趙耕毛*, 楊夢(mèng)圓, 陳碩, 蘇紀康, 呂慧琳, 賈慧昕, 劉兆普(南京農業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院/海涂工程研究中心,江蘇 南京 210095)??摘要：隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟快速發(fā)展,我國人口、資源、環(huán)境的矛盾與日俱增,可持續發(fā)展的壓力越來(lái)越大。與耕地一樣，鹽堿地作為以鹽類(lèi)集積為主要特征的土地資源,不僅承載著(zhù)污染凈化、生物資源、生物多樣性、全球碳庫、自然文化遺產(chǎn)、景觀(guān)旅游等重要功能，也是人類(lèi)賴(lài)以生存的重要農業(yè)生產(chǎn)資料。鹽堿地治理是以減少作物逆境脅迫、作物健康及其高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)為主要目標,對于國家糧食安全、生態(tài)環(huán)境安全、人類(lèi)健康具有十分重要的意義。近幾十年來(lái)，歷經(jīng)幾代人的努力，我國科技工作者已基本厘清了鹽堿地治理理論體系，并建立了符合我國國情的鹽堿地治理技術(shù)模式。但是，由于鹽堿地類(lèi)型復雜多樣,鹽堿化程度不同、治理措施多元化等原因，我國尚未建立起分類(lèi)分區，精準治理，兼顧高水平與低成本的高效治理方法，更沒(méi)有建立起鹽堿地治理及其長(cháng)效管理的技術(shù)與服務(wù)體系框架。本文在論述鹽堿地概念的基礎上，重點(diǎn)介紹鹽堿地主要障礙因子、鹽堿地治理基本理論與技術(shù)方法、鹽堿地治理效果判別標準以及鹽堿地農業(yè)生產(chǎn)的主要模式，闡述鹽堿地治理主要問(wèn)題及展望，以期啟發(fā)人們對鹽堿地的科學(xué)認識，強化鹽堿地治理技術(shù)的應用與實(shí)踐，結合現代農業(yè)新成果，更好地推動(dòng)鹽堿地農業(yè)的發(fā)展。關(guān)鍵詞：鹽堿地; 治理; 糧食安全; 障礙因子; 技術(shù)模式; 效果判別鹽堿地是鹽土農業(yè)的核心和基石，只有充分理解鹽堿地的概念、含義及其在鹽土農業(yè)中的地位，才能更深刻領(lǐng)會(huì )鹽堿地治理領(lǐng)域相關(guān)術(shù)語(yǔ)及其理論框架。盡管前人已對鹽堿地概念進(jìn)行界定，但是受限于各種原因，目前仍然沒(méi)有公認的、恰當合理的定義。在學(xué)術(shù)交流過(guò)程中,筆者發(fā)現鹽堿地研究方面相關(guān)術(shù)語(yǔ)用法混亂，極有必要予以闡釋說(shuō)明。從資源學(xué)的角度出發(fā)，鹽堿地定義為：土壤表層積聚過(guò)多鹽堿成分，對農作物有害的土地。它是鹽地、堿地、鹽化土地、堿化土地的總稱(chēng)。在土壤學(xué)中，鹽堿地被稱(chēng)為鹽漬土或鹽堿土，定義為在自然和人為因素作用下，鹽類(lèi)參與土壤形成，導致土壤鹽化或堿化后含有大量可溶鹽類(lèi)，從而抑制作物生長(cháng)的土壤。在土壤分類(lèi)學(xué)中，鹽堿地與鹽漬土或鹽堿土同義，多數學(xué)者認同的定義為各種鹽土、堿土及不同程度鹽化和堿化的土壤總稱(chēng)。在中國，除了地方標準外，科技工作者至少使用兩套鹽堿土分類(lèi)標準。一套分類(lèi)標準由中國土壤學(xué)會(huì )鹽堿土專(zhuān)業(yè)委員會(huì )于1987年制定:當土壤鹽分超過(guò)0.6%～2.0%時(shí)，為鹽土。其中，土壤氯化物下限為0.6%；硫酸鹽-氯化物、氯化物-硫酸鹽，其下限為1.0%；硫酸鹽下限為2.0%。當100 g土壤水溶性鹽中至少浸溶0.5 mg當量的蘇打時(shí)，屬于蘇打鹽土范疇，其下限設置為0.5%。當土壤pH值大于9、堿化度(exchange sodium percentage,ESP)大于30%(草原堿土大于25%)、表土含鹽量上限是0.5%時(shí)，為堿土。另一套分類(lèi)標準是由20世紀50年代美國國家鹽土實(shí)驗室(US Salinity Laboratory)制定:當土壤飽和浸提液的電導率(electrical conductivity,EC)>4 dS·m-1、土壤可交換鈉百分比(exchangeable sodium percentage,ESP)<15%、鈉吸附比(sodium adsorption ratio of a saturated paste extract,SARe)<13、pHe<8.5時(shí)，即為鹽土:當ECe<4 dS·m-1、ESP>15%、SARe>13、pHe>8.5時(shí)，即為堿土; 當ECe>4 dS·m-1、ESP>15%、SARe>13、pHe>8.5時(shí)，即為鹽堿土。盡管分類(lèi)標準有所差異，但鹽堿土、鹽土、堿土分類(lèi)均有確切的量化標準，切不可混淆使用。鹽堿地主要存在土壤鹽堿、板結、偏堿性、有機質(zhì)含量低、養分失衡和生物活力低等障礙。這些障礙因子相互作用，且對鹽堿地治理及農業(yè)生產(chǎn)的影響等效。在鹽堿地治理過(guò)程中，應首先分析鹽堿成因，依據土壤水鹽運動(dòng)規律進(jìn)行灌排調控，以消減鹽堿障礙至栽培作物的耐受水平。在此基礎上,需改善土壤結構、調節酸堿度、增加有機質(zhì)、平衡礦質(zhì)營(yíng)養、提高生物活力等。鹽堿地治理是利用的初始階段,鹽堿地利用是更高層次的農業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐活力。這不僅需要農田水利學(xué)、植物保護學(xué)、園藝學(xué)、土壤學(xué)、植物營(yíng)養學(xué)、生態(tài)學(xué)等多學(xué)科知識，還需結合現代農業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，按照“土、肥、水、種、密、保、管、工”農業(yè)八字憲法，通過(guò)不斷地進(jìn)行田間生產(chǎn)實(shí)踐,分類(lèi)分區建立鹽堿地可持續利用生產(chǎn)模式。土壤鹽類(lèi)是指土壤中存在的可溶性鹽，主要包括鈉、鉀、鈣、鎂的硫酸鹽、鹽酸鹽、碳酸鹽或酸性碳酸鹽。這些鹽類(lèi)通常在土壤表層積累，形成鹽結皮或鹽霜。土壤鹽類(lèi)含量超過(guò)一定比例時(shí)，導致土壤鹽漬化，影響土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，從而影響作物生產(chǎn)。一些常見(jiàn)園藝作物適宜的土壤EC范圍見(jiàn)表1。更全面的各種作物土壤EC范圍參見(jiàn)聯(lián)合國糧農組織(Food and Agriculture Organization,FAO)公布的數據。
土壤板結是指土壤表層因缺乏有機質(zhì)，結構不良，在灌溉及降雨等外因作用下結構遭到破壞，土粒分散，干燥后受內聚力作用使土壤表面變硬的現象。鹽堿地的土壤板結主要由鈉質(zhì)化作用和缺乏有機質(zhì)、黏?；蚧A物質(zhì)(如交換性鈣和鐵離子)引起。高交換性鈉飽和度會(huì )導致土壤結構分散和膨脹,從而使有機-無(wú)機復合體崩解。有機-無(wú)機復合體的基礎物質(zhì)包括腐殖質(zhì)和黏土礦物。由于腐殖質(zhì)和黏土礦物帶有負電荷，相互排斥，通常需要通過(guò)以下幾種方式促進(jìn)其結合：1)鈣離子的作用：二價(jià)陽(yáng)離子(如鈣)可以通過(guò)共架橋作用促使腐殖質(zhì)與黏土結合，形成G1類(lèi)型的有機-無(wú)機復合體。這種結合可以被NaCl轉換而中斷。2)鐵離子的作用：帶正電荷的鐵離子也能起到架橋作用。亞鐵(兩正電荷)易溶于水，有助于結合有機物和無(wú)機物，形成G2類(lèi)型的復合體; 而高鐵(三正電荷)難溶于水，不易形成有效結合。亞鐵在排水不良的水田中較為常見(jiàn)，而高鐵則多見(jiàn)于通氣良好的旱田。3)腐殖質(zhì)的雙性電荷作用：腐殖質(zhì)作為兩性電解質(zhì)，既帶有陽(yáng)電荷又帶有陰電荷，因此能與黏土礦物結合，形成G3類(lèi)型的復合體。這種結合通常最強，并廣泛存在于土壤中。在鹽堿地治理中，針對不同種植方式，有選擇地補充土壤腐殖質(zhì)、黏土礦物以及鈣和鐵等架橋物質(zhì)，有助于消除土壤板結并構建穩定的土壤結構,從而改善土壤的健康和功能(圖1)。
土壤酸堿度(pH)可衡量土壤酸堿反應的強弱。pH值在6.5～7.5時(shí)表示中性土壤; 低于6.5為酸性土壤; 高于7.5為堿性土壤。不同植物有其適宜的pH值范圍,超出該范圍會(huì )影響其生長(cháng)。1)弱酸性土壤(pH5.5～6.5)肥力條件優(yōu)于強酸性土壤,適合喜酸作物生長(cháng)。2)中性土壤(pH6.5～7.5)提供最佳肥力條件。3)堿性土壤(pH7.5～8.5)含有不同量的CaCO3，微量元素(如鐵、錳、鋅)的有效性低,磷的有效性也較低。4)強堿性土壤(pH8.5～9.5)含有高量的CaCO3和少量可溶性重碳酸鹽，且交換性鈉含量高，一般作物難以生長(cháng)。鹽堿地的土壤酸堿度通常在堿性至強堿性范圍(pH7.5～9.5)，可通過(guò)施用有機肥、生理酸性無(wú)機肥料、土壤調理劑等方法進(jìn)行改良。常見(jiàn)作物適宜生長(cháng)的pH值范圍見(jiàn)表2。
土壤有機質(zhì)是耕地質(zhì)量的核心，是指各種形態(tài)存在于土壤中的所有含碳的有機物質(zhì)，包括土壤中的各種動(dòng)、植物殘體，微生物及其分解和合成的各種有機物質(zhì)。我國耕地土壤有機質(zhì)水平較低，平均含量為18.63 g·kg-1，遠低于北美、歐洲、東南亞等地區，與中東、非洲等地區接近(圖2)。此外,我國耕地土壤肥力存在明顯的區域差異，黑龍江省平均耕層土壤有機質(zhì)含量最高，達到37.48 g·kg-1，接近于全國平均值(18.63 g·kg-1)的2倍(圖3)。土壤有機質(zhì)含量不僅與地力有關(guān)，還與土壤健康、作物品質(zhì)密切相關(guān)，因此穩定提升我國耕地有機質(zhì)水平成為當務(wù)之急，尤其是在土壤鹽堿化導致土壤有機碳儲量顯著(zhù)減少的情況(損失量約3.47 t·hm-2)下。目前，鹽堿地土壤有機質(zhì)含量不足1%的面積占鹽堿地總面積的26%。據估計，有1/3的糧食減產(chǎn)可歸因于土壤有機質(zhì)減少和土地退化。
土壤鹽堿化導致有機碳儲量顯著(zhù)下降，土壤肥力和作物生產(chǎn)力隨之降低(表3)。這主要是因為：1)鹽堿化環(huán)境中外源有機物質(zhì)的輸入量低，土壤鹽分積累對植物生長(cháng)產(chǎn)生不利影響。一方面，滲透脅迫導致植物生理性缺水，從而影響植物的生理過(guò)程，例如，過(guò)量的Na+和Mg2+可能破壞細胞結構,抑制光合作用，減少葉綠素含量；另一方面，離子毒害抑制了植物的氮代謝。2)土壤膠體顆粒通常帶負電荷，增加的鹽分(尤其是Na+)會(huì )置換土壤顆粒間的Ca2+或Mg2+。Na+的分散作用破壞了土壤團聚結構，增加了土壤水蝕和風(fēng)蝕的風(fēng)險，同時(shí)也提高了團聚體內受保護有機質(zhì)的礦化風(fēng)險。土壤團聚結構可以對有機質(zhì)進(jìn)行物理保護，而有機質(zhì)的增加反過(guò)來(lái)有助于土壤團聚結構的形成。土壤鹽分通過(guò)影響團聚結構，進(jìn)而影響土壤的化學(xué)和生物過(guò)程。總之，土壤鹽漬化通過(guò)減少有機質(zhì)輸入和加速礦化，抑制了土壤有機質(zhì)的積累。3)高鹽分和堿性條件還抑制了微生物活性，有機質(zhì)周轉速率下降，降低了微生物殘體態(tài)有機質(zhì)的積累。這類(lèi)土壤中的腐殖質(zhì)含量也較低，土壤結構松散。由于這些因素，鹽堿地的保水保肥能力弱，自然肥力低，對作物生長(cháng)的支持能力有限，導致農作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降。雖然施用有機肥、秸稈還田、種植綠肥等措施理論上可以提高土壤有機質(zhì)含量，但是由于鹽堿地基礎地力低下，有機質(zhì)礦化分解作用大于封存作用，有機質(zhì)積累困難，學(xué)術(shù)界謂之“馬太效應”；其次，受限于資源、技術(shù)和經(jīng)濟條件,以上措施的實(shí)施效果因地區而異。整體而言，提升鹽堿地土壤有機質(zhì)含量仍是一個(gè)長(cháng)期而艱巨的過(guò)程。鹽堿地植被稀疏，農業(yè)種植粗放，生產(chǎn)方式單一，加之生物活性低，腐殖化作用弱，有機質(zhì)積累遠低于其他耕地。為改善這種情況，可以通過(guò)減少鹽堿障礙、施用堆肥、秸稈還田、種植綠肥(覆蓋作物)、休耕養地、水旱輪作、農牧/農漁復合等技術(shù)手段，增加土壤有機質(zhì)，提升鹽堿地的基礎地力，提高作物產(chǎn)量穩定性及其抗災減災能力。土壤養分平衡是指土壤中養分的消耗與投入之間的關(guān)系,通常以特定時(shí)間內單位面積土壤養分的收支狀況來(lái)衡量。這反映了土壤養分的獲得與支出狀況，是我國土壤管理中面臨的主要問(wèn)題之一。不合理的施肥方式是導致土壤養分失衡的主要原因，會(huì )導致作物生理缺素障礙、土壤酸化以及板結等問(wèn)題。陽(yáng)離子交換量(cation exchange capacity,CEC)是評價(jià)土壤養分平衡的重要指標之一，其次還有C/N、C/P、N/P、P/K等，合理的養分比率范圍反映了最客觀(guān)、最根本的自然規律,與植物健康生長(cháng)息息相關(guān)。通常土壤鹽基離子只限于鈣、鉀、鎂3種。鹽基平衡的土壤，以代換性鹽基的量占代換性容量的60%～80%為宜,而其余的20%～40%應為吸附的銨態(tài)氮和氫離子占有(圖4)。
在鹽堿土中,交換性鈉占鹽基飽和度的比例較高,這是養分失衡的典型表現之一。鹽堿土的養分失衡需要在減少土壤鹽分的基礎上進(jìn)行綜合調理?？梢酝ㄟ^(guò)增施有機肥和黏土礦物以提高土壤養分庫容，并使用煅燒過(guò)的天然礦質(zhì)肥料調理土壤養分平衡。土壤養分平衡調理是土壤改良的重要內容之一，通過(guò)科學(xué)的調理措施以及正確的用肥方法(肥型、肥量、肥法)，可以顯著(zhù)提高土壤質(zhì)量，增加作物產(chǎn)量與品質(zhì)，增強作物抗性，杜絕當前農業(yè)普遍存在的作物生理障礙、肥害(用肥過(guò)量)、藥害(包括除草劑藥害)、環(huán)境障害等現象發(fā)生。土壤生物活力是指土壤中各種生物生活強度的總和，其受土壤物理和化學(xué)性質(zhì)影響，包括溫度、濕度、通氣狀況、氣體組成、pH值以及有機質(zhì)和無(wú)機物質(zhì)的含量和組成。在鹽堿地中，土壤物理和化學(xué)障礙對生物活力產(chǎn)生不利影響，表現為礦化、腐殖化、生物固氮等過(guò)程的減弱，有機物質(zhì)分解緩慢,碳、氮、硫、磷等元素的生物循環(huán)不暢，能量流動(dòng)受阻。此外，微生物固氮、解磷、解鉀等功能顯著(zhù)下降，分泌的生長(cháng)刺激素、維生素和生物酶等活性物質(zhì)減少。在這種環(huán)境下，篩選和應用耐鹽堿功能微生物對于提高土壤生物活力至關(guān)重要。這些微生物在高鹽、高堿條件下生存并執行重要生態(tài)功能。鹽堿地施用微生物肥料如生物有機肥以及具有固氮、解磷和解鉀等功能的微生物菌劑等，可以有效提升土壤生物肥力。生物修復劑可以利用特定微生物和有機物料組合修復受鹽堿影響的土壤，減少有害鹽分,改善土壤結構，提高有機質(zhì)含量。植物-微生物聯(lián)合修復是通過(guò)種植耐鹽作物，利用促生菌改善植物根際環(huán)境，提高植物對鹽堿脅迫的抵抗力。當前農業(yè)常用的微生物肥料或菌劑大約有30余種，為作物增產(chǎn)增收發(fā)揮了重要作用。此外,通過(guò)消減鹽堿地障礙因子，可以有效提升土壤生物活力。保護性耕作、覆蓋作物和活力農耕等措施，也有助于提高土壤生物活力，促進(jìn)土壤健康和農業(yè)可持續發(fā)展。土壤中的鹽分隨水分而運動(dòng)，在蒸發(fā)過(guò)程中鹽分隨水分輸送到表層。水分蒸發(fā)后鹽分積聚在表層土壤中; 灌溉和降雨入滲的水分又將鹽分帶向深層。在長(cháng)時(shí)間內，如果由于蒸發(fā)而帶到表層的鹽分多于入滲淋洗帶到深層的鹽分，則土壤處于積鹽狀態(tài)；反之，則處于脫鹽狀態(tài)。土壤水鹽動(dòng)態(tài)與灌溉排水條件和農業(yè)技術(shù)措施有關(guān)。干旱、半干旱地區，如果灌水量過(guò)多，又缺乏排水設施，將導致地下水位升高，加大蒸發(fā)，使表土鹽分不斷積累，形成次生鹽堿化。在垂直剖面上，土壤水分運動(dòng)服從于達西定律，鹽分主要是通過(guò)水動(dòng)力彌散和對流而運移。其運移速度,即鹽分通過(guò)單位斷面積的通量，可用公式表示:
式(1)中：J為鹽分運移通量；D為水動(dòng)力彌散系數; c為鹽溶液濃度; z為垂直坐標,向上為正; q為通過(guò)單位斷面積的水流通量。
式(2)中：K(θ)為土壤的導水率，是體積含水率的函數，為水力比降; H=hz為土壤的總水頭，h為壓力水頭，對非飽和土壤 h為負值，z為重力水頭。在已知土壤水鹽運動(dòng)各項要素和參數的情況下可通過(guò)上式求得土壤鹽分的運移通量。國際上，科研人員已經(jīng)在耐鹽適生作物改土機制、鹽堿地障礙因子消減機制、根-土界面水肥鹽和微生物多組分耦合互作機制等方面開(kāi)展了深入研究。我國著(zhù)重在物理、化學(xué)、水利和生物等鹽堿地治理途徑上，探索改變土壤的上、下邊界條件和相關(guān)土-水-氣-生參數，定向調節土壤鹽分的運動(dòng)與聚集過(guò)程。例如：通過(guò)水分管理形成局部“水肥保蓄層”、減少土面蒸發(fā)和作物蒸騰以抑制鹽分表聚、創(chuàng )建疏松隔層以阻滯鹽分上行，或定向引導鹽分聚集以根區避鹽，以離子代換、酸堿中和、離子均衡為主要原理，運用Ca2+置換出土壤膠體上的Na+并淋洗出土體以降低或消除其水解堿度等?；谕寥浪}調控的鹽堿地治理關(guān)鍵過(guò)程與原理見(jiàn)圖5(中國科學(xué)院南京土壤研究所楊勁松研究員課題組提供)。
美國、澳大利亞等國家在植物鈉離子外排耐鹽機制，鹽脅迫下細胞壁完整性維持機制，鹽脅迫響應信號傳導，離子通道、離子泵、離子載體的功能研究等方面具有重大進(jìn)展(圖6)。我國在植物鹽脅迫響應下的信號傳導、鹽離子受體的發(fā)現、體內離子、激素和活性氧自由基的動(dòng)態(tài)平衡耐鹽機制等方面取得了較好進(jìn)展。但在耐鹽基因挖掘、細胞器參與耐鹽的機制、鹽生植物耐鹽機制等方面都還有待深入研究。
3.4 耐鹽植物種質(zhì)資源創(chuàng )新利用與育種技術(shù)美國、日本、加拿大等國家非常重視種質(zhì)資源的收集保存、鑒定評價(jià)及創(chuàng )新利用,建立了專(zhuān)門(mén)針對耐鹽堿植物的種質(zhì)庫，如國際鹽堿農業(yè)研究中心的種質(zhì)庫是世界上最大的耐旱、耐熱和耐鹽植物種質(zhì)庫(International Center for Biosaline Agriculture)。很多國家把耐鹽堿性的鑒定評價(jià)作為種質(zhì)資源的基礎鑒定性狀之一。美國在種質(zhì)創(chuàng )新方面做得更深入,綜合利用染色體工程、細胞工程、全基因組選擇、基因編輯等高新技術(shù)與常規技術(shù)有機結合，廣泛利用農作物地方品種、野生近緣種等，創(chuàng )制耐鹽堿新種質(zhì)。我國進(jìn)行了大量耐鹽堿資源的收集、保存、鑒定評價(jià)工作，如2021年在天津建立“耐鹽堿植物種質(zhì)資源庫”(www.grhc.sdnu.edu.cn)，保存耐鹽堿喬木類(lèi)、灌木類(lèi)、多年生草本類(lèi)的種質(zhì)資源8 000多種。中國農業(yè)科學(xué)院、山東師范大學(xué)搶救性收集了我國沿海地區種質(zhì)資源4 000多份，并創(chuàng )建了“中國鹽生植物種質(zhì)資源庫”等。深圳國家基因庫也包含了耐鹽堿植物數據庫,是一個(gè)種質(zhì)-DNA-基因數據一體的種質(zhì)資源庫(Biosaline DataBase)。盡管科技工作者在耐鹽植物育種技術(shù)方面付出了巨大努力，但由于耐鹽堿鑒定評價(jià)標準不統一，精準鑒定評價(jià)技術(shù)不完善，突破性耐鹽堿資源匱乏，強耐鹽堿資源挖掘不足，限制了耐鹽堿品種的培育和創(chuàng )新利用。3.5 鹽堿快速精準識別及鹽堿障礙靶向消減技術(shù)田間鹽堿快速精準識別或診斷是鹽堿地治理的基礎。對于作物而言，如不及時(shí)診斷將會(huì )導致管理不善，進(jìn)而造成減產(chǎn)或出現由于鹽堿引起的生理障礙等。依據診斷結果采取相應的措施，合理制訂鹽堿地改良“處方箋”，是綜合應用物理、化學(xué)、生物等技術(shù)，重塑土壤結構、調整土壤pH值、平衡土壤養分、靶向消減鹽堿障礙的重要前提。美國利用遙感數據確定鹽堿土壤受影響范圍，對土壤指標進(jìn)行定量研究，描繪鹽堿地土壤的動(dòng)態(tài)變化。印度注重研發(fā)生物修復鹽堿地的技術(shù)，通過(guò)種植玻璃麥汁、巴里拉、鹽麥汁等植物消減鹽堿障礙,增加生物多樣性并快速恢復土壤地力。荷蘭在圍海造田和暗管排鹽工程技術(shù)方面具有優(yōu)勢。我國科研工作者研發(fā)了潛群井強灌強排治理重鹽堿地技術(shù)、“淡化肥沃層”技術(shù)、“上膜下秸”技術(shù)、膜下滴灌高效節水技術(shù)、咸水結冰灌溉治理技術(shù)、農投品化學(xué)改良技術(shù)等鹽堿地治理技術(shù)。通過(guò)深挖塘、高抬田進(jìn)行抬田壓堿。在低洼鹽堿地挖池蓄水，養殖耐鹽堿魚(yú)類(lèi)，池塘里挖出來(lái)的土堆在2個(gè)池塘之間，經(jīng)過(guò)平整后，施肥改造土壤，種植各種經(jīng)濟作物，達到生態(tài)效益和經(jīng)濟效益雙豐收的目的。該模式是繼“上農下漁”和“臺田-池塘”模式又一重要的鹽堿地治理模式，適用于重度及以上鹽堿地，是我國北方沿黃灌區極有前景的鹽堿地治理模式，既解決了鹽堿水排放出路，發(fā)展了鹽堿水漁業(yè)，又能實(shí)現鹽堿地土壤持續脫鹽熟化和高效利用。鹽堿水土循環(huán)利用技術(shù)模式見(jiàn)圖7(由河海大學(xué)佘冬立教授課題組提供)。
種稻洗鹽是一種很古老的鹽堿地治理方法，我國種稻洗鹽擁有2 000多年的歷史。種稻排水洗鹽符合鹽堿地改良與利用相結合的原則。實(shí)踐證明，種稻洗鹽是重度鹽堿地治理最有效的方法之一。水稻耐淹性強且田間蓄水量大，在水源充足且適于種植水稻的地區，種稻洗鹽不僅可以建立田面水層,還滿(mǎn)足沖洗土壤鹽分的要求，使表層土壤含鹽量迅速降低，同時(shí)滿(mǎn)足水稻生長(cháng)期水分需求。重度鹽堿地脫鹽至中輕度鹽堿地之后，可發(fā)展“稻-麥”“稻-豆”“稻-油菜”等水旱輪作模式。在重度及以上鹽堿地上發(fā)展旱作農業(yè)，首先要解決排水、排鹽的問(wèn)題。明溝、暗管是鹽堿地主要排水方式。明溝即開(kāi)挖各級排水溝，形成排水溝網(wǎng)，水由田間溝網(wǎng)(墑溝、毛溝、農溝)進(jìn)入輸水溝網(wǎng)(斗溝、支溝、干溝),最后流入容泄區(河、湖、海)。暗管則在地下埋設暗管以排除農田土壤多余水分、降低地下水位。一般除管道外，多數暗管排水設計也會(huì )有挖一定深度的溝，上蓋土垡或溝底填濾水材料，再回填土，這稱(chēng)暗溝；還有用特制的鼠道犁在田面以下土層中穿透出管狀通道，用以排水，稱(chēng)鼠道排水。明溝暗管旱作模式也是較為常見(jiàn)的鹽堿地治理模式，廣泛適用于我國東部平原鹽堿區和具有地面灌溉條件的中西部鹽堿地區。膜下滴灌是指在膜下應用滴灌技術(shù)。這是一種結合了以色列滴灌技術(shù)和我國覆膜技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的新型節水技術(shù)。即在滴灌帶或滴灌毛管上覆蓋一層地膜，這種技術(shù)是通過(guò)可控管道系統供水,將加壓的水經(jīng)過(guò)過(guò)濾設施濾“清”后，和水溶性肥料充分融合，形成肥水溶液，進(jìn)入輸水干管-支管-毛管(鋪設在地膜下方的灌溉帶)，再由毛管上的滴水器一滴一滴均勻、定時(shí)、定量浸潤作物根系發(fā)育區，供根系吸收。膜下滴灌是我國新疆、內蒙古、甘肅等地鹽堿地治理主要利用模式。鹽土農業(yè)是以各類(lèi)鹽漬土、荒漠土為基底,用咸水、海水進(jìn)行灌溉,種植有一定經(jīng)濟價(jià)值的耐鹽堿植物的農業(yè)。在我國沿海干旱和半干旱海水入侵地區或內陸干旱且地下咸水豐富地區，鹽土農業(yè)是因地制宜、“以種適地”鹽堿地利用模式。鹽土農業(yè)包括鹽土種植業(yè)、海水養殖業(yè)、鹽土林業(yè)等,鹽土農產(chǎn)品包括糧食、蔬菜、油料、香料、藥材、飼草等，以鹽土農產(chǎn)品為原料可生產(chǎn)食品、藥品、工業(yè)原料等。鹽土農業(yè)是以耐鹽植物適應性種植為核心,區域水鹽平衡為宗旨的鹽堿地利用模式。鹽土農業(yè)模式可衍生出其他模式，如鹽堿地生態(tài)農牧化模式，就是把鹽土農業(yè)和畜牧業(yè)有機結合起來(lái)，重在解決鹽土農業(yè)地力培育這一核心問(wèn)題，實(shí)現農牧業(yè)的良性循環(huán)和可持續發(fā)展。上述介紹的“以漁降鹽治堿”模式，是把鹽土農業(yè)與漁業(yè)生產(chǎn)相結合的鹽堿地治理和利用模式，也是一種鹽土農業(yè)的衍生模式。在田間判斷作物的生長(cháng)和土壤環(huán)境狀況，被稱(chēng)之為土壤與作物的實(shí)時(shí)診斷。在作物種植前和生長(cháng)過(guò)程中，如不及時(shí)診斷將會(huì )導致管理不善，進(jìn)而造成減產(chǎn)。依據診斷結果采取相應措施，特別是鹽堿地障礙因子消減和地力培育方面，應建立相應診斷基準。鹽堿地障礙診斷相對簡(jiǎn)單(表4)，除上文介紹EC、有機質(zhì)、土壤結構診斷外,診斷基準還包括pH值、有效磷、有效硅、游離氧化鐵、CEC、交換性鉀、交換性鈣、交換性鎂、鹽基飽和度、鈣鎂比、鎂鉀比等。鹽漬土診斷基準是鹽堿地改良的核心，也是鹽堿地改良定量化標準(圖8)。目前我國尚未建立起鹽堿地治理的土壤診斷基準,亟需以縣域為單位,根據作物種植制度,分區分類(lèi)建立鹽堿地診斷基準來(lái)指導農業(yè)生產(chǎn)。
根據土壤診斷結果和診斷基準，制作“處方箋”。在鹽堿地治理技術(shù)與模式應用基礎上，根據“處方箋”縝密計算改良材料用量。通過(guò)指標平衡圖驗證鹽堿地治理效果,并持續跟蹤治理效果(圖8)。鹽堿地治理是一項農業(yè)系統工程,涉及水利工程、土壤結構改良工程、化學(xué)調理工程、生物改良工程、農藝工程等,同時(shí)鹽堿地利用又是以良種工程和作物栽培技術(shù)為核心的系統工程，可見(jiàn)鹽堿地改良利用的復雜性和任務(wù)的艱巨性。鹽堿地治理綜合方案如圖9所示。
美國、澳大利亞、以色列等發(fā)達國家的鹽堿地治理研究始終引領(lǐng)全球。近年來(lái)，從發(fā)表的研究論文數量看，鹽堿地研究明顯處于低谷期，人才儲備不足。中國科學(xué)院南京土壤研究所、中國科學(xué)院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所、中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所、中國科學(xué)院遺傳發(fā)育所農業(yè)資源研究中心、中國科學(xué)院北京地理科學(xué)與資源研究所、中國農業(yè)科學(xué)院資源與環(huán)境研究所、中國農業(yè)大學(xué)、南京農業(yè)大學(xué)、揚州大學(xué)、山東省農業(yè)科學(xué)院、江蘇省農業(yè)科學(xué)院等單位在鹽堿地治理領(lǐng)域有較好傳承,培養了一批專(zhuān)業(yè)人才。但是，我國鹽堿地科研實(shí)力相對薄弱,創(chuàng )新隊伍規模小且較為分散,相關(guān)創(chuàng )新平臺數量少、投入不足，鹽堿地科技創(chuàng )新成為鹽堿地治理和利用的主要短板。全國范圍內鹽堿地相關(guān)科研團隊相對分散，“山不多、峰也少”。另外，鹽堿地適生作物“小作物”多。受經(jīng)費、平臺、項目和績(jì)效考核等方面的限制，從事鹽堿地相關(guān)科研人員相對較少，基礎性科研工作不深不透，少有可以大面積推廣應用的創(chuàng )新技術(shù)和模式。6.2 鹽堿地治理研究須由重理論向重實(shí)踐方向轉變鹽堿地治理是農業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要環(huán)節,涉及土壤肥料、作物種植、園藝、農業(yè)工程、畜牧養殖、水產(chǎn)養殖等專(zhuān)業(yè)知識。它的特點(diǎn)就是將前人建立的科學(xué)知識直接應用于農業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中。這需要長(cháng)期地、不間斷進(jìn)行實(shí)踐和探索，將基礎科學(xué)知識轉化為具體的生產(chǎn)技術(shù)和方法。當前，鹽堿地治理技術(shù)研究受限于實(shí)驗室的土培、砂培、水培等試驗，缺少長(cháng)期田間定位試驗、田間生產(chǎn)技術(shù)和農業(yè)管理經(jīng)驗，致使理論和技術(shù)在農業(yè)生產(chǎn)中可操作性不強，這制約了我國鹽堿地農業(yè)守正創(chuàng )新發(fā)展。6.3 技術(shù)推廣應用長(cháng)效性和復雜性目前重度鹽堿地治理過(guò)程復雜、成本高、進(jìn)度慢，而輕、中度鹽堿地改良利用的次生鹽漬化反復等問(wèn)題，造成鹽堿地改良技術(shù)推廣應用難度大，鹽堿地種植戶(hù)的投入也高于非鹽堿地，社會(huì )參與積極性不高等現實(shí)問(wèn)題。鹽堿地的鹽分積累和土壤特性變化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，如果后續監測和管理跟不上，就難以保證長(cháng)期效果。此外，缺乏完善的技術(shù)服務(wù)體系和長(cháng)期的政策支持，也不利于鹽堿地治理技術(shù)的可持續應用。要改善這一狀況，需要加大研發(fā)力度以不斷優(yōu)化技術(shù)，建立多元化的投入機制，加強對農民的培訓和指導，完善政策配套和技術(shù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò )等。7.1 創(chuàng )新耐鹽堿育種技術(shù)體系亟需開(kāi)展不同作物的轉基因、基因編輯、全基因組選擇、分子設計、航天育種等現代育種技術(shù)優(yōu)化和創(chuàng )新，構建適合不同作物的耐鹽堿育種技術(shù)體系；以強耐鹽堿性和高產(chǎn)為主要目標，兼顧品質(zhì)、抗病性等其他重要育種性狀，選取耐鹽堿種質(zhì)作為平臺材料，采用常規育種與現代生物育種技術(shù)相結合、耐鹽分子標記選擇和高世代耐鹽堿鑒定相結合，創(chuàng )制耐鹽堿新材料，培育耐鹽堿性狀突出的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲(chóng)、抗逆、適宜機械化生產(chǎn)的突破性作物新品種。7.2 突破改土、節水、生態(tài)保護等系列關(guān)鍵技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式鹽堿地長(cháng)期定位監測研究體系尚不健全，土壤鹽分脅迫消減與地力快速提升、土壤固碳、生物改良等機制尚不明確，不同類(lèi)型鹽堿地系統治理技術(shù)體系不完善，尤其是快速改善鹽堿地土壤結構與生物功能的關(guān)鍵核心技術(shù)供給不足。亟待研發(fā)土壤綠色調理、抗鹽微生物應用、水肥優(yōu)化管理、多水源利用、土壤快速增碳培肥等關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)發(fā)鹽堿地安全高效功能型調理劑、環(huán)境友好型功能肥料等綠色投入品，形成鹽堿地利用配套技術(shù)模式和綜合解決方案。7.3 創(chuàng )建鹽堿地高效生態(tài)智慧農業(yè)模式,加快鹽堿地特色產(chǎn)業(yè)和高值農業(yè)發(fā)展針對鹽堿地農業(yè)基本數據采集分析技術(shù)、農業(yè)信息化技術(shù)應用水平低、范圍小,鹽堿地農業(yè)生產(chǎn)智能化控制、精準化運行的應用場(chǎng)景少等問(wèn)題，亟待突破鹽堿地土、肥、氣、生等數據自動(dòng)化獲取、算法與模型構建關(guān)鍵技術(shù),研發(fā)鹽堿地農業(yè)大數據、芯片、傳感器等關(guān)鍵技術(shù)、元器件等，集成創(chuàng )建智慧化鹽堿地農業(yè)模式，開(kāi)展鹽堿地逆境環(huán)境下林果作物及特色植物的功能性評價(jià)，提取功能生物活性成分，研發(fā)高附加值功能產(chǎn)品，形成鹽堿地特色產(chǎn)業(yè)。*通信作者:趙耕毛,教授,主要從事土壤改良、耐鹽作物高效栽培、鹽土高值生態(tài)農業(yè)、濕地生態(tài)修復等方面的研究,E-mail:seawater@njau.edu.cn。文章PDF全文下載請點(diǎn)擊文末“閱讀全文”趙耕毛,楊夢(mèng)圓,陳碩,等.我國鹽堿地治理:現狀、問(wèn)題與展望[J].南京農業(yè)大學(xué)學(xué)報,2025,48(1):14-26.來(lái)源：南京農業(yè)大學(xué)學(xué)報（2025年2月6日）
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