巴彥淖爾市鹽堿地改良技術的研究進展

王彩虹，張文博，高子舒

（河套學院 巴彥淖爾市生態治理與綠色發展院士專家工作站，內蒙古自治區 巴彥淖爾 015000）

巴彥淖爾市位于河套灌區的中部，地處大陸性干旱、半干旱氣候帶，巴彥淖爾市目前有耕地超過73.33×104hm2，其中鹽堿化土地約有32×104hm2，占巴彥淖爾市總耕地面積的43.6%，占內蒙古自治區鹽堿化耕地面積的70%，在巴彥淖爾市鹽堿地中約50%為輕度鹽堿地，約30%為中度鹽堿耕地，約17%為重度鹽堿耕地，套區地勢低洼地帶、烏梁素海周邊、總干和總排干兩側為重度鹽堿地[1]。巴彥淖爾市鹽堿地分布區域廣泛，且組成鹽分復雜，主要的鹽土以氯化物、硫酸鹽、蘇打為主，堿土以堿化土為主，絕大多數不是單一的鹽化土壤或堿化土壤，而是鹽化土和堿化土幾種類型復合交叉并存[2]。鹽堿地分布為東北部較重、西南部較輕；洼地積鹽堿較重，坡地積鹽堿較輕。

1 巴彥淖爾市土壤鹽漬化形成原因

1.1 自然因素

鹽漬化土壤的天然地質組成結構與成土母質是鹽堿形成的主要原因之一，鹽堿地中有成土母質經過自然演化而來的鹽類。由于這些鹽類的存在，導致鹽分在土壤中積聚，土壤發生鹽堿化。巴彥淖爾市海拔為1 000～1 040 m，位于陰山南麓以南，黃河以北，是沖積平原，所以土壤以灌淤土為主，其化學組成多為鈉鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽等。根據歷年的氣象情況可以得知，每年的6 月—9 月為巴彥淖爾市降水集中月，其干旱年份年均降水量最低為130 mm，水澇年份年均最高降水量為285 mm。年蒸發量為2 000～3 200 mm，降水量遠遠小于蒸發量，且刮風時間長達8 個月，年平均級數為2.6～6.3 m/s，風向多為西南風和東北風，空氣中水分含量低于本地氣-水平衡量，易造成水分蒸發，土壤深層可溶性鹽分通過土壤毛細管在水分蒸騰過程中隨地下水上升到土壤表層，造成土壤的次生鹽漬化。

1.2 灌排因素

據統計顯示，2004 年—2018 年，巴彥淖爾市灌區年均排水量為3.34×104m3，年均引入約42.03×104m3水，灌區連續14 年共引入約4 025.84×104t 的鹽，平均每年約有283.56×104t 鹽進入土壤，不斷引入黃河水，地下水位較高為1～3 m，鹽堿地的鹽分多集中在地表以下0～30 cm，采用大水漫灌壓鹽，但是田間排水系統（農溝、毛溝）配套率不足，灌區徑流排泄不暢，巴彥淖爾市鹽分累積多，排出量少。

1.3 人為因素

農民缺乏科學的種植知識，不合理的灌溉和土壤利用方式等活動造成土壤再生鹽堿化。農民為了追求產量，化肥的使用量不斷增加，但化肥的利用率只有20%～30%，未被吸收利用的化肥殘留于土壤中，造成土壤次生鹽堿化。由于發生土壤次生鹽堿化后使用大水灌溉洗鹽，而灌溉水中又含有大量的鹽，長年累月鹽分累積，導致土地鹽堿化與再生鹽堿化的惡性循環。

同時，受傳統種植方法的影響，河套地區仍延續使用多種少收的生產方式以及不合理的經營方式，使全區耕地中的營養成分比例失衡，有機物含量下降，土壤結構惡化；耕地中只存在單一的種植品種，使得地表作物覆蓋率降低，促使土壤鹽分在表層積累。當耕地形成鹽堿化后，未及時改善土地種植結構，加快了該地區土地鹽堿化的進程[3]。

2 土壤鹽漬化的危害

2.1 滲透脅迫

當土壤中鹽分太高時，作物根際水溶液的滲透勢會降低，導致作物生理性干旱的發生，作物細胞正常的新陳代謝受到影響。植物根際細胞在土壤鹽分含量為0.2%～0.5% 時會出現吸水困難，有些作物在鹽分高于0.4% 時植物體內水分產生外滲，生長受限，甚至導致植物體死亡[4]。不同類型、不同濃度的鹽對不同作物的毒害程度也不相同，如在低濃度時NaCl 對高粱的毒性比Na2SO4高，而高濃度時則相反，這在小麥上亦有相似結論[5]。滲透脅迫使作物種子的萌發率降低，影響作物生長發育，抑制植物根系伸長、抑制組織和器官的生長和分化，植株矮小，開花期縮短，最終影響作物產量。

2.2 離子毒害

當土壤中鹽堿濃度大于一定值時，作物的根系便會從土壤溶液中吸收特定的離子，這些有毒離子積累在作物體內，導致作物生長受限，造成離子毒害。鹽堿地中的鈉、氯、硫酸鹽等能使作物減產甚至絕產，不同的作物受離子毒害的影響也不同，有些作物體極易積累大量離子，使植物體內的電勢平衡發生改變，引起細胞結構及質膜組成發生變化，增大細胞質膜的滲透性，最終導致細胞內的營養物質向細胞外流失[6]，造成鹽離子毒害。

2.3 營養失衡

作物根際在高濃度鹽堿土壤中會產生滲透脅迫，尤其是鈉鹽含量高的鹽堿地，作物細胞會只吸收鈉而排出鉀，致使植物體內鉀離子和鈉離子的平衡被破壞，細胞膜的通透性降低，對其他營養元素的吸收能力將減弱，最終作物的新陳代謝和生長發育受到影響，使作物營養失衡。一般情況下，鉀、鈉離子在細胞質內比例較高時，對維持植物生化代謝正常運行的非常重要[7-8]。本地區土壤中高濃度的Cl-使作物產生鹽脅迫，進而阻礙了NO3-和HPO4-等陰離子的吸收，這是作物體內營養失衡的第2 個因素[9]。除了對礦質元素吸收的抑制作用外，根系周圍高濃度水溶液還可能促進重金屬元素在植物體內的積累，最終導致植物產生重金屬毒害。最終表現為作物生長受抑制、能耗增加、衰老加速、產量下降、植株死亡等現象。

3 巴彥淖爾市鹽堿化土壤防治方法

3.1 物理改良法

3.1.1 暗管排鹽

暗管排鹽就是在地下一定深度鋪設帶有孔隙的管道，大水漫灌后鹽堿隨水下滲，在地下滲入管道，通過地下管道流入鹽堿水匯集池，由泵抽入下一工序集中處理，使耕地內鹽堿被排出，同時調節地下水水位，防止鹽堿反滲至地表引起再次積鹽。暗管的埋藏深度由地下水位的深度決定，約在1.5～2.5 m，暗管的間距則由暗管埋藏深度、土壤的透水性以及排水標準決定，管道內徑則由多種因素決定。在巴彥淖爾市五原縣由中科院南京土壤研究院的楊勁松教授帶領團隊在2017年開始暗管排鹽，目前被處理區域土壤鹽堿度明顯下降，取得了一定成效。

3.1.2 渠溝排水

目前巴彥淖爾市把鹽堿地統一規劃，按照規定的大小劃分地塊，在鹽堿地塊的兩側挖出一定深度的溝渠來灌排水脫鹽。巴彥淖爾市渠溝灌排水歷史比較悠久，從1949年就開始建設區域灌排系統，灌排系統由主溝和垂直于主溝的支溝構成，是灌水與排水為一體的系統。灌區現有干渠13 條，分干渠40條，各級渠道總長度超16 800 km，已建成總排溝1條，干溝12 條，總排干溝全長206 km，是灌區唯一排水、退水、山洪泄水排通道。現已建成31座揚水站，建成1 636眼排灌豎井，控制井溝雙排、2.4×104hm2的井渠雙灌。隨著節水改造工程的深入推進和農業節水技術的不斷完善，河套灌區引黃灌概量呈逐年下降趨勢，取得了顯著的經濟效益。

3.1.3 膜下滴灌

膜下滴灌技術是一種節水控鹽的方法，由于膜下滴灌水以點源開始向周圍擴散，土壤中的鹽堿分就被水沖洗到了區域的邊緣，水不斷滴入，鹽分不斷以點源向外下滲透，對土壤起到淋洗鹽分的作用，同時有利于作物的生長。土壤覆膜可以減弱地表水分蒸發，節約水分，對地下水的動態平衡影響較小，可以避免巴彥淖爾灌區春季氣候干燥水分蒸發造成的地下水位升高，而引起的土壤表層積鹽的問題，降低了土壤次生鹽漬化。研究表明，滴灌后土壤表層含水率比漫灌和溝灌大，澆水后土壤濕潤土層的形狀不同，滴灌后在濕潤土層外圍形成鹽殼，根際處鹽分被淋洗，而溝灌容易在溝頂出現返鹽現象。

3.1.4 客土并抬高地勢

將無鹽堿的優質土或沙鋪摻在鹽堿土壤中，新鋪設的土壤材料較疏松，透水性好，鹽分可以很好地下滲，土壤中的鹽分在灌溉水和自然降水的淋洗下排至溝內，溝內含鹽量較高的積水再排至退水渠。同時地勢抬高后可以防止鹽分返滲。可以降低鹽堿土的pH 值和電導率，提高土壤含水率，有利于植物的生長。同時抬高地勢，增大了臺面和地下水位之間的距離，抑制了鹽分洼地的聚集。

3.2 化學改良法

為了加快土壤的生化反應，達到降鹽降堿，修復土壤，增加土壤肥力的目的，經常向土壤中施加含鈣物質、酸性物質、保水劑等化學改良劑。含鈣物質（脫硫石膏、磷石膏等），能降低土壤鹽堿化狀況，在使用后，脫硫石膏、磷石膏溶于土壤中時能水解出鈣離子，鈣離子能與土壤膠體中的交換型鈉離子發生交換反應，同時能使土壤形成膠體微粒團。這些膠體微團在得到水分和失去水分的反復過程中微粒團的結構會遭到破壞。在水分子作用下，這一反復的過程使土壤疏松，增強了土壤保水、保肥能力，從而降低土壤pH 值，達到改良的效果。溶于水的鈣離子還能與土壤中的碳酸根離子結合；酸性物質（腐植酸、風化煤等），其內部活性基團的氫離子可減少土壤中的碳酸根離子和碳酸氫根離子含量，使土壤pH值減小；保水劑（聚丙烯酰胺、高嶺土等），可以提高土壤滲透性能，使鹽分離子在土壤中被更好地淋洗。

3.3 生物改良法

目前，巴彥淖爾市已采用作物輪作，施用有機肥料、微生物菌肥以及種植耐鹽堿作物等方法進行修復。

3.3.1 微生物改良法

在耕田中接種微生物以達到改善鹽堿地的目的。在耕地接種微生物能加快耕地有機質分解，改變土壤中的營養成分含量，提高化肥利用率，增強植物光合作用，減少其他病原菌的侵害，減少化肥用量，提高農產品產量，所以用微生物菌劑來改善土壤是很好的方法。微生物菌肥在巴彥淖爾市的很多鹽堿地政府補貼發放，提高農田微生物菌群，提高作物的抗病能力，改良鹽堿地。

3.3.2 有機肥料改良法

有機肥料主要是指畜禽代謝產物以及其他農田廢棄物。使用有機肥能夠改變土壤結構，增強嗜鹽微生物的活性，使表層土積鹽減少。此方法改良鹽堿地的效果良好，在臨河區的政府補貼發放有機肥改良鹽堿地，提高農田的質量。

3.3.3 種植耐鹽堿作物

選用耐鹽堿的作物種植在鹽堿土壤里，起到既有經濟效益又能改良鹽堿地的效果，如在五原縣種植耐鹽堿水稻，在烏拉特中旗種植紫花苜蓿，同時配施有機肥，這2種作物對鹽堿化土壤改良具有顯著的效果，土壤pH 值和電導率均顯著下降，有機質含量提高，土壤微生物和活性酶的數量顯著上升，連續種植3 年后土壤的理化性質接近正常土壤。更深層次提高土壤的保水能力，降低地下水位，使得植物能夠更好地生長。種植覆蓋面積大的作物，對地面的覆蓋提高，地面水分蒸發減弱，同時苜蓿葉面的蒸騰作用還可以通過根系吸收地下水分，使降低地下水位，抑制鹽分的上升到地表，從而減弱了地表積鹽。通過前人的研究表明苜蓿的根系可以分泌有機酸，苜蓿的落葉進入土壤后經由微生物的分解后產生有機酸，這些有機酸可以和土壤堿性物質發生中和作用，降低土壤pH值。

3.4 綜合改良法

隨著對治理鹽堿化土地研究的不斷深入，人們也認識到單一改良措施的優勢和缺陷，在實際生產中，逐漸將各種方法綜合起來“因地制宜，綜合治理”。

單獨作物輪作（水稻-小麥以及小麥-紫花苜蓿）和作物輪作與施用化學改良劑相結合（脫硫石膏和磷石膏）對于鹽堿土改良，取得理想的改良效果。將磷石膏和有機肥結合起來改良鹽堿地，可以顯著提升鹽堿土壤的含水率和有機質含量，同時有利于淋洗土壤鹽分。采用挖掘排水溝與種植耐鹽堿作物葵花施用脫硫石膏、微生物菌肥、腐植酸相結合的方法改良鹽堿地，明渠可以排走土壤內鹽分，種植耐鹽堿作物為當地農民帶來經濟收益。施加改良劑可以提高土壤肥力，提高有益微生物數量，同時達到改良鹽堿的作用。

4 結語

巴彥淖市通過物理改良、化學改良、生物改良、綜合改良等方法啊對鹽堿地進行治理，鹽堿程度不斷減輕，面積不斷減少，并在長期的鹽堿地治理過程中，積累了豐富的經驗和改良技術。近幾年在水利基礎設施建設投資不斷加大，農田經營權流轉的不斷推行下，小塊田合并大塊田，整體平整，統一挖溝排水，形成了引水有保證、排水有出路的灌排骨干工程體系。改良方法和改良工程在巴彥淖爾市的鹽堿地治理方面取得很效果，實現了糧食增產、農牧民增收、土地優化的效果。