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盐碱地生物改良与盐生植物资源综合利用
作者:赵振勇 田长彦 张科 王黎 发表时间:2021年01月26日

  摘要:盐碱地的改良利用直接关系到盐碱地区社会经济和农业可持续发展。立足盐碱环境,发掘盐生植物资源潜力,将盐生植物栽培引上产业化之路,积极推进盐碱地资源的生态利用与产业化开发,前景广阔。

  关键词:干旱区;盐碱地;盐生植物;生物改良;综合利用

  新疆是中国盐渍土分布面积最大省区,盐渍土的开垦及盐渍化耕地的改良一直是新疆农业生产发展的重要环节。迄今为止,灌排配套技术模式依然是新疆盐碱地治理行之有效的方式,但在水资源日益紧缺态势下,以水利为中心的工程措施已难以为继,新垦灌区也多数有灌无排。如何在开发利用盐碱土地的同时控制耕地土壤次生盐渍化,是新疆农业生产迫切需要解决的问题。

  在过去的10余年里,中国科学院新疆生态与地理研究所(以下简称新疆生地所)田长彦领导的农田生态学团队,针对干旱区土壤盐碱重、淡水资源匮乏、次生盐渍化反复的问题,围绕节水、增地、产能提升,将盐生植物的生物积盐特性用于盐碱地改良,提出了盐碱地的生物改良的新理论和新方法,将盐生植物栽培引上产业化之路,在国内开创了盐生植物综合利用的先河。

  盐碱地生物改良新理论、新方法

  盐生植物种质资源的收集和选育

  盐碱地的生物改良技术,其核心就是依靠耐盐碱植物的生长发育吸收土壤中的盐碱成分来达到修复盐碱地的目的。盐渍化土壤不适于常规作物种植,但对许多盐生植物却是适生环境。经过多年的考察调研,新疆生地所联合中国农业大学鉴定出新疆盐生植物有305种11变种4亚种,隶属123属36科,其中新疆特有种7种,国家稀有、濒危保护植物9种,并按其用途分为药用、食用、观赏、饲料牧草、纤维、濒危保护、蜜源植物和盐渍生境生态建设植物种等,编著出版了《新疆盐生植物》。同时,新疆生地所在盐生植物耐盐机理、种子萌发特性和快速繁育等方面也都取得了相应的研究成果,分别在新疆阜康、克拉玛依建有盐生植物资源圃,收集引种盐生植物130余种。

  盐生植物生物脱盐的灌区盐平衡调控理论

  传统上,人们以灌区灌溉用水所带入灌区的总盐量与排水排出总盐量的差值来判断灌区盐平衡状态。以水盐平衡理论为指导,在无排水设施的前提下,我们设计建立一种新的盐分平衡,即以节水灌溉为前提,以经济型盐生植物开发利用为突破口,实现盐分平衡。考虑到降水稀少,灌区盐分主要由灌溉水带来,盐分排出主要依靠盐生植物刈割带出。连续两年的试验表明,人工种植条件下,盐地碱蓬地上部分干生物量可达18~19×103kg/hm2、野榆钱菠菜可达25~27×103kg/hm2,两种植物灰分盐含量均在27~28%。刈割带出的盐量,盐地碱蓬约4×103kg/hm2、野榆钱菠菜超过了6×103kg/hm2,分别是灌溉水引入盐量的5倍和7倍。实践证明,在无排水灌区,通过盐生植物栽培来实现盐分平衡调控是可行的。

  干旱区盐碱地生物改良技术

  针对重度盐碱地盐碱重、植物种子萌发出苗困难、改良周期长的问题,提出了“滴灌+生物排盐+快速熟化”的盐碱地生物改良技术。该技术通过开沟避盐、滴灌淋盐来创造种子萌发所需低盐湿润土壤环境,第1年通过盐生植物地上部分刈割来移除农田耕作层土壤过多的盐分,第2年通过耐盐豆科绿肥植物来实现土壤培肥。田间监测表明,干旱区盐渍土普遍表土积盐强烈,表土盐含量高而下层土含盐量低,开沟播种可一定程度上减弱盐害,再辅以沟内滴灌淋盐,更利于创造种子萌发所需的低盐湿润土壤环境。本技术利用盐生植物高富集盐分和耐盐豆科绿肥植物培肥土壤的特点,构建了盐碱地的生物改良及循环利用模式,缓解了水资源短缺背景下盐碱地常规水利改良难以维继的难题。实践证明,这项新技术体系所显示的突出成效是节水、土壤脱盐速度快、土壤肥力提升迅速,土壤生产力水平在2~3年内可大幅度提高。

  盐生植物饲料化利用技术

  扩大饲草料地面积和提高饲草料产量是突破农区畜牧业发展饲草料瓶颈和落实牧民定居的必要保证,这在新疆南部地区尤为重要。饲用盐生植物资源的开发利用,必将带动大面积盐碱地的开发利用,这对于新疆畜牧业发展意义重大。新疆盐生植物中,可以作为饲料牧草的有约200余种。种植试验表明,野榆钱菠菜、盐地碱蓬、红叶藜等盐生植物最佳刈割期为初花期,可采收青贮料80~110×103kg/hm2,测定粗蛋白含量多在9%以上,其中红叶藜达到了14.81%,与苜蓿15.13%非常接近,无氮浸出物、粗脂肪等也都能满足饲料开发的要求。盐生植物灰分盐含量普遍较高,不宜单独饲喂,需要根据饲喂家畜日饲喂量按比例与青贮玉米、饲用高粱等青贮料混配青贮。一般地,野榆钱菠菜、红叶藜可按1:1质量比与常规青贮料混配青贮,盐地碱蓬与常规青贮料采用1:3质量比混配青贮。

  干旱区盐土农业产业化实践

  干旱区盐土农业,即以盐碱荒地、撂荒地代替耕地,以经济型盐生植物代替作物,淡水、微咸水、咸水资源综合利用的新型农业发展模式。这种盐土农业发展模式改变了以往通过改良盐碱土地适应作物种植的理念,转而以土壤适应性种植将有经济价值的盐生植物栽培引上产业化之路,既增地又增效,拓展了盐碱地区农业发展空间。2017年2月,新疆生地所以技术入股的形式联合企业成立新疆福禾鑫盛生物科技有限公司。自成立以来,企业已承担了多项盐碱地改良和饲草料基地建设项目,初步形成集饲用盐生植物种植、青贮加工、养殖为一体的盐土农业经营模式,已改良利用重度盐碱撂荒地和生荒地6000余亩。在国家重点研发计划项目、中国科学院科技服务网络计划双创引导项目支持下,盐生植物产品深度开发也取得了很好的进展,以盐角草、盐地碱蓬、高碱蓬、盐穗木和野榆钱菠菜为原材料开发的生物炭,产率可达30~50%,生物炭灰分20.22~68.37%,富含K+、Na+、Ca2+、Mg2+离子,pH在10.0以上,盆栽试验证明对南方酸化红壤改良有很好的效果。盐生植物产品的深度开发,是未来盐土农业产业化和规模化生产的重要推动力。

  作者单位:中国科学院新疆生态与地理研究所,乌鲁木齐,830011

  新疆福禾鑫盛生物科技有限公司,乌鲁木齐,830011

  作者简介:赵振勇,男,1973年2月生,汉族,博士,中国科学院新疆生态与地理研究所教授级高级工程师,主要从事于干旱区盐碱地改良与盐生植物资源化利用研究。E-mail:zhaozhy@ms.xjb.ac.cn.

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