钠质土和盐化-钠质土植物修复原理、技术与现代盐生农业（下）

导  读

钠质土和盐化-钠质土是两种重要的盐渍土类型，在75个国家的均有分布，是一种重要的土地资源。本章在深入分析钠质土、盐化-钠质土的退化过程的基础上，系统探究了在土壤-根系界面下区PCO2对钠离子替代过程，强调了钠质土、盐化-钠质土的改良一定要与根区的适度排水相结合才可能达到改良的持久效果。在展望部分重点指出：参与性方法办法将确保当地居民的意见和想法得到考虑，并可能在农业社区成员中产生主人翁意识；使用钠质土应被视为一个从自给自足的农业向稳定发展的和创收性农业的转变机会；以社区为基础的钠质土管理将有助于加强研究人员、农业顾问和农民之间的联系，进而推动植物修复在改良钠质土以促进可持续农业和保护环境质量。受篇幅所限，编译者对图表进行了删减，仅保留了部分重要图表。

编译者: 中国科学院烟台海岸带研究所海岸带 土壤和沉积物环境风险与生态修复研究组：陈小兵、曹丹、咸敬甜、冯红宇、李连祯、李远 等；山东农业大学：陈为峰；中国科学技术大学苏州研究院功能农业重点实验室：尹雪斌；鲁东大学现代农业高质量发展产教融合东营基地：潘英华、赵英。

联系人: [e-mail]

原文及出处：Phytoremediation of Sodic and Saline-Sodic Soils，https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S006521130796006X

延伸阅读：《土壤学与生活》第10章干旱区土壤：碱度、盐度和钠化度；soil chemistry ,‎ Wiley-Blackwell; 5th edition (January 28, 2020)

4.3植物修复的相对效率

不同植物种类对钠质土和盐化-钠质土的修复效果差异很大。总的来说，生物量较大以及抵御周围土壤盐度、钠化度和周期性淹水的能力较高的物种，被发现在土壤改良方面是有效的（Kaur et al.，2002；Qadir et al.，2002）。植物修复对农民来说有两大优势：（1）无需财政支出购买化学改良剂；（2）从改良期间种植的作物中获得财政或其他农场层面的收益。

世界各地开展了几项涉及植物修复和其他旨在改善钠质土的方法的研究（Ahmad et al.，1990；Ghaly，2002；Kumar and Abrol，1984；Robbins，1986b）。除了对土壤钠化度的改良作用外，还比较了这些方法对改良后土壤养分有效性状况、土壤深度改良区和固碳环境保护的影响（Bhojvaid and Timmer，1998；Garg，1998；Kaur et al.，2002）。

表9施用石膏或在碱性土壤上完成半干旱或干旱草类种植后，石膏和基于草类种植制度对第一批稻麦作物产量的影响（修改自Kumar and Abrol，1984）（略）

4.3.1土壤钠化度改良

该领域的各种评估表明，化学改良和植物修复方法在降低土壤钠化度方面表现相似。在贫瘠、石灰性和碱性的土壤（pH_1:2=10.6，EC_1:2=2.7 dS m^-1，ESP=94）上进行的田间试验（Kumar and Abrol，1984）结果表明，两种草（Para草[Brachiaria mutica (Forssk.) Stapf.]和Karnal 草）的改良效率与土壤施用12.5 Mg hm^-2石膏相当（表9）。石膏处理的第一茬水稻产量平均为3.7 Mg hm^-2，而用Para草和l双稃草处理的第一茬水稻产量分别为3.8和4.1 Mg hm^-2。种植2年后，相应的水稻产量分别为5.3和6.1 Mg hm^-2。Hamid等（1990）评估了不同根腐期对的改良效率。在2年的种草期间，每次收获后3、6、9和12天，他们都会对钙质、粉质黏壤土、盐化-钠质土地（pH_s=8.3-9.3，EC_e=16.8-37.5 dS m^-1，SAR=32.5-108.9）进行淋洗。在淋洗过程中，每个地块被浸泡没3天。在收获后6d淋洗的土壤中，双稃草的改良效率较高，与石膏处理的土壤相当。

除了双稃草，Ahmad等（1990）在一项实地研究中测试了两种植物（田菁和高丹草）作为植物修复处理。该研究将这些物种的性能相互比较，并与传统石膏施用（13 Mg ha^-1）和石灰性砂质黏壤土、盐化-钠质地（pH_s=8.2–8.6，EC_e=7.4–9.0 dS m^-1，SAR=55.6–73.0）的非种植对照进行了比较。该种植物生长了两个季节（15个月）。土壤表层0.3m的SAR降低表明，每种处理的效率如下：石膏（改良后SAR=24.7）>田菁（30.1）≈ 双稃草双稃草（32.5）>g高丹草（40.0）>对照（57.2）。田菁收获的季节性牧草量最大，可提供40.8 Mg ha^-1的新鲜生物量。与田菁相比，双稃草双稃草（29.3 Mg ha^-1）和高丹草草（24.7 Mg hm^-2）的产草量较小，表明产草量与土壤钠化度降低有直接关系。

表10 不同植物种类的地上生物量生产（饲料）与盐化-钠质地可溶性盐浓度相对降低的关系（略）

在后来的田间试验中，Qadir等（1996a）比较了四种植物修复处理：双稃草、田菁、光头稗[Echinochloa colona（L.）Link]和穇[Eleusine coracana（L.）Gaertn.]，以及施用石膏14.8 Mg ha^-1的非作物化学处理。这项研究是在钙质、中等质地、盐化-钠质地上进行的（pH_s=8.4–8.8，EC_e=9.6–11.0 dS m^-1，SAR=59.4–72.4）。每种处理的土壤SAR降低效果如下：石膏（改良后SAR=28.2）>田菁（33.5）>穇（36.9）>谷子（42.6）>䅟子（48.1）>未改良或未种植的对照（53.2）。每种牧草的产量与随后观察到的土壤钠化度降低成正比（表10）。

一些植物修复技术的田间试验没有成功，主要是因为耐盐作物不是轮作中的第一种作物。Muhammed等（1990）比较了植物修复（稻麦轮作）、物理+植物修复（以1.2–1.5 m的凿子间距深松0.5±0.05 m+轮作）、化学+植物修复（土壤表层0.15 m的100%GR石膏+轮作），采用化学+物理+植物修复（石膏+深松+轮作）的方法对两种钙质盐化-钠质土进行改良。灌溉水（EC=1.8 dS m^-1，SAR=9.8）按作物需水量施用。轮作中的第一种作物是水稻，这是一次完全失败，在其中一种土壤上绝收（pH_s=8.6–9.1，EC_e=12.3–15.0 dS m^-1，ESP=58.7–74.6），在另一种土壤上的粮食产量为0.72 Mg ha^-1（pH_s=8.8–8.9，EC_e=9.6–15.2 dS m^-1，ESP=42.5–45.6）。种植4年后，两种土壤的平均水稻产量依次为：化学+植物修复（1.99 Mg ha^-1）>化学+物理+植物修复（1.84 Mg ha^-1）>物理+植物修复（1.41 Mg ha^-1）>植物修复（1.02 Mg ha^-1）。化学+植物修复和化学+物理+植物修复处理对小麦籽粒产量的影响相近（2.72 Mg ha^-1），其次是物理+植物修复（1.79 Mg hm^-2）和植物修复（1.46 Mg hm^-2）。在土壤表层0.15m深度范围内，所有处理均使土壤盐度（EC_e）降低到5dS m^-1以下，钠化度（ESP）降低到22以下。

为了改良钠质土，研究者已经对几种作物轮作进行了评估。Qadir等（1992）测试了三种灌溉作物轮作：田菁-大麦、水稻-小麦和双稃草-苜蓿，以改良钙质盐化-钠质地（pH_s=8.1–8.2，EC_e=9.2–13.7 dS m^-1，SAR=30.6–42.7）。所有作物轮作在1年后都改善了表层0.15m的土壤（SAR<10），非种植石膏处理也改善了表层0.15m的土壤（SAR<14）。尽管该地块的初始盐度和钠化度水平与Muhammed等（1990）使用的更接近，但存在三个差异：（1）土壤质地相对粗糙，（2）地块用渠道水灌溉（EC=0.3 dS m^-1，SAR=0.5），灌溉用水超过作物需水量，将Na⁺淋洗到土壤剖面较深处。

图4 总结了17个实验，比较了化学和植物修复处理对土壤钠化度（SAR或ESP）降低的影响。（略）

值得注意的是，在渍水土壤上种植水稻已被视为改良中度钠质和盐化-钠质土，以及在修复阶段保持这些土壤生产力的技术。事实上，将植物修复（添加或不添加石膏）与水稻种植相结合，可以减少阳离子交换复合体上的Na⁺，同时促进根区盐分的淋洗。在水稻浸没的条件下，累积的二氧化碳延长了在土壤大气中的停留时间，以反应和中和碱度（Gupta and Abrol，1990；Sahrawat，1998；Van Asten，2003）。

在对世界不同地区进行的17项实验的评估中，发现在大多数情况下，化学和植物修复方法的效果相当（图4）。化学处理（在所有实验中施用石膏）导致比初始钠化度水平（ESP或SAR）降低60%，而植物修复处理则降低48%。然而，在一些试验中，植物修复方法要么失败，要么比化学处理效率低，原因如下：（1）对环境土壤盐分和钠浓度的有抗性的作物未处于轮作的首项，（2）用于植物修复的作物的生长期不是最适宜的生长季，（3）时间短不足以利用植物修复作物的潜在效应，和/或（4）灌溉未超过作物需水量，这限制了Na⁺从根区向下移动。一般来说，植物修复在中等钠质和盐化-钠质土壤上效果良好，条件是：（1）灌溉超过作物需水量，以促进充分淋洗；（2）作物生长时过量灌溉，因此P_CO2处于峰值。在这些土壤上，植物修复的效果与石膏的土壤应用效果相当。在高钠质和盐化-钠质土上，化学改良剂的使用优于植物修复处理。

4.3.2土壤改良区

不同改良方法所影响的钠质土深度，即改良的预期区域，是决定这些改良方法相对效率的重要参数。从土壤改良深度的角度，研究者评价了植物修复和化学修复方法的效果。在大多数比较研究中，化学处理（几乎所有情况下都是石膏）的改良主要发生在加入改良剂的区域（Ilyas et al.，1993；Qadir et al.，1996a；Robbins，1986b）。在土壤表层掺入石膏，大多数情况下，石膏为农业级石膏，在土壤表层0.15m的GR施用。只有当存在石膏的区域的改良接近完成时，更深深度的改良才开始。这直接反映了阳离子交换位点Ca²⁺相对于Na⁺的饱和程度（Oster and Frenkel，1980；Suarez，2001）。

在植物修复钠质土和盐化-钠质土的情况下，改良发生在整个根区。在这些土壤中，当与一系列作物一起种植时，通常会观察到这种现象。然而，不同的作物造成了不同程度和深度的土壤改良，具体受根系形态和体积以及根系渗透深度的影响（Ahmad et al.，1990；Akhter et al.，2003；Ilyas et al.，1993；Robbins，1986b）。深根作物和主根作物在土壤改良深度方面表现出优势。例如，紫花苜蓿的根系在土壤中的渗透深度可达1.2 m（Ilyas et al.，1993）。

4.3.3土壤改良过程中的养分动态

除了对降低钠质土和盐化-钠质土中的盐度和钠化度水平的有益作用外，植物修复比其他改良方法提供了额外的益处，其他改良方法不能提供此类益处，或者最多只能提供比植物修复更少的益处。改良后土壤养分有效性的提高有利于后续作物的生长，因为养分问题发生在钠质土中，其范围从几种养分的缺乏到Na⁺和Cl^-的植物毒性水平（Naidu and Rengasamy，1993）。

研究者对利用植物修复和化学方法改良过程中钠质土和盐化-钠质土养分行为进行了研究。对植物修复和化学改良过程中钠盐土壤的养分行为进行了一些研究Qadir等（1997）测定了石灰性盐化-钠质土改良过程中一些常量和微量营养素的有效性（pH_s=8.2–8.6，EC_e=7.4–9.0 dS m^-1，SAR=55.6–73.0）。植物修复措施包括种植田菁草、高苏丹草或双稃草双稃草15个月。植物修复地块中磷（P）、锌（Zn）和铜（Cu）的有效性增加，可能是由于根系分泌物的产生和某些营养物质包裹方解石的溶解。相反，不加石膏处理导致这些营养物质的可利用状态下降。除了淋洗损失外，一些新形成的CaCO₃（石膏溶解的伴生结果）对养分的吸附也导致了这种减少。除固氮田菁处理的土壤N含量由0.49增加到0.53 g kg^-1外，其他处理的土壤N含量均降低。由于含钾矿物伊利石在黏粒组分中占主导地位，因此处理对土壤钾有效性没有影响。

Ghai等（1988）报道，田菁种植45天后用作绿肥，通过为随后的水稻作物提供了高达122 kg N ha^-1的有效氮，丰富了钠质土的养分。利用¹⁵N同位素稀释技术进行的研究也为其他植物修复作物（如双稃草双稃草）的氮保存提供了证据（Malik et al.，1986）。当使用化学改良剂对钠质土进行改良时，一些氮损失可能通过NO₃^-淋失发生（Qadir et al.，1997）。

土壤微生物生物量是一种有机质转化剂，是多种植物有效养分的活性库。微生物生物量的活性通常用于表征土壤的微生物状况和确定农业措施对土壤微生物的影响。土壤中的脱氢酶活性（DHA）与微生物种群、呼吸活性和土壤有机质有关，并提供了总体微生物活性的指数（Włodarczyk et al.，2002）。研究人员通过化学和生物方法改良钠质土的试验，对该参数进行了研究。Batra等（1997）在使用各种化学和植物修复处理组合后，测定了DHA和微生物生物量碳（MBC），其中包括生长1年或2年的双稃草（收获的生物量被去除或留在土壤表面分解）、石膏施用（14 Mg hm^-2）+双稃草、石膏+高粱、石膏+水稻、石膏+田菁。施用这些处理的土壤是碱性的（pH_1:2=10.6，EC_1:2=2.1 dS m^-1，ESP=95，DHA=4.5 mg g^-1三苯基甲氮烷，MBC=56.7 mg kg^-1）。改良后土壤中的DHA水平在植物修复处理中高于石膏作物处理（96.1 mg三苯基甲氮烷g^-1），为118.7 mg三苯基甲氮烷g^-1。石膏作物处理（206.3 mg kg^-1土壤）的MBC值大于作物处理（161.7 mg kg^-1土壤）。所有处理的总平均MBC（184 mg kg^-1土壤）是初始水平56.7 mg kg^-1土壤的3倍以上。在早期的研究中，Rao和Ghai（1985）报告，永久性植被（如草地），导致碱性土壤中脲酶和脱氢酶活性显著增加。Rao和Pathak（1996）报道了在碱性土壤上施用田菁后脲酶和脱氢酶活性的增加。

Singh和Gill（1990）在一项为期20年的研究中发现，碱性土壤（pH=10.2–10.5）上的几个人工林的pH值显著降低，有机质（有机C）含量显著增加，表层0.15 m土壤的P和K有效水平显著降低。树种包括牧豆树（P. juliflora (Sw.) DC.）、阿拉伯金合欢（Acacia nilotica (L.) Willd. ex Delile）、细叶桉（Eucalyptus tereticornis Sm.）、阔荚合欢（Albizia lebbeck (L.) Benth.），以及阿江榄仁（Terminalia arjuna (Roxb. ex DC.) Wight & Arn.）（表11）。

表11 20年植树造林对印度碱性土壤pH、有机碳(OC)和0.15m表层土壤的P和K的改善作用（略）

4.3.4环境保护

钠质土和盐化-钠质土失去了大部分的原始碳（C）库（Lal，2001）。损失量可能在10到30Mg C hm^-2之间，这取决于前期库和退化的严重程度。土壤碳库不仅对土壤发挥其生产力和环境功能具有重要作用，而且在全球碳循环中起着重要作用（Lal，2004）。除了改善效果外，在钠质土和盐化-钠质土上种植适当的作物、灌木和树木，还可以通过生物量生产增加土壤C来减缓加速的温室效应（Bhojvaid and Timmer，1998；Garg，1998；Kaur et al.，2002）。

Garg（1998）监测了包括阿拉伯金合欢[A. nilotica (L.) Willd. ex Delile]、印度黄檀[D. sissoo Roxb. ex DC.]、牧豆树[P. juliflora (Sw.) DC.]和阿江榄仁树[T. arjuna Bedd.]四种树种植条件下的碱性土壤的变化。茶檀和牧豆在生物量生产和降低土壤Na⁺水平方面更有效。同样地，由于凋落物分解和根系腐烂产生的腐殖质的积累，这些物种下表层0.6 m土壤中的微生物活性更高，从而增加了土壤有机碳。前2-4年的增长率较低，4-6年呈指数增长，6-8年的增长率较低。Bhojvaid和Timmer（1998）报道，在钠质地上定植的牧豆树，5年内将表层1.2 m土壤的有机碳从11.8 Mg C hm^-2增加到13.3 Mg C hm^-2，7年内增加34.2 Mg C hm^-2，30年内增加54.3 Mg C hm^-2。土壤有机碳的年平均增长率为1.4 Mg hm^-2。对碱性土壤进行的实地研究的其他估计表明，由草和树组成的各种土地利用系统在1年内可吸收的有机碳可达0.2-0.8 Mg C hm^-2（表12）。

表12 两种土地利用系统（仅草和树-草）对石灰质碱性土壤中碳封存的潜力（略）

干旱和半干旱地区的土壤通常含有最大的无机碳库，无机碳库由两部分组成：（1）原生无机碳酸盐或成岩无机碳酸盐，（2）次生无机碳酸盐，也称为成土无机碳酸盐（Lal，2002）。次生碳酸盐是通过原生碳酸盐的溶解和风化产物的再沉淀形成的。表层土壤中的CO₂与H₂O、Ca²⁺和Mg²⁺发生反应，随后后将产物淋洗到心土中，随后再沉淀，形成次生碳酸盐并封存CO₂（Sahrawat，2003）。因此，HCO₃^-通过土壤剖面的淋洗，特别是通过灌溉管理，可能是导致土壤无机C固存的重要途径。此外，植物通过光合作用将无机态式的C转化为有机态，土壤中的碳则通过CO₃^2-与分解的有机物（通过植物修复添加）的反应转化为有机态。在土壤中，无机碳是通过酸性根系分泌物和H₂CO₃（由根系呼吸产生的CO₂在水介质中反应生成）的作用而溶解的。因此，碳从无机态转移到有机态为碳固存、土壤保持和环境质量提供了更好的环境（Bhattacharyya et al.，2004；Sahrawat et al.，2005）。碳通过这一途径被固存的速率可能在0.25至1.0 Mg C ha^-1 year^-1之间（Wilding，1999）。当植物修复被用于改良钠质土，HCO₃^-作为整个反应的副产品被淋洗时，改良过程可以固存土壤无机C（Lal，2001；Sahrawat，2003）。因此，植物修复可以同时导致有机碳和无机碳的固存。

作为植物修复过程的一部分，添加到钠质土或盐化-钠质土中的植物体会导致有机碳固存，其固存速率取决于土壤和环境等数个因子素。在土壤因子中，质地和矿物学更为重要。在环境因子中，水分状况和温度控制提高了有机质的分解和C在土壤中的滞留时间。此外，通过植物地上部和根系添加的有机质的数量，更重要的是，其质量对土壤剖面中有机碳的周转和储存有着决定性的影响。此外，用于植物修复的植物种类在其分解和周转率以及土壤中的碳储存方面具有广泛的范围（Kiem and Koegel-Knabner，2003；Oades，1988；Sahrawat，2004；Sariyildiz and Anderson，2003；Six et al.，2002；Trirn et al.，1997）。正如本节前面所讨论的，添加到土壤中的新鲜有机质通过土壤无机碳影响碳固存（Sahrawat，2003；Sahrawat et al.，2005）。然而，目前还没有文献证明不同的钠质土改良方法对无机碳固存的影响。随着人们对碳固存越来越感兴趣，干旱和半干旱地区的退化土壤有望通过采用符合可持续农业实践的方法在稳定大气中的二氧化碳浓度方面发挥关键作用（César Izzaurlade et al.，2001）。

4.4植物修复的植物种类

在植物修复过程中，适当选择能够产生足够生物量的植物物种是至关重要的。这种选择通常基于物种耐受土壤盐度升高（Maas and Hoffman，1977）和钠化度升高（Gupta and Abrol，1990）的能力，同时还提供可销售的产品或可用于农场的产品（Qadir and Oster，2002）。作物的耐盐性不是一个精确的数值，因为它取决于多种土壤、作物和气候因素。它反映了作物耐受量根区盐分影响的能力。不同作物在耐受环境盐度水平（表13）和钠化度水平（表14）方面存在很大差异。这种种间和种内的多样性可被用来确定更适合盐化-钠质土壤条件的当地作物（Maas and Grattan，1999；Shannon，1997）。

Maas和Hoffman（1977）提出了一个线性响应函数模型来描述作物的抗盐性。从该模型得到的两个参数是：（1）土壤盐分阈值（作物不减产时的最大允许土壤盐度）和（2）斜率（盐分超过阈值盐分水平时，增加单位盐分对应的产量减少百分比）。以25℃下的EC_e表示的数据仅作为作物相对耐盐能力的指南。从Maas-Hoffman方程获得的阈值盐度水平和斜率值可用于计算超过阈值水平的任何给定土壤盐度的相对产量（Y_r），使用公式（10）：

      （10）

式中，EC_th是以dS m^-1表示的饱和泥浆浸提液盐分的阈值水平，b是以每dS m^-1百分比表示的斜率，EC_e是以dS m^-1表示的根区饱和泥浆浸提液的平均电导率。

表13 一些粮食、饲料、植物和纤维作物的产量潜力与根区平均盐度的函数^a

^a根据各作物的耐盐性数据和根区盐分每单位增加产量的减少百分比（根据Maas和Grattan，1999年报告的数据计算）。这些数据只能作为作物间相对抗性的指标。绝对抗性因气候、土壤条件和栽培技术而异。

^b产量潜力根据Malik等（1986）计算。

这种两段式线性响应函数（Maas and Hoffman，1977）在用容重下土壤溶液的渗透势表示盐度时也相当准确。在已知土壤溶液渗透势的情况下，作物产量响应可以确定为植物所经历的渗透胁迫的函数（Maas and Grattan，1999）。

用作盐化-钠质土植物修复工具的作物也可能出现缺氧，可能预期有三个原因：（1）需要过量灌溉，以提供所需的淋洗，以控制土壤中的盐分水平，（2）问题土壤的盐度和钠化度过高，渗透率和水力传导度较低的可能性将首先被选择，（3）雨季延长造成的淹没（地表积水）。与盐质非渍水条件相比，根区盐度和钠化度以及缺氧影响根细胞膜的主动运输和排斥过程（Drew，1983）。对盐度、钠化度和缺氧的综合效应表现出较强抗性的基因型是植物修复的较好选择。

表14土壤中的ESP范围，显示不同作物潜在产量的约50%（略）

几种作物、灌木、树木和草在钠质和盐化-钠质土壤的植物修复过程中被使用。一些成功的例子有双稃草（Kumar and Abrol，1984；Malik et al.，1986）、田菁（Ahmad et al.，1990；Qadir et al.，2002）、苜蓿（Ilyas et al.，1993）、狗牙草（Kelley，1937；Oster et al.，1999）或sordan（Robbins，1986a）。其他几种植物在盐渍化土壤上产生了足够的生物量。其中包括来自滨藜属（Atriplex）和Mairana（Barrett-Lennard，2002；Malcolm，1993）、地肤属（Kochia scoparia L.（Garduno，1993））、盐角草属（Salicornia bigelovi Torr. ）（Glenn et al.，1996）、稗属（E. crusgalli (L.) P. Beauv.）（Aslam et al.，1987）、Portulaca oleracea L.（Grive and Suarez，1997）和Glycyrrhiza glabra L.（Kushiev et al.，2005）等的灌木物种。然而，有必要将它们与其他已经进行过钠质土改良试验的物种进行比较。此外，研究者还需要尝试评估其他作物，如高价值药用植物和芳香植物，它们可能在钠质土和盐化-钠质土上有充分生长的潜力。

许多人工林已被在钠质土和盐化-钠质土上种植，其中包括：阿江榄仁（T. arjuna (Roxb. ex DC.) Wight & Arn.） (Jain and Singh，1998)、 牧豆树（P. juliflora (Sw.) DC. ）(Bhojvaid and Timmer，1998)、印度黄檀（D. sissoo Roxb. ex DC.）、阿拉伯金合欢（A. nilotica (L.) Willd. ex Delile） (Kaur et al.，2002)、扁轴木（Parkinsonia aculeata L.）和灰牧豆树（P. cineraria (L.) Druce） (Qureshi and Barrett-Lennard，1998)、印度田菁（Sesbania sesban (L.) Merr.）和柽柳属（Tamarix dioica Roxb. ex Roth. ）(Singh，1989)，以及银合欢（Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit）（Qureshi et al.，1993）等。在澳大利亚，Farrington和Salama（1996）建议通过种树重建植被是控制旱地盐分的最佳长期选择。Qureshi和Barrett-Lennard（1998）提供了有关种子来源、育苗技术、土地平整和种植程序的有用信息，18种不同的乔木和灌木物种有可能在盐渍化土壤上生长。

种植模式或农场经营的任何变化都是由投入成本和随后的经济效益驱动的。一些研究比较了改良钠质土的经济性。Singh和Singh（1989）发现，在植物修复过程中，尽管双稃草生长充足，有助于降低土壤钠化度，但出现了净亏损(成本:效益1.00:0.75）。他们将这一经济损失归因于当地存在其他优质牧草时，市场对双稃草的需求量很小。另一方面，当市场需求或农场一级作物的当地利用时，植物修复策略已被发现具有经济效益（Chaudhry and Abaidullah，1988；Sandhu and Qureshi，1986）。Qureshi等（1993）发现由几个树种组成的农林复合系统在经济上是可行的，因为当地市场需要木材，并且在改良石灰性盐化-钠质土方面是有效的。另一方面，木材市场不足以使加州的农林经济可行（Oster et al.，1999）。澳大利亚的初步评估表明，有26种耐盐植物能够生产13种对农业有价值的产品（或服务）（Barrett-Lennard，2002）。从经济角度看，这在很大程度上取决于当地的需要。从直接意义上讲，只有当选定的作物、草或树木在农场一级有市场需求或可为当地所利用时，植物修复才能产生经济效益。从长远来看，还必须考虑改良土壤的价值。

5展望

最近的趋势和未来的预测表明，需要为世界上不断扩大的人口和不断变化的生活方式与偏好生产更多的食物、饲料、能源和纤维，这将导致易盐化土地和水资源的利用增加（Qadir et al.，2007）。这对于欠发达、干旱和半干旱国家尤其重要，在这些国家，盐分和钠化度引起的土壤退化问题很常见。钠质土和盐化-钠质土的广泛存在表明，需要共同努力改良这些土壤，以提高其生产力。

植物修复与化学改良的比较表明，种植对石灰性钠质和盐化-钠质土的改良作用显著。植物修复在以下几个方面显示出有利的一面：（1）没有购买化学改良剂的财政支出，（2）改良期间种植的作物产生的财政或其他好处；（3）促进土壤团聚体稳定性，并创造大孔隙，有助于改善土壤水力特性和根系增殖，（4）植物修复后土壤中植物养分有效性提高，（5）土壤深度上改良区更均匀、更大；（6）改良后土壤中碳固存的环保考量。植物修复在中度盐化-钠质和钠质土壤上是有效的。然而，它确实有缺点，因为它降低土壤钠化度的速率比化学方法慢，并且要求土壤中含有方解石（尽管在大多数钠质土中通常都存在方解石）。此外，土壤钠化度很高时，植物修复的可行性受到限制，因为这可能导致植物修复作物生长变化大和参差不齐。在这些条件下，石膏等化学改良剂的使用是不可避免的。

植物修复过程中，石灰性钠质土和盐化-钠质土对Na⁺的去除过程主要受根区P_CO2的控制。用于植物修复中不同作物根区P_CO2值存在较大差异。P_CO2和土壤改良效率与作物生物量、根系活力和作物生长速率成正比。此外，在生长高峰期过度灌溉会通过包埋会显著增加CO₂的截留，从而提高植物修复过程中方解石的溶解速率。将P_CO2确定为改良钠质土的单一最大驱动力表明，需要确定作物和作物管理措施，以提高根区内的CO₂产量，从而更有效地改良钠质土，特别是在没有化学改良剂或价格太贵的地区。此外，通过对种植制度下加速土壤酸化过程的量化研究，可以明显看出，它们可以有效地用于提高钠质条件下H⁺的产生。在这方面，具有高灰分碱度、大量地上生物量生产的植物物种，以及依赖固氮物种并包含净生物量输出的高度开发性生产系统的推广，将使H⁺添加率最大化。这种系统可能是典型的包括固氮作物在内的割运式饲料作物生产。作物收获去除Na⁺对改良钠质土和盐化-钠质土的贡献较小。

土壤资源的退化和旱地的荒漠化导致了土壤有机碳的枯竭、生物量的减少、水资源的污染以及二氧化碳等温室气体的加速排放。如果不适当注意扭转资源退化的趋势，这种趋势在可预见的将来将会加剧。从固碳角度来看，改良钠质土和盐化-钠质土有望扭转资源退化过程。然而，为了实现这些目标，需要有社会可接受和经济上有吸引力的政策，以便在长期基础上实施技术上合理的措施，其中还应包括监测实际碳固存的规定。

不同盐度和钠化度下的土壤管理将继续是研究人员、农业顾问和农民面临的挑战。以利益相关者积累的智慧为基础的基于作物的钠质土管理不仅将加强农民的参与，而且还将帮助他们采取相关措施，因为这些措施需要在社区一级进行。这种参与性方法将确保当地居民的意见和想法得到考虑，并可能在农业社区成员中产生主人翁意识。以社区为基础的钠质土管理将有助于加强研究人员、农业顾问和农民之间的联系。随着钠质土的利用越来越普遍，这些联系将继续得到强化。要通过植物修复成功改良这些土壤，就需要更深入地了解植物修复物种耐受环境盐分和土壤及水中钠化度水平的潜力，以及所生产的农产品的用途和市场。

考虑到与钠质土管理和环境保护相关的挑战，我们认为，现在是时候将此类土壤视为具有经济价值的有用资源，而不是环境负担。因此，使用钠质土应被视为一个从自给自足的农业向稳定发展的和创收性农业的转变机会。显然，植物修复是一种有效的低成本土壤改良措施，对于资源贫乏的农民来说是一个可行的解决方案。这种方法有可能在政府或社区项目下大规模采用，旨在改善退化的公共财产资源并提高其生产力。我们相信，本文提供的信息将有助于进一步阐明植物修复在改良钠质土和盐化-钠质土、促进可持续农业与环境质量保护方面的战略研究。

参考文献略

相关阅读

近期文章推荐

识别图中二维码即可购买本书

                                             

  精选土壤好书，长按识别二维码了解

由于微信修改了推送规则，请大家将土壤家加为星标，或每次看完后点击页面下端的“在看”，这样可以第一时间收到推文！合作、转载、入群，请加13926117407微信号（或发邮件至[e-mail]）