顧寅鈺+李化秀+施新琴+喬鵬+王安皆+張鳳林+婁齊年+郭光


摘要:人工飼料中重要原料脫脂大豆粉含有的家蠶攝食抑制物質,可以采用乙醇和熱水浸提去除。乙醇浸提條件為75%~95%的乙醇,在50℃、4 h、1∶10以上、微波爐或攪拌;熱水浸提條件為50℃以上。采用乙醇和熱水兩次浸提優于單純乙醇或熱水浸提,條件為先用乙醇按上述條件浸提后壓濾,低溫烘干后再用50℃熱水浸提后離心,去上清液,低溫烘干。采用該法浸提大豆粉配制的人工飼料可以提高家蠶的24 h疏毛率,攝食性好的提高幅度較小,繼續飼育影響蠶體重;攝食性差的提高幅度較大,3齡蠶體重也極顯著高于對照。
關鍵詞:大豆粉;家蠶;攝食抑制物質;去除方法
中圖分類號:S883.9文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2017)05-0129-05
Study on Removal Methods of Feeding Inhibition Materials in
Soybean Meal for Silkworm
Gu Yinyu, Li Huaxiu, Shi Xinqin, Qiao Peng, Wang Anjie, Zhang Fenglin, Lou Qinian, Guo Guang
(Sericultural Research Institute of Shandong Province, Yantai 264002, China)
AbstractThe defatted soybean meal, an important raw material for artificial diet, contains silkworm feeding inhibition materials, and they can be removed by ethanol and hot water extracting method. The ethanol extracting conditions were using 75%~95% ethanol, extracting at over 50℃ for 4 hours with the ratio of soybean meal to ethanol of 1∶10, and treated by microwave oven or stirring. For the hot water, the condition was over 50℃. Extracting by both ethanol and hot water was better than by ethanol or hot water only. The conditions were firstly extracting with ethanol according to the above conditions and then filter pressing, drying under low temperature, and then extracting with 50℃ hot water, after that, centrifuging, getting rid of the supernatant, and drying under low temperature in the end. Using the artificial diet prepared with the soybean meal extracted by this method could improve the setae dispersion rate of the silkworm larvae after hatching for 24 hours, the raise amplitude was smaller for better feeding silkworm, and continue feeding by this diet could decrease the silkworm weight; the raise amplitude was greater for worse feeding silkworm, and the weight of 3rd instar larvae was very significantly higher than that of control.
KeywordsSoybean meal; Bombyx mori; Feeding inhibition material; Removal method
家蠶人工飼料育是養蠶歷史上一項劃時代的新技術,日本在1990年稚蠶人工飼料工廠化飼育已占45%以上,但我國至今沒有形成規?;娜斯わ暳现尚Q飼育,原因是多方面的,其中飼料配方是主要原因之一。家蠶一代雜交種和日系品種對人工飼料的攝食性普遍優于中系品種已成為業內共識。中系品種的攝食性差直接導致了蠶種場不能應用人工飼料,而且國內現有的飼料配方不能適應多數現行品種,影響了人工飼料育的推廣。研究認為,人工飼料中的重要原料脫脂大豆粉中含有家蠶攝食的抑制物質,但經甲醇、乙醇或水浸提后,可提高家蠶的攝食性,促進蠶體生長發育[1-5]。但對于浸提的溫度、時間、方法等沒有相關報道,本試驗對采用乙醇和熱水浸提大豆粉進行研究,以期獲得高疏毛率家蠶人工飼料。
1材料與方法
1.1蠶品種
一代雜交種菁松×皓月及中系原種菁松A、荊研和魯七的秋制浸酸冷藏種。
1.2人工飼料配方
桑葉粉45%、大豆粉30%、淀粉14.8%、綠枝粉5%、VB 1.5%、VC1.5%、檸檬酸2%、氯化膽堿0.2%。其中,除桑葉粉和大豆粉外,其它原料分別為化學試劑級、食品級或飼料級。
1.3大豆粉處理
1.3.1乙醇浸提處理①乙醇浸提溫度試驗:浸提溫度設為30、50、70℃,其它浸提條件為75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,攪拌,浸提4 h,浸提1次。
②乙醇浸提時間試驗:浸提時間設為1、2、4、24 h,其余浸提條件為75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,攪拌,30℃,浸提1次。
③大豆粉和乙醇比例試驗:大豆粉和乙醇的比例設為1∶2、1∶5、1∶10、1∶20,其余浸提條件為75%乙醇,攪拌,30℃,4 h,浸提1次。
④乙醇濃度試驗:乙醇濃度設為55%、75%、95%,其余浸提條件為大豆粉和乙醇1∶10,攪拌,30℃,4 h,浸提1次。
⑤浸提方法試驗:浸提方法設為攪拌、超聲、微波爐,其余浸提條件為75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,30℃,4 h,浸提1次。
⑥浸提次數試驗:浸提次數設為1、2、3次,其余浸提條件為75%乙醇,大豆粉和乙醇1∶10,攪拌,30℃,4 h。
1.3.2熱水浸提處理溫度設為30、50、70、90℃,大豆粉和熱水比例為1∶20,攪拌,浸提5 min。
1.3.3乙醇和熱水兩次浸提處理先用75%乙醇、50℃、1∶20、2 h,攪拌,浸提后壓濾,50℃低溫烘干,再用50℃熱水、1∶20、攪拌后離心,去上清液,50℃低溫烘干。
均以未浸提大豆粉配制的人工飼料為對照。
1.4人工飼料制作方法
分別將大豆粉經浸提處理和不做處理的人工飼料干粉加2倍清水,經攪拌調和均勻后裝入25 cm×17 cm聚乙烯塑料保鮮袋,飼料厚度約為3~4 mm,壓成平板狀后用封口機封口,再采用蒸鍋100℃熟化滅菌50 min,冷卻后待用。
1.5飼養方法
采用9 cm培養皿飼養。收蟻與1齡采用平板育,將已熟化的兩種飼料分別放入培養皿內壓平消除縫隙后收蟻。每個蠶品種每種飼料重復3皿。黑暗飼育,溫度30℃,濕度≥70%。
1.6調查內容
24 h疏毛率,在收蟻后24 h計數疏毛蠶頭數與收蟻蠶頭數,然后計算二者的百分比;3齡蠶體重,在3齡盛食期隨機選取10頭稱重,計算平均值。
2結果與分析
2.1乙醇浸提溫度對家蠶的影響
從圖1可以看出,在30℃溫度下浸提,菁松×皓月24 h疏毛率與對照差異不顯著,菁松A 24 h疏毛率極顯著高于對照;在50~70℃溫度下浸提,菁松×皓月極顯著高于對照??梢?,實際操作中乙醇浸提選擇50℃即可。
2.2乙醇浸提時間對家蠶的影響
由圖2可知,無論是雜交種菁松×皓月還是中系原種菁松A,浸提1~24 h處理24 h疏毛率均極顯著高于對照;并且,菁松×皓月24 h疏毛率在浸泡4 h 和24 h處理之間差異不顯著,但顯著高于浸泡1 h 和2 h 處理;菁松A 24 h疏毛率在浸泡2、4 h 和24 h處理之間差異不顯著,但顯著高于浸泡1 h 處理。可見,實際操作中乙醇浸提時間采用4 h左右即可。
2.3乙醇浸提比例對家蠶的影響
由圖3可知,大豆粉和乙醇1∶2浸提處理,菁松×皓月24 h疏毛率和對照差異不顯著,菁松A 24 h疏毛率極顯著高于對照,大豆粉和乙醇其他比例浸提處理,菁松×皓月和菁松A 24 h疏毛率均極顯著高于對照。其中,1∶10和1∶20處理較好,但1∶20乙醇用量較多,成本較高所以實際操作中乙醇用量在1∶10以上范圍內進行選擇。
2.4乙醇浸提濃度對家蠶的影響
由圖4可知,乙醇濃度在75%和95%時兩個家蠶品種24 h疏毛率之間未達到極顯著差異水平,但均極顯著高于對照,所以乙醇濃度在75%~95%即可。
2.5乙醇浸提方法對家蠶的影響
由圖5可以看出,兩品種家蠶24 h疏毛率均以微波爐處理效果好,優于攪拌,超聲處理效果最差,所以實際操作中有條件可采用微波爐,沒有條件可采用攪拌。
2.6乙醇浸提次數對家蠶的影響
由圖6可以看出,浸提次數之間差異不顯著,可能由于浸提次數太多會導致其它營養成分過度流失造成,所以實際操作中浸提1次即可。
2.7熱水浸提溫度對家蠶的影響
從圖7可以看出,50~90℃熱水浸提處理兩品種24 h疏毛率均極顯著高于對照,70~90℃效果更好。所以實際操作時熱水浸提溫度可依據試驗要求及成本承受力在50~90℃的范圍內進行選擇。
2.8乙醇和熱水兩次浸提對家蠶的影響
從圖8可以看出,采用熱水和乙醇兩次浸提的24 h疏毛率普遍要高于單獨采用乙醇或熱水浸提的效果。其中對雜交種,三種浸提效果之間沒有顯著差異,但對中系原種的效果就比較明顯,乙醇和熱水兩次浸提極顯著優于熱水浸提,熱水浸提優于乙醇浸提。
2.9乙醇和熱水兩次浸提大豆粉對其他家蠶品種的影響
本試驗還采用2.8中乙醇和熱水兩次浸提的大豆粉配制的人工飼料進行其他中系品種如魯七和荊研的24 h疏毛率和3齡蠶體重試驗,從收蟻至調查采用1次育,試驗結果見圖9和圖10??梢钥闯鰞蓚€品種24 h疏毛率均為兩次浸提處理高于對照,對于人工飼料攝食性差的品種如荊研來說,提高幅度較大,可以從4%提高至80%以上,對于人工飼料攝食性好的品種如魯七來說,24 h疏毛率提高并不大。而如果繼續采用該飼料飼育,荊研3齡蠶體重極顯著高于對照,但明顯低于魯七,但魯七3齡蠶體重極顯著低于對照。
3 討論與結論
在以往相關報道中,有采用70%乙醇[7],也有采用90%、95%乙醇[1,6],本試驗中75%和95%都可以,試驗結果的不同可能與浸提操作、試驗品種等不同有關。在所有條件中,浸提比例影響較大,所以在具體操作中,浸提比例至少要在1∶10以上,最好能達到1∶20。乙醇用量較大,成本也相對較高,但是生產中,可以采用該大豆粉配制收蟻和1齡用飼料,2齡以后可更換為普通飼料,因為隨著蠶的生長大豆粉中忌避因素的影響減少[2],這樣可以減少成本。另外對于攝食性好的品種,長期采用這種飼料會影響蠶體重,所以更換飼料也可以避免這種損失。
文獻中還有采用甲醇浸提的,因為甲醇對人體有傷害,可操作性差,所以生產上建議采用乙醇和熱水。大豆粉中的家蠶攝食抑制物質有醇溶性的,也有水溶性的,所以采用乙醇和熱水兩次浸提效果較好。兩次浸提的順序建議先乙醇后熱水,因為采用乙醇浸提后,很容易出現乙醇揮發不徹底的情況,這樣會極大地影響疏毛率,而采用先乙醇后熱水浸提,可以避免上述情況。采用乙醇浸提,大豆粉和乙醇很容易分離,但是采用熱水浸提,如果浸泡時間較長就很難分離,如果有條件可以采用離心機,沒有條件可以減少浸泡時間,10 min后就沉淀倒掉上清液,然后低溫烘干。
雖然采用該大豆粉可將荊研的24 h疏毛率提高到80%,而且3齡蠶體重也極顯著高于對照,但是仍然低于其他攝食性優良的品種,說明大豆粉中的攝食抑制物質仍有殘留,該方法可使部分攝食性較好的品種接近生產水平,但對于攝食性差的品種若想使其達到生產水平仍需繼續研究。
影響家蠶對人工飼料攝食性的因素眾多,如品種、個體,蠶種的滯育性、性別、發育階段、齡期、飽食或饑餓程度、轉青卵和蟻蠶冷藏處理,人工飼料的硬度、粘度、脆度、酸堿度、成熟度、含水率等理化性狀,飼料的加工、調制、貯存,給餌后放置時間、給餌方法、給餌次數、給餌量,及飼養密度、眠起處理、飼料保質措施、養蠶容器等[8],這些因素也可能會影響浸提后的效果。
參考文獻:
[1]伊藤智夫. 蠶の人工飼料と大豆[J].化學と生物,1975,13:242-248.
[2]蔡幼民,王紅林,何家祿,等. 家蠶人工飼料的研究: 飼料理化因素對家蠶攝食和生長的影響[J].昆蟲學報, 1978, 21(4):369-383.
[3]張傳溪,吳友良,松原藤好.人工飼料中脫脂大豆粉的精制度對小蠶的影響[J].蠶業科學, 1995, 21(2): 82-85.
[4]崔為正,徐俊良,王彥文,等.大豆粉中家蠶忌避因子的阻食機理及理化性質研究[J]. 蠶業科學,1999,25(2):102-107.
[5]Ito T, Horie Y, Nakasone S. Deterrent effect of soybean meal on feeding of the silkworm, Bombyx mori[J].J. Insect Physiol.,1975,21(5):995-1006.
[6]崔為正,徐俊良,高騰,等.大豆粉提取物對桑蠶攝食性的影響[J].浙江農業大學學報,1998,24(6):667-669.
[7]今西重雄. 精製大豆粉末(ソルピー)を用いた人工飼料が原蠶の成育及び産卵性に及ぼす影響[J].蠶絲試驗場彙報,1988,135:77-85.
[8]崔為正,張升祥,劉慶信,等.我國家蠶人工飼料的研究概況及生產實用化進展[J].蠶業科學,2016,42(1):3-15.
山東省鹽堿地分布、改良利用現狀與治理成效潛力分析
董紅云1,朱振林1,李新華1,楊麗萍1,張正2
(1.山東省農業可持續發展研究所,山東濟南250100;2.山東省農業科學院,山東濟南250100)
摘要:
對山東省11個地級市40個縣的鹽堿地分布面積以及利用現狀進行全面系統的調查,結果顯示,山東省鹽堿地廣泛分布,可分為濱海鹽堿地和內陸鹽堿地兩種類型,總面積為5 926.73 km2,主要集中分布在東營、濱州、濰坊和德州市。其中輕度鹽堿地2 655.07 km2,占44.80%,中度鹽堿地1 718.13 km2,占28.99%,而重度鹽堿地面積達1 553.53 km2,占26.21%。全省鹽堿耕地3 863.80 km2,鹽堿荒地2 062.93 km2,鹽堿地利用率高達65.19%。除東營市河口區外,山東省各縣市鹽堿地改良利用率普遍較高,2000—2010年間山東省累計投入31.80億元,治理改良鹽堿地2 532.67 km2,新增糧食生產能力132.39×104 t。本研究還對山東省較成熟的鹽堿改良模式以及治理過程中存在的問題進行了介紹與分析,可為今后鹽堿地改良利用和農業可持續發展提供科學理論依據。
關鍵詞:山東??;鹽堿地;分布;改良;利用潛力
中圖分類號:S156.4(252)文獻標識號:A文章編號:1001-4942(2017)05-0134-06
Analysis on Distribution, Utilization Status and
Governance Effect of Saline-Alkali Soil in Shandong Province
Dong Hongyun1, Zhu Zhenlin1,Li Xinhua1,Yang Liping1, Zhang Zheng2
(1. Shandong Institute of Agricultural Sustainable Development,Jinan 250100, China;
2. Shandong Academy of Agricultural Sciences,Jinan 250100, China)
AbstractThe distribution area and utilization status of saline-alkali soil were conducted systemic investigation in 40 counties of 11 cities in Shandong Province. It turned out that saline-alkali soil was widespread in Shandong Province, which could be divided into coastal and inland saline-alkali soil. The total area was 5 926.73 km2,and it was mainly distributed in Dongying, Binzhou,Weifang and Dezhou. The mild, moderate and severe saline-alkali soil area were 2 655.07, 1 718.13 km2 and 1 553.53 km2 accounting for 44.80%, 28.99% and 26.21%, respectively. The area of saline-alkali arable land and saline-alkali barren land were 3 863.80 km2 and 2 062.93 km2 respectively, which indicated that the utilization rate of saline-alkali soil reached up to 65.19%. Except for Hekou Region in Dongying City, the utilization rate of saline-alkali soil in all cities of Shandong Province were generally higher. During 2000-2010, 3 180 million yuan had been invested in Shandong Province to manage the saline-alkali soil, and it had added the improved saline-alkali land of 2 532.67 km2 and the grain production capacity of 132.39×104 tons. In addition, we introduced the relatively effective model for improvement of saline-alkali soil and analyzed some problems in the process of improvement, so as to provide a scientific basis for the improvement of saline-alkali soil and agricultural sustainable development.
KeywordsShandong Province; Saline-alkali soil; Distribution; Improvement; Utilization potential
鹽堿土是土壤經過鹽化和堿化過程形成的鹽化土和堿化土,因其含有較多的鹽堿成分,導致土壤的物理化學性質發生顯著改變,表現為土壤板結、結構差、土壤pH值增高和有效養分缺乏等現象,土壤鹽堿化過程嚴重影響了土壤質量、土壤生態過程以及動植物的生長[1,2]。鹽堿土在世界100多個國家普遍存在,面積達9.55×108 hm2,占全球總面積的10%,且以每年100.0×104~150.0×104 hm2的速度遞增,土壤鹽堿化已經成為備受矚目的世界性問題[3,4]。
我國是受土壤鹽堿化危害最嚴重的國家之一,總面積達9 913×104 hm2,約占國土面積的10.3%。全國各省份均有分布,主要分布在西北、華北、東北以及沿海地區[5,6]。分為東部濱海鹽土及灘涂、黃淮海平原鹽堿土、東北平原鹽堿土、半漠境內陸鹽土和青新極端干旱漠境鹽土,受地理和氣候等環境因素差異的影響,各地鹽堿土面積、鹽化程度和鹽分組成存在顯著差異,具有明顯的季節性和強烈的表聚性[7]。
山東省鹽堿土主要包括黃淮海平原鹽堿土和濱海鹽堿土。黃淮海平原內陸鹽堿土多呈斑塊狀插花分布,鹽分表聚性強,經過長時間的農業開發投入和不斷改良,鹽堿土面積逐漸縮小,鹽堿化程度也明顯減輕[6,8]。近百年來黃河不斷淤積形成新陸地——黃河三角洲,黃河河口以年平均2.2 km的速度向淺海推進,灘涂面積和濱海鹽土則不斷增加[9]。濱海鹽堿土向海岸線方向延伸,逐漸由非鹽堿土變為弱鹽堿土、中鹽堿土和強鹽堿土,含鹽量和鹽堿化程度越來越高,鹽堿荒地廣泛分布[10]。
我國耕作歷史悠久,農田資源已被充分開發利用,隨著人口的增長,耕地資源和糧食安全問題日益突出。改良利用鹽堿地資源,提高鹽堿地利用率,使其成為我國重要的耕地后備資源,是解決我國耕地資源銳減、保證糧食生產安全的重要途徑之一。為此國土資源部在《全國土地利用總體規劃綱要(2006—2020)》中提出“優先開發緩坡丘陵地、鹽堿地、荒草地、裸土地等未利用地和廢棄地”和“綜合運用水利、農業、生物以及化學措施,集中連片改良鹽堿化土地”等政策部署。為推進山東省鹽堿地治理利用,亟需對山東地區鹽堿地資源和改良利用現狀進行全面系統的調查與分析,以期為山東省鹽堿地改良利用和農業可持續發展提供科學依據。
1調查區域與方法
針對山東省鹽堿面積分布較大的縣(市)進行調查,主要包括東營市、濱州市、濰坊市、德州市、淄博市、煙臺市、青島市等11個地級市40縣(區),調查面積達11.40×104 km2。調查形式采用實地考察、發放調查表,訪談和咨詢地區相關人員。共發放調查問卷1 500多份,訪問人員達6 000多人。調查主要內容為被調查地區鹽堿地的面積、分布、改良利用情況和改良的成功經驗及存在的問題。同時收集2000年以來的資源投入、鹽堿治理成效與糧食增產相關統計資料和數據。
2鹽堿地現狀與治理
2.1鹽堿地分布與利用現狀
2.1.1鹽堿地分布現狀根據第二次全國土壤普查數據顯示,山東的鹽堿土主要類型包括濱海鹽土、沼澤鹽土和潮鹽土[11]。本次調查結果(表1)顯示,山東省共有鹽堿地5 926.73 km2,占山東總面積3.78%。山東省的鹽堿地根據其成因和分布規律,可分為濱海鹽堿地和內陸鹽堿地兩種類型。濱海鹽堿地主要集中分布在東營、濱州和濰坊市,其面積和所占鹽堿地總面積的比例分別為:東營市2 263.33 km2,占比38.19%,濱州市1 619.33 km2,占比27.32%,濰坊市688.67 km2,占比11.62%,三市鹽堿地的全省占比超過75%。少部分濱海鹽堿地還分布在煙臺市(主要在萊州)和青島市(主要在膠州)。內陸鹽堿地主要分布在濱州市部分區域和德州、聊城和菏澤市等黃河沖積平原地區。其中德州市555.0 km2,占比9.36%,聊城市244.0 km2,占比4.12%,菏澤市319.34 km2,占比5.39%。中部濟南、濟寧和淄博市(主要在高青縣)亦有小面積鹽堿地分布,面積分別為34.67 km2、114.00 km2和17.34 km2,分別占0.59%、1.92%和0.29%。
山東省鹽堿地中輕度鹽堿地2 655.07 km2,占44.80%,中度鹽堿地1 718.13 km2,占28.99%,而重度鹽堿地面積高達1 553.53 km2,占26.21%。重度鹽堿地主要是濱海鹽堿土,集中分布在東營、濱州和濰坊,占重度鹽堿地總面積的92.35%。其中東營市961.33 km2、濱州市324.87 km2、濰坊市146.67 km2,分別占山東省重度鹽堿地總面積61.88%、20.91%、9.44%。內陸鹽堿地以輕度、中度為主,德州輕度鹽堿地453.6 km2、中度鹽堿地79.87 km2、重度鹽堿地21.47 km2,分別占德州市鹽堿地比例81.72%、14.39%、3.87%。聊城市輕度鹽堿地144.00 km2、中度鹽堿地58.66 km2、重度鹽堿地41.33 km2,分別占聊城市鹽堿地比例59.02%、24.04%、16.94%。菏澤市輕度鹽堿地215.34 km2、中度鹽堿地65.33 km2、重度鹽堿地38.67 km2,分別占菏澤市鹽堿地比例66.06%、20.04%、11.86%。濟南、濟寧、淄博、青島和煙臺地區鹽堿地面積較小,鹽堿度較低,其中青島和淄博沒有重度鹽堿地分布。
2.1.2鹽堿地利用現狀我國尤其是黃淮海平原鹽堿土治理改良工作開始較早,于20世紀80年代便在旱澇鹽堿綜合治理、鹽堿農業發展戰略以及水鹽運動等科學研究方面取得重大進展。黃河三角洲形成較晚,近幾年濱海鹽堿土改良利用才得以全面系統開展,但成效卓著,形成一系列成熟的鹽堿地改良技術和方法,實現了山東省生態和經濟協同健康發展。
本次調查結果顯示,山東省鹽堿耕地3 863.80 km2,鹽堿地的利用率高達65.19%。鹽堿荒地2 069.93 km2,其中未開墾利用過的鹽堿荒地1 601.8 km2,開墾過后撂荒的鹽堿荒地338.87 km2,無利用價值的鹽堿荒地僅為117.47 km2(表2)。即山東省共有5 809.26 km2的鹽堿耕地和鹽堿荒地需要持續進行改良治理和利用。鹽堿耕地的開發利用多基于輕度鹽堿地,其中輕度鹽堿耕地占鹽堿耕地的61.06%,中度鹽堿耕地占27.75%,而重度鹽堿地改良利用僅占11.19%。相反鹽堿荒地中輕度鹽堿地僅占14.35%,中度鹽堿地占31.31%,重度鹽堿地達54.34%,未利用的比例較高。濱海重度鹽堿地比例較高,鹽堿地利用率較低,平均利用率為59.81%,而內陸鹽堿地平均利用率高達84.06%。
2.1.3主要縣市鹽堿地分布與利用現狀針對鹽堿面積分布較大的地區進行詳細調查,主要包括東營市、濱州市、濰坊市、德州市等11個市40縣(區)。結果顯示不同地市鹽堿地分布情況不同,治理利用模式和成效存在很大差異(圖1)。
東營市位于黃河三角洲,共有鹽堿地2 263.33 km2,以濱海鹽堿地為主,在各轄區均有分布。其中河口區鹽堿地面積最大,占比57.15%,其次是墾利占17.21%,利津占9.36%,廣饒占8.53%,東營區占7.80%。鹽堿耕地占東營市鹽堿地總面積比例為46.95%,各縣區鹽堿耕地占該縣市(區)鹽堿地面積比例差異較大,河口區占28.39%,墾利占65.81%,利津占60.06%,廣饒占74.83%,東營區占94.34%。除河口區以重度鹽堿地為主、利用率較低且主要以鹽堿荒地形式存在外,東營市鹽堿地利用率普遍較高。
濱州市地貌類型包括黃泛平原、濱海平原和渤海灣灘涂。鹽堿地主要分布在沿海地區和黃河沖積平原,共有1 619.33 km2。濱城、惠民、陽信、無棣、沾化、博興和鄒平縣(區)均有分布,其中無棣、沾化、惠民和鄒平縣(區)鹽堿地面積較大,分別占濱州市鹽堿總面積的20.58%、11.94%、19.63%和16.47%。無棣和沾化分布有大面積鹽堿荒地,而惠民和鄒平的鹽堿地以鹽堿耕地為主,其次濱城、博興和陽信的鹽堿地面積較小,分別占6.71%、6.33%、4.32%。鹽堿耕地占濱州市鹽堿地總面積的69.53%,各縣區鹽堿耕地占該地鹽堿地面積的比例均大于50%,分別是惠民占100.0%,鄒平占100.0%,濱城占83.67%,博興占78.39%,陽信占61.40%,無棣占60.24%,沾化占51.79。濱州市鹽堿地利用率普遍較高。
濰坊市共有鹽堿地688.67 km2,主要分布在壽光、寒亭和昌邑3市(區)。其中壽光鹽堿地面積較大,占濰坊市鹽堿地總面積54%,其次是昌邑占37%,寒亭占9%。壽光、昌邑和寒亭的鹽堿地均分布有鹽堿荒地,鹽堿耕地面積占濰坊市鹽堿地總面積比例為76%。各縣市(區)鹽堿耕地面積占該縣市鹽堿地面積比例分別為寒亭84%、壽光80%、昌邑69%。鹽堿地利用率較高。
德州市地貌類型為緩平坡地、封閉型洼地及洼地邊沿,土壤含鹽量均在0.3%以上。共有鹽堿地555.0 km2,在樂陵、寧津、夏津、禹城、陵城、慶云、臨邑、武城、平原和齊河共10縣市(區)均有分布。各縣市(區)鹽堿地面積占德州市鹽堿地總面積比例分別為:齊河40.79%、禹城12.44%、夏津9.95%、樂陵7.12%、平原12.88%、武城5.59%、陵城4.89%、慶云4.42%、寧津1.03%、臨邑0.89%。其中鹽堿耕地占鹽堿地總面積比例為96.72%,各縣市(區)鹽堿耕地在該地鹽堿地中所占比例均在90%以上,表明德州市鹽堿地主要以鹽堿耕地的形式存在,大量鹽堿地都得到有效治理與利用。
2.2鹽堿地治理成效與潛力
2.2.1主要鹽堿地成功改良模式 近年來,山東省在鹽堿地改良治理中投入大量人力和物力,經過長期的實踐和探索,取得了大量治理鹽堿地的技術和經驗,尤其在濱海鹽堿地治理方面成效更為顯著。
2009年東營市從荷蘭引進暗管排堿技術,改良黃河三角洲鹽堿地。暗管排堿根據“鹽隨水來、鹽隨水去”的水鹽運動規律,將淋洗土壤而滲入地下的含鹽水排走[12]。利用專業埋管機將具有濾水、排鹽功能的PVC管道埋于地下1.7~2.0 m深處,把堿水引到暗管,然后集中排到明渠,從而控制地下水位,降低土壤的毛細上升,抑制返堿降低土壤的堿性。
“臺田-淺池”型綜合土地利用模式(挖土成池,筑土為臺,臺田種植,淺池養殖)基于廣泛分布黃河沿岸鹽堿地的臺田耕作,是一種濱海鹽堿地綜合改良模式。在鹽堿地上筑臺田,抬高土地耕種層,拉大與地下水的距離,避免地下水通過蒸發把鹽分帶到土壤表層,通過引水和降雨灌溉,使臺田中的鹽分下降,并隨排水溝排走,達到永久性排堿效果。通過“池塘-臺田-排堿溝”生態良性循環,形成臺田種植農作物、坑塘養殖水產品的“上農下漁”立體生態體系。
在重度鹽堿地區,還成功開發出稻田養魚模式。地勢低洼、地下水位較高、水源充足、無排水出路、土質較粘、土壤含鹽量0.5%~0.8%的重度鹽漬土適宜發展稻田養魚模式。不僅有利于土壤有機質的積累、提高土壤養分含量和氮素利用率,而且能改善土壤理化性質,提高土壤生物活性。魚在稻田中能活水松土,吃掉雜草、浮游動物、底棲動物和部分害蟲,直接或間接起到增施肥料的作用[13]。
此外種植耐鹽堿林木和牧草也是重要的改良鹽堿地措施。造林可改善土壤結構,降低造林地土壤密度、孔隙度、含鹽量和土壤生態[14,15]。黃河三角洲地區和菏澤、聊城等黃河沖積地區均開展了一系列造林抑制土壤返鹽的治理措施,并構建了抑制土壤返鹽效果顯著的農林復合模式。
2.2.2鹽堿地治理成效調查顯示2000—2010年間,山東省各級政府及相關單位累計投入31.80億 元,與當地群眾相結合,通過興修水利工程、修筑臺田、開展配套栽培措施等,累計治理鹽堿地2 532.67 km2。大部分鹽堿荒地變成了鹽堿耕地、中產田和穩產高產田,改良后的鹽堿地一般種植糧食、棉花、水稻及經濟作物,根據調查的產量和改良面積,2000—2010年間新增糧食生產能力132.39×104 t。其中東營市累計投入6.38億元,累計治理改良鹽堿地387.33 km2,新增糧食生產能力13.86×104 t。德州市累計投入8.90億元,累計治理鹽堿荒地311.80 km2,新增糧食生產能力35×104 t。濱州市累計投入3.75億元,累計治理鹽堿荒地555.20 km2,新增糧食生產能力24.79×104 t。濰坊市累計投入2.50億元,累計治理鹽堿荒地67.67 km2,新增糧食生產能力3.69×104 t。鹽堿地治理后,提高了土地利用率和糧棉生產能力,增加了農民收入,改善了生態環境,使山東省獲得了顯著的經濟、生態和社會效益。
2.2.3鹽堿荒地利用潛力山東省尚有2 062.93 km2鹽堿荒地,但各地區因地制宜,均已探索出較成熟的鹽堿改良模式?;谥卫憩F狀,調查當地農民和政府對現有鹽堿荒地的未來利用情況(表2)發現,無利用價值的鹽堿荒地面積僅為117.47 km2。
東營市鹽堿地面積最大,但東營市臺田-淺池模式發展成熟,臺田種植糧棉與果蔬,淺池種植稻藕,養殖禽魚與蝦蟹等,現在水產養殖已經成為東營市的支柱產業。調查顯示,農民普遍認為所有鹽堿荒地具有利用價值,未來均可得到高效開發利用,發展規模化水產養殖。
濱州市可利用鹽堿荒地占鹽堿荒地總面積89.77%,無利用價值的鹽堿荒地占10.23%,其中鹽堿面積較大的無棣可利用鹽堿荒地213.33 km2,尚有6.67 km2鹽堿荒地難以利用。而沾化地處渤海灣南岸,土壤含鹽量高,作物產量很低,但近年來積極引進作物高產新品種以及耐鹽苗木,建設“渤海糧倉”現代農業示范園和耐鹽堿樹種育苗產業園區,成功改良利用鹽堿土地資源,提高地區糧食生產和優化區域生態環境。當地農民普遍認為沾化雖鹽堿面積達180 km2,但均具有利用價值。
濰坊市可利用鹽堿荒地128.67 km2,占鹽堿荒地總面積82.48%。德州市可利用鹽堿荒地14.67 km2,占鹽堿荒地總面積81.48%,聊城市可利用鹽堿荒地52.67 km2,占鹽堿荒地總面積85.87%,菏澤市可利用鹽堿荒地71.33 km2,占鹽堿荒地總面積76.43%。對于濱海經濟較為發達地區,鹽堿地資源精細經營,可用其發展水產養殖及觀光旅游業等。內陸鹽堿地可采取農水結合、農林牧結合,運用綜合措施,因地制宜地發展農林牧業、特種種植(果蔬、花卉等),以提高土壤肥力和利用率。由此可知山東省具有較大的鹽堿地治理潛力。
3山東省鹽堿地治理中存在的問題
土壤鹽堿化地區生態環境十分脆弱,開發利用不當極易造成當地生態環境的惡化,因此,應加大鹽堿地資源可持續利用研究力度,探索鹽堿地資源利用的多種途徑,以推動鹽堿化地區生態環境改善和社會可持續發展。山東省的鹽堿地治理工作雖然取得一定成績,但還存在一些困難和問題。
首先鹽堿地開發利用缺乏統一、長遠的規劃,開發無序,經營粗放,重治理輕保護,導致已經治理改良的鹽堿地重新發生鹽漬化,引起生態環境惡化。具體表現在鹽堿地治理投資力度不夠,導致一些高標準、高資金工程無法實施。由于成本太高,即使一些比較成熟的排堿技術也沒有得到大面積推廣。農業灌排體系不完善,存在標準低、老化失修現象。調查發現山東省鹽堿地集中分布地區,農田灌溉普遍采用土渠輸水、大水漫灌等方式,浪費有限的淡水資源,并導致地下水位埋深淺,土壤次生及原生鹽堿化嚴重,從而導致鹽堿化—引水壓堿—鹽堿化的惡性循環。
再者受傳統觀念的影響,對咸水(微咸水)資源和鹽生植物資源的開發和利用不夠。傳統的鹽堿地利用主要是采用水利工程措施改良,通過抽提地下水,淡水壓鹽,降低地下水位,實現鹽堿地改良。在思想觀念上,過分強調鹽堿地治理與改造,研究發現,采用適宜的微咸水灌溉,雖會降低糧食產量,但可節約淡水資源,充分發揮鹽堿地的利用價值[16]。
耐鹽植物可在鹽堿地上正常生長,能在改善土壤質量、維持生態平衡方面起到重要作用,具有不可低估的生態和經濟價值[17,18]。白刺、檉柳和堿蓬等均是重鹽堿地上生長的重要植物種類,研究顯示具有很好的生態修復功能[19,20]。在東營市、濱州市等地調研發現,當地廣泛種植刺槐、白蠟等純林或混交林或棗樹和梨樹等經濟林,以及苜蓿和柳枝稷等牧草,但對堿蓬和檉柳等重鹽堿地植物資源利用較少,人們普遍沒有重視其生態價值,嚴重影響了鹽堿地的開發和利用。加強耐鹽植物開發利用,對推進鹽堿地區農業調整、改善生態環境、促進區域農業可持續發展具有重要作用。
參考文獻:
[1]
牛世全,楊婷婷,李君鋒,等. 鹽堿土微生物功能群季節動態與土壤理化因子的關系[J]. 干旱區研究,2011,28(2):328-334.
[2]李新,焦燕,楊銘德. 用磷脂脂肪酸(PLFA)譜圖技術分析內蒙古河套灌區不同鹽堿程度土壤微生物群落多樣性[J]. 生態科學,2014,33(3):488-494.
[3]趙可夫,李法曾,張福鎖. 中國鹽生植物[M]. 第二版.北京:科學出版社,2013.
[4]Kovda V A. Loss of productive land due to salinization[J]. AMBIO -A Journal of the Human Environment,1983,12(2):91-93.
[5]王遵親. 中國鹽漬土[M]. 北京:科學出版社,1993.
[6]楊真,王寶山. 中國鹽漬土資源現狀及改良利用對策[J]. 山東農業科學,2015,47(4):125-130.
[7]俞仁培,陳德明. 我國鹽漬土資源及其開發利用[J]. 土壤通報,1999,30(4):158-159.
[8]石元春,李韻珠. 鹽漬土研究的現狀和發展趨勢[J]. 干旱區研究,1986(4):38-44.
[9]趙延茂,宋朝樞. 黃河三角洲自然保護區科學考察集[M]. 北京:中國林業出版社,1995.
[10]李穎,陶軍,鈔錦龍,等. 濱海鹽堿地“臺田-淺池”改良措施的研究進展[J]. 干旱地區農業研究,2014,32(5):154-160,167.
[11]全國土壤普查辦公室. 中國土壤[M]. 北京:中國農業出版社,1998.
[12]于淑會,劉金銅,李志祥,等. 暗管排水排鹽改良鹽堿地機理與農田生態系統響應研究進展[J]. 中國生態農業學報,2012,20(12):1664-1672.
[13]張凌云,趙庚星. 鹽堿土壤修復材料對濱海鹽漬土理化性質的影響研究[J]. 水土保持研究, 2006,13(1):32-34.
[14]丁晨曦,李永強,董智,等. 不同土地利用方式對黃河三角洲鹽堿地土壤理化性質的影響[J]. 中國水土保持科學,2013,11(2):84-89.
[15]劉云,李傳榮,許景偉,等. 黃河三角洲鹽堿地刺槐混交林對土壤脲酶活性的影響[J]. 中國水土保持科學,2013,11(5):107-113.
[16]馬文軍,程琴娟,李良濤,等. 微咸水灌溉下土壤水鹽動態及對作物產量的影響[J]. 農業工程學報,2010,26(1):73-80.
[17]王善仙,劉宛,李培軍,等. 鹽堿土植物改良研究進展[J]. 中國農學通報,2011,27(24):1-7.
[18]王寶山. 逆境植物生物學[M]. 北京:高等教育出版社,2010.
[19]邢尚軍,薄其祥,呂雷昌,等. 濱海重鹽堿地白刺耐鹽性及其栽培技術研究[J]. 山東林業科技,2000(2):7-11.
[20]管博,于君寶,陳兆華,等. 黃河三角洲重度退化濱海濕地鹽地堿蓬的生態修復效果[J]. 生態學報,2011,31(17):4835-4840.