为农田提质增产带来新希望

添加时间:2020-11-23 作者:刘静文 鞠正山 来源:中国自然资源报 添加人: 高璐璐

盐碱土地是我国重要的后备耕地资源,也是中低产田之一。其中,有待开发利用的盐碱地,也有因开发利用不当而形成的次生盐碱土地。有的地区由于土地盐碱化严重、灌排不配套、基础设施缺乏等原因,存在着大量的劣质田地。有的地区由于盐度过高土壤已经寸草不生,成了不毛之地。还有的地区为龟裂碱土(白僵土),土壤饱和渗透率为“零”,通气不良,植物难以存活,一到雨季甚至成了一片浅海。盐碱地集水、土、生态问题于一身,不仅制约了农业发展,还影响了盐碱区生态文明建设。针对这些问题,自然资源部国土整治中心组织来自中科院、清华大学、中国农业大学的多位专家召开了盐碱地治理新技术研讨会,为盐碱地的开发利用建言献策。

  与会专家介绍,传统盐碱地治理开发利用主要有以下几种方法:一是灌排洗盐控盐法,即整治农田时,按照临界深度修建排水系统,采用地面灌溉淋洗盐分,排水系统排走盐分并控制临界水位防止盐分表聚。二是土壤改良及填埋客土法,即掺入石膏或砂(碱土),施用有机肥,添加土壤改良剂,种植绿肥植物,或搬用非盐渍土(客土)到盐碱地上种植作物和造林。三是台田农作与水产养殖法,即在低洼处挖土成塘,堆土成基(台田),盐碱逐渐下渗而变为良田。四是适应性种植法,即先种植盐生和耐盐植物改良土壤,而后根据土壤盐分的变化逐步种植一般耐盐性和常规作物(或牧草)。五是种稻改良法,即通过灌水泡田在作物根系分布层形成适宜水稻生长的淡化层,种植水稻以改良利用盐碱地。

  然而,这些治理盐碱地的传统方法遇到了一系列挑战。一方面,传统方法对水资源需求较大,但是很多地区水资源缺乏,地下水浅埋区相当一部分地区可利用的水为咸水,且地形地貌不利于排水,建设传统的排水系统难度大往往需要强排,投资费用较高。另一方面,相当一部分苏打盐碱地因土壤钠吸附比高,水分饱和后土壤颗粒分散、膨胀,孔隙结构破坏甚至关闭,入渗系数变得很小甚至为“零”,无法采用传统方法进行盐分淋洗。此外,盐碱地改良要通过排水系统排出大量的盐分,如何协调好盐与周边生态环境的关系也是亟待解决的问题。

  针对这些难题,与会专家们从各自的研究领域为盐碱地的治理开出了一些诊疗方案。

  “不需要传统的土壤改良,不需要大的排水系统,我们团队形成了一套重度盐碱地农业利用新理论新方法。”中国科学院地理科学与资源研究所康跃虎研究员介绍,针对我国不同类型的盐碱地,17年间该团队先后在宁夏、新疆、吉林、河北和天津建立了多个试验基地,从土壤—植物—大气系统水分化学物质循环调控入手,提出了滴灌和微喷灌精准非饱和灌溉水盐调控方法,研究出了具有节水高效盐分淋洗、土壤水势补偿、精准控制水盐运动方向、快速土壤培肥等特点的盐碱地农业种植、盐碱地造林、盐碱化草原快速恢复等技术,形成了自成体系的微灌水盐调控盐碱地农业与植被建设理论与技术。“我们能够快速地为植物生长创造适宜的土壤,在基本不添加土壤改良材料、不需要土壤改良过程的条件下,实现直接在盐碱地种植农作物、栽植树木和草丛,操作简便、成本低、节水省肥,作物优质高产,林木生长旺盛且可持续。”康跃虎介绍,在试验田里通过“滴灌+垄作+覆盖”的方式,进行水肥一体化灌溉,土壤快速脱盐,不到第二年油葵达到高产田的2倍左右,糯玉米达到高产田的70%。第三年种植的番茄、黄瓜、高粱等10多种作物生长良好,产量均达到非盐渍土高产田的水平。

  “相比于天然石膏,脱硫石膏粒径更细、均匀度更好,而且价格更低廉,这使其作为一种新型的盐碱土壤改良剂成为可能。”清华大学王淑娟教授介绍,烟气脱硫石膏改良盐碱土壤,主要通过离子交换过程,改善土壤的物理化学性质,使其有利于作物生长。该技术已形成了“基础理论—技术体系—产业应用”的完整体系,示范面积32万亩,分布在13个省(自治区、直辖市),辐射推广面积超过120万亩,对于东北苏打盐碱地的改良效果尤其明显。

  在王淑娟看来,该项技术是具有可持续性的。在技术方面,研究表明该技术应用多年以后,土壤的电导率、pH值、碱化度等指标可以持续得到改善。2001年在内蒙古土默川平原改良的40亩盐碱地,改良之后种植效果就非常好。2018年,对改良地再次采样进行了土壤指标分析,现在土壤各项指标仍然明显优于未改良地区。在生态方面,脱硫石膏的使用,不会给土壤带来重金属等污染,而且改良后的土壤适合植被生长,生态环境得到了明显改善。与此同时,还可以增加碳汇,为我国实现2060年碳中和目标做出贡献。在循环经济方面,不仅变废为宝,实现了脱硫石膏的资源化利用,而且改良后的盐碱地可以因地制宜实现产业发展,宜农则农,宜草则草,适当区域还可以发展光伏、风能等可再生能源。

  中国农业大学胡树文教授及其团队开发出了“重塑盐碱土壤结构垦造生态良田”的新方案,自主研制的新型天然高分子改性材料可以将高度分散的盐碱土壤颗粒黏合在一起,形成了大团聚体,土壤孔隙度增大,水分渗透性大大增加,土壤的脱盐效率大幅度提高,可以显著降低盐碱危害,土壤结构和理化性质发生了改善,土壤结构得以重塑。该技术方案已经在松嫩平原的白城、松原、大庆等苏打盐碱地区,内蒙古巴盟包头等黄河两岸盐碱区域,东营、滨州等沿海盐碱地区域得到研究与应用,累积技术辐射面积超过50万亩。

  “修复当年水稻平均产量就能达到7513公斤/公顷,第三年达到了7720公斤/公顷。在今后不继续修复的条件下,水稻仍然能实现高产、稳产,可以称得上是一次改良,长期有效。经修复后的盐碱地种植甜菜、高粱、油葵、玉米、牧草等,也获得了较高产量,有望为国家大幅度增大耕地和草地面积。”胡树文介绍。

  “盐碱地分为盐土和碱土,碱土相对更难治理,也缺乏成熟的技术,在过去被称为土壤中的‘癌症’。如今科学家们通过多年的钻研和实践,已经从技术上将这个癌症攻克了。”自然资源部国土整治中心副主任郧文聚认为,当前我国需要大量水田,也需要草原和森林,盐碱地的治理和利用将为我国农业发展和生态文明建设带来新希望。下一步,有必要大面积试验并推广应用这些好的新技术,把论文写到大地上,为盐碱地集中分布区排忧解难,帮助当地群众建设美好的生态家园。