shè)計(jì)了8種不同處理。通過(guò)田間試驗(yàn)，研究了不同改良劑組合對(duì)鹽堿土的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的影響，并分析了影響機(jī)理，結(jié)果表明其對(duì)鹽堿土壤改良效果良好。

    鹽堿土壤修復(fù)的物理方法還應(yīng)有其它方式，但有待研究開發(fā)。物理方法簡(jiǎn)單明了，其費(fèi)用也不是很高，對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響極小。

2.2  化學(xué)修復(fù)方法

    鹽堿土壤的化學(xué)修復(fù)方法是利用各種化學(xué)藥劑或化學(xué)物質(zhì)對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，這些化學(xué)藥劑和化學(xué)物質(zhì)眾多，其修復(fù)的原理在于與土壤中的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，降解原鹽堿土壤的鹽堿成分和其它化學(xué)成分，從而達(dá)到對(duì)鹽堿土壤修復(fù)的目的。例如有利用脫硫廢棄物的，如李明等利用脫硫廢棄物改良不同類型鹽堿地種植馬蓮，試驗(yàn)研究得到良好的效果；有利用脫硫石膏有效降解土壤中堿度的，如張峰舉等利用脫硫石膏對(duì)次生堿化鹽土進(jìn)行改良，發(fā)現(xiàn)效果較好；有時(shí)2種或數(shù)種化學(xué)物質(zhì)被利用于鹽堿土壤改良，例如張葛使用GLS改堿劑和磷石膏對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行了改良試驗(yàn)研究，試驗(yàn)后鹽堿土的pH值、總堿度、交換性Na、CEC等指標(biāo)都得到下降，并且改良后的鹽堿土的營(yíng)養(yǎng)成分和酶活性與原土相比，有一定程度的提高，鹽堿土壤得到修復(fù)改良。

    鹽堿土壤的化學(xué)修復(fù)方法，所花費(fèi)的費(fèi)用較高，且其最大的弊端在于在對(duì)鹽堿土壤修復(fù)的同時(shí)，用來(lái)作為土壤鹽堿成分的修復(fù)用的化學(xué)物質(zhì)，在與土壤中化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)之后生產(chǎn)的新物質(zhì)，很有可能造成二次土壤污染，故較危險(xiǎn)，難以準(zhǔn)確把握。

2.3  生物修復(fù)法

    鹽堿土壤的生物修復(fù)方法是最近廣為關(guān)注的修復(fù)方法，也是最有前景的修復(fù)方法，包括植物修復(fù)方法、動(dòng)物修復(fù)方法和微生物修復(fù)方法3種。

2.3.1  植物修復(fù)方法  鹽堿土壤的植物修復(fù)方法主要是種植耐鹽或耐堿植物，通過(guò)植物的生長(zhǎng)發(fā)育吸收土壤中的鹽堿成分，從而降低土壤的鹽堿度，達(dá)到對(duì)鹽堿土壤的修復(fù)目的。在這方面，由于修復(fù)方法的功效較強(qiáng)，且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠并自然環(huán)保，從而研究成果較多。這些植物主要以某些草類植物為主，哈玲津等針對(duì)天津市薊縣、西青和大港的荒地土壤和耐鹽堿的4種野生植物(豬毛菜、草木樨、艾蒿和補(bǔ)血草)進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。植株生長(zhǎng)5個(gè)月后，測(cè)定土壤的各項(xiàng)理化指標(biāo)。結(jié)果顯示，4種植物均大大降低土壤總鹽量，豬毛菜可以不同程度地降低土壤中碳酸根離子和硫酸根離子和有效磷；補(bǔ)血草對(duì)降低土壤硫酸根離子和水溶性鈣較有效；草木樨和艾蒿可以明顯增加土壤有效氮含量。研究結(jié)果綜合分析表明，這4種野生耐鹽植物對(duì)改良鹽堿地土壤效果明顯。種植星星草可以一定程度地修復(fù)鹽堿土壤，丁海榮等綜述了近年來(lái)對(duì)星星草形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物學(xué)特性、耐鹽生理特性及種植后對(duì)土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)的影響研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)人工種植后星星草在鹽堿地不僅可以正常生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)具有較好的飼用價(jià)值，最主要的是對(duì)鹽堿土壤具有很好的改良效果。種植一些耐鹽堿樹木在一定程度上也可以做到對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，例如陳志強(qiáng)研究表明，沙棗、白蠟、杜梨、甘蒙檉柳、甘肅檉柳、多枝檉柳、西伯利亞白刺和齒葉白刺較適合在中度蘇打鹽堿土上生長(zhǎng)；鹽生白刺、甘蒙檉柳、甘肅檉柳、多枝檉柳、西伯利亞白刺、齒葉白刺適合在高土壤含鹽堿量下種植。肖鑫輝等研究表明，野生大豆也是良好的鹽堿土壤修復(fù)植物；閆秀麗研究表明，合歡作為一種耐寒耐旱植物，喜光具有根瘤，對(duì)鹽堿土壤也有一定的修復(fù)功效。對(duì)于鹽堿土壤的修復(fù)植物的尋找首先應(yīng)在鹽生植物中找尋，鹽生植物由于其特有的生理生態(tài)特性，對(duì)鹽堿成分有一定的抗性，決定了其對(duì)鹽堿的耐性，從而達(dá)到對(duì)鹽堿土壤的修復(fù)效果。武春霞等通過(guò)植物的耐鹽脅迫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了草木樨、豬毛菜、艾蒿和補(bǔ)血草4種耐鹽生植物對(duì)鹽堿土壤的修復(fù)功效；蘇忠研究表明，羅布麻也是一種對(duì)鹽堿土壤具有一定修復(fù)功效的植物；劉潤(rùn)進(jìn)等研究指出，高羊茅和芨芨草也可以作為修復(fù)鹽堿土壤的可選植物；馬章全等研究表明，雜交狗尾草對(duì)鹽堿土壤也具有一定的修復(fù)功效；詩(shī)雨介紹了印度海鹽化學(xué)研究所研究出在海灘鹽堿地上種植一種被稱為“愛(ài)普斯的吸鹽植物來(lái)為鹽堿地脫鹽取得了成功。馬章全等研究表明，野豌豆與箭等豌豆、毛苕、山野豌豆耐旱、抗寒、耐瘠薄、抗鹽堿土壤，特別適于紅壤土和生荒地生長(zhǎng)。我國(guó)科研人員研究表明，植物馬鞍騰、黃花草木樨對(duì)鹽堿土壤也有一定的修復(fù)功效。張瑛等在種植6a苜蓿的鹽堿地上，通過(guò)對(duì)苜蓿地和未種植苜蓿的鹽堿荒地(對(duì)照)的pH值、鹽分及養(yǎng)分的化驗(yàn)測(cè)定，結(jié)果表明，在鹽堿地上種植苜?？擅黠@改良鹽堿土壤；在0～60cm的耕作層中，苜蓿地的全鹽含量比對(duì)照下降了29.8%，有機(jī)質(zhì)比對(duì)照提高了4.5%。垂柳和四翅濱藜也被用于鹽堿土壤的修復(fù)，丁麗萍等的研究表明，四翅濱藜對(duì)鹽堿土壤的修復(fù)功效高于垂柳。鹽堿土壤的植物修復(fù)方法具有很大的潛力，其生態(tài)環(huán)保、新的修復(fù)植物不斷地被探索開發(fā)與利用。先進(jìn)的生物技術(shù)利用于鹽堿土壤的植物修復(fù)法將大有作為。

2.3.2  動(dòng)物修復(fù)方法  鹽堿土壤的動(dòng)物修復(fù)法可以利用一些土中生存的動(dòng)物，如蚯蚓在生長(zhǎng)發(fā)育的過(guò)程中，將體內(nèi)的某些分泌物排放于鹽堿土壤中，與土壤中的鹽堿成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到降解土壤鹽堿度，改良鹽堿土壤。同時(shí)由于動(dòng)物的生理活動(dòng)，松動(dòng)土壤，改善土壤的孔隙度和含水率等。但鹽堿土壤的動(dòng)物修復(fù)法研究成果欠缺，有待于繼續(xù)探索研究。

2.3.3  微生物修復(fù)方法  鹽堿土壤的微生物修復(fù)方法是利用某些微生物的生理活動(dòng)達(dá)到改變土壤中的鹽堿成分，進(jìn)而達(dá)到降低鹽堿濃度和鹽堿量。這方面的研究，最近較為活躍，并有不少研究成果。有利用真菌來(lái)對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)的，如柳威等利用叢枝菌根真菌在鹽堿土壤中大量分布，研究指出它的存在可以增強(qiáng)鹽堿植物的生長(zhǎng)、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)吸收、提高光合作用和抗氧化，同時(shí)分析了鹽脅迫對(duì)叢枝菌根真菌的孢子萌發(fā)、菌絲生長(zhǎng)、菌根形成和菌根侵染的影響。利用具有活性的微生物菌肥施用于鹽堿土壤中，通過(guò)微生物的生長(zhǎng)、繁殖等作用于鹽堿土壤使其鹽堿成分得到降解，如宋家清等對(duì)濱海鹽堿土壤施用活性微生物菌肥，探討菌肥濃度分別對(duì)表土層和5cm土層土壤養(yǎng)分、鹽分和pH值的作用，研究結(jié)果表明，施用菌肥后表土層銨態(tài)氮含量增加明顯，速效鉀含量一定程度增加，速效磷變化不大，硫酸鹽含量降低明顯，氯化鹽含量下降需要較高菌肥濃度；5cm土層銨態(tài)氮含量下降明顯，速效鉀含量一定程度增加，速效磷變化不大；硫酸鹽升高明顯，氯化鹽變化較??；施用菌劑處理后土壤酸堿度降至中性。利用耐鹽堿細(xì)菌對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，要求細(xì)菌對(duì)植物沒(méi)有過(guò)大的損害作用，故此張廣志等不少科研人員在此方面，對(duì)鹽堿土壤中的耐鹽細(xì)菌進(jìn)行了大量的篩選和簽定研究工作。鹽堿土壤中嗜鹽堿細(xì)菌對(duì)鹽堿土壤的修復(fù)具有良好的效果。中國(guó)科研工作者多年的研究實(shí)踐表明，利用外生菌根菌對(duì)pH12以下的鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，已取得一定的成效。

2.4  其它修復(fù)方法

    某些情況在進(jìn)行鹽堿土壤修復(fù)研究中，難以對(duì)該修復(fù)方法進(jìn)行歸類，因修復(fù)的主導(dǎo)因素難以確定。一般情況下，利用植物對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)過(guò)程中，植物根部的菌類在此過(guò)程中起到很大的作用。殷小琳等綜合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在菌根植物抗鹽堿方面研究成果，從植物生理的角度總結(jié)和論述了在鹽脅迫下菌根提高寄主抗鹽堿性的機(jī)理，闡述了菌根在提高寄主抗性的同時(shí)對(duì)鹽堿地土壤的改良作用，為用生物方法改良鹽堿地提供參考。

    此外，人們還可通過(guò)一定的鹽堿土壤種植制度來(lái)達(dá)到對(duì)鹽堿土壤的修復(fù)目的，陳冠文等研究表明，鹽堿土壤的改良與種植制度是一對(duì)互相制約、互相促進(jìn)的矛盾；對(duì)新疆29團(tuán)場(chǎng)近幾年資料的分析結(jié)果表明，不同輪作方式對(duì)地下水埋深、土壤含鹽率和土壤返鹽率均有明顯影響；指出合理的輪作方式，應(yīng)在保證當(dāng)年豐收的同時(shí)，還應(yīng)有利于改土治堿的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。張金政等研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)鹽堿土壤中含有大量的AM菌，這一發(fā)現(xiàn)將有利于人們進(jìn)一步開發(fā)利用AM菌對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)。

2.5  綜合修復(fù)方法

    鹽堿土壤的綜合修復(fù)方法是利用2種或3種甚至數(shù)種方法同時(shí)對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)。這種綜合利用的目的是互相彌補(bǔ)不足或加大修復(fù)功效。綜合修復(fù)方法往往達(dá)到更好的效果，這是研究的前沿所在。研究成果也像雨后春筍一樣大量涌現(xiàn)。

    張金柱等將生物有機(jī)肥施人輕度鹽堿土中，研究其對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，結(jié)果表明，生物有機(jī)肥可以改善輕度鹽堿土pH值，有效緩解由于植物生長(zhǎng)所造成的土壤養(yǎng)分的消耗，指出生物有機(jī)肥可在輕度鹽堿土中廣泛使用，在施用時(shí)應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的土壤氣候條件確定最佳施肥量。

    由于土壤鹽堿的排解必然和土壤中的水動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，從而可建立生態(tài)濕地，利用其物理、化學(xué)和生物的綜合作用對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，柴秀梅等撰文闡述了該修復(fù)方法的可行性。

    范建征等就鹽堿土壤的綜合治理提出了一些新的思路，指出可以通過(guò)不同的耕種方式、施肥并結(jié)合灌溉排水來(lái)達(dá)到對(duì)鹽堿土壤的修復(fù)目的。

    隨著科技的發(fā)展，一些鹽堿改良劑被用于鹽堿土壤的修復(fù)治理，魏坤峰等指出利用鹽堿改良劑治理園林綠地土壤是一項(xiàng)可行、投資小、實(shí)用的捷徑，能顯著地提高綠化成活率。李國(guó)萍等將鹽堿改良劑“施地佳”用于鹽堿土壤改良和補(bǔ)充鹽堿耕地營(yíng)養(yǎng)源，并闡述了修復(fù)機(jī)理。白亞妮利用硫磺和微生物的共同作用對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，取得一定的研究?jī)r(jià)值。楊宇等研究驗(yàn)證了生化黃腐酸土壤改良劑對(duì)鹽堿土壤的改良效果及對(duì)蔬菜作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。指出菜田鹽堿土壤施用一定量的生化黃腐酸土壤改良劑有較明顯的改堿效果，并可改善植株的生長(zhǎng)發(fā)育。陳金海等利用互花米草和羊糞混合堆肥還田對(duì)濱海鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)，結(jié)果表明效果良好，在達(dá)到一定程度降解鹽堿成分的同時(shí)增強(qiáng)土壤肥力。據(jù)張文儉等研究可知，不同的農(nóng)業(yè)耕作模式也是對(duì)鹽堿土壤修復(fù)的不同方式，對(duì)土壤的諸多物理、化學(xué)和生物指標(biāo)有不同的影響效果。張國(guó)榮等采用淺耕翻、施用磷石膏、施用糠醛渣、施用有機(jī)肥、建植星星草人工草地或星星草+羊草人工草地等不同改良方法對(duì)鹽堿土壤進(jìn)行修復(fù)研究，結(jié)果表明，綜合使用效果比任何單一方法都好。

    鹽堿土壤的綜合修復(fù)方法具有涉及因素多、全，各因素相互作用、相互促進(jìn)，考慮全面和修復(fù)功效高的特點(diǎn)，是鹽堿土壤修復(fù)的發(fā)展方向。

3  存在問(wèn)題與展望

    鹽堿土壤的修復(fù)是生態(tài)環(huán)境的修復(fù)的一個(gè)重要方面，修復(fù)的方法眾多，功效不一，故其評(píng)價(jià)指標(biāo)和體系有待于選定和建立，以判斷各修復(fù)方法的優(yōu)劣。修復(fù)鹽堿土壤的植物和動(dòng)物及微生物的篩選將耗費(fèi)眾多科研工作者的大量精力，但又必須去努力實(shí)踐方能不斷擴(kuò)充鹽堿土壤的生物修復(fù)方法。能否通過(guò)高科技手段，縮短實(shí)踐時(shí)間，更為準(zhǔn)確和有效找尋到高效修復(fù)鹽堿土壤的生物。因?yàn)橹利}堿地野生植物具有良好的耐鹽堿特性，其本身很有可能作為鹽堿土壤修復(fù)優(yōu)選植物，故在篩選鹽堿土壤的修復(fù)植物時(shí)可以少走很多彎路。

    如何正確地綜合數(shù)種修復(fù)方法相互促進(jìn)、相互鞏固修復(fù)功效是廣大科研工作人員非常值得探索的科研難題。同時(shí)，新的高科技應(yīng)當(dāng)應(yīng)用到此方面，例如基因工程就可以應(yīng)用于選育鹽堿土壤的修復(fù)生物。

    總之，在鹽堿土壤的修復(fù)研究方面，中國(guó)科研人員有很大的研究起色和眾多研究成果，但研究探索的道路還很長(zhǎng)，還得不斷努力，只有找準(zhǔn)方向才能取得更大的碩果。

    作者單位：(1.伊犁師范學(xué)院，新疆 伊寧 835000，2.西安科技大學(xué)，陜西 西安 710054)

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    注明：教育部科學(xué)技術(shù)重點(diǎn)資助項(xiàng)目（2012049）