2021年12月5日是第八个世界土壤日,主题为 "防止土壤盐渍化,提高土壤生产力",旨在通过应对土壤管理中日益严峻的挑战,鼓励社会改善土壤健康,从而提高人们对维护健康生态系统和人类福祉重要性的认识。为提升大家对2021年世界土壤日主题的认识,土壤环境所钟继洪研究员特撰写以下科普文章,给大家聊一聊土壤盐渍化的那些事儿。
土壤盐渍化现状
土壤盐渍化每年使多达150万公顷的农田停产
每年造成的农业生产力损失为3100万美元
全球超过8.33亿公顷的土壤受盐渍影响
(占地球的8.7%)
什么是土壤盐渍化?
你见过土壤上的白色结痂吗?那是表层土壤的盐分。盐分自然存在于土壤和水中,在土壤中自由移动,当土壤底层或地下水的盐分随毛细管水分上升到地表,水分蒸发后,盐分积累在表层土壤中,就会造成土壤盐渍化(soil salinization),也称盐碱化。按其发生,可分为原生盐渍化和次生盐渍化。
原生盐渍化是指现代和古代在有利汇滞径流聚积盐分的生物气候、地质、地形、水分和水文地质等自然因素综合影响下发生的土壤盐渍化过程,这个过程产生的天然盐碱地可能支持丰富的生态系统。
次生盐渍化是指由于人为活动不当,使原来非盐渍化的土壤发生盐渍化,或增强了原土壤盐渍化程度的过程。如在半干旱、干旱地区,因受人为不合理措施的影响,使地下水抬升,在当地蒸发量大于降水量的条件下,使土壤表层盐分增加,引起土壤盐化。
全球范围内,土壤盐渍化是威胁干旱和半干旱地区农业生产、粮食安全和可持续性的最重要问题之一。人类活动所产生的盐渍土壤(包括盐土、碱土和盐碱土)的肥力和生产力较低,因此对全球消除饥饿和贫困的努力构成了威胁。此类土壤还降低了水质和土壤的生物多样性,同时加剧了土壤侵蚀。
盐渍土壤一个降低农业生产力的全球性问题(图 源自联合国粮食和农业组织官网)
盐渍土在中国
盐渍土(salt affected soils)是盐土和碱土以及其他不同程度盐化、碱化土壤的总称。根据全国第二次土壤普查提出的《中国土壤分类系统》,盐碱土可划分为1个土纲,2个亚纲和6个土类(全国土壤普查办公室,1998)。
盐土是指含有过量可溶性盐类(如钾、钠、镁的氯化物、硫酸盐、重碳酸盐等)的土壤表层或亚表层(0~30厘米),其全盐含量达6~20克/千克,已形成明显积盐层的土壤。盐分含量下限因不同盐分组成而异。碱土是指表土层可溶性盐含量小于5克/千克,交换性钠占阳离子交换量的30%以上和土壤pH值9以上的土壤(中国农业百科全书土壤卷编辑委员会,1996)。
中国盐碱土的分布范围广、面积大,总面积约1亿公顷(15亿亩),其中有约0.33亿公顷(5亿亩)具有开发利用潜力,主要分布在淮河—秦岭—巴颜喀拉山—唐古拉山—喜马拉雅山一线以北广阔和半干旱、干旱和漠境地区。
盐渍土在广东
广东省的沿海地区分布着滨海盐土和酸性硫酸盐土两种类型,并以滨海盐土为主(广东省土壤普查办公室,1993)。
广东省盐土类型
介绍
滨海盐土是指退潮后露出海面的海涂土壤,其成土母质为浅海沉积物,因受海水长期或间歇淹浸,土体含盐量较高,表土平均含盐量一般在10克/千克左右,以氯化钠(NaCl)为主。土壤有机质和养分含量也较高,多呈中性或偏碱性反应。酸性硫酸盐土是沿海一种特殊土类,土层深厚,养分含量高,富含硫酸根和盐分。在间歇性或脱离海水影响的高潮滩,氧化还原交替或氧化过程为主,土壤多呈酸性、强酸性,但在海水淹浸下,土壤多呈中性或碱性。
分布
广东省的滨海盐土主要分布在湛江、珠海、江门、茂名等市的海岸沿线低潮线以上浅海滩地,是广东省沿海发展围垦种植的主要场所、海水养殖和捕捞的主要基地。珠江三角洲和韩江三角洲2000多年的围垦种植利用,曾造就其成为广东省重要的农业生产基地。
现状
值得注意的是,近年来,珠江三角洲城市周边已有大量水稻田改为种植蔬菜。由于过度施用化学肥料等原因,一部分蔬菜地土壤出现了盐分表聚即次生盐渍化现象。
广东盐渍土改良史
1980~1986年,广东省海岸带和海涂资源综合调查领导小组办公室组织进行了广东省海岸带和海涂资源综合调查。
广东省土壤研究所(现为 广东省科学院生态环境与土壤研究所)主持,华南农学院土化系(现为 华南农业大学资源环境学院)、广东省农业科学院土壤肥料研究所(现为 广东省农业科学院农业资源与环境研究所)和华南师范学院地理系(现为 华南师范大学地理科学学院)等单位协作,完成了粤东、珠江口、粤西(包括海南)四个沿海岸段的土壤调查工作,并开展了粤东沙荒地改造利用等试点研究工作,取得明显的社会经济效益。
成熟的盐渍土改良与利用
改良盐渍土的根本目的在于将盐土的根系层的盐分减少到一定限度,或将碱土中交换性钠由交换性钙取代,最终适宜作物生长。由于盐渍土区往往是旱、涝、盐相伴发生,必须采取抗旱、治涝、洗盐相结合的综合措施。 基于前期盐渍土的调查和改良案例经验总结,结合农业发展状况,目前广东省已经摸索出一条适合本省资源分布和农业环境的盐渍土改良与利用途径。
脱盐
(1)水利工程措施:通过完善灌溉系统,引用灌溉水把土壤中的盐分溶解淋洗至较深土体和地下水中,并通过排水沟网排出灌溉田块,防止地下水位抬升和土壤返盐等。
(2)物理覆土改良:通过深翻松耕提高土壤透水和蓄水能力,加速土壤淋盐和防止返盐、施客土降低土壤盐分含量等。
(3)生物改良:种植耐盐植物和牧草、绿肥等,利用植物的脱盐效应,逐渐起到改良土壤的效果等。生物措施成本低,环保有效,同时可以产生经济效益。
(4)施用化学改良剂改良:通过施用石膏(钙盐)改良碱土降低其碱化度,通过施用有机肥料改善盐渍土的结构,增加土壤磷的有效性。
围垦后土壤利用形成的沙围田景观 (刘晓南 摄于广州)
抗盐
(1)在改良利用过程中,通常先种植耐盐性较强的作物,如向日葵、高粱、棉花、甘蔗等,随着土壤逐步脱盐,即可种植其他耐盐性较弱的作物。
在广东,滨海盐土开发种植水稻,往往形成盐渍型水稻土(咸田),酸性硫酸盐土开发种植水稻,往往形成咸酸型水稻土(咸酸田),利用时要注意实行排灌系统分开,降低地下水位,以防咸潮倒灌,引淡洗咸洗酸,勤灌勤排,以防地表干旱而致盐分上升;此外,可通过实行水稻甘蔗轮作,加速脱盐过程。咸酸型水稻土还可配合施用石灰中和土壤酸性。
(2)利用滨海盐土栽培海水稻(耐盐碱水稻)。目前,广东省在水稻耐盐碱基因发掘与利用、品种选育和生理生态调控等方面都取得了相应进展(刘佳荣等,2021)。
(3)修复和重建红树林生态系统。酸性硫酸盐土是一种独特土壤,其上生长着一种独特的含硫的红树林植物。红树林最引人注目的特征是密集而发达的支柱根,它不仅支持着植物本身,也保护了海岸免受风浪的侵蚀,因此红树林又被称为“海岸卫士”。对于沿海酸性硫酸盐土,加强红树林生态系统的修复与重建是实现抗盐、高效利用盐渍土的有效途径。
酸性硫酸盐土(余炜敏等 摄于珠海)