摘要
盐碱地的改良与利用得到党中央高度重视,同时也是国际土壤领域研究的热点之一,盐碱地的治理和改良对保障14亿人口的粮食安全、保障18亿亩耕地红线,对中国农业的可持续发展意义重大。本文简述了盐碱地与土壤盐渍化的科学认知、盐碱地的改良与利用的科学原理,以及新时代科学开发利用盐碱土资源和盐碱地应遵循的原则。
作者:李保国(中国农业大学土地科学与技术学院教授、院长)
来源:《中国农业综合开发》2022年第1期。
2021年10月,习近平总书记来到黄河三角洲农业高新技术产业示范区考察调研,他特别强调指出:“18亿亩耕地红线要守住,5亿亩盐碱地也要充分开发利用。如果耐盐碱作物发展起来,对保障中国粮仓、中国饭碗将起到重要作用。”2021年12月5日是第8个世界土壤日,主题为“防止土壤盐渍化,提高土壤生产力”。说明盐碱地或盐渍土的改良与利用得到党中央高度重视,同时也是国际土壤领域研究的热点之一。
一
盐碱地及其改良利用的科学认知
(一)盐碱地与土壤盐渍化的科学认知
地球表面是一个由水-盐-土构成的世界。盐碱地是指土壤中含有过量可溶性盐类的土地。盐碱地的形成除了受到气候、地理、水流等条件影响,还与灌溉排水条件和农业技术措施、耕作管理有关。土壤中的盐分主要由土壤矿物风化、地表来水及地下水、人为灌溉水带来的。土壤中的盐分随水分而运动。在土壤蒸发与作物蒸腾过程中,盐分随水分从深层或地下水输送到地表或根系层,水分蒸发蒸腾后,盐分积聚在地表和根系层土壤中;灌溉或降雨入渗的水分,又将土壤中的盐分带向深层或淋洗出土壤至地下水或地表水。在一定时间内,如果由于蒸发蒸腾而带到表层的盐分多于入渗淋洗带走的盐分,则土壤处于积盐状态;反之,则处于脱盐状态。当土壤表层可溶盐累积到一定程度,主要会使植物吸水困难甚至不能吸水,使植物生长受到影响,导致其发育不良甚至死亡。
目前,全世界现有灌溉土地中,约有一半由于灌排体系管理运行不到位,使地下水水位抬高、盐分在耕层逐渐积累,产生了土壤次生盐渍(碱)化的问题。另一个值得关注的问题是近十几年来,遍布各地设施农业的发展,由于不能接受大气降水,作物生长供水来自灌溉,如果没有科学的灌排措施,极易引起设施农业的土壤次生盐渍化。
(二)盐碱地的改良与利用的科学原理
本质上说,对盐碱土的改良与利用一定要遵循水盐运动的科学原理,做到在农田到流域尺度上对土壤/土地水盐平衡进行科学调控。仅靠施用改良剂就能改良利用盐碱地是不可能的。
农田尺度上土地植被利用强度增加,蒸散(蒸腾、蒸发)加大就意味着积盐强度增加;没有排水(盐),盐分不能随水排出,就会聚集表土,造成次生盐渍(碱)化,导致土地不可持续利用。农田如不能自然排盐,就必须有工程措施保证人为排灌。所以农田尺度上,必须通过灌排体系的建设与运行对水的调控,保证盐碱土壤剖面上的盐分平衡或脱盐。在灌排条件完备下,耐盐植物(品种)利用,以及在碱化(钠质)土壤上施用改良剂可提升资源利用效率或排盐效率。
在流域尺度上,充足的水资源供给,是保障局地盐碱土地资源可持续利用的基础;此外,保障局部与灌溉区下游排水(排盐)畅通的排水工程体系也是重要支撑,而干排盐技术应合理谨慎利用。如果外来淡水资源充足,种植水稻是改良利用盐碱地的最好措施。从上游到下游,要逐步选种耐受盐碱能力作物的种类与品种。
二
新时代下对盐碱地利用再认识
新中国成立以来,黄淮海平原、河套平原及西北绿洲区盐碱地的改良和利用,为我国的粮食安全做出了重大贡献。新时代下,我们兴起了新一轮盐碱地资源开发利用,但对盐碱土上发展农业还要强调科学认识,以避免带来更大的生态环境问题。再次需要强调的几点是:
1.盐碱地和咸水在地球上干旱区与沿海区分布是自然规律。与山地、沙漠和戈壁一样,盐碱地是一种自然现象或生态系统。盐碱地要进行农业开发利用,必须有充足的淡水资源或降水量。地下咸水一般为储量资源,是不可更新的水资源。
2.任何农作物的生长达到收获水平或价值,需要吸收消耗足够的淡水资源。绝大部分植物只吸水不吸盐。即使盐生植物,也只能吸收极少量的盐。在植物生长期间,水分供给如果不是天然降水或灌溉淡水,则土壤中可溶性盐分的浓度会迅速提高到植物不可耐受的程度,从而影响植物生长。
3.滨海地区可以发展盐土农业。海水可视为一个无限量的咸水资源,在滨海地区利用过程当中,通过灌排调控,水分中含盐量不会提高。如果选育的植物能耐受一定的盐度,甚至可达35克/升的盐度,则可在滨海地区正常生长。如果沿海地区还有一定的降水量且合理利用,则可大幅度改善植物生长的条件。
4.关于内陆地区盐碱地资源开发利用。如我国的东北、华北和西北地区,特别是我国的西北地区,淡水资源有限且已过度开发利用,引起了区域土壤/土地资源的荒漠化。如果利用咸水资源开发盐碱地,就会在短时间内造成严重的生态环境问题或灾难。依据我们前面谈到的第一条和第二条,由于高强度利用,区域的咸水抽取以后,没有补充,很快就会耗尽。也就是说咸水资源的供给是不可持续的。咸水灌溉后,由于植物吸收并消耗水,而不吸收盐分,这会造成严重的生态环境后果。植物吸收和田间蒸发,耗掉一半的灌溉用水,土壤中水分含盐量就会翻倍,需要不断地进行咸水灌溉,维持植物可以耐受的盐度,否则植物就会死亡。到种植一季下来,土壤中就会积累大量的盐分。如果要把耕层土壤中这些积累的盐分,用咸水再洗掉排出,需要更多的咸水资源。此外,盐渍土和咸水的分布地区,一般都处于地势低洼的地区,排水十分不畅。显然,长此以往,咸水资源会被消耗殆尽,而土壤会盐渍化加重,甚至变成盐漠。如果种植的是所谓的“海水稻”,那么这种过程就还会加快。
三
新时代科学开发利用盐碱地资源
进入生态文明与绿色发展的新时代,我们一定要尊重自然规律,遵循水盐运动的科学理论。对有较充沛降水的滨海盐碱地和滩涂地开发,一定要科学论证、慎重有序。东北地区如果有外来的地表淡水资源,盐碱地可以利用种植水稻进行改良利用,但应严禁开发地下水进行盐碱地水稻种植。西北内陆盐碱地和咸水资源的开发,由于此地区水资源短缺且已过度开发利用,应优先保护区域脆弱自然盐渍生态环境系统,以免发生短期的、小面积局部的改良利用,而带来永久的、大面积的生态环境灾难。
在淡水资源有保障和具有排水条件下,因地制宜形成配套的盐碱地改良与利用技术与方式,开辟我国盐碱地改良利用和产能提升和生态保护相结合的新道路。