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世界土壤日 | 白花花的盐渍地,正上演着绿色奇迹

谢文萍 王相平等 科学大院
2024-08-25

“盐碱地白花花,一年种一茬,小苗活不了,秋后不收啥。”


提起盐渍地,不少农民大概又开始头疼了。


盐碱地地貌照片

(图片来源:作者提供)


但你可能不知道,盐渍土壤其实是十分重要的资源。十月,习近平总书记在山东调研时,就特别考察了黄河三角洲盐碱地综合利用和现代农业发展情况,可见盐渍土的特殊意义。


今天是世界土壤日,就让我们一起来聊聊关于土壤盐渍化的事。


土壤为什么变白了?


盐渍化是盐分在土壤中积聚,导致土壤基本特性恶化和质量下降的过程。


盐渍化可由自然因素引起。如干旱的气候(降水稀少,蒸发强烈),含盐的土壤母质和地层,平坦低洼的地形,滞缓的地下水流等等。降水量少但蒸发强烈的地区,盐分很容易聚集在地表;地势低平的洼地,盐分容易汇集而不易排除;母质含有大量盐分时,土壤形成过程含盐量就会居高不下;地下水埋深(编者注:指地下水水面到地表的距离)浅和地下水矿化度高的区域,地下水中的盐分很容易随土壤水分迁移并在地表积聚。


盐渍化也可能是人类活动引起的。不当生产活动会改变原有土壤水盐运动规律,引起土壤中可溶盐的积聚,造成土壤的次生盐渍化,同样会严重影响土壤的生产能力和生态功能。如发展灌溉过程中设施不配套与管理不当、运用咸水和碱性水进行灌溉、发展设施栽培生产时管理不到位、大中型水利工程建设中不注意盐渍化防控、大水面养殖等,都可能导致土壤发生次生盐渍化。


盐渍化景观和剖面盐分分布照片

(图片来源:作者提供)


盐渍土有什么特点?


土壤盐渍化后,我们“收获”的就是白花花的、植被斑驳的盐渍土。盐渍土包含了不同类型和不同程度受盐碱成分影响和作用的土壤,其中,沿海广阔的滩涂盐渍土壤,西北内陆白茫茫的盐碱滩可能是我们关于盐渍土的最初印象。其实除了这些以外,我国盐渍土还包括了黄淮海平原的潮盐土、东北的苏打碱土等多种类型。


滨海区域盐渍土


东北和西北的盐渍土


盐渍土之所以让不少人头疼,是因为其中含有大量的盐碱成分,会导致土壤板结,土壤透水性差,盐分不易下渗排出;较高的盐浓度还会增加土壤溶液渗透压,减弱植物根系吸收水分和养分的能力;部分盐离子(钠离子和氯离子)会导致植物细胞损伤,使植物受到毒害;盐渍土上植物生长受限,土壤生物数量少且活性弱。


总的来说,盐土和碱土基本是不毛之地,重度盐渍化土壤上主要有盐生和耐盐植物生长,而在轻中度盐渍化土壤上,一般植物生长也会受到明显抑制。


重度盐渍化景观照片

(图片来源:作者提供)


盐渍土在哪里?


盐渍土分布涉及世界范围内100多个国家和地区,面积约为165亿亩。


世界盐渍土分布图(图片来源:Wicke  et al., 2011)


我国盐渍土总面积近15亿亩,可利用盐渍土资源约5.5亿亩,集中分布在滨海、西北内陆、东北松嫩平原、黄河上中游和华北区域,其中相当部分区域是我国重要的粮食生产基地。


目前,我国具备农业改良利用潜力的盐渍土面积约为1亿亩,主要集中分布在吉林、宁夏、内蒙古、河北、新疆、江苏等18个省、市和自治区。总体而言,我国盐渍土的分布呈现北方多、南方少的特征。


白土地,大用处


盐渍土面积广阔,耕地中也有大量盐渍化土壤分布。尽管前文中提到盐渍土基本是“不毛之地”,但其实,它可是有着巨大的利用潜力。具体来说,盐渍土是重要的后备土地资源,同时,治理利用盐渍土还可以提升区域生态功能,在应对全球气候变化问题中也可发挥重要作用。


1.重要的后备耕地资源


盐渍土分布的相当部分区域是粮食主产区,但盐渍化土地生产力较低,农业发展形势严峻。大多数农作物耐盐能力较弱,轻中度土壤盐渍化会造成作物产量下降10%~50%,重度盐渍化会造成粮食减产75%以上,有时甚至绝收。因此,盐渍土改良是增加盐渍区土地生产力,扩增后备耕地资源的重要途径


到目前为止,国内学者针对西北内陆、黄河上中游、东北松嫩平原、东部沿海等不同区域土壤盐渍化的发生发展特点,已提出有针对性的盐渍土分类治理技术模式


盐渍土的治理利用主要从减少土表蒸发、控制地下水位、改良土壤结构、增强土壤肥力、改善土壤环境等方面进行,集成应用暗管明沟排水、水盐肥调控、生物改良、滴灌等生态集成技术模式,将盐渍土壤从不毛之地改良成为高产良田,成为保障耕地安全的黄金后备资源,为国家粮食安全提供重要保障。


2.植被建设提升盐渍区生态功能


盐渍化抑制植物生长,使得生态景观和生态保护问题更加突出。如内陆地区的盐碱荒漠地带,因正常植物无法生长,沙漠化程度严重,生态环境问题亟待改善。


盐碱地的植被建设能有效美化生态景观,同时可以发挥防风、固沙、牧草生产和水土保持等功能,提高生态系统稳定性,增强环境承载能力。同时,盐碱地在植被恢复过程中,能有效改善土壤理化性质,增加生物多样性,为盐碱地的进一步开发和利用奠定基础。


盐渍区植被建设

(图片来源:作者提供)


3.重要的固碳潜力


土壤有机碳库是陆地生态系统中最大且最活跃的碳库,土壤有机碳对土壤生产力有着重要影响,其变化以及调控也是全球碳循环过程的一部分。盐渍土有机碳含量较低,自然状况下的盐渍土上植物生长受到抑制,微生物活性低,有机碳矿化速率慢,土壤外源碳输入小,因而其潜在固碳能力相比其他陆地生态系统更高


我国盐渍土的土壤碳密度整体较低,盐渍土治理改良进程中,土壤有机碳积累和持续地力提升是发挥土壤碳汇功能的重要过程,其土壤碳库存的增加对实现我国土壤总碳汇提升,实现固碳减排具有重要意义。


结语


盐渍土治理利用是保障耕地红线、保护生态环境和实现固碳减排的重要途径,其治理利用过程中应更多运用生态治理方法,如加强生物技术、生态排盐控盐技术、盐碱障碍消减和养分增效技术的应用以及智慧农业精准治理方法的引入等。


盐碱地是一个复杂的生态系统,其治理利用应兼顾提升质量、保护环境和增加碳汇等综合原则,让治理后的盐渍土成为首要的后备耕地资源,同时为我国和全球范围的生态保护和固碳减排做出贡献。


参考链接:

[1] 韩冰,王效科,逯非,等. 中国农田生态系统固碳现状和潜力[J]. 生态学报,2008,28(2):612-619.

王遵亲. 中国盐渍土[M]. 北京: 科学出版社, 1993: 130-161.

[2]杨劲松,姚荣江,王相平,等.中国盐渍土研究:历程、现状与展望[J/OL].土壤学报,2021. https://kns.cnki.net/kcms/detail/32.1119.P.20211112.0951.002.html

[3]杨劲松, 姚荣江, 王相平,等. 河套平原盐碱地生态治理和生态产业发展模式[J]. 生态学报, 2016.

[4]杨劲松,姚荣江. 我国盐碱地的治理与农业高效利用.中国科学院院刊.2015(30): 162-170

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[6]Wicke B, Smeets E, Dornburg V, et al. The global technical and economic potential of bioenergy from salt-affected soils[J]. Energy & Environmental Science, 2011, 4(8):2669-2681.

[7]Olsen M W, Frye R J, Glenn E P. Effect of salinity and plant species on CO2 flux and leaching of dissolved organic carbon during decomposition of plant residue[J]. Plant and Soil, 1996, 179(2): 183-188.

[8]Yao RJ, Yang JS, Wang XP, et al. Response of soil characteristics and bacterial communities to nitrogen fertilization gradients in a coastal salt-affected agroecosystem, Land Degradation & Development, 2021, 32: 338-353


作者:谢文萍 王相平 孙瑞娟

作者单位:中国科学院南京土壤研究所





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