土壤碱化的原因十篇

时间:2023-11-30 17:46:32

土壤碱化的原因

土壤碱化的原因篇1

关键词:盐碱土壤 修复 综述

土壤是人类农业生产极为重要的自然资源,是植物、作物生长发育的重要载体。然而,由于漫长的历史进程中,自然或人为作用使得很多土壤出现盐碱化的趋势,尤其随着设施栽培的进一步发展,连作和非科学的种植方法,使得土壤盐碱程度增加,从而不利于作物的生长发育,影响正常的农业生产。土壤盐碱化是一个世界性问题。世界大约20%的灌溉农业用地受到盐碱化的影响,我国约有1亿hm2盐碱土壤,干旱、不合理耕作、落后的排水设备、设施栽培等因素导致土壤次生盐碱化日益加重。而土地的有限性决定了人们有必要对盐碱土壤进行修复研究与实践,从而修复改良盐碱土壤,使之适宜农作物的生长发育,便于农业耕作,提高区域经济,促使区域社会发展。

1、土壤盐碱化形成条件及类型

土壤盐碱化的原因很多,主要与气候干旱、地势低洼、排水不畅、地下水位高、地下水矿化度大等因素有关,母质、地形、土壤质地层次等对盐碱化的形成也有重要影响。

中国土壤盐碱化类型主要有以下几种:一是现代盐碱化:在现代自然环境下,积盐过程是主要的成土过程;二是残余盐碱化:土壤中某一部位含一定数量的盐分而形成积盐层,但积盐过程不再是目前环境条件下主要的成土过程;三是潜在盐碱化:心底士存在积盐层,或者处于积盐的环境条件(如高矿化度地下水、强蒸发等),从而可能发生盐碱成分在土壤表面积聚的情况,而导致土壤的潜在盐碱化。

2、盐碱土壤修复方法及评述

修复盐碱土壤的方法有众多,按其修复的原理大致可划分为物理方法、化学方法、生物方法[1],生物方法又有植物修复法、动物修复法、微生物修复法、其它修复法及利用2种或数种方法的综合修复方法。

2.1 物理修复方法

物理修复方法就是建设一定的水利工程,通过水流的作用对其盐碱土壤进行修复,通过土壤水的动力学运动将盐碱排除或降低盐碱含量。利用土壤水动力学行为,可以达到对土壤中盐碱成分的一定程度的降解,经罗朋[2]研究可知,不同的灌溉方式下,水动力运动方式将对土壤中的盐碱成分随水体运动而达到一定程度的降解作用。但改变原有的盐碱土壤的人渗能力是修复盐碱土壤的关键因素,只有这样才能有利于盐碱成分随土壤水运动达到降解的可能[3]。电流法:通过电流的作用,使土壤中盐碱成分的阴阳离子定向移动,达到降解土壤中的盐碱含量。杨柳青等[4]利用电流的作用对干旱区盐碱土壤进行修复试验研究,效果良好。土壤成分置换法:有目的地在土壤中添加有效物质,加以搅拌使之拌合均匀,使土壤的容重、孔隙率、渗透系数、pH值、含水率等因素发生有利的改变,改善土壤的物理性状和化学性状。

杨海儒[5]以松嫩平原大庆地区盐碱地为研究对象,利用石膏、粉煤灰与糠醛渣3种物质的3个水平正交设计了8种不同处理。通过田间试验,研究了不同改良剂组合对盐碱土的物理性质、化学性质的影响,并分析了影响机理,结果表明其对盐碱土壤改良效果良好。

盐碱土壤修复的物理方法还应有其它方式,但有待研究开发。物理方法简单明了,其费用也不是很高,对环境的负面影响极小。

2.2 化学修复方法

盐碱土壤的化学修复方法是利用各种化学药剂或化学物质对盐碱土壤进行修复,这些化学药剂和化学物质众多,其修复的原理在于与土壤中的化学物质发生化学反应,降解原盐碱土壤的盐碱成分和其它化学成分,从而达到对盐碱土壤修复的目的。例如有利用脱硫废弃物的,如李明等[6]利用脱硫废弃物改良不同类型盐碱地种植马莲,试验研究得到良好的效果;有利用脱硫石膏有效降解土壤中碱度的,如张峰举等[7]利用脱硫石膏对次生碱化盐土进行改良,发现效果较好;有时2种或数种化学物质被利用于盐碱土壤改良,例如张葛[8]使用GLS改碱剂和磷石膏对盐碱土壤进行了改良试验研究,试验后盐碱土的pH值、总碱度、交换性Na、CEC等指标都得到下降,并且改良后的盐碱土的营养成分和酶活性与原土相比,有一定程度的提高,盐碱土壤得到修复改良。

盐碱土壤的化学修复方法,所花费的费用较高,且其最大的弊端在于在对盐碱土壤修复的同时,用来作为土壤盐碱成分的修复用的化学物质,在与土壤中化学物质发生反应之后生产的新物质,很有可能造成二次土壤污染,故较危险,难以准确把握。

2.3 生物修复法

盐碱土壤的生物修复方法是最近广为关注的修复方法,也是最有前景的修复方法,包括植物修复方法、动物修复方法和微生物修复方法3种。

2.3.1 植物修复方法 盐碱土壤的植物修复方法主要是种植耐盐或耐碱植物,通过植物的生长发育吸收土壤中的盐碱成分,从而降低土壤的盐碱度,达到对盐碱土壤的修复目的。在这方面,由于修复方法的功效较强,且经济实惠并自然环保,从而研究成果较多。这些植物主要以某些草类植物为主,哈玲津等[9]针对天津市蓟县、西青和大港的荒地土壤和耐盐碱的4种野生植物(猪毛菜、草木樨、艾蒿和补血草)进行盆栽试验。植株生长5个月后,测定土壤的各项理化指标。结果显示,4种植物均大大降低土壤总盐量,猪毛菜可以不同程度地降低土壤中碳酸根离子和硫酸根离子和有效磷;补血草对降低土壤硫酸根离子和水溶性钙较有效;草木樨和艾蒿可以明显增加土壤有效氮含量。研究结果综合分析表明,这4种野生耐盐植物对改良盐碱地土壤效果明显。种植星星草可以一定程度地修复盐碱土壤,丁海荣等[10]综述了近年来对星星草形态结构、生物学特性、耐盐生理特性及种植后对土壤养分结构的影响研究,发现经人工种植后星星草在盐碱地不仅可以正常生长发育,同时具有较好的饲用价值,最主要的是对盐碱土壤具有很好的改良效果。种植一些耐盐碱树木在一定程度上也可以做到对盐碱土壤进行修复,例如陈志强[11]研究表明,沙枣、白蜡、杜梨、甘蒙柽柳、甘肃柽柳、多枝柽柳、西伯利亚白刺和齿叶白刺较适合在中度苏打盐碱土上生长;盐生白刺、甘蒙柽柳、甘肃柽柳、多枝柽柳、西伯利亚白刺、齿叶白刺适合在高土壤含盐碱量下种植。肖鑫辉等[12]研究表明,野生大豆也是良好的盐碱土壤修复植物;闫秀丽[13]研究表明,合欢作为一种耐寒耐旱植物,喜光具有根瘤,对盐碱土壤也有一定的修复功效。对于盐碱土壤的修复植物的寻找首先应在盐生植物中找寻,盐生植物由于其特有的生理生态特性,对盐碱成分有一定的抗性,决定了其对盐碱的耐性,从而达到对盐碱土壤的修复效果。武春霞等[14]通过植物的耐盐胁迫试验发现了草木樨、猪毛菜、艾蒿和补血草4种耐盐生植物对盐碱土壤的修复功效;苏忠[15]研究表明,罗布麻也是一种对盐碱土壤具有一定修复功效的植物;刘润进等[16]研究指出,高羊茅和芨芨草也可以作为修复盐碱土壤的可选植物;马章全等[17]研究表明,杂交狗尾草对盐碱土壤也具有一定的修复功效;诗雨[18]介绍了印度海盐化学研究所研究出在海滩盐碱地上种植一种被称为“爱普斯的吸盐植物来为盐碱地脱盐取得了成功。马章全等[19]研究表明,野豌豆与箭等豌豆、毛苕、山野豌豆耐旱、抗寒、耐瘠薄、抗盐碱土壤,特别适于红壤土和生荒地生长。我国科研人员研究表明,植物马鞍腾[20]、黄花草木樨[21]对盐碱土壤也有一定的修复功效。张瑛等[22]在种植6a苜蓿的盐碱地上,通过对苜蓿地和未种植苜蓿的盐碱荒地(对照)的pH值、盐分及养分的化验测定,结果表明,在盐碱地上种植苜蓿可明显改良盐碱土壤;在0~60cm的耕作层中,苜蓿地的全盐含量比对照下降了29.8%,有机质比对照提高了4.5%。垂柳和四翅滨藜也被用于盐碱土壤的修复,丁丽萍等[23]的研究表明,四翅滨藜对盐碱土壤的修复功效高于垂柳。盐碱土壤的植物修复方法具有很大的潜力,其生态环保、新的修复植物不断地被探索开发与利用。先进的生物技术利用于盐碱土壤的植物修复法将大有作为。

2.3.2 动物修复方法 盐碱土壤的动物修复法可以利用一些土中生存的动物,如蚯蚓在生长发育的过程中,将体内的某些分泌物排放于盐碱土壤中,与土壤中的盐碱成分发生化学反应,达到降解土壤盐碱度,改良盐碱土壤。同时由于动物的生理活动,松动土壤,改善土壤的孔隙度和含水率等。但盐碱土壤的动物修复法研究成果欠缺,有待于继续探索研究。

2.3.3 微生物修复方法 盐碱土壤的微生物修复方法是利用某些微生物的生理活动达到改变土壤中的盐碱成分,进而达到降低盐碱浓度和盐碱量。这方面的研究,最近较为活跃,并有不少研究成果。有利用真菌来对盐碱土壤进行修复的,如柳威等[24]利用丛枝菌根真菌在盐碱土壤中大量分布,研究指出它的存在可以增强盐碱植物的生长、促进营养吸收、提高光合作用和抗氧化,同时分析了盐胁迫对丛枝菌根真菌的孢子萌发、菌丝生长、菌根形成和菌根侵染的影响。利用具有活性的微生物菌肥施用于盐碱土壤中,通过微生物的生长、繁殖等作用于盐碱土壤使其盐碱成分得到降解,如宋家清等[25]对滨海盐碱土壤施用活性微生物菌肥,探讨菌肥浓度分别对表土层和5cm土层土壤养分、盐分和pH值的作用,研究结果表明,施用菌肥后表土层铵态氮含量增加明显,速效钾含量一定程度增加,速效磷变化不大,硫酸盐含量降低明显,氯化盐含量下降需要较高菌肥浓度;5cm土层铵态氮含量下降明显,速效钾含量一定程度增加,速效磷变化不大;硫酸盐升高明显,氯化盐变化较小;施用菌剂处理后土壤酸碱度降至中性。利用耐盐碱细菌对盐碱土壤进行修复,要求细菌对植物没有过大的损害作用,故此张广志等[26]不少科研人员在此方面,对盐碱土壤中的耐盐细菌进行了大量的筛选和签定研究工作。盐碱土壤中嗜盐碱细菌对盐碱土壤的修复具有良好的效果[27]。中国科研工作者多年的研究实践表明,利用外生菌根菌对pH12以下的盐碱土壤进行修复,已取得一定的成效。

2.4 其它修复方法

某些情况在进行盐碱土壤修复研究中,难以对该修复方法进行归类,因修复的主导因素难以确定。一般情况下,利用植物对盐碱土壤进行修复过程中,植物根部的菌类在此过程中起到很大的作用。殷小琳等[28]综合近年来国内外在菌根植物抗盐碱方面研究成果,从植物生理的角度总结和论述了在盐胁迫下菌根提高寄主抗盐碱性的机理,阐述了菌根在提高寄主抗性的同时对盐碱地土壤的改良作用,为用生物方法改良盐碱地提供参考。

此外,人们还可通过一定的盐碱土壤种植制度来达到对盐碱土壤的修复目的,陈冠文等[29]研究表明,盐碱土壤的改良与种植制度是一对互相制约、互相促进的矛盾;对新疆29团场近几年资料的分析结果表明,不同轮作方式对地下水埋深、土壤含盐率和土壤返盐率均有明显影响;指出合理的轮作方式,应在保证当年丰收的同时,还应有利于改土治碱的长远目标。张金政等[30]研究发现,中国盐碱土壤中含有大量的AM菌,这一发现将有利于人们进一步开发利用AM菌对盐碱土壤进行修复。

2.5 综合修复方法

盐碱土壤的综合修复方法是利用2种或3种甚至数种方法同时对盐碱土壤进行修复。这种综合利用的目的是互相弥补不足或加大修复功效。综合修复方法往往达到更好的效果,这是研究的前沿所在。研究成果也像雨后春笋一样大量涌现。

张金柱等[31]将生物有机肥施人轻度盐碱土中,研究其对土壤理化性质的影响,结果表明,生物有机肥可以改善轻度盐碱土pH值,有效缓解由于植物生长所造成的土壤养分的消耗,指出生物有机肥可在轻度盐碱土中广泛使用,在施用时应根据不同地区的土壤气候条件确定最佳施肥量。

由于土壤盐碱的排解必然和土壤中的水动力学运动密切相关,从而可建立生态湿地,利用其物理、化学和生物的综合作用对盐碱土壤进行修复,柴秀梅等[32]撰文阐述了该修复方法的可行性。

范建征等[33]就盐碱土壤的综合治理提出了一些新的思路,指出可以通过不同的耕种方式、施肥并结合灌溉排水来达到对盐碱土壤的修复目的。

随着科技的发展,一些盐碱改良剂被用于盐碱土壤的修复治理,魏坤峰等[34]指出利用盐碱改良剂治理园林绿地土壤是一项可行、投资小、实用的捷径,能显著地提高绿化成活率。李国萍等[35]将盐碱改良剂“施地佳”用于盐碱土壤改良和补充盐碱耕地营养源,并阐述了修复机理。白亚妮[36]利用硫磺和微生物的共同作用对盐碱土壤进行修复,取得一定的研究价值。杨宇等[37]研究验证了生化黄腐酸土壤改良剂对盐碱土壤的改良效果及对蔬菜作物生长发育的影响。指出菜田盐碱土壤施用一定量的生化黄腐酸土壤改良剂有较明显的改碱效果,并可改善植株的生长发育。陈金海等[38]利用互花米草和羊粪混合堆肥还田对滨海盐碱土壤进行修复,结果表明效果良好,在达到一定程度降解盐碱成分的同时增强土壤肥力。据张文俭等[39]研究可知,不同的农业耕作模式也是对盐碱土壤修复的不同方式,对土壤的诸多物理、化学和生物指标有不同的影响效果。张国荣等[40]采用浅耕翻、施用磷石膏、施用糠醛渣、施用有机肥、建植星星草人工草地或星星草+羊草人工草地等不同改良方法对盐碱土壤进行修复研究,结果表明,综合使用效果比任何单一方法都好。

盐碱土壤的综合修复方法具有涉及因素多、全,各因素相互作用、相互促进,考虑全面和修复功效高的特点,是盐碱土壤修复的发展方向。

3、存在问题与展望

盐碱土壤的修复是生态环境的修复的一个重要方面,修复的方法众多,功效不一,故其评价指标和体系有待于选定和建立,以判断各修复方法的优劣。修复盐碱土壤的植物和动物及微生物的筛选将耗费众多科研工作者的大量精力,但又必须去努力实践方能不断扩充盐碱土壤的生物修复方法。能否通过高科技手段,缩短实践时间,更为准确和有效找寻到高效修复盐碱土壤的生物。因为知道盐碱地野生植物具有良好的耐盐碱特性,其本身很有可能作为盐碱土壤修复优选植物,故在筛选盐碱土壤的修复植物时可以少走很多弯路。

如何正确地综合数种修复方法相互促进、相互巩固修复功效是广大科研工作人员非常值得探索的科研难题。同时,新的高科技应当应用到此方面,例如基因工程就可以应用于选育盐碱土壤的修复生物。

总之,在盐碱土壤的修复研究方面,中国科研人员有很大的研究起色和众多研究成果,但研究探索的道路还很长,还得不断努力,只有找准方向才能取得更大的硕果。

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土壤碱化的原因篇2

关键词 滨海盐碱地;原土绿化;河北唐山;曹妃甸工业区

中图分类号 S728 文献标识码 B 文章编号 1007-5739(2013)19-0234-02

盐碱土是地球上广泛分布的一种土壤类型,河北省盐渍化土壤面积达60万hm2,其中沿海前沿地带盐渍化土面积23.82万hm2 [1],主要分布在唐山、沧州和秦皇岛。盐渍化区域集中在丰南区、曹妃甸区、黄骅市和海兴县,总面积1 788 km2 [2]。该地区土地沙化、土碱水咸、植被覆盖率低,严重制约了沿海地区的经济发展。盐碱地治理是一个世界性难题,各地的专家学者都在探索盐碱地改良的有效方法,截至目前,没有重大突破,基于此,研究滨海盐碱地绿化技术刻不容缓。

1 曹妃甸地区概况

曹妃甸原是位于唐海县南部45 km处的海岛,已经人工吹沙造陆成为面积逾200 km2的人工陆地。曹妃甸地区属于大陆性季风气候,多年年平均气温11.4 ℃。多年年平均降水量554.9 mm,降水多集中在夏季,旱涝危害大。曹妃甸地处渤海北岸,地势低洼,河道淤塞,形成季节性积水的沼泽地,使这些地方的土壤发生脱盐化和沼泽化过程。由于海潮、海啸的浸袭和海水的浸渍,大部分区域地下水都有深厚的咸水层,埋深0.8~1.5 m,水化学类型为Cl--Na+-Ca2+型。曹妃甸吹填造陆后地基软,土壤中含水量高,含盐量高,吹填 “生土”没有经过熟化,脱盐降碱依靠自然降雨,生态系统薄弱,植被覆盖率低。土壤含盐量高达1%~4%,土质黏重,透气性差,水矿化度高达11.7~33.8 g/L。总体呈现灰色景观,生物生产力低下。

2 盐碱地的分类和形成原因

2.1 盐碱地的分类

盐碱地在利用过程当中,可以分为轻盐碱地、中度盐碱地和重盐碱地。轻盐碱地含盐量在0.3%以下,pH值为7.1~8.5;中度盐碱地土壤含盐量在0.3%~0.6%,pH值为8.5~9.5;重盐碱地含盐量超过0.6%,pH值为9.5以上。

2.2 盐碱地的形成原因

各种盐碱土都是在一定的自然条件下形成的,其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配,从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来[3]。

盐碱地的形成受多种因素的影响。在半干旱地区,春秋气温升高,地表蒸发量大,降水量小,地下水中的盐分随毛管水上升而聚集在土壤表层,这是主要的“返盐”季节;夏季雨水多而集中,大量可溶性盐随水渗到下层或流走,这就是“脱盐”季节[4]。在海拔低的沿海地区,由于因海水浸渍,可形成滨海盐碱土。同时地下水位高,水的矿化度大,也容易积盐。

3 盐碱地原土绿化技术

3.1 工程排盐、控盐

3.1.1 铺设隔离层。试验地使用碎石铺设隔离层,深1.0~1.5 m,宽1.5~2.0 m,厚度20 cm,将一级排盐盲管铺设在隔离层中,并在隔离层上下与土壤间铺设土工布防止土壤颗粒透过隔离层堵塞一级排盐盲管,地下水上升或者淡水淋盐时,盐分通过隔离层流入排盐盲管排出(图1)。

3.1.2 安装排盐系统。排盐管道干支两级“T”型布置,双向汇流。一级排盐盲管采用Φ60 mm有孔、无缝双壁波纹管,铺设于隔离层中,埋深1.0~1.5 m,坡度3‰~5‰。二级排盐管采用Φ110 mm PVC无孔、无缝,埋深略低于一级排盐盲管,以利于一级排盐盲管盐水流出,坡度3‰~5‰。二者由接头井连接,二级排盐管安装有截止阀,可根据含盐量状况控制排水,直接排入纳潮河(图2)。

管道排盐系统一是有效调控试验基地土壤的地下水位,使其处于土壤返盐最小地下水埋深(即临界水深)以下;二是利用灌溉水和降雨对盲管以上的含盐土壤进行洗盐,通过管道排盐系统将含盐碱的水排出,使盲管以上的土壤成为适宜植物生长的土层;三是截止阀的开关可以避免养护后期的漏水漏肥,有效降低盲管下层土壤含盐量,促进深根性植物生长。经过几年盲管排水系统的作用,可以逐渐降低土壤盐碱性,改善土壤质量。

3.1.3 滴灌淡水洗盐。通过淡水洗盐,使土壤的全盐含量降低到适合植物生长的范围内,其原理是“盐随水来,盐随水去”[5]。本研究采用滴灌淋盐的方式,其主要特点是灌水量小,滴头流量为2~12 L/h,1次灌水延续时间较长,灌水的周期短,小水勤灌,使淡水均匀地渗入土壤。水沿土壤空隙下渗,将土壤中的盐溶解带走,使土壤盐分降低。春季返盐时,将滴头流量开至最大进行大水压盐,但又不会造成大量积水,有效避免了大水漫灌造成土壤沉降板结,保持土壤结构稳定、通透性好,避免内涝影响植物生长。不但可快速降低土壤含盐量,又不会造成土壤板结和淡水浪费,是盐碱地原良的重要技术措施,但在大水压盐及大雨过后,要对地表及时进行划锄保墒。

3.2 盐碱土壤质地改良

3.2.1 土壤结构改良。曹妃甸工业区土地是由渤海底积淤泥吹填而成,改良土壤结构,调节土壤容重至1.1~1.3 g/cm3,增加通透性,减少地表水分的蒸发,抑制盐碱的上移和积累,促使土壤向良好结构转化。此次研究针对曹妃甸吹填后土壤黏重或黏土层、砂土层相间,掺沙子或砂土采用深层旋耕,或机械掺拌,提高淤泥状土壤的通透性;在局部地段或小面积绿化时掺拌珍珠岩及草炭,改良黏土的通透性;在表层施用5 cm厚的经过堆置腐熟有机肥料平铺后耕翻20~40 cm深土层;利用季节的变化,对土壤进行自然改良,夏耕晒垡、冬耕冻垡,通过干湿、冻融交替从而促进团粒结构的形成。结果表明,改良后表层土壤(0~30 cm)含盐量下降50%,其平均值由原来0.80%降低至0.41%;30~60 cm土壤含盐量平均值由0.63%下降至0.42%,二者pH值变化不显著。

3.2.2 增施有机肥,改良盐碱地。在盐渍良和次生碱化防治中增施有机肥料有着不可替代的重要作用。盐碱地一般有低温、土瘦、结构差等特点。有机肥经微生物分解形成腐殖质,腐殖质可以促进团粒结构形成,从而使孔隙度增加,透水性增强,有利于盐分淋洗,抑制返盐[6]。除上述作用外,腐殖酸还可中和土壤的碱性,加速分解养分,促进养分转化,提高磷的有效性[7]。此外,有机质本身的吸附力也具有一定的缓冲盐碱危害的作用。因此,增施有机肥是改良盐渍土的重要措施。

试验地的盐渍土施用腐熟秸秆、腐熟牛粪、鸡粪有机肥料及磷石膏等有效降低了土壤含盐量,施肥之前试验地土壤0~30 cm平均含盐量为0.65%,pH值为8.45,土壤30~60 cm平均含盐量为1.05%,pH值为8.22;施肥之后,土壤0~30 cm平均含盐量为0.34%,pH值为7.35,土壤30~60 cm平均含盐量为0.66%,pH值为7.52。土壤含盐量分别降低了47%和37%,pH值下降明显。

3.2.3 生物改良。乔、灌、草合理配置,用地被物(草坪或花卉)全面覆盖地表,减少地表水分蒸发,有效地抑制土壤返盐。研究于2010年3月实施了耐盐碱植物的种植,经过7个月的生长,使地面得到覆盖,根系生长层内土壤盐分大大下降,极大地阻止了地面返盐聚盐。

3.3 养护管理技术及次生盐防控措施

3.3.1 盐碱地绿化水盐动态监测。根据试验地土壤、水文地质和地 形地貌的特点以及灌溉排水条件,在试验地内选定若干定位点,定期进行地下水位、 水质、 土壤水分和盐分的观测。一般地下水每个季度要监测1次,土壤盐分每月监测1次。如果发现土壤盐分偏高,应及时采取措施对试验地降盐、降碱。

3.3.2 盐碱地绿化养护管理。滨海盐碱地的特殊立地条件,决定绿地的养护管理非常重要,根据多年经验,绿地养护管理要遵循以下技术要点:在春、秋2季土壤返盐返碱时,用大水滴灌地表,使析出盐分溶于水,并随水流走。土壤中所含盐碱随水渗透到植物根系以下,由排盐盲管排出。在天气干旱缺水时,适当补水,本着“不干不浇、浇则浇透”的原则进行浇灌;多施磷肥和有机复合肥,在返碱期间还要增施磷石膏来降碱;结合植物长势,以保持生物量为先,植物造型为后,但由于曹妃甸地区海风大且持续时间长,为防止苗木刮倒或新条扭曲变形影响树形,要控制苗木生长量,将新枝抽条控制在1 m以内;结合水盐调控,在大水滴灌后或是大雨过后要及时划锄,打破板结,抑制盐分上升;病虫害防治要以预防为主,治理为辅,多查多看,早发现早治理;注意冬季防寒、防风、防倒伏,新植常绿苗木要设防风障,减少因自然灾害带来的损失。

4 结语

盐碱地特定的土壤条件决定了其改良的复杂性。工程排盐采用一级排盐管、二级排盐管及截止阀的相互作用,快速降低种植层土壤含盐量;对盐碱土壤质地采取物理改良、增施有机肥及植被覆盖等措施,三者结合减小了盐渍土的黏重性,增加其通透性,降低其含盐量;苗木种植后期养护管理不可或缺,不但防止次生土壤的盐碱化,而且要使改良后的土壤进入良性循环,使其成为真正的“好土壤”。将3种方式结合,在不换土的情况下进行盐碱地原良,节省成本,符合绿色、循环、低碳的可持续发展原则,可为我国盐碱地绿化提供参考。本研究已申请专利,专利号为201310328902.3。

5 参考文献

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[3] 杜贵尚,王兆燚,姜海华.盐碱地绿化技术研究——以宁波北仑区为例[J].中国园林,2012(11):115-119.

[4] 程寻.天津滨海盐碱地绿化管理研究[D].天津:天津大学,2008.

[5] 潘冬梅,袁卫国,杜金城.唐山市唐海县滨海盐碱地绿化技术研究[J].安徽农业科学, 2010,38(10):5229-5231.

土壤碱化的原因篇3

关键词:盐碱地;土壤节肢动物群落;垂直分布;改良措施

中图分类号:S154.5 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)11-2785-07

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2016.11.018

盐碱土是气候干旱、蒸发量强等情况下形成的一类特殊土壤,其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面的重新分配,致使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来[1]。用脱硫废弃物改良盐碱地是将工业废物的再利用和农业土壤改良相结合的一种改良方式,具有深远的现实意义[2]。盐碱化恢复过程是由物理、化学、生物等多个不同属性过程组成。其中,生物过程尤为重要,土壤节肢动物是土壤生态系统中不可缺少的重要组成部分,在土壤物质循环和能量转化过程中起着重要的作用,同时,土壤生态因子也决定了土壤节肢动物的生存与活动[3-5]。土壤节肢动物群落组成与结构对环境变化或干扰的反应极为敏感,可作为土壤环境监测的敏感因子[6]。土壤线虫[7]、原生动物[8]、蚯蚓[9]、甲螨[10,11]等类群已被应用于作为反映土壤质量的主要指标。土壤盐渍化对土壤节肢动物群落演变过程的生态驱动机制逐步受到关注,土壤节肢动物的种群分布、密度及生物量与土壤理化性状、土壤酶活性、有机物含量及肥力结构密切相关。中国北方干旱区盐碱化生境如黑河流域[12,13]、吉林羊草草原盐碱生境[14]、宁夏银川北部盐碱改良地试验区[15,16]、新疆尼勒克农田[17],湿地盐碱化生境如崇明瀛东[18]、扎龙湿地[19]、豫东黄河[20]等不同盐碱化生境中陆续开展的一系列土壤节肢动物生态学研究表明,土壤pH、可溶性盐、碱化度、有机质等是影响土壤节肢动物的主要因子,而且受气候因子(温度和降水)的季节变化影响,不同盐碱化生境的优势类群差异很大。土地利用、覆被变化和生态系统管理措施对黑河流域土壤盐渍化及土壤节肢动物群落演变特征的耦合可显著改变土壤节肢动物群落结构[12,21]。

土壤盐碱化是目前制约宁夏农业增产的土壤因素之一,用脱硫废弃物改良盐碱地正逐步深入,并成为盐碱化生态恢复的有效途径。研究盐碱化恢复过程中土壤节肢动物群落和土壤环境的演变特征,为进一步解析盐碱化生态系统的生物过程演变机制奠定基础。为此,本研究通过调查不同改良措施下盐碱苜蓿地土壤节肢动物群落的结构,分析土壤节肢动物群落与环境因子间的关系,旨在揭示土壤节肢动物对盐碱化恢复的响应,为深入揭示盐碱化恢复的生物过程机理和制定有效的恢复措施提供科学依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区自然概况

研究地位于宁夏平罗西大滩试验基地(E106°22′50″,N38°48′18″,海拔1 095 m),地处河套平原西南部,地势平缓低洼,境内分布有中国乃至世界特有的龟裂碱土。该地属典型的北温带大陆性气候,年平均气温8.50 ℃,年平均降水量180 mm,主要集中在7~9月,平均海拔1 100 m。地下水埋深约1.50 m,盐分类型主要有NaCl、Na2SO4、Na2CO3,土壤质地黏重,透水性差。土壤碱化度为15%~60%,pH 8.00~10.40,全盐含量0.25%~0.65%。

1.2 样地设置与土壤节肢动物采集鉴定

样地设在6×6拉丁方设计(36个小区)的苜蓿(Medicago sativa)试验田(已种植2年,每年夏季和秋季各刈割1次),小区面积5 m×10 m,总面积1 800 m2,苜蓿株(丛)距10 cm,行距30 cm。共设6个处理,处理1(MXA)不用任何改良技术;处理2(MXB)施脱硫石膏1.5 t/667 m2;处理3(MXC)施改良剂0.5 t/667 m2+有机肥2.0 t/667 m2;处理4(MXD)洗盐灌水定额270 m3/667 m2;处理5(MXE)施脱硫石膏1.5 t/667 m2+灌排措施(同处理4);处理6(MXF)施脱硫石膏1.5 t/667 m2+有机肥2.0 t/667 m2+改良剂0.5 t/667 m2+灌排措施(同处理4)。采样于2014年6~10月进行,每20 d采集1次,共采集7次,同一处理选择3个小区,并在3个小区上各设3个重复。每一样方以200 cm3环刀法分0~5、5~10、10~15 cm三层取土样,带回实验室分别用Tullgren法(干漏斗法)进行分离提取土壤节肢动物[22]。

对采集的土壤节肢动物标本进行鉴定[22-24],因土壤节肢动物成虫和幼虫的生活习性差异较大,所以将成虫和幼虫分开统计数量。

1.3 土壤理化因子分析

在每个样方内,用环刀法按照0~5、5~10、10~15 cm分层取土样,装入袋中,带回实验室,测定土壤全氮、速效磷、速效钾、有机质、pH、全盐和碱化度值[25]。土壤温度和水分含量分别用TP-ST-1和TP-SR-1在样地野外测定。

1.4 数据分析

各类群数量等级划分:个体数量占全部捕获量10%以上为优势类群,介于1%~10%之间为常见类群,介于0.1%~1%之间为稀有类群,0.1%以下的为极稀有类群。以土壤节肢动物密度(D)反映不同样地土壤节肢动物的数量,其含义为100 cm3捕获的土壤节肢动物个体数。土壤节肢动物类群多样性(H)分析采用Shannon-Wiener多样性指数,计算公式为H′=-∑PilnPi,其中Pi=Ni/N,Pi是第i种个体数占总个体数的比率,Ni是第i种的个体数,N是总个体数[26]。

土壤因子对土壤节肢动物群落结构的影响,采用灰色关联的方法分析[27]。关联系数:rij(k)=(Δmin+PΔmax)/Δij(k)+PΔmax,式中,Δmin、Δmax分别为所比较数列的绝对差中的最小值和最大值,P为分辨系数,一般取值在0.1~0.5,本研究取值0.5。

通过SPSS16.0统计软件,采用单因素方差分析(One-way ANOVA)法分析不同样地土壤理化性质、土壤节肢动物群落之间的差异。采用Correlate相关分析中的Pearson指数分析土壤节肢动物密度、类群丰富度与土壤因子的相关性。采用多元线性逐步回归(Stepwise)分析检验土壤节肢动物群落与土壤因子之间的关系。

2 结果与分析

2.1 不同改良措施下土壤节肢动物群落组成

在研究样地共获得土壤节肢动物10 194头,31个土壤节肢动物类群,隶属于3纲11目27科(表1)。依据个体数量划分,土壤节肢动物群落的优势类群为前气门亚目和棘跳科,其个体数分别占群落个体总数的75.52%和10.77%;甲螨亚目和等节跳科为常见类群,其个体数占群落个体总数的7.66%和4.29%;稀有类群为6个类群,其个体数占群落个体总数的1.04%;极稀有类群为21个类群,其个体数占群落个体总数的0.72%。不同样地主要类群略有差异,其中MXA样地优势类群为前气门亚目(77.21%)和棘跳科(10.26%),常见类群为甲螨亚目(9.36%)和等节跳科(1.16%),特有类群为疣跳科、啮科;MXB样地优势类群为前气门亚目(83.80%),常见类群为甲螨亚目(3.42%)、棘跳科(8.48%)和等节跳科(3.61%),特有类群为叩甲科;MXC样地优势类群为前气门亚目(74.90%)和棘跳科(10.61%),常见类群为甲螨亚目(5.83%)、等节跳科(5.51%)和地蛛科(1.13%),特有类群为康(虫八)科;MXD样地优势类群为前气门亚目(76.88%)和棘跳科(11.99%),常见类群为甲螨亚目(6.18%)和等节跳科(3.93%),特有类群为苔甲科;MXE样地优势类群为前气门亚目(60.81%)、甲螨亚目(14.52%)和棘跳科(10.86%),常见类群为等节跳科(8.66%);其中MXF样地优势类群为前气门亚目(73.13%)和棘跳科(14.22%),常见类群为甲螨亚目(7.90%)和等节跳科(2.02%)。

优势类群前气门亚目种群密度在不同样地间差异显著(F=24.472,P0.05)。不同改良措施对稀有和极稀有类群数目没有明显影响,但MXA样地最多,MXE样地次之,MXC样地和MXF较少,说明在人工干扰条件下,稀有类群数目有减少的趋势。稀有和极稀有类群数目受土壤水分量的影响显著(r=0.932,P

由图1可知,不同改良措施对盐碱苜蓿地土壤节肢动物群落类群丰富度(F=1.083,P>0.05)没有显著影响,MXA样地类群丰富度最高,说明农艺措施干扰会降低土壤节肢动物类群丰富度。不同改良措施明显影响盐碱苜蓿地土壤节肢动物聚集程度,MXB样地土壤节肢动物密度显著高于其他样地(F=0.389,P

2.2 土壤节肢动物的垂直分布

本次调查研究中,0~5、5~10、10~15 cm土层总类群数分别为24、22、18个,个体数量分别占调查总体数量的40.26%、41.32%和18.42%。不同土壤层次的土壤节肢动物类群丰富度存在差异,0~5 cm层与10~15 cm层之间存在显著差异(F=6.566,P

不同改良措施对盐碱苜蓿地土壤节肢动物群落类群丰富度和密度随土层而变化的规律的影响略有不同(图3)。0~5 cm层MXA样地的类群丰富度显著高于MXB样地,不同样地间类群丰富度差异不显著(F=1.386,P>0.05)。5~10 cm层MXB样地的类群丰富度显著高于MXE样地,而其他不同样地间类群丰富度差异不显著(F=1.432,P>0.05)。不同改良措施对不同土层的土壤节肢动物密度分布没有显著影响,MXB样地土壤节肢动物密度在3层中均为最高,在0~5 cm层MXF样地最低,5~10 cm层MXC样地和MXD样地最低,10~15 cm层MXC样地最低。

2.3 土壤节肢动物群落与土壤理化因子间的关系

不同样地0~15 cm土层土壤理化因子的测定结果见表2。从表2可知,不同改良措施下,样地间的土壤全氮、有机质、pH、全盐和碱化度有所不同。MXA样地pH、全盐和碱化度显著高于其他样地,5种改良措施下的土壤全盐差异不显著,MXB样地的pH分别与MXD和MXE样地差异显著(P

微地域内土壤节肢动物与土壤环境因子关系十分复杂,利用灰色关联分析方法,选择土壤节肢动物优势类群前气门亚目和棘跳科密度、常见类群甲螨亚目和等节跳密度、稀有类群密度、类群丰富度、总密度、群落多样性指数作为母数列(y),并依次定义为前气门亚目(y1)、甲螨亚目(y2)、棘跳科(y3)、等节跳科(y4)、稀有类群密度(y5)、类群丰富度(y6)、群落密度(y7)、群落多样性(y8)为母数列,对土壤的理化因子(表3)作单因素方差分析,选择差异明显(P

在所有的系数(表3)中,r65最大,r65=r(y6,x5)=0.829 0,表明土壤碱化度对土壤节肢动物群落类群丰富度影响最大。从土壤节肢动物的5个类群来看,在r1j中,即r1j=(y1,xj),r13和r11较大,r14偏小,表明前气门亚目受pH(0.782 6)和全氮(0.761 1)影响较大,受全盐(0.666 6)影响最小;在r2j中,即r2j=(y2,xj),r24和r25较大,r12偏小,表明甲螨亚目受土壤全盐(0.828 5)和碱化度(0.818 7)影响较大,受有机质(0.596 5)影响最小;以此类推,棘跳科受土壤pH(0.743 1)影响最大,受有机质(0.679 2)影响最小;等节跳科有机质(0.682 1)影响最大,受全盐(0.662 5)影响最小;稀有类群受全盐(0.776 5)和碱化度(0.769 0)影响较大,受有机质(0.549 1)的影响最小;类群丰富度受土壤碱化度(0.829 0)影响最大,受全盐(0.810 3)较大,受有机质(0.526 8)影响最小;群落密度受全氮(0.812 1)影响最大,pH(0.796 9)次之,受全盐(0.627 8)影响最小;群落多样性受pH(0.819 4)影响最大,全盐(0.786 5)和碱化度(0.775 8)次之,受有机质(0.549 5)影响最小。

土壤理化因子关联度均值由大到小依次为pH(0.736 7)、碱化度(0.734 5)、全盐(0.734 3)、全氮(0.713 7)、有机质(0.619 4)。土壤节肢动物群落关联度均值由大到小依次为类群丰富度(0.730 6)、群落多样性(0.730 4)、甲螨亚目(0.729 9)、群落密度(0.713 7)、棘跳科(0.713 4)、前气门亚目(0.712 6)、等节跳科(0.671 5)、稀有类群密度(0.659 6)。灰色关联度越大,说明子序列对母序列的影响越大[27]。可以看出,土壤pH、碱化度和全盐与土壤节肢动物的关系密切。群落丰富度和群落多样性与选取的环境因子最为密切,优势类群、常见类群和稀有类群密切程度略低。回归分析表明,土壤节肢动物类群丰富度分别与土壤pH(y=-24.117+3.667x,r2=0.629,F=6.788,P=0.048)、碱化度(y=0.860-0.174x,r2=0.825,F=18.793,P=0.012)和全盐(y=3.702+0.640x,r2=0.618,F=6.472,P=0.044)呈显著的线性关系,说明不同改良措施导致的土壤pH、碱化度和全盐的变化会明显影响土壤节肢动物类群的分布。

对0~5、5~10、10~15 cm土层土壤节肢动物类群丰富度、群落密度和多样性指数(H)与表2的土壤理化因子进行多元回归检验,结果见表4。从表4可见,在0~5 cm土层,土壤全盐和全氮是影响土壤节肢动物类群丰富度(r2=0.951,F=29.253,P=0.011)的决定因素;土壤全氮和速效钾影响土壤节肢动物群落的Shannon-Wiener指数(H)(r2=0.884,F=11.472,P=0.039)。在5~10 cm土层,土壤全盐决定土壤节肢动物类群丰富度(r2=0.813,F=17.386,P=0.014),土壤碱化度决定土壤节肢动物群落的Shannon-Wiener指数(H)(r2=0.690,F=8.910,P=0.041)。在10~15 cm土层,土壤节肢动物类群丰富度、群落密度和多样性指数(H)与土壤因子没有明显的回归关系。

3 小结与讨论

土壤碱化的原因篇4

关键词:盐碱化土地;保护生态环境;园林绿化树木;栽培

在我国黄海、渤海、东海滨海平原等地,分布着大面积的滨海盐碱地。由于盐碱土地含有过多的可溶性盐类,会造成土地出现不少不良症状,绝大多数植物在盐碱土地上难以成活,给绿化工作带来了极大困难。应用园林绿化树木栽培技术改良盐碱地土壤,可以从一定程度上改善城市环境,对实现城市可持续发展有着深远意义。

1 土壤盐碱化概述

土壤中的无机盐离子,如Cl-、K+、Na+等,一般情况下都作为土壤中的营养成分促进植物生长。但其超过一定浓度之后就成为盐分,导致土壤pH值过高,对土壤质量和植被的生长产生严重不良影响。土壤盐碱化的实质是各种易溶性盐类往水平方向和垂直方向的重新分配,使得盐分在集盐的土壤中逐渐累积起来。这会造成土壤一系列物理性质的恶化,如结构粘滞、透气性变差、溶重变高、土壤温度上升慢、水分释放慢、好气性生物活动性变弱、渗透参数低等,还会引起土壤表面的盐渍化加剧。土壤物理性质的恶化会对植物生长产生严重不利的影响。

2 盐碱化对植物的危害及植物的耐盐机理

2.1 盐碱化对植物的危害

盐碱化土壤的有机盐浓度大大超过了适合植物生长的盐浓度,土壤渗透压过高,导致植物无法吸收水分,影响其渗透作用,使其无法进行正常的矿物质营养吸收,严重的还会导致植物水分大量流失,引起植物生理干旱。大量的无机盐离子聚集会破坏植物内部的原生质,使植物无法完成对蛋白质的合成与转化,合成蛋白质的中间产物无法完成转化而大量积累,对植物细胞造成毒害。

2.2 植物的耐盐机理

有一部分植物能在盐碱化的土壤上度过完整的生命周期,这类植物即被称为耐盐碱植物。该植物能够适应土壤较高的盐碱浓度,其主要的原因是其牺牲对K+的吸收。通过牺牲K+,可以使Na+的细胞逐渐积累,并且通过Ca2+调节其K+/Na+通道,向液泡中排出Na+,从而降低细胞质中的Na+浓度。液泡中有一定的Na+,这就为细胞提供了渗透压的调节剂,使其能适应盐碱地土壤溶液的高渗透压,确保植物的矿物营养吸收。

3 盐碱地园林绿化树木栽培技术

3.1 选取合适的树木种类

树木的种类选择是利用园林绿化树木栽培技术对盐碱化土壤进行改良的关键。在选择树木种类时,其成活率、园林绿化效果以及日后的树木养护费用都是需要考虑的问题。世界已知的耐盐碱植物有1500多种,我国就有400多种,针对不同层次的盐碱地,因地制宜,恰当选择耐盐碱树木,便能有效解决上述问题。我国盐碱地类型有内陆、滨海、苏打盐碱地3种,其含盐量各不相同,应就具体情况选择树种,以下根据几种常见含盐量情况推荐几类树种:(1)含盐量0.1%~0.2%时,可供选择的园林树种有:毛白杨、杂交杨、侧柏、刺槐、垂柳、中山杉等,其中侧柏还具有耐干旱和病虫害少的特点。(2)含盐量0.2%~0.3%时,可选择刺槐、杞柳、水蜡树。刺槐不宜在排水不良处种植;水蜡树则容易繁殖,树型也便于控制。(3)含盐量0.3%~0.4%时,生长迅速的紫穗槐是一种不错的选择。(4)含盐量达到0.5%以上时,可供选择的树种有香茶燕子和柽柳。柽柳可防沙、固沙、护岸;香茶燕子则具有观赏价值。

3.2 采用科学的栽培和养护技术

3.2.1 使用ABT生根粉。使用ABT生根粉溶液对苗木或插条进行浸泡,已被大量实验证实能有效提高树木成活率。

3.2.2 打泥浆栽植法。此法使树苗根系在最短的时间内与土壤密接,及时吸收水分,保障树木成活率,尤其适合于珍贵树种。

3.2.3 大穴栽植树盘覆膜。该法采用大穴栽植,挖1m2左右的树穴,将表土和新土分开,晾晒数天后,施足肥料,然后将心土回填定植树苗,并用塑膜覆盖树盘。该方法能有效控制树木的水分蒸发,利于苗木成活,并防止其出现返盐现象。

此外,合理浇水、适当松土、地面覆盖、合理施肥也是对树木实施科学养护,提升苗木成活率的重要手段。

3.3 实行配套的土壤改良措施

适当采取一些配合园林绿化工作的土地改良措施,不仅能有效促进园林树木生长,而且能大大提高土地的改良效果。可采取如下土壤改良措施:抬高栽培床面、铺防碱隔离层、做好排水系统等。

4 结语

现阶段,利用改造盐碱地是一种保护并改善生态环境的重要手段。盐碱地园林树木的栽培意义重大,因此,应加深对盐碱地绿化园林树木栽培技术的研究,为广大绿化工作者们给予更多改良盐碱地的思路,提供更为坚实的理论参考和实践基础。

参考文献

土壤碱化的原因篇5

论文关键词:盐碱土,土壤改良,树种,绿化季节,栽植技术,天路合一

公路绿化具有确保交通安全、景观形成和环境保护等功能,在高速公路设计中越来越受到重视。本文主要研究大庆至广州高速公路松原至双辽(吉蒙界)段的景观绿化施工。该段工程位于吉林省中西部的松原市和四平市境内,存在较多盐碱地,处理好这些盐碱地是该段景观绿化工程的重点和难点。本文针对该区域的土壤特性提出包括土壤改良方案、因地制宜优选树种、分析绿化最佳季节、不同绿化区域的防盐碱栽植技术、栽植后减轻盐碱危害方法等的综合解决技术,使大广高速公路更好地融入外部景观,达到“天路合一、浑然一体”的景观效果。

一、大广高速(松原至双辽段)地区绿化的特点和难点

大庆至广州高速公路松原至双辽(吉蒙界)段地处平原地区,全线大部分为低填路段,路基边坡高度小于3米,公路外侧自然风光开阔、壮美。但是由于该地域属半干旱大陆季风气候

(a)(b)

图1 高速公路边的盐碱地

区,气候干燥、少雨、土地沙化现象严重,多为盐碱土(见图1中白色部分)。图1中(a)、(b)分别是服务区附近和公路边的盐碱地情况。如何解决盐碱地的绿化问题是该路段绿化施工设计的重要和难点。

二、大广高速(松原至双辽段)公路绿化盐碱区域的综合解决技术

1.盐碱地土壤改良

(1)使用化学试剂

传统的盐碱地土壤改良工艺是通过在土壤中加入石膏或FeSO4.5H2O来调节土壤中的PH值和有害离子的含量。近年来,随着对盐碱与植物生长关系研究的不断深入,科技人员开发出许多针对盐碱地改良的化学试剂。据有关资料报道,1994年山东德州市盐碱土绿化研究所曾开发出针对盐碱地的肥料。该肥料主要由钠离子吸附剂、化学改良剂、土壤活化剂以及基本化学元素(如氮、磷、钾等16种成分)构成,利用酸碱中和、离子交换、盐类转化等原理,降低土壤的PH值,使其接近中性。其主要原理是吸收土壤中的Na+,因为Na+是造成西部地区土壤盐碱的最重要元素,特别是其化合物Na2CO3对土壤的碱化尤其严重。

此外,施入适当的矿物性化肥,补充土壤中氮、磷、钾、铁等元素的含量,对改良土壤有明显效果。例如,对盐碱土增施化学酸性肥料--过磷酸钙,使土壤的PH值降低,同时磷素能提高树木的抗性。

(2)增施有机肥

施用大量有机质,如腐叶土、松针、木屑、树皮、马粪、泥炭、醋渣及有机垃圾等,也可以收到很好的效果。有机质腐解后产生的很多腐殖酸是两性物质,可以有效改善土壤溶液的PH值,使其保持在7左右。施用有机质不仅可以有效改善土地的酸碱性,还可以改善土壤的团粒结构,增加土壤的保水和保肥的能力。

2.树种选择

盐碱路段的绿化技术中,树种应首选乡土树种。该树种具有很多优点,如环境适应能力强,苗源充足,好栽易活,节约后期管理费用等。根据多年的实践经验,本工程针对高速公路不同区域的土质特点,提出不同的树种规划:

中央分隔带以选取树锦鸡儿、柽柳、大叶丁香为主,适当配置暴马丁香、小叶丁香、连翘、女贞,丰富中分带色彩。

服务区中分带段落栽植金叶榆(高、低接搭配),通过数目色彩的变化起到了警示作用,同时还可以缓解道路使用者的视觉疲劳。草种以无芒雀麦为主。

路堤边坡路肩2米内散植柽柳每10平米6株,路肩2米以下扦插紫穗槐,占地界处散植乔木、灌木。路堑边坡坡面喷播植草和扦插柽柳相结合,坡脚处自然式成丛栽植红刺玫、黄刺玫、三角枫和大叶丁香,并适当在坡面点缀成丛的柽柳和火炬树。

互通立交区内、收费站和管理处的设计体现了树种多样化,配置多样化的特点,使用了大约三十几种常规乔灌木。对互通区合流及分流鼻端三角处进行特殊处理:取消隔离墩,在鼻端三角绿化区域内回填土高度50cm以下栽植低矮灌木,保证视线开阔;在分流鼻端三角绿化区域填土高度在50-100cm之间,选用小乔木对车辆行驶起到诱导作用。

3.绿化施工季节

松原市属中温带大陆性季风气候区。春季多风少雨,升温较快;夏季炎热,降水集中;秋季凉爽,变温快,温差大,天气晴好;冬季漫长,降雪量小,寒冷干燥。年降水量在400毫米至500毫米之间,多集中在七、八月份。根据不同季节气候差异比较明显的特点,我们可以有针对性地选择施工方案。

(1)春季栽植

春季植树,即在土壤化冻至树木发芽前这段时间种植树木。此时天气干旱多风,水分蒸发较快,土壤反盐严重,因此栽植时树坑要大且深,栽植后要低于地面以保证蓄水淋盐,后期应多浇水、浇透水,防止盐分上升伤害树木根系。春季植树成活率相对较高,随着气温的升高,树木能够顺利地生根、发芽、自然生长。

(2)夏季栽植

夏季高温多雨,淋盐较快,土壤中含盐量是一年中最少的季节,此时栽植的树木容易成活。但是,由于高温会导致苗木水分蒸发较快,所以需选择空气湿度较大的阴雨、多云天气突击栽植。夏季天气变化较快,规律难寻,对合理安排工期有一定的不利影响。

(3)秋季栽植

秋季施工应选择树木停止生长及全部落叶时栽植为宜。此时气温不高且少风,水分蒸发较少,苗木栽植后浇水工作量少,漫长的冬季有利于创伤根系的恢复,缩短来年缓苗期,因此苗木较易存活。与夏季栽植相比,秋季种植的成活率明显较高[1]。

综合上述不同季节的栽植特点,本工程的苗木栽植选择在9、10月份秋季进行。

4.不同绿化区域防盐碱栽植技术要求

(1)立交区、服务区、收费站、管理中心等区域

在这些区域采用植物微区改土、大穴整地的方法。树坑要大于规范标准的20%—30%,植树时先将塑料薄膜隔离袋置树穴中添以客土,或者在树穴内铺隔盐层,通过铺粗砂、炉灰渣、锯屑、碎树皮、马粪或麦糠等然后填以客土(如图2)。

(2)边坡

边坡不易存水,蒸发强烈,加上填土厚度比较浅,坡面中间部分往往是盐碱发生最严重的部分,是治理的重点。

①对于盐碱比较重的边坡区域,在种植之前,可以先行进行浇水。因为5-6天之后大量盐分会上升到表面10cm左右的范围内,种植前将这部分土壤采用人工的办法除去,然后再进行种植或栽植,可以起到比较好的效果。

②对于比较缓的边坡,因为导致土壤盐碱的重要离子Na+是可溶的,可以采用洗盐的措施。早期通过大量浇淡水将土壤脱盐,脱盐后及时种植,并进行地表覆盖。

③地表覆盖。地表蒸发强烈是导致盐碱发生的重要原因,所以尽早覆盖地表是控制盐碱发生的重要措施。播种后及时用草席、稻草或无纺布进行及时覆盖。当苗木能够覆盖地表时再将覆盖物揭开。此过程中揭开的时间非常重要,最好选择在阴天或多云的天气。揭开后要进行叶面喷水1~2天,保持一定的空气湿度,防止小气候变化过于激烈导致苗木死亡。

④土壤中增施腐熟农家肥。这样不仅可以增强土壤的保水保肥和防冲蚀的能力,同时可以减轻土壤盐碱的发生。

⑤加强耐盐碱植物的选择。通过对沿线土样的检测,全线共有K28+668-K35+000、K40+000-K50+000、K75+000-K115+000、K192+100-K207+000、K215+000-K230+000五处路段所处区域的PH值在9.0以上,盐度大于0.10,相对其它区域盐碱度偏高。在边坡防护植物选择时,针对以上五个区域选择更耐盐碱的植物进行恢复。

(3)中分带

设有防水土工布段落,在挖树坑时必须剪掉坑底的土工布,此项工作列为树坑验收内容。

对于景观效果要求较高的中央分隔带,采用种植区全部换土的方法,用改良过的土壤代替原来的含盐碱土壤,为植物生长创造良好的土壤条件。

中分带下面有防水层,其中的植物与生长在花盆中的苗木类似,所以选择土壤时,土壤中的有机质含量一定要高,土壤团粒结构明显,尽可能在土壤中多加入农家肥。

5.栽植后减轻盐碱危害的方法

(1)控制水分蒸发

依据盐渍土水盐运动“盐随水来,盐随水去”的特点,只要能控制土壤水分蒸发就可以减轻盐分表聚,达到改良目的。在路域植被恢复过程中,采用秸秆或稻草覆盖有助于控制盐碱的发生。盐碱地上覆盖作物秸秆后,可明显减少土壤水分蒸发,抑制盐分表聚。这种措施既可以节水,又可以培肥,不仅对土壤水盐环境产生影响,而且改善了土壤的生态环境,提高生态恢复的效果。

除秸秆覆盖之外,还可以采用早期地膜覆盖,无纺布覆盖等措施,目的在于减少土壤水分蒸发,调节盐分在土壤中的分布。特别是植物生长的早期,一般来讲植物的幼苗期相对于其他时期对盐分反应更加敏感,如果此时措施得当将有效降低植被恢复的成本。

(2)绿化灌溉选择合适水源

本地很多地表水含盐量比较高,如果采用该水源进行浇水,水分蒸发后盐分会留在土壤中,浇水次数越多留在土壤中的盐分越多,特别是中央分隔带和边坡,一般无法选用大水压盐的方法将盐分去掉,所以一定要选择有害离子含量少的水进行浇灌。

(3)土壤改良措施

在此次景观完善设计中,由于对路堤边坡进行改造,加大了植物防护的面积,以及加大互通区、中央分隔带等重点区域种植土更换数量,因此完善设计中种植土用量比原设计有所增加。考虑该地区种植土资源较为缺乏,保证原设计种植土取土方案不变,对新增种植土进行土壤改良后用作换填。

土壤改良的具体方案为,采用70%风积沙丘土+30%种植土,同时施入鸡粪150克/m2+复合肥12克/m2做基肥。

三、结论

通过上述综合解决技术,对不同施工路段采用因地制宜的施工方案,该路段的景观绿化工程取得了良好的效果。由图3可见,高速公路隔离带外附近白色部分为盐碱土壤,没有植物生长,隔离带内的土壤经过处理后,绿化植物生长良好。

(a)(b)

图3 综合措施处理后的边坡绿化区

综上所述,在大广高速公路松原至双辽段盐碱土质的景观绿化设计和施工过程中,我们提出了一个行之有效的综合解决技术。这一技术可概括为三个主要内容:第一是改良土壤,创造适合树木生长的土壤环境;第二是选择耐盐碱的树种以适应当地的土壤和气;第三是根据当地气候以及树木的生长特性,有针对性的采取不同的栽植技术以及后期管理技术和措施。实践证明,综合解决技术有效地解决了该路段景观绿化工程的难题,为其他类似土质区域的高速公路设计和建设提供了重要参考。诚然,我们还要不断改进绿化施工技术,总结科学管理措施,使大广高速公路松原至双辽段的绿色景观达到“天路合一、浑然一体”的效果,真正展现出大广高速公路“自然、安全、景观、生态”的建设新理念。

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[7]曲向阳.盐碱地区公路绿化与养护管理探讨[M].中国科技信息.2010,(5):18-19.

土壤碱化的原因篇6

关键词:新疆地区;盐碱地;改良措施

引言:

由于新疆属内陆干旱地区,降水少,蒸发多,又多荒漠、植被稀少、灾害性天气多,而因为地处内陆封闭环境,丰富的盐类物质只能在区内循环,致使土壤残余积盐和现代积盐过程都十分强烈。据统计,新疆盐碱土地面积达11万平方公里,约占全国盐碱土地面积的1/3,现有耕地的32.6%已出现次生盐碱化。新疆除伊犁河谷、阿勒泰地区和塔城部分地区土壤盐碱化较轻之外,其他地区土壤均有不同程度盐碱化,天山南麓、塔里木盆地西部各灌区最为严重,一些耕地由于次生盐碱化加重而被迫成为弃耕地。如果土壤盐碱化蔓延得不到有效控制,势必会导致生态环境进一步恶化。而要想改善新疆绿洲生态环境,当务之急是加快盐碱地改良利用进程。

1新疆地区盐碱地成因及改良的重要性

新疆属于内陆干旱和半干旱地区,底层土和地下水中所含的盐分, 由于地面蒸发作用,随着土壤毛细管作用使所含盐分的水上升到地表层,水分蒸发后,使盐分停留在土壤表层,聚积而形成盐碱地;地形封闭,盐分无外泄条件,新疆地貌格局为 “三山夹两盆”,新疆的内陆河从山区淋溶盐分, 通过地表水和地下水径流, 不断向盆地输送、 累积而不能排出,形成盐碱地;不合理的灌溉等人为措施也能使地下水位上升,使易溶盐类在地表层积聚,从而形成次生盐渍化人为的形成盐碱地。

根据有关调查显示,在过去的50年时间里,新疆累计开垦盐碱荒地5100万亩,而实际保留面积仅有2800万亩,有47%的面积因次生盐碱化而弃耕。盐碱化制约农村经济发展,土壤盐碱化对农作物最直接的影响是导致产量降低,甚至颗粒无收。轻度盐碱化可减产10%左右,中度盐碱化减产15%―30%,重度盐碱化则减产30%―50%。同时土壤盐碱化造成土地产出率低下,农业综合生产能力严重不足,农民增收困难,农业发展矛盾进一步加剧,制约了我区优质高效农业发展。

盐碱地是新疆生态环境可持续发展面临的重要问题,更是影响农业生产、工业发展及基础设施安全、人类健康的重要因素。根据农业部门的调查,土壤盐碱化每年使新疆粮食减产约7.2亿公斤,约占全年粮食总产量的8.6%;使棉花减产13.05万担,约占全年棉花总产量的9%;造成经济损失约35亿元,占全年种植业总产值的8%左右。由此可见,盐碱地改良的重要性。

2盐碱地改良措施

国内外盐碱地改良一般采用的办法有:水利技术,即以水压盐;生物改良,即植树造林,秸秆还田;利用盐生植物降盐,抑制蒸腾;化学改良等。

2. 1 水利措施

2.1.1节水技术

使用先进的灌溉方法对于防止土壤盐渍化和合理利用水资源十分重要。实施畦灌、沟灌、地膜覆盖灌等常规节水技术和膜下滴灌、喷灌、 渗灌、低压管道灌等高效节水技术,制定合理的灌溉制度和采用较先进又切实可行的灌水技术,可以通过控制灌溉使作物只得到生长需水,而不补充地下水,使地下水位随土壤的不断蒸发而降低,可解决因灌溉引起地下水位上升形成土壤次生盐渍化的问题。因此,在新疆有条件的地区,因地制宜地推广常规节水和高效节水技术,加强以节水为核心的灌区配套建设,不仅可以节约农业用水,缓解水资源矛盾,带来经济效益, 还能减少耕地的次生盐渍化。

2.1.2 排水措施

在地势低洼的盐碱地块和地下水位较高的耕地, 通过开挖排水沟, 排出地面水可以带走部分土壤盐分。如果没有排水沟, 在蒸发强烈的耕地, 会使表层土壤积盐严重, 必须使排水系统配套。

2. 2 农业措施

农业措施能够对水利措施所取得的成果进行巩固和进一步的提升,水利措施虽然可以有效排盐,但同时也产生了土壤养分大量流失的问题,必须通过农业措施加以解决。

主要方法有平整地面、深耕晒垡、客土抬高地面、微区改土及大穴整地等方法。对于平整地面应当注意留一定的坡度, 挖排水沟, 以便灌水洗盐。凡质地粘重,透水性差的土地,特别是盐碱荒地,在雨季到来之前要进行翻耕,疏松表土,增强透水性,阻止水盐上升。四周不具备排水条件的小型绿地,采用客土抬高地面下设隔离层,利用高差排水淋盐,达到改土的目的。土壤临界深度减去地下水位深度即为抬高高度。还有就是事先将塑料薄膜隔离袋置入树穴中添以客土。有时在树穴内铺隔盐层,通过铺粗沙、炉灰沙及植物秸秆等,然后添以客土,有效控制土壤次生盐渍化,并通过采取适地适树、小苗密植、 适时栽植、合理灌溉、及时松土及多施有机肥等一系列栽培措施,改良土壤结构,减少盐碱和大风对树木的危害,有效的抑制客土发生次生盐渍化,从而保证栽培植物正常生长和发育。

2. 3 生物措施

在对盐碱地的改良工作中, 植树造林, 形成林网是生物措施的主要方式。林网的形成不仅能够改良田间小气候,而且因其耗水量远远高于普通作物,所以可以有效降低作物附近的地下水位,获得生物排水的效果。此外,通过种植耐盐作物,也是生物改良盐碱地的重要措施。

采用耐盐抗盐作物,通过实践对新疆盐生植物的物种多样性、盐生植物种子及耐盐性进行研究,最终证明在盐碱地种植盐地碱蓬、盐角草、野榆树菠菜等,每年可从土壤中带走大量盐分,连续3年左右即可大幅“淡化”土地,使其达到耕种标准。借助这一最新成果,新疆目前已有1000多亩盐碱地被改良。

同时,新疆拥有丰富的盐生植物资源,目前已发现的有305种。它们可修复盐碱土,有效治理土壤原油污染,吸收铬和铜等重金属,许多还可用于医药、绿化、饲用、食品加工、纤维和化工等领域,具有很大的开发潜力。

2. 4 化学措施

化学措施在盐碱地的改良中主要是各种化学试剂的使用,利用酸碱中和原理来改良土壤化学性质的方法。 化学改良剂有两方面的作用:一是改良土壤结构,加速洗盐排盐的过程;二是改变可溶性盐基成分,增加盐基代换容量,调节土壤酸碱度。化学改良包括施用石膏、 磷石膏、过磷酸钙、腐植酸、泥炭及醋渣等。例如:通过增施化学酸性肥料过磷酸钙,可降低 pH 值,提高树木的抗性。施入适当的矿物化肥,补充土壤中氮、磷、钾及铁元素含量,有明显的改土效果。 施用大量的有机质,如腐叶土、松针、木屑、树皮、马粪、泥炭、醋渣及有机垃圾等,可增加土壤有机物质,达到改良土壤的目的。

3结语

土壤碱化的原因篇7

关键词 盐碱地;土壤类型;特征;利用建议;吉林省西部

中图分类号 S156.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2011)21-0299-01

吉林省西部地区主要包括松原市、白城市和四平市的双辽及梨树等地。位于松嫩平原的西南部,西辽河平原的北部,是发展草地畜牧业的基地,在这里先后选育出草原红牛、东北细毛羊等许多优良家畜品种。多年来,由于草原利用过度、开垦及旱涝等因素的影响,盐碱地面积不断扩大,据统计,吉林省西部盐碱化土地面积为15 326.66 km2,占西部土地总面积的28.2%。盐碱化土地面积每年扩大1.4%~2.5%,其中,重度盐碱化土地面积已达6 114.67 km2,已严重影响当地农牧业生产的发展和生态环境的改善。

吉林省西部气候为温带半湿润半干旱大陆性季风气候,冬季土壤冻结,土壤水盐运动基本处于停滞状态;春季干旱少雨,年降水量350~450 mm,蒸发量大,年蒸发量1 200~1 400 mm,土壤表层积盐强烈,常形成盐结皮或盐霜;夏季降水量大而集中,土壤脱盐;秋季降水减少,蒸发稍强,地表易出现积盐现象。

1 吉林省西部盐碱地土壤类型及特征

1.1 草甸碱土

草甸碱土典型的剖面特征:全剖面呈强石灰性反应;碱化层位于表下层,相对黏化,柱状结构,为暗灰色,pH值9~10,碱化度在30%以上,高者可达80%~90%;表层土轻质化,为片状结构的淋溶层,含盐量

1.2 草甸盐土

草甸盐土典型剖面特征:全剖面呈强石灰性反应;表层含盐量介于1.0%~2.0%,一般在0.7%以上,pH值9.0~10.5,春季盐霜或盐结皮积于地表,碱化度(ESP)在29%以上,苏打在盐分组成中的比例超过90%。草甸盐土区地下水位一般1.5~2.0 m,地形低平,生长碱蒿、碱蓬等盐生植物,或者地表成光板地,通常在大面积盐碱化草甸土中,呈斑状复区分布(称为碱斑),雨季地表常有临时性浅层积水。

1.3 盐碱化土壤

盐碱化土壤有不同程度,一般土壤碱化度在29%以上,土壤含盐量在0.6%以内。主要类型有盐碱化沼泽土、盐碱化草甸土、盐碱化水稻土、盐碱化冲积土等,其中盐碱化草甸土面积最大。按土壤表层含盐量划分:表层含盐量0.5%~0.6%为强度苏打盐碱化土壤;表层含盐量0.25%~0.50%为中度苏打盐碱化土壤;表层含盐量0.10%~0.25%为轻度苏打盐碱化土壤。

2 盐碱地利用的建议

2.1 将盐碱地长期承包或出售给农牧民

吉林西部盐碱地主要是由于多年来人类不合理地利用草原,超载过牧,开垦草原,气候干旱,蒸发量大等多种因素所致。其中,盲目开垦、利用过度是主要原因。我国草原是国家所有、集体使用,没有像耕地和林地一样承包给农牧民,这样就造成了“大锅饭”式的掠夺利用。应该把草原像耕地和林地一样长期(30~50年)承包或出售给农牧民,把国家用于生态环境建设和退耕还草的建设资金直接拨付给承包户,制定出台相应的种草补贴政策,验收后按等级和面积兑现补贴款。调动承包户保护草原和建设草原的积极性,改良盐碱地和退化草场,恢复盐碱地植被,发展草地畜牧业,增加农牧民收入。

2.2 轻度和中度盐碱化土壤种植优良牧草,建立高产人工草地

要将开垦的草地实行退耕还草,多年来,开垦的草地广种薄收,土壤越种越薄,盐碱越来越重。对轻度和中度盐碱地,可种植苜蓿、羊草、野大麦等优良牧草。苜蓿为优良豆科牧草,具有改良土壤、提供蜜源、保护环境等多种功效,可实行粮草轮作。苜蓿根系发达,主根入土深度可达2 m以上,播种当年鲜根产量8.8 t/hm2,翌年产量达22.34 t/hm2,第3年22.36 t/hm2,第4年32.00 t/hm2,第5年为37.00 t/hm2。苜蓿的根系中具有根瘤,根瘤能固定空气中的氮素,根系分解腐烂后,可提高土壤肥力,改良土壤,使后茬作物增产。羊草又名碱草,为禾本科多年生优良牧草,具有非常发达的地下横走根茎,主要分布在20 cm以上土层中,根茎上具有根茎芽,有很强的无性繁殖更新能力。其耐寒、耐旱、耐碱性较强,既可分布在地带性的草甸草原和典型草原中,又可群生于非地带性的盐碱地以及低洼地段上,是吉林省西部草原的优势种和建群种,也是我国主要的出口牧草。野大麦又名莱麦草、大麦草、野黑麦等,为多年生疏丛型禾本科牧草,适宜生长在半湿润、半干旱的气候。耐干旱,耐寒冷,在东北地区能安全越冬,适于微碱性土壤,耐盐碱性中等,分蘖力很强,耐践踏,适宜放牧。

2.3 重盐碱地种植耐盐碱牧草

在重盐碱地可种植耐盐碱牧草,如朝鲜碱茅、星星草、虎尾草等,此类牧草在pH值9.0以上的地段可以正常生长。朝鲜碱茅为多年生禾本科植物,别名羊胡墩子、毛边碱茅。一般生长在湿润的盐碱地上,有时可形成大面积的纯群落。耐盐碱程度高于星星草,有时与星星草混生,构成盐化草甸。朝鲜碱茅分蘖力很强,播种第2年就可形成基部直径4~7 cm的草丛。是耐盐碱能力较强的牧草,适口性强,马牛羊均喜食,其营养价值和经济价值接近羊草[6-11]。星星草是典型的盐生植物,可用于割草和放牧,又名小花碱茅,干草含粗蛋白9.9%~12.3%,是盐碱化草地上的优良牧草。星星草地下的须根系可增加土壤腐殖质,改善土壤的物理结构,分蘖力强,翌年种植盖度可达60%~80%,分蘖数可超过50个。降低0~10 cm土层的盐碱化程度,经试验,种植3年,使土壤pH值由10.78降至8.75。因此,星星草是改良盐碱地的先锋植物,为恢复羊草植被创造了条件。虎尾草是速生性一年生禾草,草质柔软,营养丰富,干草含粗蛋白7.22%~11.13%,适口性好,属于良等牧草,耐盐碱性很强,也是改良盐碱地的先锋植物,其根系发达,入土深度可达1 m以上,可在土壤中可积累大量有机质,改善土壤理化性状,使pH值由9.9下降至9.1。分蘖多,可达2 500株/m2,干草产量可达1 t/hm2。经过多年种植虎尾草的地块,土壤环境会逐渐得到改善,营养繁殖快的根茎植物羊草即可逐渐侵入,数量由少到多逐渐演替成群落,可采用补播羊草措施,加快草场植被的恢复[12-14]。

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土壤碱化的原因篇8

关键词:土壤养分;有机质:氮素;烟区;攀枝花市

中图分类号:S158 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2016)09-2195-03

土壤肥力是土壤供应和协调植物生长的能力,是土壤物理、化学和生物学性质的综合反映。土壤有机质具有提供养分、促进土壤团粒结构形成、改善土壤物理性状、增强土壤保肥性和缓冲性等作用,是土壤肥力的核心指标,有机质的高低可以直接反映土壤肥力的优劣。氮素是植物必需的大量营养元素之一,是构成一切生命体的重要元素,土壤氮素含量是土壤肥力的重要指标。四川省攀枝花市是全国优质烤烟重点发展新区之一。2009-2010年,攀枝花市烟区启动了一次全面的土壤普查,其普查结果直接决定了后来的施肥调控策略,经过5年的连续施肥后,土壤养分状况变化如何,本研究以5年前的调查为基础,通过取样分析5年来土壤养分变化状况,并提出合理化建议。

1

材料与方法

1.1 样品采集

根据2009-2010年土壤样品采集GPS定位资料,2015年3月(尚未施用底肥,并避开雨季)在攀枝花市仁和区、米易县、盐边县共采集土壤样品170份,其中仁和区85份,米易县49份,盐边县36份。取耕层0-20cm土壤,同一取样单元内每8个点左右的土样构成一个1kg的混合土样。田间土样经登记编号后进行预处理,风干、磨细、过筛、混匀,装瓶后备用。

1.2 测定方法与数据来源

有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定,碱解氮采用碱解扩散法测定。其他数据来源于2009-2010年取样测定且已发表或未发表的相关资料。通过EXCEL和SPSS统计相关指标。

2 结果与分析

2.1 有机质含量现状与变化

有机质直接影响土壤的物理、化学及生物性质,是衡量土壤肥力高低的重要指标,也是农业可持续发展的重要因素。由表1可知,攀枝花市烟区土壤有机质变幅为4.2-39.0g/kg,平均20.0g/kg,变异系数为41.4%。与2009-2010年土壤调查数据相比,全市土壤有机质明显降低,降低幅度达到23.0%,年均下降4.6%。从3个产区看,米易县土壤有机质含量最高,仁和区有机质含量最低,与2009-2010年相比,米易县烟区土壤有机质含量提高了14.9%,而仁和区烟区和盐边县烟区土壤有机质含量则分别降低了39.0%和22.4%,年均分别降低了7.8%和4.5%。从变异系数看,与2009-2010年相比,3个产区有机质变异系数均降低,尤其是仁和产区和米易县产区变异系数大幅度降低,这可能与取样量小有关系,也可能是由于土壤有机质含量降低所致,如2009-2010年结果表明。仁和区和盐边县分别有超过8%和10%的土壤样本有机质含量分别高于30g/kg和40g/kg,而本次调查显示,在用3倍标准差法排除异常值后,没有一个土样有机质含量高于35g/kg。

从有机质分布范围看,全市有超过54.71%的土壤有机质含量低或极低,适宜土壤比例仅为31.18%(表2)。从地区看,仁和区和盐边县分别有76.48%和58.34%的土壤有机质含量低或极低,而米易县仅有14.58%的土壤有机质含量低。不同烟区土壤有机质升高或降低与当地的施肥水平、肥料结构有很大关系,米易县烟区在施肥方面可能不仅注重商品有机肥施用,也可能有大量秸秆还田,而仁和区和盐边县烟区可能在秸秆还田方面有所欠缺。

2.2 碱解氮含量现状与变化

碱解氮能够较灵敏地反映土壤氮素动态和供氮水平,其在土壤中的含量与后作产量及吸氮量高度相关。攀枝花市烟区土壤碱解氮变幅为29.2-255.0mg/kg,平均105.6mg/kg,变异系数为42.2%。与2009-2010年土壤调查数据相比,全市土壤碱解氮稍有降低,降低幅度达到9.5%,年均下降1.9%。从3个产区看(表1)。米易县土壤碱解氮含量最高,远高于仁和区和盐边县。与2009-2010年相比,米易县烟区土壤碱解氮大幅度提高(增幅为26.5%)。盐边县烟区则大幅度降低(降幅为21.6%),仁和区烟区碱解氮含量下降11.0%。从变异系数看,与有机质变化基本一致,与2009-2010年相比,3个产区碱解氮变异系数均降低,其原因可能与有机质一样,与样本量较小有关系。

从碱解氮分布情况看(表3),攀枝花市烟区土壤碱解氮大部分含量适宜或偏低,有利于施肥调节,仅有15.48%的土壤碱解氮含量偏高。从不同烟区看,米易县烟区土壤碱解氮含量普遍较高,而仁和区则有近1/3土壤碱解氮含量较低,同时有近60%土壤较适宜,盐边县烟区则较为分散,变异系数大。3个烟区土壤碱解氮变化趋势与有机质一致,其原因也应该一致。

2.3 分区相关分析及施肥意见

由于攀枝花市烟区土壤类型复杂多样,取样范围又相对集中,因此对不同烟区土壤有机质和碱解氮含量进行分类比较,以便对施肥调整建议有更好的针对性。

2.3.1 仁和区烟区 仁和区烟区取样主要集中在大龙潭和平地两个地方,且以红壤为主,因此对两个地方土壤进行分类统计,结果见表4。由表4可知,平地烟区土壤有机质含量高于大龙潭,平均高幅为5.9%,碱解氮含量则基本一致:平地烟区土壤有机质变异系数高于大龙潭,而碱解氮则低于大龙潭。仁和区烟区土壤有机质含量属于低含量范畴,碱解氮含量属于适宜范畴。基于烟草对氮肥的敏感性,在施肥上应该注意氮肥控施,在培肥土壤上应该注意加大秸秆还田、种植绿肥以及施用商品有机肥等措施,着重提高土壤有机质。

2.3.2 米易县烟区 米易县烟区样本主要集中在普威镇,在分类比较时以土壤类型进行区分。土壤数据结果(表5)表明,紫色土的有机质、碱解氮含量分别比红壤高出29.9%和26.9%,明显高于红壤,且由于紫色土样本量高于红壤,因此总体样品结果与紫色土接近。其他类型土壤样本过小,未作统计。总体上看,米易县烟区土壤有机质含量属于适宜范畴。碱解氮含量属于丰富范畴,在施肥上应该注意严格控制氮肥,通过使用有机物料提高土壤有机质含量。

2.3.3 盐边县烟区 盐边县烟区土壤数据(表6)表明,和爱烟区和新九烟区土壤有机质、碱解氮含量明显高于红格烟区,红格烟区土壤有机质与碱解氮含量明显偏低:变异系数表明,3个烟区有机质与碱解氮含量均属于中等变异。在施肥上应该注意,和爱和新九烟区应加大秸秆还田等措施以提高土壤有机质:红格烟区在加大秸秆还田等措施的同时,在可控范围内提高氮肥用量。

3 结论

土壤碱化的原因篇9

关键词:曹妃甸区;盐碱地;开发利用

【分类号】X321;X171.4

一 盐碱地的概念及形成原因

盐碱地是一系列受土体中盐碱成分作用的、包括各种盐土和碱土以及其他不同程度的盐化和碱化的土壤类型的总称,是盐类集聚土壤的一个种类。

盐碱土是在一定的自然或者人为条件下形成的,其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配,从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来。不合理的灌溉等人为措使也能使地下水位上升,使易溶盐类在地表层积聚,从而形成次生盐渍化,人为的形成盐碱地[1]。

二 盐碱土资源开发利用应遵循的原则

1 适应性原则

首先,盐碱土的开发利用方向应与盐碱土资源的土壤特性相适应。在充分认识盐碱土的成因及其特性的前提下,考虑适宜的利用方向。其次,盐碱土的开发利用方向要与盐碱土的自然景观相适应。在盐碱地资源的开发利用时,植物或作物物种的选择应与其自然景观中的植被的类别相一致。第三,盐碱地的开发利用方向要与地区的气候资源、水资源及当地农民的经济实力等相适应。

2 效益性原则

盐碱地开发利用必须要同时考虑经济效益、社会效益及生态效益。要计算产投比,优先考虑产投比高,社会效益和生态效益好的利用方式。只考虑社会效益、环保生态效益,而不计经济效益的利用方式既不符合国情,也不可能调动当地农民的积极性。因此,不可能得到广泛推广。

3 改良利用原则

盐碱土本身有很多不良性质,不加改良,很难直接利用。盐碱土资源的开发利用必须走边改良边利用的道路。必须在吸收借鉴国内外已有研究成果和经验的基础上,确定改良利用方案。

4 规划性原则

盐碱地的开发利用要有规划。应根据盐碱土资源的特性,结合当地经济、社会发展现状和未来发展目标,制定盐碱地资源开发利用的近期、中期和远期规划[2]。

三 曹妃甸区盐碱地资源开发利用中存在的主要问题

1 盐碱地资源利用效率低,撂荒地多。盐碱地资源利用结构不合理。从盐碱地开发利用方式看,目前盐碱地开发利用主要集中于盐碱土,对盐生植物和盐碱水等资源开发利用则明显不足,或不能有效进行综合开发利用。

2 在思想观念上,受发展传统农业观念制约,通常把盐碱土、咸水和微咸水等视为农业生产的限制条件,因而过于强调盐碱地治理与改造,而对如何因地制宜充分利用这些资源则重视不够。

3 盐碱地开发对当地生态环境的影响特别是负面影响研究不多。未进行系统的盐碱地资源开发利用生态风险评价研究。各类盐碱地开发利用方式对周围环境的影响机制目前尚不清楚。

四 曹妃甸区盐碱地资源开发利用对策分析

1 理顺盐碱地治理改造与开发利用的关系

在土壤盐碱化问题上,首先应理顺治理改造与开发利用之间的关系。根据盐碱地的实际情况,对其进行合理开发利用。盐碱土是在一定的自然或者人为条件下形成的,自然条件是人力所无法完全改变的,人类活动强度的调控也只能部分缓解盐碱化的发展。因此,我们主张在土壤盐碱化问题上,不宜过分强调改良治理,而应以人与自然环境和谐统一为目标,从资源利用角度加强盐碱地资源可持续利用研究。

2 立足盐碱环境,发展盐碱农业,跳出盐碱地开发治理“怪圈”

曹妃甸区,生态农业的直接体现形式则是立足盐碱环境,发展盐碱农业。传统农业主要依赖于淡水和“淡土”环境,盐碱环境对其是一种限制性因素,试图通过治理改造盐碱地而发展传统农业。从长远看常常是花费颇多而又得不偿失,特别是在淡水资源短缺的干旱、半干旱地区更是难以有效进行。但长期以来,我们的盐碱地治理改造与利用似乎走进了一个“怪圈”之中,即人们对于盐碱地治理改造的目的是为了发展传统农业生产,而传统农业却恰恰容易造成土壤盐碱化,由此易陷入一种恶性循环。因此,土壤盐碱化地区的农业发展,应以发展盐碱农业为目标,充分立足于盐碱环境,着眼点从盐碱土转向盐生动植物,充分发挥盐生动植物的作用,发展盐碱农业。这是一种变不利因素为有利条件,尽快跳出盐碱地治理的“怪圈”,促进盐碱地区农业和生态持续健康发展的有效途径。

3 加强盐生植物研究,充分挖掘盐碱地资源潜力

盐生植物生活在盐碱生境中,在不断适应周围环境的同时,也逐渐使其生境条件发生变化,对盐碱地会产生极好的改良效果。其作用主要表现为:利用盐生植物回收盐碱土壤中的盐分;减少土壤蒸发,阻止耕层盐分积累;增加土壤有机质,改善土壤肥力;改善土壤结构和物理性质,增大土壤持水量、通气性和渗透性能,促进土壤微生物的生长和繁殖,进一步改善土壤物理和化学性状,形成土壤性状的良性循环。盐生植物在盐碱地改良中具有经济效益、生态效益和社会效益同步增长的效果。世界各国利用抗盐野生植物、禾本科与豆科牧草、经济林木与花卉,以及抗盐碱农作物品种改良盐碱地的实践表明,通过生物技术措施改良盐碱地,可以取得投资少、见效快、效益高的效果,是开发利用盐碱地最为有效的技术途径。曹妃甸区盐生植物丰富,对于曹妃甸区已有的品种可以直接进行研究开发,没有的品种可以引进试种。曹妃甸区发展盐土农业是调整产业结构、建设生态农业、实现可持续发展的有效途径。

4 发展循环经济,合理开发利用盐碱地资源

曹妃甸区应以发展循环经济的全新观点进行盐碱地资源的开发利用工作。循环经济遵循了自然生态系统的物质循环和能量流动规律,使经济系统和谐地纳入自然生态系统物质能量循环利用过程。传统经济模式下的资源开发利用会产生一系列生态和环境问题,使自然资源可持续利用发生困难。循环经济作为一种可持续的新经济发展模式,可实现自然资源的持续与永远利用,并能解决传统资源开发引起的环境问题。

结论

盐碱化问题已经成为全球关注的重要问题之一[3]。开发利用盐碱土对保护人类生态环境,进行国土综合治理,促进农牧业生产发展将起到积极作用[4]。

我国是土壤盐碱化问题比较严重的国家,土壤盐碱化问题一直是影响农业生产的一个重要因素[5]。曹妃甸区要合理地开发利用盐碱化土壤,就必须依据盐碱土资源开发利用原则,因地制宜的制定盐碱土开发利用对策,并在长期监测的基础上,适时地对各种措施加以调整和完善,同时加强对潜在盐碱化土地的预测和防止方面的研究。将这部分可观的后备资源,转变为宝贵的土地资源,为我国的农业可持续发展多做贡献。

【参考文献】

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[2] 锥鹏飞,高勇,宋凤斌.吉林省西部盐碱土资源开发利用中的若干问题[J].吉林农业大学学报,2004,26(6):659-663

[3] 王春娜,宫伟光.盐碱地改良的研究进展[J].防护林科技,2004,5:38-41

[4] 李志杰,孙文彦,马卫萍.盐碱良技术回顾与展望[J].山东农业科学,2010, 2: 73-77

土壤碱化的原因篇10

关键词 滨海泥质重盐碱地;原土直栽绿化;磷石膏;半腐熟玉米秸秆肥;盐地碱蓬

中图分类号 S156 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2014)04-0207-02

全世界有1/3的土地是盐碱地。我国盐碱地有3 000万hm2左右,主要分布在东北、华北和西北。土壤盐化是影响和限制植物生长的重要环境因素之一。盐碱地土壤理化性状差,植物生长不良甚至不能成活,难以建立植被,严重制约了农业生产和农林绿化,影响了生态环境[1-2]。河北省滨海泥质重盐碱地分布范围包括唐山市乐亭县京唐港以西、曹妃甸区、丰南区以及沧州市海岸带,该区域也是河北省沿海“生态绿廊”建设的关键地带,土壤不仅含盐量高(1.5%~4.0%),而且土质黏重,渗透性极差。据笔者2009年在唐山湾国际生态城青龙河东岸绿化现场进行的淡水洗盐试验观测结果,24 h水入渗深度仅为1.2 cm左右(包括蒸发量),几乎不下渗。

目前我国盐碱地绿化普遍采用“工程避盐+客土置换”的工程措施,虽然取得一些成效,但是也存在严重问题。一是不仅成本极高,而且对取土地域的土壤、生态条件造成破坏。二是栽种的一些传统的耐盐树种其耐盐能力较低,甚至栽种云杉、雪松等不当树种,景观效果也难以持久,出现“一年绿、二年黄、三年进灶膛”的现象。

如何实现滨海泥质重盐碱地低成本原土直栽绿化成为当前滨海泥质重盐碱生态环境改良亟待解决的重大关键技术问题。该研究通过筛选耐盐能力较强的适生绿化植物、提高土壤透性、生物改良、微工程技术、物理改良、化学改良等治盐措施的综合利用,实现滨海泥质重盐碱地环境友好型绿化,为该类型区原土直栽低成本绿化探索出一条新途径[3-5]。

1 耐盐绿化植物资源的引进及生态适应性鉴定

生态适应性鉴定就是将外引的植物在当地生态环境下,经过连续3年的种植,依据其生长发育状况(是否可以成活、正常生长、完成其生活史)对其作出评价。

从2004年以来,先后引进乔木类资源20种、灌木类资源35种、草花类资源20种。经过试验场3年的观察,适应滨海黏土中度盐碱地的植物资源如下。一是乔木类。国槐、大叶垂榆、刺槐、金叶刺槐、绒毛白蜡、多花海棠、西府海棠、红叶椿、金枝槐、梓树、杜梨、竹柳、合欢、香花槐、沼泽小叶桦等15种。二是灌木类。接骨木、金叶榆、珍珠梅、醉鱼木、金银花、欧洲大花连翅、兰草莓、红花锦带、沙柳、杠柳、直立扶芳藤、连翅、地锦、红王子锦带、中华柽柳、甘蒙柽柳、柠条、榆叶梅、大果蔷薇、黄刺梅、沙棘、匍地榆、柠条、耐盐玫瑰、月季、金山绣线菊、金焰绣线菊等26种。三是草花类。芙蓉葵、甲龙头、金边玉带草、北景天、佛甲草、细叶芒、椒样薄荷、狗尾草、德国景天、醉鱼草、大叶补血草、野花组合、千屈草、费菜、鸢尾、萱草、马蔺、荷兰菊、波斯菊、大花金鸡菊、百日草、观赏向日葵、菊苣、费菜等24种。

2 几种绿化植物的耐盐能力精准鉴定

采用盆栽、沙培、过量浇灌设计浓度盐溶液的方法,对17种适应冀东滨海地区生态条件的耐盐绿化植物进行了耐盐能力的精准鉴定,得出了各自的耐盐阈值和存活阈值(表1),为苗木繁育和生产应用提供科学依据[6-8]。

3 几种土壤改良剂改土效果研究

3.1 磷石膏适宜用量及应用效果试验

3.1.1 磷石膏对土壤渗透速率的影响。施用磷石膏能有效地改善土壤的通透性和结构,降低土壤容重,增加土壤总孔隙度和毛管孔隙度,降低非毛管空隙度。提高土壤结构系数。从表2可知,适量施用磷石膏,增加了土壤透水性能,非常有利于洗盐淋碱。

3.1.2 磷石膏对土壤电导率的影响。由表3可知,磷石膏施用量与土壤电导率成正比,说明磷石膏越多,则土壤全盐含量也越高。

3.1.3 磷石膏对土壤pH值的影响。磷石膏呈酸性,pH值为3~6,能降低土壤的pH值,磷石膏中Ca2+ 可与土壤中游离的Na2CO3、NaHCO3作用,生成Ca(HCO3)2、Ca3(PO4)2、Na2SO4,既降低了土壤的碱性,也消除了碳酸盐对农作物的毒害。由表4可知,盐碱土施用磷石膏后,pH值明显降低。

总之,施用磷石膏不能降低土壤盐分总量,但可以增加钙离子,改变离子比例,可有效改善土壤通透性和渗水性。田间试验表明,可以提高洗盐的效率。通常灌水洗盐有pH值增加的趋势,磷石膏相对减少了洗盐对pH值的影响。

3.2 不同疏松剂对滨海粉砂淤泥质土壤渗透效果研究

3.2.1 加入不同疏松材料后的渗水速度。利用有机玻璃管土柱模拟田间试验的方法,研究了在滨海粉砂淤泥质土壤中加入不同厚度的半腐熟玉米秸秆肥、稻壳和河沙对提高土壤渗透性的效应。结果表明,施入河沙后水分入渗速度和单位时间渗水量与对照差异不显著;施入稻壳后对提高水分入渗速度和单位时间渗水量与对照相比虽有显著效果,但远不及施入半腐熟玉米秸秆肥。适宜用量为铺5 cm半腐熟玉米秸秆肥,混入0~40 cm土层(表5)。

通过对所得原始数据进行方差分析,加入半腐熟玉米秸秆肥和稻壳处理,初始下渗速度处理间差异不显著(P值分别为0.248 9和 0.461 4),分析其原因,主要是半腐熟玉米秸秆和稻壳均具有吸水性,延缓了水分下渗速度。加入河沙处理水分下渗速度显著低于对照(P=0.000 1)。

3.2.2 加入不同疏松材料后的渗出量。加入不同疏松材料后渗同量如表6所示。通过对所得原始数据进行方差分析,加入半腐熟玉米秸秆肥和稻壳处理,2 h渗出量与对照的差异达到极显著水平(P值分别为0.004 6和0.000 1),如加入河沙处理与对照差异不显著(P=0.124)。处理间进行LSD多重比较,结果见表7、8。

3.2.3 加入半腐熟玉米秸秆肥对土壤脱盐效果的影响。唐山湾国际生态城青龙河东岸原土直栽绿化示范基地,加入半腐熟玉米秸秆肥处理较对照,加速脱盐效果明显(表9)。

3.2.4 加入半腐熟玉米秸秆肥对土壤容重的影响。在唐山湾国际生态城青龙河东岸原土直栽绿化示范基地,2009年春季原土固相55%、液相34%、气相11%,土壤容重在1.4~1.6 g/cm3,固相偏高,液相适宜,气相偏低,表明该土壤的孔隙度偏低,渗透性极差。2010年早春加入5.0 cm半腐熟玉米秸秆肥,混入40 cm土层,10月12日取样进行分析,土壤容重平均为1.12 g/cm3,土壤疏松度得到明显改善。

4 地表覆盖不同材料的抑盐效果研究

通过在滨海泥质重盐碱地区挖深60 cm的集雨池,并覆盖不同厚度的河沙(5、10、15 cm)和苇草(15 cm),研究了利用雨季自然降雨洗盐和冬春季节抑制返盐的效果。结果表明:各覆盖处理均能起到一定的洗盐、抑盐效果,且洗盐效果和抑盐效果随河沙厚度的增加而提高,但以覆盖15 cm苇草处理的洗盐、抑盐效果最佳。

5个处理5个层次雨季前、雨季后及翌年雨季前的全盐含量如表10所示。可以看出,雨季结束后所有覆盖处理各层次的全盐含量均呈现不同程度的下降,表层的降幅高于下层,而对照表层的全盐含量则增加了20.0%左右。第2年春天,表层的盐分含量均有不同程度的升高,但覆盖处理远远低于对照。在3个覆盖大沙子处理中,随着覆盖厚度的增加,压盐效果也随之提高,效果最好的处理是覆盖草处理。

2004年秋(10月13日)取样处理,2005年4月24日取样,在唐海县农科所四农台田进行了简单的麦草(15 cm左(下转第216页)

(上接第208页)

右)覆盖试验,结果如表11所示。可以看出,增加地表覆盖后,可显著降低春季表层土壤的盐分积累。

5 种植盐地碱蓬改良盐碱地效果研究

生物覆盖对土壤改良及抑制盐分表聚的作用也很明显。据北京林业大学邹桂梅、苏德荣等研究,种植盐地碱蓬能显著增加各层土壤的总孔隙度,显著减少各层土壤容重及提高土壤的含水量,且土壤表层的含水量增加最为明显;显著降低各层土壤盐分,盐地碱蓬种植地从表层、中层到深层脱盐率依次为50.54%、43.74%和27.23%,而对照地各层盐分反而增加。土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾分别增加了17.55%、5.03%、20.54%和1.49%;显著增加各层土壤细菌和放线菌数量,而真菌数量只中层和深层才显著增加。

6月29日在曹妃甸国际生态城滨海农业研究所承担的原土绿化示范基地东侧重盐碱地上自然生长的盐地碱蓬群落进行多点取样调查,株高16~25 cm,平均含水量88.20%,Na+含量8.95 g/1 000 g鲜重或73.87 g/1 000 g干重。地上部留3 cm刈割,产鲜草22.33 t/hm2,可带走Na+ 199.8 kg/hm2。目前看1年至少可刈割2次,可带走Na+ 399.6 kg/hm2。于7月16日取样,平均株高33.5 cm,产鲜草37.17 t/hm2,1次可带走Na+ 332.55 kg/hm2。

6 咸水结冰灌溉洗盐效果研究

所用咸水矿化度7.53 g/L,融化后为2.79 g/L。在温度最低的1月上旬灌水结冰,结冰厚度16~20 cm,分2~3次抽水完成。从表12可以看出,播种前0~20 cm表层土壤全盐含量较灌水前大幅下降了65.34%,20~40 cm下降了10.22%,0~40 cm主根系层平均下降了41.21%。40 cm以下层次土壤全盐含量有不同程度的上升,但0~100 cm土体平均土壤全盐含量仍较灌水前下降了0.56%。而相邻自然状态对照,0~20 cm表层土壤全盐含量较冬前大幅升高了68.97%,20~40 cm升高了18.69%,0~40 cm主根系层平均升高了47.61%,0~100 cm土体平均土壤全盐含量较冬前升高34.51%。微咸水结冰降低表层土壤盐分具有极其显著的作用[9-10]。各处理pH值变化不显著。

通过上述措施的综合应用,有效解决了滨海泥质重盐碱地改良的技术难题,实现了滨海泥质重盐碱地低成本原土直栽绿化。在唐山湾生态城示范面积达到20.0万m2,示范区土壤类型为滨海泥质海岸带,0~50 cm土层全盐含量平均达到3.41%,经1年治理、第2年栽苗、第3年形成绿化景观,成活率达90%以上,绿化成本仅100元/m2左右,实现了重盐碱地低成本快速绿化,示范效果非常显著,取得了良好的社会、经济、生态效益。可见,上述措施的推广前景广阔。

7 参考文献

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