發布時間：2019-06-15所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 【摘要】由于社會人口的不斷增加、糧食資源短缺以及土地生態環境的日益惡化，鹽堿地作為我國重要的后備耕地資源，越來越受到重視，土地鹽堿化的治理問題也顯得尤為重要。本文首先介紹了土壤鹽堿化的原因以及常用的治理方法，并詳細介紹了微生物+復合型土壤修
【摘要】由于社會人口的不斷增加、糧食資源短缺以及土地生態環境的日益惡化，鹽堿地作為我國重要的后備耕地資源，越來越受到重視，土地鹽堿化的治理問題也顯得尤為重要。本文首先介紹了土壤鹽堿化的原因以及常用的治理方法，并詳細介紹了“微生物+”復合型土壤修復技術的作用機理，可以對鹽堿地進行有效的治理改造，從而起到恢復改善鹽堿地生態系統的作用。
【關鍵詞】鹽堿地;土壤修復;微生物修復;改良劑
根據農業部組織的全國土壤普查資料統計，我國鹽漬土面積為5.2億畝(不包括濱海灘涂)。在這些鹽漬土中已經被重新開發利用的大概在1億畝。據不完全統計，我國大概還有將近3億畝的潛在鹽漬化土壤，如果這些土壤采用錯誤的方式進行開發利用，將會導致其發生次生鹽漬化。
長期以來，鹽堿地改良利用被認為是一項世界性的難題。我國鹽堿地資源比較豐富，如何合理開發利用好這些鹽堿地資源，是維持土壤鹽堿化地區可持續發展的重要舉措。在土壤改良劑的研究應用方面，我們國家先后在物理改良和化學改良方面做了很多工作，隨后電磁處理技術也應用到了鹽堿地改良中，均取得了一定的改良效果。
在環境污染日趨嚴重，環境治理日益緊迫的情況下，生物修復法逐漸成為鹽堿地治理研究的熱門方向，并具有極大的推廣應用潛力。經過多年的實踐經驗發現，單純的物理與化學方法在鹽堿地修復時或多或少存在著一定的缺點，比如投入成本高、維持時間短等，甚至會帶來其他形式的二次污染。由于采用單一的土壤改良技術，治理效果往往并不明顯，所以實踐中一般采用多種土壤改良技術相結合的方法來提高鹽堿土壤的改良效果。
1土壤鹽堿化問題簡析
土壤鹽堿化是一個世界性的問題，土壤鹽堿化會引發一系列生態環境問題，比如土地荒漠化，植物資源減少，生物多樣性減少等。尋求合理有效的土壤鹽堿化防治措施，已經成為各個國家和地區以及學者們的共識。
1.1土壤鹽堿化的主要原因
引起土壤鹽堿化的原因有很多，主要包括氣候條件、地理位置、地下水位、土壤質地層次等多種因素。按照土壤鹽堿化的成因可以分為原生鹽堿化和次生鹽堿化：
1)原生鹽堿化是指由自然環境因素(氣候、地質、地貌、水文和土壤條件等)變化引起的土壤鹽堿化。此種情況下，土壤地下水與表層水維持一定的動態平衡，土壤中各種離子的含量也相對穩定。氣候干旱時，土壤表層的水分含量下降，引起地下水水位提升，土壤中的鹽分也隨著水位的提升而向上移動。當水分蒸發以后，鹽分則在土壤表層積累，如此周而復始，逐漸發生土壤鹽堿化。
2)次生鹽堿化是指人類對土地資源和水資源不合理利用引起的區域水鹽失調，所導致的土壤表層不斷積鹽的過程。此種土壤鹽堿化往往是由于不合理的耕作灌溉導致的地下水抬升，進而使土壤中的鹽分也隨著水位的提升而提升。當土壤水分蒸發量大于灌溉量時，土壤表層鹽分便會增加，長此以往就會引起土壤鹽化。
1.2土壤鹽堿化對土壤的危害
土壤中的鹽分主要是由Ca2+、、Mg2+、、Na+、以及等離子組成的鹽類化合物。由于鹽類化合物的溶解度不同，其對土壤的影響程度也不同，其中對土壤的鹽堿度影響比較小，而NaCL、和對土壤的危害比較大，其余鹽分對土壤的影響則介于這兩種情況中間。土壤是一個巨大的陰離子膠體，土壤鹽堿化的過程其實就是不斷吸附Na+的過程。當交換性Na+占交換量的5%-15%時，土壤已經有輕度的堿化;當交換性Na+達到交換量的25%-35%時，土壤已經嚴重鹽堿化。土壤內大量鹽分的積累，會導致土壤滲透系數低，通氣性差，土壤中的微生物數量減少，結構粘滯，甚至造成土壤冷、硬、結板等現象。
1.3土壤鹽堿化對植物的影響
當土壤表層的含鹽量超過0.6%時，只有一些耐鹽性強的植物可生長。當可溶性鹽達到1%以上，只有一些特殊的植物能夠生長。鹽分對農作物的危害主要有以下幾個方面：
1)當鹽堿地的鹽分含量比較高時，土壤中溶液的滲透壓高于植物細胞液的滲透壓，這樣會導致根毛細胞向外滲水，使植物出現枯萎或“燒苗”現象。
2)高濃度的鹽分會破壞植物對鹽離子的正常吸收，比如如果土壤溶液中的Na+過高，會妨礙農作物對其他鹽離子的吸收比如鈣離子、鉀離子等;如果K+濃度過高，則會阻礙農作物對Fe3+和Mg2+的吸收，并引發性缺素癥等疾病。
3)土壤的強堿性會使植物體內積累了大量鹽分，影響植物細胞內蛋白質的合成，導致一些含氮的代謝物積累，影響植物細胞的正常發育等。簡單地說，鹽堿地會影響農作物對養分吸收利用，使農作物根系難以下扎，造成植被僵苗、枯萎等現象。
1.4常用的鹽堿土壤修復方法
目前鹽堿土壤修復方法主要有以下幾種：
1.4.1物理修復法通過有效合理的水利工程設施以及合理的灌溉方式來淋洗沖淡土壤鹽分，從而達到改良鹽堿土目的。
1.4.2化學修復法化學修復方法就是在土壤中施用一些化學肥料或制劑，將土壤中的Na+置換出來，來改善土壤的理化性質，進而減輕或消除鹽堿的危害作用。
1.4.3電磁修復法通過研究發現，磁場強度的大小對土壤的呼吸作用強度有所影響，磁場還能影響電子傳遞，進而影響與電子傳遞相關的化學過程。此外，磁場對水的締合度、溶解力等均有影響。
1.4.4動物修復法此種方法就是利用一些生存在土壤中的動物，將體內的某些分泌物排放于鹽堿土壤中，與土壤中的鹽堿成分發生化學反應，從而達到降低土壤鹽堿度，改良鹽堿土的目的。最常用的方法就是接種蚯蚓，蚯蚓的生命活動能夠改善鹽堿地土壤的生態系統，有效的鞏固鹽堿地改良效果、促進鹽堿地的可持續開發利用。
1.4.5植物修復法植物修復法就是通過種植耐鹽堿的植物，來吸收土壤中的鹽堿成分，從而降低土壤的鹽堿度，達到修復鹽堿地的目的。此方法的效果比較好，而且經濟環保，但植被成活率有待提高。
1.4.6微生物修復法利用微生物修復法可以在有效改善植物營養環境的同時，利用植物根際微生物的生命活動，使失去微生物活性的鹽堿土壤重新建立和恢復其微生物體系，增加土壤的生物活性，使生土熟化、土壤肥力提高。
2“微生物+”復合型鹽堿土壤修復技術
實踐表明，利用單一的鹽堿地土壤改良技術效果往往并不明顯，而且容易反復，所以實際應用中一般利用多種土壤改良方法相結合的形式來改變土壤結構和理化性質。本文提到的“微生物+”復合型土壤修復技術，就是利用微生物修復技術與其他鹽堿土壤修復技術相結合對土壤鹽堿化進行治理。既能有效避免傳統方法用工量大，維持時間短等不足，又能利用微生物修復方法的協同作用，對生態環境的改善起到潛移默化的作用。
2.1嗜堿微生物土壤修復技術的機理
一般把最適生長PH值在9.0以上的微生物稱嗜堿微生物，其所能承受的PH值可高達10~12。嗜堿微生物生存的自然環境一般多為碳酸鹽類湖泊或者荒漠，比如中國的青海湖等。嗜堿微生物也能在人為堿性環境下生存，比如堿性污水等。研究發現嗜堿微生物的細胞壁上一般都含有半乳糖醛酸、天門冬氨酸、谷氨酸和磷酸等一些酸性物質。由于這些酸性物質帶有負電荷，因此其細胞表面可以吸附Na+和H+，并排斥氫氧根。除此之外嗜堿微生物可以產生大量的堿性菌，這些堿性菌具備Na+和H+反向運輸的基因，而Na+的反向運輸需要細胞內有足夠的Na+。正是由于嗜堿微生物的這一特性，可以有效的減少土壤中的Na+，改善土壤堿性問題。
2.2嗜鹽微生物土壤修復技術的機理
嗜鹽微生物可以分為弱嗜鹽微生物、中度嗜鹽微生物、極端嗜鹽微生物，它們大多數生長在含鹽量比較高的環境中，目前發現的嗜鹽微生物主要有鹽生杜氏藻、綠生杜氏藻、鹽桿菌、鹽球菌等。目前有一部分嗜鹽微生物的嗜鹽機理已經比較清楚，但是更多嗜鹽微生物的嗜鹽機制仍在不斷的研究探索中。在這些已被了解的嗜鹽微生物中如鹽桿菌、鹽球菌等嗜鹽菌的生長雖然需要Na+的大量存在，但細胞內的Na+濃度往往并不高。這是因為嗜鹽菌具有一種濃縮吸收外部K+而向細胞外排放Na+的能力，通過細胞膜上的H+和Na+的反向載體來調節細胞內K+和Na+的平衡。當細胞外鹽濃度升高時，嗜鹽微生物細胞內的中性磷脂轉化為帶負電的磷脂，然后和細胞外的Na+的結合，從而實現電荷平衡以抵御外界較高的滲透壓。
2.3微生物在鹽堿地修復中的作用
我國土壤微生物學鼻祖陳華癸先生指出，微生物肥料是一中含活微生物的特定制品，將其應用于農業生產中，能夠獲得特定的肥料效應，而活性微生物在當中起到了關鍵性作用。目前的微生物肥料按照制品中微生物的種類可分為細菌肥料、真菌肥料和藻類肥料等;按照微生物肥料作用機理可分為固氮菌肥料、解磷菌肥料以及硅酸鹽類肥料等;按其制品內微生物的種類是否單一可分為單一微生物肥料和復合微生物肥料。微生物在鹽堿地修復中的作用主要有以下幾點：
2.3.1改良土壤物理性質
微生物肥料可以改善土壤理化特性，增加土壤孔隙，對土壤水分和鹽分的運動有著重要影響。在鹽堿地施用有機肥還可以減少土壤水分蒸發，抑制鹽分在土壤表層積累，同時可增加土壤表層水的滲入，有助于土壤鹽分脫洗。另外，耕地施用有機肥料還可以增加土壤中微生物活性、改善土壤溶液中鹽離子的構成，減少土壤表層鹽分的積累，并有利于灌水對土壤表層鹽分的淋洗。經過研究發現在鹽堿地土壤中施用微生物肥料后還可以有效地提高土壤固氮強度，提高土壤內蛋白酶活性等，對鹽堿地土壤具有明顯的固氮作用。
2.3.2抑制生物病蟲災害
研究發現，徽生物肥料對許多種類的農作物病菌有很好的抑制作用。其主要原因之一在于有益細菌在植物根系的大量繁殖，使這些細菌形成優勢種群，從而間接抑制了其他病菌微生物的生長繁殖，降低了植被疾病蟲害的發生;原因之二就是這些有益微生物能夠誘導植物產生一些抗菌素類物質并參與植物的防御反應，進而提高了植物的抗病害能力。這些作用都在很大程度上保護和提高了鹽堿地植物的成活概率，為長期有效改良鹽堿地，改善鹽堿地的理化性質，恢復鹽堿地生態環境起到了決定性作用。
2.3.3提高生物改良效果
實踐表明，微生物修復法可以有效地恢復鹽堿地土壤的生產利用效能，提高植被成活率。而鹽堿地植被的大量恢復對于減少鹽堿地土壤水分蒸發，控制土壤表層積鹽，增加土壤內部植物根系的數量，增強土壤中微生物種類及活性，改善土壤理化性質，促進近地土壤空間的生態平衡有著至關重要的作用。
3“微生物+”復合型鹽堿土壤修復技術的應用
由于微生物修復法同時兼顧了經濟效益、環境效益和生態效益，目前已經成為眾多鹽堿地修復法研究中的熱點，并具有很好的推廣應用潛力。成都某公司推出的“施地佳”微生物肥料就是一種很好的“微生物+”復合型鹽堿土壤修復技術的典型應用。其利用氨基酸給鹽堿地土壤以及土壤中微生物提供相應的營養元素，然后通過土壤微生物的生命代謝活動合成植物生長需要的營養物質，大大增強并促進有益微生物繁殖生長。
微生物的新陳代謝促進了有機物的分解，提高了土壤中有機物質的含量，使土壤PH值下降，從而達到生物調節鹽堿土壤的作用。與此同時“施地佳”微生物肥料利用特定的有機水溶性高分子絡合土壤中的某些鹽離子，把已被土壤固化凝結的有益營養元素如磷、鉀、鈣、鎂等，有機的結合成利于農作物吸收的鹽分，達到生物降鹽減漬的作用。
近日某鹽堿地治理吉林省院士工作站正式成立，這標志著其研發的治理鹽堿地新技術——“微生物-納米整合技術”已試驗成功，同時也標志著“微生物+”復合型鹽堿土壤修復技術的再次成功應用。該技術從鹽堿地形成的機理和土壤結構等多角度入手，通過優選的天然準納米非金屬礦物介質，使鹽堿地耕作層自發地進行水土分離，從而使土壤近地區域形成惰性鹽堿隔離層。
同時，在土壤中施用嗜鹽堿微生物菌劑，利用其生理特性來達到降低土壤鹽堿度，改善土壤團粒結構，根治鹽堿地的目的。“微生物-納米整合技術”成功解決了鹽堿地改造過程中反復出現的返鹽堿和次生污染的問題，并為鹽堿地治理新技術的研究推廣提供技術支撐。
參考文獻
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相關刊物推薦：《黑龍江農業科學》Heilongjiang Agricultural Sciences(月刊)1978年創刊，是黑龍江省科學院主辦的綜合性學術期刊。主要報道各種遺傳育種、生物技術、特作栽培、土肥.資源.能源、植物保護、畜牧.獸醫.水產、園藝園林、加工.貯藏.產業化、質量安全、草業、農經.農教.管理、農業工程、信息技術、科普園地等。
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