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長(zhǎng)期以來,人們習(xí)慣用化肥等合成藥物對(duì)鹽堿土進(jìn)行改良,但令人傷腦筋的是,這種方法成本高、效果差。不僅如此,用這些化肥合成藥物治理土地,還會(huì)帶來污染加劇、農(nóng)作物產(chǎn)量降低的后果。面對(duì)治理難題,我國(guó)科研人員幾經(jīng)探索,終于在土地鹽堿化治理工作上取得了有益突破。
改良鹽堿土地意義重大
我國(guó)鹽堿地大部分位于干旱、半干旱和半濕潤(rùn)地區(qū),主要分布在華北平原、東北平原、西北內(nèi)陸地區(qū)及濱海地區(qū)。目前我國(guó)鹽堿土地面積達(dá)三千多萬公頃,對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重影響。
土地鹽堿化之后,土壤內(nèi)存在的大量鹽分,會(huì)使土壤通氣變少,土壤微生物活力減弱,吸水能力和養(yǎng)分吸收釋放能力越來越差,這又會(huì)不斷加重土壤鹽堿化程度。如此惡性循環(huán)會(huì)對(duì)植物造成越來越大的傷害。
土壤鹽堿化還會(huì)使土壤滲透壓不斷增高,植物根部的生長(zhǎng)及種子發(fā)芽時(shí)不能攝取足夠的水分,嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成植物萎蔫和死亡。此外,鹽堿化土壤PH值較高,也易對(duì)植物組織造成直接傷害。
鹽堿化土壤怎樣才能得到改良呢?科研人員通過長(zhǎng)期的研究發(fā)現(xiàn),種植鹽生植物,如紫花苜宿、草木樨等,對(duì)鹽堿土的改良有著積極有效的作用。這種被稱為鹽堿的生物修復(fù)的技術(shù),在我國(guó)已經(jīng)取得了卓越的研究成果,而且從實(shí)踐結(jié)果來看,用生物修復(fù)措施改良鹽堿地具有巨大的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境效益。
鹽土農(nóng)業(yè)帶來大效益
二十世紀(jì)五六十年代,因土地鹽堿化程度高而被專家判定為“人類無法在此生產(chǎn)生存”的新疆,如今已將鹽堿荒漠變?yōu)榱继铩⒔ǔ啥鄠€(gè)生態(tài)植物園,達(dá)到經(jīng)濟(jì)與生態(tài)和諧發(fā)展的局面。這些改變,很大的功勞要?dú)w于鹽生植物。
同其他地區(qū)一樣,新疆人民也一直為改良鹽堿土而努力著,可他們發(fā)現(xiàn),每個(gè)地方都有自己的特殊情況,在別的地方很有效的治理方法,到了新疆卻未必有用。2006年開始,中科院新疆生態(tài)與地理研究所開始在新疆種植鹽生植物以改良鹽堿土地。
經(jīng)過不斷試驗(yàn),研究人員發(fā)現(xiàn),鹽生植物具有將鹽堿成分吸收到自己體內(nèi)的能力。在鹽堿化土地上種植這種“吃鹽”的植物,既能滿足植物自身生長(zhǎng)的需要,又能降低土壤的鹽分,可謂是一舉兩得。以新疆克拉瑪依為例,當(dāng)?shù)佧}堿化最嚴(yán)重的土壤每公斤含鹽量大于40克,種植鹽地堿蓬后,每年每畝地被帶走鹽分431公斤。鹽生植物改良鹽堿土地的作用是多方面的,它不僅能減少土壤中的鹽分,還可以起到防風(fēng)降溫、調(diào)節(jié)地表徑流的作用,同時(shí)植物的龐大根系和大量的枯枝落葉又可以改善土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力,抑制土壤表面積鹽。土壤改良之后,通過植樹造林,加強(qiáng)防護(hù)林建設(shè),又可以在近地農(nóng)田空間形成多層次屏障,降低風(fēng)速、減少蒸發(fā),促進(jìn)近地空間的生態(tài)平衡,抑制地表返鹽,以此來確保作物正常生長(zhǎng)發(fā)育。
新疆人民在經(jīng)過兩年的試種后,當(dāng)?shù)赝恋氐柠}堿化大幅度降低。中科院新疆生態(tài)與地理研究所書記、研究員田長(zhǎng)彥說:“目前我們已經(jīng)在新疆克拉瑪依市、喀什地區(qū)和巴音郭楞蒙古自治州的庫爾勤市改良鹽堿化土地上千畝,相當(dāng)于增加了上千畝良田。”土地得到改良后,人們可以開始種植具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的鹽生植物,像棉花、蓖麻等。田長(zhǎng)彥表示,4年之后,當(dāng)土壤鹽分降到每公斤10克以下時(shí),棉花種植的畝產(chǎn)可達(dá)400多公斤。這些鹽土農(nóng)業(yè)、生態(tài)建設(shè),使新疆的經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
微生物肥料治理鹽堿地
現(xiàn)在,除了種植鹽生植物外,國(guó)內(nèi)一些科研單位還研制出了微生物鹽堿地改良劑,如微生物肥料。
微生物肥料俗稱細(xì)菌肥料,簡(jiǎn)稱菌肥,它是一種從土壤中分離出的有量微生物,經(jīng)過人工選育與繁殖后制成的菌劑,是一種輔肥料。在農(nóng)業(yè)中施用后,通過菌肥中微生物的生命活動(dòng),借助其代謝過程或代謝產(chǎn)物,可以改善植物的生長(zhǎng)條件,尤其是營(yíng)養(yǎng)環(huán)境。
研究表明,施用微生物肥料能夠改善土壤的物理性狀,對(duì)土壤水分和鹽分的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生重要影響,還能減少水的蒸發(fā),利于土壤脫鹽。微生物肥料在短期內(nèi)可以有效地改變鹽堿地土壤的性質(zhì),提高植物成活率;在栽種一定的時(shí)間內(nèi),微生物肥料通過自身微生物的作用,可以給受試土壤源源不斷地提供養(yǎng)分,保持著土壤良好的物理性質(zhì),使得土壤不受其他鹽堿土的危害,促進(jìn)植物良好的生長(zhǎng),對(duì)綜合治理鹽堿地起到了一定的作用。
微生物肥料也能降低土壤容重、增加土孔隙度,還能起到強(qiáng)大的生物固氮作用,同時(shí)能抑制生物病蟲災(zāi)害,提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。此外,用微生物肥料治理鹽堿地還要配合有機(jī)肥使用。施用有機(jī)肥可減少潛水蒸發(fā),抑制鹽分表聚,增加灌水和降水的入滲,同樣有利于土壤脫鹽。另外,田間施用有機(jī)肥還可以改善土壤膠體化學(xué)性質(zhì)、增加土壤微生物活性、改變土壤溶液離子組成。
鹽堿土地的改良,不僅能使土壤資源得到有效利用,生態(tài)環(huán)境得到改善,最終還能夠使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境得到可持續(xù)發(fā)展。
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改造鹽堿地的“特色樹種”
利用鹽堿地種植樹木,不僅可以擴(kuò)大森林覆蓋率,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,而且還可以改良鹽堿土,擴(kuò)大耕地面積,消除鹽害,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。不過,鹽堿地區(qū)綠化要善用抗鹽堿、耐瘠薄的“特色樹種”。
一、喬木樹種
刺槐:刺槐的根可直接固定氮素,是沙堿地造林的先鋒樹種。但是要注意不能在排水不良的低洼地種植。
苦楝:耐鹽力僅次于刺槐,能在干燥瘠薄的鹽堿地上生長(zhǎng),具有蟲害少、生長(zhǎng)快、萌芽力強(qiáng)的特點(diǎn)。
臭椿:生長(zhǎng)迅速,易繁殖。應(yīng)選為鹽堿地初期造林的先鋒樹種,并可護(hù)岸防風(fēng),可在渠道兩側(cè)及地勢(shì)較高處的道路兩側(cè)種植。
沙棗:為中型喬木,有的成灌木狀。耐干旱、耐鹽堿,能固定流沙,宜引種在沙堿地區(qū),作為護(hù)田林帶的邊行栽培及防風(fēng)固沙樹種。
側(cè)柏:常綠喬木。木質(zhì)優(yōu)良,耐干旱、耐瘠薄、病蟲害少,能在含鹽量為0.2%左右的土壤中良好生長(zhǎng)。
二、灌木樹種
紫穗槐:生長(zhǎng)迅速,適應(yīng)性強(qiáng),可作鹽堿沙地區(qū)防風(fēng)林帶中的低層林木,在土壤含鹽量0.4%時(shí)生長(zhǎng)良好。
檉柳:又名紅荊、橡樹柳,耐旱、耐瘠,高度耐鹽堿,可防風(fēng)、固沙、護(hù)岸,鹽堿地區(qū)各級(jí)渠道兩側(cè)皆可栽種。
關(guān)鍵詞:濱海鹽田港 改良技術(shù)發(fā)展 種植的技術(shù) 施工技術(shù)
一、濱海帶鹽堿地改良技術(shù)的發(fā)展
濱海鹽堿地是沿海地區(qū)低洼地帶因海水浸漬,土壤中各種易溶性鹽類在地面作水平方向與垂直方向的重新分配,從而使鹽分在集鹽地區(qū)的土壤表層逐漸積聚起來,形成的濱海鹽堿土。鹽堿土含有過量的鹽分、有毒物質(zhì)、堿度過大,大量鹽分的積累,引起一系列土壤物理性狀的惡化:結(jié)構(gòu)黏滯, 通氣性差,土壤中好氣性微生物活動(dòng)性差,養(yǎng)分釋放慢,滲透系數(shù)低,毛細(xì)作用強(qiáng),更導(dǎo)致表層土壤鹽漬化的加劇。
華南沿海地區(qū)主要屬于季候性氣候,年降雨量在1000mm以上,地下水位0.5~2.5m,地下水礦化度大于10g/L,最高達(dá)50g/L,鹽分含量一般在0.4%以上,主要鹽分是CI。由于土壤鹽分濃度高,造成了植物的組織傷害和生理性干旱,最后導(dǎo)致植株萎蔫甚至死亡,勉強(qiáng)成活的樹種也由于根系受損而長(zhǎng)勢(shì)不佳。鹽田港沿港路濱海區(qū)的鹽堿土地區(qū)由于含鹽量較高,大多為不毛之地,迫切需要改善綠化環(huán)境面貌。因此,在排鹽的基礎(chǔ)上,用喬、灌木和草本植物組建群落,形成新的生態(tài)系統(tǒng)。有效的減少地表水分的蒸發(fā),抑制了鹽堿的上移和積累。同時(shí)喬、灌、草所形成的強(qiáng)大根系,吸收水分進(jìn)行蒸騰,起到了降低地下水位,避免了地下頂托的生物排水作用,有效的防止土壤生鹽漬化,形成良好的生態(tài)循環(huán)。
當(dāng)土壤的含鹽量超過0.3%時(shí),大多數(shù)的園林植物都不能成活和生長(zhǎng),因此,鹽堿地種植樹木前必須對(duì)土壤進(jìn)行改良。目前,國(guó)內(nèi)外鹽堿地治理,主要有兩種方式:淡水沖洗和生物治理,它們各有弊端,淡水沖洗耗資大,見效少。生物治理采用傳統(tǒng)方法培育耐鹽堿作物,進(jìn)展緩慢。要獲得可以在海灘種植并用海水澆灌的耐鹽作物,符合生態(tài)的修復(fù)治理,是未來的發(fā)展方向。
現(xiàn)使用的鹽堿地改良方法有以下五種:
1.物理改良 (1)、平整地面。留一定坡度,挖排水溝,以便灌水洗鹽。 (2)、深耕曬垡。凡質(zhì)地粘重,透水性差結(jié)構(gòu)不良的土地,特別是原臺(tái)鹽堿荒地,在雨季到 來之前進(jìn)行翻耕,能疏松表土增強(qiáng)透水性,阻止水鹽上升。 (3)、及時(shí)松土,松土能保持良好墑性,控制土壤鹽分上升。 (4)、封底式客土抬高地面和地上花盆式客土抬高地面。 (5)、微區(qū)改土,大穴整地。植樹時(shí)先將塑料薄膜隔離袋置樹穴中添以客土。有時(shí)在樹穴內(nèi) 鋪隔鹽層,通過鋪粗砂、爐灰渣、鋸屑、碎樹皮、馬糞或麥糠等然后填以客土。
2.水利改良 (1)、蓄淡壓鹽。在鹽土周圍筑存降水,促使土壤脫鹽。 (2)、灌水洗鹽。降水條件較好的地區(qū),在田內(nèi)灌水洗鹽,可加快土壤脫鹽速度。 (3)、大穴客土,下部設(shè)隔離層和滲管排鹽。分為兩種形式,一是用水泥滲漏管或塑料滲漏 管,埋地下適宜深度排走溶鹽。二是挖暗溝排鹽,溝內(nèi)先鋪鵝卵石,然后蓋粗砂與石礫或鋪 未燒透的稻糠殼灰,然后填土
3.化學(xué)改良 (1)、對(duì)鹽堿土增施化學(xué)酸性廢料過磷酸鈣,可使PH值降低,同時(shí)磷素能提高樹木的抗性。 施入適當(dāng)?shù)牡V物性化肥,補(bǔ)充土壤中氮、磷、鉀、鐵等元素的含量,有明顯的改土效果。 (2)、施用大量有機(jī)質(zhì),如:腐葉土、松針、木屑、樹皮、馬糞、泥炭、醋渣及有機(jī)垃圾等 。
4.生物改良 種植耐鹽堿植物,綠肥和牧草,如田菁、草木樨、紫花苜蓿等,利用它們的抗鹽性,對(duì)鹽良有積極作用。
在改良鹽土?xí)r不能只用單一方法,應(yīng)多種方法結(jié)合運(yùn)用;關(guān)鍵的是遵循水鹽運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,培肥地力,保持客土的長(zhǎng)效,合理灌溉,有效排水,減少逕流,增加重力水,切斷毛管水。
二、針對(duì)鹽田港沿港路鹽堿地種植的技術(shù)
規(guī)劃的深圳鹽田港沿港路西起海景二路,沿著深鹽二通道,東接盤山公路,到大梅沙濱海旅游區(qū)。其中大部分是濱海地段,有大片的鹽堿土質(zhì)的沙質(zhì)海岸和灘涂,對(duì)設(shè)計(jì)防浪護(hù)堤林和營(yíng)造綠地是個(gè)難題。
首先選擇可以進(jìn)行鹽堿良種植的區(qū)域,主要分為三種:
原有紅樹林的灘涂地,進(jìn)行種類研究,保護(hù)原生植物,用科學(xué)施肥的方法,促進(jìn)樹林的生長(zhǎng)。
對(duì)于原來沒有植物,而需要植物造林,改善生態(tài)環(huán)境的區(qū)域,采用原良的辦法,進(jìn)行滲管排鹽和生物改鹽,地勢(shì)較高的排水良好區(qū)域,可以用淡水洗鹽,種植綠植物,鹽生植物和抗鹽植物。
重要的公共綠地和休閑植物公園營(yíng)造,除了原良區(qū)域,在排水條件差,植物的種植要快速見效的區(qū)域,采用客土綠化的方法,可以種植更多對(duì)土壤要求高的植物。
土壤改良具體的施工由四個(gè)方面組成:
(1)滲管排鹽是綠地改土的常用方法之一,它是根據(jù)鹽隨水來、鹽隨水去的水鹽運(yùn)動(dòng)規(guī)律。鋪設(shè)暗管把土壤中的鹽分隨水排走,并將地下水位控制在臨界深度以下,達(dá)到土壤脫鹽和防止生鹽漬化的目的。 滲管的鋪設(shè)一般為水平封閉式。一級(jí)管和二級(jí)管相結(jié)合,一級(jí)管的滲入水匯入二級(jí)管中,然后流入污水管排走。若污水管道埋的深度較淺不能自行排泄?jié)B水,二極管的末端設(shè)集水井,定期強(qiáng)排。苗圃地二級(jí)管可采用明渠,一級(jí)管直接匯入明渠自然排出滲水,但應(yīng)嚴(yán)格防止倒灌。滲管的埋設(shè)深度、間距、縱坡主要取決于綠地種植的植物種類、土壤結(jié)構(gòu)、地下水位的高低 ,氣候以及附近污水管道的深度等。綜合以上條件,一般一級(jí)管水平距離5-15m,深度1-1.2 m,縱坡0.1-0.3〖WTB3〗%〖WT〗為宜。目前一級(jí)管多使用5.6cm波紋塑料管或20-30cm的磚管,二級(jí)管均用磚管。磚管的施工方法與城市污水管道的施工方法大致相同,只是不抹管箍,管外加填15cm 的建筑用粗砂或粗爐渣做濾料用即可。波紋塑料管的施工更為簡(jiǎn)便,按設(shè)計(jì)的深度和坡度挖 寬30cm的溝,填濾料鋪管即成,管與管之間硬性接口,以防在滲水過程中,把泥土帶入堵塞滲水管壁。
(2)對(duì)原土表層土壤增施有機(jī)肥、礱糠、木屑等改良措施,初期播種豆科草坪植物(能固定空氣中的氮素并改良土壤),加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)。
(3)客土抬高地面 四周不具備排水條件的小型街頭綠地,采用客土抬高地面下設(shè)隔離層,利用高差進(jìn)行排水淋鹽,達(dá)到改土的目的。抬高高度以土壤臨界深澗減去地下水位深度即為抬高度。
(4)大穴換土 采用大穴整地的治鹽措施,能較好的、較快的改變土壤鹽堿狀況。但無論客土的鹽堿程度如何,若不加以排鹽和培肥土壤等改良措施,很快就會(huì)使土壤次生鹽漬化,甚至變成鹽土。有效地控制土壤次生鹽漬化,并通過采取適地適樹、小苗密植、適時(shí)栽植、種植地被植物、合理灌溉、及時(shí)松土、多施有機(jī)肥等一系列栽培措施,能改善土壤結(jié)構(gòu)、減少鹽堿和大風(fēng)對(duì)樹木的危害,有效地提高栽培植物的成活率和促進(jìn)生長(zhǎng)。
實(shí)踐證明,通過大穴換土能給栽培植物的成活和生長(zhǎng)創(chuàng)造良好的土地條件,而通過滲管排鹽 又能有效地抑制客土發(fā)生次生鹽漬化,從而保證栽培植物正常生長(zhǎng)和發(fā)育。 大穴換土可以較好的栽培植物成活,在穴底鋪設(shè)厚10cm的鵝卵石為隔離層,在穴面鋪5-10c m的中砂為覆蓋層,能保證在灌溉和降雨后,重力水在土壤的非毛孔孔隙中,順利向下移動(dòng) ,并通過水分的橫向運(yùn)動(dòng),使穴周和穴下的高含鹽水分得到淡化,而且由于底部隔離層的作用,使下層高含鹽水分難以上升,保證栽培植物在短時(shí)不受鹽害。隨著樹木的生長(zhǎng),耐鹽能 力逐漸提高,并通過不斷灌溉和降雨的作用,樹穴土壤的淡化不斷擴(kuò)大,從而確保了樹木的穩(wěn)定而旺盛地生長(zhǎng)。而且由于客土抬高地面后相對(duì)降低了地下水位,一方面使下部水鹽難以 借助毛細(xì)管作用上升到地表,另一方面有利于土壤水向下移動(dòng),土壤不易發(fā)生次生鹽漬化現(xiàn)象,而且下部的鹽堿土也會(huì)逐漸淡化。
三、種植的選擇與施工技術(shù)要求:
綜合整個(gè)鹽田濱海區(qū)域的環(huán)境,選擇種植品種應(yīng)遵循以下原則:耐鹽堿,適合鹽堿地生長(zhǎng);有較好觀賞性;生長(zhǎng)迅速;具有自肥能力;能提高土壤肥力或改良土壤;抗風(fēng)能力強(qiáng),能適合華南地區(qū)氣候的品種。
目前我們?cè)O(shè)計(jì)中采用的主要植物品種有:
1.灘涂綠化:(1)秋茄、紅樹、木欖、海蓮、紅海欖這幾個(gè)紅樹林品種,也適合在陸地上栽植。(2) 厚滕、海刀豆、草海桐是海灘帶分布最廣、最具有代表性的沙生植物群落,均有抗旱、耐咸、耐脊薄、耐高溫和抗潮的特性。
2.海岸綠化:(1)喬木類:椰子、木麻黃、榕樹、大葉欖仁樹、刺桐、木棉、小葉欖仁、菲律賓欖仁、福木、臺(tái)灣相思、馬占相思、日本黑松、黃槿、白千層等。(2)灌木類:海桐、臺(tái)灣海桐、草海桐、文殊蘭、蘇鐵、九里香、紅刺林投、海南龍血樹等.(3) 地被類:三裂葉蟛蜞菊、金花生、馬纓丹類等.(4) 草坪類:大葉油草、鈍葉草、狗牙根等。
種植技術(shù)上應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求:
1.種植密度,適宜采用透風(fēng)系數(shù)為0.35~0.60的種植密度。
2.種植配比結(jié)構(gòu),林帶和樹叢適宜闊葉樹和常綠樹混合搭配。
3.盡量選用與綠化土地條件相似的育苗地上培育的苗木,優(yōu)選實(shí)生中苗。苗木的土球應(yīng)該比通常的規(guī)格約大20cm,樹冠是樹高的1/3~1/2,地下部分根系發(fā)育正常,要有一定數(shù)量的側(cè)根和須根。
4.后期要注重養(yǎng)護(hù)管理,在春末夏初雨季來臨之前整地,翻地深度以20cm為宜。苗木的栽植宜淺栽平埋,使苗木的原土痕比原地面高出1~5cm。覆土與地面相平。疏松表層土壤,切斷土壤毛細(xì)管,減少水分蒸發(fā),有利于防止土壤返鹽和加速土壤脫鹽。種植時(shí)修去競(jìng)爭(zhēng)枝、雙杈枝,保留小側(cè)枝。
四、總結(jié)與展望
一、基本情況
瓜州縣現(xiàn)有耕地面積49.3萬畝,全縣移民區(qū)需改造的低產(chǎn)田面積達(dá)到22.85萬畝,占移民總耕地的80%,其中:鹽堿地面積16.57萬畝(重度鹽堿地達(dá)到7.92萬畝),占移民總耕地的58%;板結(jié)地面積6.28萬畝,占移民總耕地的22%。目前,全縣6個(gè)移民鄉(xiāng)分別制定了土地改良、產(chǎn)業(yè)培育等規(guī)劃,依托土地改良項(xiàng)目,積極發(fā)動(dòng)移民群眾,采取工程措施、增產(chǎn)技術(shù)措施、綜合培肥措施、生物排鹽、節(jié)水技術(shù)等措施相結(jié)合,2008~2010年共改良土地10.2萬畝,其中,鹽堿地面積改良6.52萬畝,板結(jié)地面積3.68萬畝,同時(shí),把發(fā)展傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和特色種植業(yè)相結(jié)合,使移民鄉(xiāng)特色產(chǎn)業(yè)面積達(dá)到農(nóng)作物種植面積的50%以上,人均從特色產(chǎn)業(yè)中獲得的純收入占移民人均純收入的60%以上,逐步形成移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)勢(shì)和特色,縮小移民群眾與老鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民的生活差距,實(shí)現(xiàn)移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
二、主要做法與工作措施
1.深入研究,明確思路
堅(jiān)持人與自然和諧相處的原則,以促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的改善為前提,以促進(jìn)移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)民增收、增加農(nóng)業(yè)效益和移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展為目標(biāo),遵循因地制宜、突出重點(diǎn)、分類指導(dǎo)的原則,根據(jù)不同區(qū)域、不同鹽漬化程度,以農(nóng)藝措施、工程措施、生物措施、化學(xué)措施相結(jié)合,采取不同的治理改良模式。同時(shí),將耕地綜合改良利用與生態(tài)培育相結(jié)合;將耕地綜合改良利用與區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和培育區(qū)域特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,達(dá)到充分合理開發(fā)利用土地資源,保持生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
2.加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)、統(tǒng)一認(rèn)識(shí)
根據(jù)移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地改良規(guī)劃,我縣分別成立行政領(lǐng)導(dǎo)小組和技術(shù)指導(dǎo)小組??h上成立由縣主管農(nóng)業(yè)的副縣長(zhǎng)任組長(zhǎng)、農(nóng)牧局局長(zhǎng)任副組長(zhǎng)的行政領(lǐng)導(dǎo)小組,各盡其責(zé),協(xié)同工作,做好物資調(diào)運(yùn)、人員組織、資金配套落實(shí)等諸項(xiàng)事務(wù);農(nóng)技中心成立由中心主任任組長(zhǎng)、土肥站站長(zhǎng)任副組長(zhǎng)的技術(shù)指導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)項(xiàng)目實(shí)施方案的制定,技術(shù)措施的落實(shí)、技術(shù)培訓(xùn)等工作。
3.因地制宜、完善技術(shù)要求
從改良技術(shù)要求看,耕地綜合改良治理,應(yīng)以治水為先導(dǎo),以培肥地力為核心,治“旱、澇、鹽、堿、薄“等障礙因子為目標(biāo),首先針對(duì)耕層薄瘠滲漏層土壤粘重的實(shí)際,采用深松機(jī)械深耕翻、中層爆破等工程技術(shù)措施,破除或松動(dòng)粘重層,增加土壤滲透性;二是著眼于區(qū)域水鹽平衡,對(duì)水土資源進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,綜合平衡,建立流域完整的灌溉制度及排水、排鹽系統(tǒng),防止鹽分進(jìn)一步表聚,注重以防為主,防治結(jié)合的原則,采用具有針對(duì)性的改良措施,建立新型的節(jié)水型灌溉制度體系,從根本上解決由于用水不當(dāng)而引起鹽分重新分配和地質(zhì)因素造成的鹽堿地的發(fā)生,同時(shí),加強(qiáng)在土壤肥力、墑情以及土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)工作,為各項(xiàng)改造措施提供重要的技術(shù)支撐;三是針對(duì)土壤養(yǎng)分含量低的實(shí)際,大力推廣以秸稈還田、種植綠肥、增施有機(jī)肥,推廣配方施肥技術(shù)等耕地綜合培肥建設(shè),提高土壤有機(jī)質(zhì),促進(jìn)耕地質(zhì)量水平的不斷提高。
三、主要技術(shù)措施
結(jié)合土壤調(diào)查結(jié)果,確定了如下改良技術(shù)措施:
1.工程措施
根據(jù)滲漏層粘重出現(xiàn)層位、厚度,采用深松機(jī)械深耕翻結(jié)合人工耕翻、機(jī)械挖掘、中層爆破等改造措施,破除或松動(dòng)粘重板結(jié)層,增加土壤滲透性。
2.增產(chǎn)技術(shù)措施
建立以高產(chǎn)玉米、耐鹽性啤酒大麥、棉花、油葵、甜菜等種植生產(chǎn)結(jié)構(gòu),提高糧食綜合生產(chǎn)能力,保證移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)群眾增產(chǎn)增收。
3.綜合培肥措施
針對(duì)土壤養(yǎng)分含量低的實(shí)際,逐步推進(jìn)以秸稈還田、復(fù)種綠肥、增施有機(jī)肥、配方施肥為中心的綜合培肥技術(shù),提高耕地有機(jī)質(zhì)養(yǎng)分含量及耕地地力水平。
4.著眼于區(qū)域水鹽平衡,應(yīng)用生物排鹽
防止鹽分進(jìn)一步表聚,采用引種鹽地先鋒植物,推廣紅豆草、毛苕子覆蓋種植等生物修復(fù)技術(shù),應(yīng)用生物排鹽。
5.從控制灌溉定額入手,開展節(jié)水技術(shù)
推進(jìn)膜下滴灌等新型的節(jié)水型灌溉制度體系建立,解決由于用水不當(dāng)而引起鹽分重新分配造成的鹽堿地的發(fā)生。
6.加強(qiáng)土壤肥力以及土壤鹽漬化監(jiān)測(cè)
為各項(xiàng)改造措施提供重要的技術(shù)支撐,促進(jìn)區(qū)域耕地質(zhì)量水平的不斷提高。
四、取得的成效
1.經(jīng)濟(jì)效益
通過對(duì)移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤改良技術(shù)的推廣實(shí)施,使移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)地下水位下降,耕土壤鹽分降低,產(chǎn)量得到提高,以小麥為準(zhǔn),改良后產(chǎn)量水平如下:高標(biāo)準(zhǔn)改造移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)糧食產(chǎn)量達(dá)到250公斤/畝,畝增產(chǎn)糧食在30公斤以上;綜合改造移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)糧食產(chǎn)量達(dá)到150公斤/畝,畝增產(chǎn)糧食在20公斤以上。
2.生態(tài)效益
通過土壤改良技術(shù)的推廣實(shí)施,將大大改善移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施條件,有效地遏制移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤鹽漬化發(fā)展勢(shì)頭,提高了移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地改良的效率。
鹽化指標(biāo):在0~100厘米土層內(nèi)全鹽含量:輕度鹽堿地0.4~0.7%,中度鹽堿地0.7~1.1%,重度鹽堿地1.2%以上。通過相應(yīng)治理措施,全鹽量控制在0.4%以下。
耕地綜合培肥指標(biāo)。通過實(shí)施秸桿還田、種植綠肥、增施有機(jī)肥等耕地綜合培肥技術(shù),使移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要土壤類型的土層深度增加20~30厘米,土壤有機(jī)質(zhì)含量提高2~3g/kg,速效氮增加30mg/kg,速效磷增加5mg/kg。
節(jié)水目標(biāo)。通過行之有效的節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù),使移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)水資源利用率得到顯著的提高,農(nóng)田灌溉水資源利用率節(jié)水率提高30~35%,提高農(nóng)業(yè)用水的再利用率,擴(kuò)大灌溉面積。
3.社會(huì)效益
通過在移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)推廣先進(jìn)的土壤改良綜合治理措施,在各移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)建立一定規(guī)模的綜合培肥高標(biāo)準(zhǔn)移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)和示范移民鄉(xiāng)鎮(zhèn),輻射帶動(dòng)我縣其它鄉(xiāng)鎮(zhèn),開展廣泛技術(shù)培訓(xùn),使我縣移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)節(jié)水科技普及率達(dá)到80%以上,科技貢獻(xiàn)率達(dá)到30%以上,為提高移民自身素質(zhì),發(fā)展移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)奠定基礎(chǔ)。
五、存在的問題
1.土壤滲漏層粘重、板結(jié)、排水不暢
根據(jù)實(shí)地調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)挖掘土壤剖面分析,大多數(shù)土壤剖面中下部均大量出現(xiàn)青白淤積層,質(zhì)地粘重、滲水不暢、透氣不良,不僅嚴(yán)重浪費(fèi)水資源,也易造成土壤鹽分大量表聚,加之風(fēng)蝕作用的影響,土壤表層覆蓋著風(fēng)積物,直接影響著土壤的生產(chǎn)能力和毒害著植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育。結(jié)果顯示,在各移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)灌水8天后不滲水,20天以后難以下滲的問題較為普遍。
2.土壤耕作層鹽漬化問題突出,急待改良培肥
移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)因多是荒地開發(fā),土壤表層普遍含鹽,鹽漬化危害問題突出。經(jīng)實(shí)地調(diào)查統(tǒng)計(jì),現(xiàn)有耕地中,土壤PH值達(dá)8.5以上,鹽化土壤面積達(dá)6.4萬畝,占總耕地面積的64.2%,其中輕鹽土0.76萬畝,中鹽土1.23萬畝,重鹽土1.81萬畝。區(qū)域土壤中全鹽含量在0.5~1.5%,整體評(píng)價(jià)為中、重度鹽漬化,同時(shí),區(qū)域的土壤堿化度也較高,多在9.96~46.38%間。
3.土壤養(yǎng)分含量極低,急待培肥提高
根據(jù)省農(nóng)科院化驗(yàn)室和我站化驗(yàn)室提供部分樣品測(cè)試結(jié)果表明,土壤容重偏大,在1.37~1.52g/kg ,說明土壤粘重程度較高;土壤養(yǎng)分含量除速效鉀較高外整體偏低,主要表現(xiàn)在:土壤有機(jī)質(zhì)含量在5~8g/kg的水平、土壤全氮含量在0.13~0.47g/kg的水平、全磷含量在0.21~0.28g/kg的水平、全鉀含量在1.27~2.61g/kg的水平、堿解氮在8.6~30.7mg/kg的水平、速效磷在1.1~4.9mg/kg的水平、速效鉀在62.82~229mg/kg的水平??傮w養(yǎng)分評(píng)價(jià)結(jié)果,除速效鉀含量較高外,有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量較低,需要完成土地復(fù)墾工作后,通過大量施用有機(jī)肥,實(shí)施配方施肥技術(shù)等培肥增產(chǎn)技術(shù),盡快提高有機(jī)質(zhì),促進(jìn)作物的增產(chǎn)、增收。
4.田間防護(hù)林不配套,將產(chǎn)生嚴(yán)重的生態(tài)問題
調(diào)查顯示,目前移民已栽植了大量的農(nóng)田防護(hù)林,但樹齡小、防風(fēng)能力弱,但立足我縣實(shí)際,每年降雨稀少,氣候干燥,風(fēng)沙侵蝕問題突出,加之土層粘重、土壤鹽漬化問題突出,樹林生長(zhǎng)受到嚴(yán)重影響。因此,要保證移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展,加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)工作,建設(shè)適應(yīng)各移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)實(shí)際的田間防護(hù)林帶等,對(duì)提高移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)土壤改良具有重要意義。
六、對(duì)策及建議
1.加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),責(zé)任到人
全縣各級(jí)都要把土壤綜合改良治理培肥工作擺到重要議事日程,作為促進(jìn)農(nóng)民增收的重要切入點(diǎn),納入全縣新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃,統(tǒng)籌安排,整體推進(jìn)。成立由政府分管領(lǐng)導(dǎo)任組長(zhǎng),縣扶貧辦、發(fā)改委、農(nóng)牧局、財(cái)政局、新農(nóng)辦主要領(lǐng)導(dǎo)任副組長(zhǎng),科技局、林業(yè)局等部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)主要負(fù)責(zé)人為成員的瓜州縣土壤綜合改良領(lǐng)導(dǎo)小組。領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室設(shè)在農(nóng)牧局,負(fù)責(zé)具體業(yè)務(wù)工作指導(dǎo)落實(shí),并成立以縣農(nóng)技中心主任為組長(zhǎng),農(nóng)技中心主要技術(shù)骨干力量和鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心主任為成員的技術(shù)服務(wù)小組,強(qiáng)化技術(shù)支撐。把土壤綜合改良任務(wù)納入各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、部門綜合目標(biāo)管理責(zé)任書進(jìn)行考核,落實(shí)獎(jiǎng)罰激勵(lì)措施,努力形成一級(jí)抓一級(jí)、層層抓落實(shí)的工作格局,確保任務(wù)、措施落實(shí)到位。
2.強(qiáng)化宣傳,技術(shù)指導(dǎo)到位
農(nóng)、林部門要在土壤綜合改良實(shí)施期間,利用各種形式舉辦技術(shù)培訓(xùn),充分利用電視、廣播、報(bào)紙等宣傳媒體,大力宣傳土壤綜合改良治理培肥,營(yíng)造良好的工作氛圍??h、鄉(xiāng)技術(shù)人員要經(jīng)常性深入基層、深入田間、深入農(nóng)戶,了解土壤綜合改良實(shí)施情況,圍繞土壤綜合改良等基本內(nèi)容,開展現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)指導(dǎo)和咨詢,指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)合理施肥,解決農(nóng)民在生產(chǎn)實(shí)踐中出現(xiàn)的施肥用肥問題,確保服務(wù)到位與實(shí)施效果。
3.爭(zhēng)取資金扶持,保證措施落實(shí)
全縣各級(jí)要緊緊抓住移民鄉(xiāng)鎮(zhèn)被列入全省扶貧重點(diǎn)鄉(xiāng)發(fā)展的有利時(shí)機(jī),多渠道向上級(jí)有關(guān)部門積極籌集資金, 確保土壤綜合改良有一定的資金投入。特別是發(fā)改、扶貧辦和農(nóng)牧等部門要將土壤綜合改良列入項(xiàng)目科技措施主要內(nèi)容之一,多方爭(zhēng)取移民扶貧資金予以扶持,加快移民鄉(xiāng)土壤改良步伐,保證計(jì)劃順利實(shí)施,促進(jìn)移民增收致富。
4.搞好示范片建設(shè),展示示范效應(yīng)
各鄉(xiāng)鎮(zhèn)要根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際,因地制宜安排一定面積的示范,做到主要農(nóng)作物和特色作物都有500~1000畝以上的示范片。示范片要選擇在公路沿線、集中連片、排灌良好的地方。同時(shí),每個(gè)示范片還要安排3個(gè)以上的對(duì)比試驗(yàn),示范片要實(shí)行統(tǒng)一管理,做好田間觀察記載,不斷積累和完善土壤綜合改良配肥參數(shù),以向農(nóng)民群眾展示土壤綜合改良配肥效果,促進(jìn)輻射帶動(dòng)作用。
1.1海水灌溉農(nóng)業(yè)的分類
如上所述,農(nóng)業(yè)可以分為陸地農(nóng)業(yè)和海水農(nóng)業(yè),海水灌溉農(nóng)業(yè)是海水農(nóng)業(yè)的一個(gè)分支。以耐鹽植物為立足點(diǎn),我們可以對(duì)海水灌溉農(nóng)業(yè)進(jìn)行多方面分類:
1.1.1從耐鹽植物的來源角度從耐鹽植物的來源角度看,海水灌溉農(nóng)業(yè)可以分為兩類:①直接對(duì)野生耐鹽植物進(jìn)行篩選、馴化的海水灌溉農(nóng)業(yè),如種植海蓬子、菊芋、堿蓬等植物,由于這些植物先天耐鹽能力較強(qiáng),只需篩選適合的品種進(jìn)行馴化培育,提高植物的耐鹽堿、防病蟲害或者高產(chǎn)等能力,在此基礎(chǔ)上發(fā)展而成海水灌溉農(nóng)業(yè);②利用生物技術(shù)提高植物耐鹽性以獲取耐鹽植物的海水灌溉農(nóng)業(yè),如將野生耐鹽植物紅樹的基因通過生物技術(shù)轉(zhuǎn)入番茄、茄子、辣椒等,大幅提高淡水作物的耐鹽能力。
1.1.2從耐鹽植物的效用角度從耐鹽植物的效用角度看,海水灌溉農(nóng)業(yè)可以分為兩類:①栽培側(cè)重于經(jīng)濟(jì)效益的耐鹽植物的海水灌溉農(nóng)業(yè),如種植堿蓬,用于生產(chǎn)蔬菜、食用油、保健品;種植海蓬子,可用于制藥和獲取食用油;②栽培側(cè)重于生態(tài)價(jià)值的耐鹽植物的海水灌溉農(nóng)業(yè),如種植互花米草,其草體韌性強(qiáng),受海浪沖擊彎曲到一定程度后可以恢復(fù)原狀,有消浪固堤、綠化灘涂和改良土壤的作用;種植檉柳,檉柳具有較強(qiáng)的耐鹽堿和耐干旱能力,可用于恢復(fù)鹽堿地、綠化干旱地區(qū)公路環(huán)境和制作盆景[9]。
1.1.3從耐鹽植物的用途并兼顧植物學(xué)分類法的角度從耐鹽植物的用途并兼顧植物學(xué)分類法的角度看,海水灌溉農(nóng)業(yè)大致可以分為4類:①栽培耐鹽糧食作物的海水灌溉農(nóng)業(yè),如種植耐鹽大麥、鹽角草等;②栽培耐鹽經(jīng)濟(jì)作物的海水灌溉農(nóng)業(yè),例如種植堿蓬、海蓬子等;③栽培耐鹽藥用作物的海水灌溉農(nóng)業(yè),例如種植蘆薈、羅布麻等;④栽培耐鹽飼料和綠肥作物的海水灌溉農(nóng)業(yè),例如種植濱藜、苜蓿等。
1.2海水灌溉農(nóng)業(yè)的屬性特征
海水灌溉農(nóng)業(yè)的四大突出特點(diǎn)使其成為區(qū)別于陸地農(nóng)業(yè),也區(qū)別于其他海水農(nóng)業(yè)的特色農(nóng)業(yè)類型,具體表現(xiàn)在:
1.2.1對(duì)生物資源的選擇多元化海水灌溉農(nóng)業(yè)的生物資源既可以是海洋植物,也可以是陸地植物。有些植物的耐鹽能力是與生俱來的,如海帶、紅樹林、大米草、海蓬子等,有些陸地淡水植物如大麥、茄子等也可以通過生物技術(shù)培育成為適宜海水灌溉的耐鹽作物。
1.2.2對(duì)灌溉水源的使用具有創(chuàng)新性海水灌溉農(nóng)業(yè)對(duì)耐鹽植物進(jìn)行全海水灌溉或者海水與淡水混合灌溉,開發(fā)了海水的全新用途。如畢氏海蓬子含有豐富的鐵、鎂、碘、鉀等礦物質(zhì),具有預(yù)防癌癥、美白肌膚的功效,可以用全海水灌溉。番杏含有豐富的鐵、鈣、維生素等營(yíng)養(yǎng)元素,具有緩解腸炎、腎病、敗血病疼痛的效用,可以耐1/3的海水。
1.2.3實(shí)現(xiàn)了海陸資源交叉利用陸地農(nóng)業(yè)所利用的水、土、植物資源都來源于陸地,其他海洋農(nóng)業(yè)發(fā)展利用資源都源自于海洋,而海水灌溉農(nóng)業(yè)土地資源來自海洋,水資源是海水或海水和陸地淡水的混合水,植物資源主要是陸地植物,也有諸多海洋植物。因此,海水灌溉農(nóng)業(yè)對(duì)實(shí)現(xiàn)綜合利用海陸資源的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)具有促進(jìn)作用。對(duì)陸地和海洋資源的交叉利用,是海水灌溉農(nóng)業(yè)的本質(zhì)特征。
1.2.4可以充分利用廢置資源在海水灌溉農(nóng)業(yè)產(chǎn)生之前,大量的沿海灘涂、海水資源被長(zhǎng)期廢棄,耐鹽植物也沒有實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的價(jià)值,而且鹽堿地面積不斷擴(kuò)大,海水侵蝕海岸現(xiàn)象日益嚴(yán)重。海水灌溉農(nóng)業(yè)的誕生及發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了充分利用沿海灘涂、海水和耐鹽植物資源,改善生態(tài)環(huán)境,創(chuàng)造巨大生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的目的,開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)發(fā)展的新領(lǐng)域[5]。
2海水灌溉農(nóng)業(yè)的起源與發(fā)展
20世紀(jì)40年代末期,海水灌溉農(nóng)業(yè)的雛形開始出現(xiàn)。1949年生態(tài)學(xué)者HugoBoyko和園藝學(xué)者ElisabethBoyko在以色列城市埃拉特,在沙地上用淡水與海水的混合水灌溉植物,宣告海水灌溉農(nóng)業(yè)的誕生。20世紀(jì)80年代,隨著全球淡水危機(jī)的意識(shí)覺醒,海水灌溉農(nóng)業(yè)逐步走向深入。20世紀(jì)90年代,美國(guó)科學(xué)家成功將海草的基因注入高粱,美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)塔可遜環(huán)境研究實(shí)驗(yàn)室從約800種耐鹽植物中篩選出一種可以直接用全海水灌溉的植物海蓬子(SalicorniaeuropaeaL),并先后培育出海蓬子SOS-7、SOS-10號(hào)兩個(gè)品系,這標(biāo)志著海水灌溉農(nóng)業(yè)取得了里程碑式的發(fā)展。目前,美國(guó)已成功培育出2種全海水灌溉小麥、29種海水與淡水混合灌溉春小麥和耐2/3海水的番茄。印度已培育出耐80%海水的春小麥。墨西哥栽培的海蓬子也可以用全海水灌溉,而且生產(chǎn)過程中無需使用農(nóng)藥和化肥。許多國(guó)家的科學(xué)家正致力于將培養(yǎng)的細(xì)胞或愈傷組織通過鹽脅迫誘導(dǎo)耐鹽突變體,已經(jīng)在部分農(nóng)作物、牧草、草坪草、煙草、部分果樹、林木上取得一定成功。以海蓬子為代表的部分海水灌溉農(nóng)業(yè)已進(jìn)入專業(yè)化和規(guī)?;纳a(chǎn)階段。
20世紀(jì)60年代起,我國(guó)開始海水灌溉農(nóng)業(yè)研究。南京大學(xué)仲崇信教授從英國(guó)引進(jìn)了耐鹽植物大米草,在江蘇以固堤促淤為目的進(jìn)行種植,70年代末又從美國(guó)引進(jìn)互花米草,在消浪固堤、促淤造陸,凈化環(huán)境、改良土壤等方面效果顯著。中國(guó)科學(xué)院海洋研究所邢軍武成功篩選出可用全海水直接灌溉的優(yōu)良?jí)A蓬品種,在青島市試驗(yàn)種植幾百畝,平均畝產(chǎn)120kg。1996年山東省東營(yíng)農(nóng)業(yè)學(xué)校和山東師范大學(xué)在東營(yíng)市合作建成我國(guó)第一家鹽生植物園,占地3.33hm2余,收集保存耐鹽植物150多種,成功培育和引進(jìn)耐鹽經(jīng)濟(jì)作物80多種。海南大學(xué)林棲鳳教授利用生物工程技術(shù)已獲得了可用海水直接澆灌的耐鹽豇豆、辣椒、茄子和番茄等作物并繁殖到第四代,被列為國(guó)家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。2001年江蘇大豐晶隆海洋發(fā)展有限公司被中國(guó)科學(xué)院植物保護(hù)研究所確認(rèn)為海水灌溉農(nóng)業(yè)的中試基地,目前已成為全國(guó)最大的耐海水蔬菜生產(chǎn)基地[6]。山東壽光投資2.16億元建設(shè)了國(guó)內(nèi)首家海水蔬菜高科技產(chǎn)業(yè)園,主要以種植黑枸杞、海蟲草(西洋海筍)、海芹等品種為主,同時(shí),海濱甘藍(lán)等新品種正在進(jìn)行試種。2013年,山東壽光海水蔬菜產(chǎn)品通過了中綠華夏“有機(jī)蔬菜”認(rèn)證,成為我國(guó)海水蔬菜規(guī)?;l(fā)展的領(lǐng)軍者??傮w來說,我國(guó)海水灌溉農(nóng)業(yè)的研究和試驗(yàn)開始較早,取得了一些重要科研成果。但是整個(gè)行業(yè)仍處在初級(jí)階段,僅有為數(shù)不多的品種(如,海蓬子、黑枸杞等)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段。其他傳統(tǒng)淡土糧食和蔬菜作物的海水灌溉多處于試驗(yàn)階段,距離產(chǎn)業(yè)化仍有較大距離。
3我國(guó)發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的戰(zhàn)略意義
發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)是功在當(dāng)代,利在千秋的開創(chuàng)性事業(yè)。我國(guó)發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
3.1發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)有利于有效節(jié)約淡水資源目前,世界普遍面臨著淡水資源匱乏的危機(jī)。海水約占全球表面水資源總量的96.5%,淡水資源約占2.53%,其他水資源約占0.97%,而人類實(shí)際可以利用的淡水資源僅占地球總水量的0.26%左右。作為農(nóng)業(yè)大國(guó),我國(guó)人均水資源占有量少,而農(nóng)業(yè)用水占用水總量的70%,但是,由于水資源短缺,迄今我國(guó)仍有61%的耕地沒有水資源保證。隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展和推進(jìn),人口增長(zhǎng)對(duì)淡水資源造成的壓力日趨緊張,而水污染問題又加劇了淡水的供求矛盾。一定程度上,海水可視為無窮無盡的潛在水資源。利用海水或海水與淡水的混合水灌溉耐鹽植物,可有效地減少淡水資源的使用量,變相增加了國(guó)民可利用水資源總量。況且,通過發(fā)掘海水的全新用途,可以完善海水綜合利用結(jié)構(gòu),同時(shí)打破傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)以淡水為支撐的格局,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將獲得更廣闊的發(fā)展空間。
3.2發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)有利于緩解人地矛盾進(jìn)入21世紀(jì),雖然我國(guó)人口增速減慢,但人口總量還在不斷增加,人均耕地不斷減少。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)近10年增加約7845萬人,耕地面積約為1.22億hm2(2011年),人均耕地面積約為0.09hm2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平,與此同時(shí),我國(guó)土地鹽堿化、次生鹽漬化面積不斷擴(kuò)大,形勢(shì)異常嚴(yán)峻。山東大學(xué)海水灌溉農(nóng)業(yè)專家夏光敏教授指出,若在鹽堿荒地和沿海灘涂都種植耐鹽作物,那么全國(guó)可多增耕地0.4億hm2,相當(dāng)于中國(guó)現(xiàn)有耕地面積的1/3,從而大幅度增加了可利用的土地面積。因此,發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè),充分利用沿海灘涂,可以有效緩解我國(guó)人多地少的緊張狀況,同時(shí)對(duì)土地改良,提高土地肥力也具有積極的作用。
3.3發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)能夠獲取可觀的經(jīng)濟(jì)效益適用于海水灌溉農(nóng)業(yè)的耐鹽植物,在傳統(tǒng)淡土種植較少,而許多潛在用途尚待發(fā)掘,因此海水灌溉農(nóng)業(yè)產(chǎn)品更易于培育縫隙市場(chǎng)。大米草、苜蓿是優(yōu)良牧草,可以改良牧場(chǎng),提高載畜能力;羅布麻既可以用于紡織又可以制藥;蘆葦、檉柳等可用于編織;海蓬子可用做蔬菜和榨油,產(chǎn)量可觀;堿蓬可用于生產(chǎn)蔬菜、食用油、保健品等等。利用鹽堿荒地和海水這類邊際資源栽培上述耐鹽植物,充分發(fā)掘其用途和價(jià)值,開辟新的市場(chǎng)領(lǐng)域,對(duì)于優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。
3.4發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)有利于實(shí)現(xiàn)巨大的生態(tài)價(jià)值黨的十報(bào)告指出,建設(shè)生態(tài)文明,是關(guān)系人民福祉、關(guān)乎民族未來的長(zhǎng)遠(yuǎn)大計(jì),要把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位。我國(guó)沿海地區(qū)土地鹽堿化、風(fēng)沙化比較嚴(yán)重,尤其是山東魯北地區(qū)、江蘇蘇北地區(qū),原因是地下水水位高,含鹽量高,水分蒸發(fā)后將鹽分析出留在地表。在沿海灘涂種植耐鹽植物,除了對(duì)鹽漬土壤具有生物修復(fù)作用外,還具有良好的消浪護(hù)灘、促淤造陸和凈化環(huán)境的效果。鹽堿地作為一類地球廣泛存在的地質(zhì)地貌,其存在具有自然學(xué)意義,海水灌溉農(nóng)業(yè)遵循自然法則,將海水資源、耐鹽植物和鹽堿地三者“鹽”的特性有效組合進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn),規(guī)避了傳統(tǒng)開發(fā)鹽堿地耗費(fèi)大量淡水資源淋洗或者移用客土不可持續(xù)的方式。
3.5發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)有利于推動(dòng)內(nèi)陸地區(qū)鹽土農(nóng)業(yè)的發(fā)展除了沿海灘涂,我國(guó)還有0.37億hm2內(nèi)陸鹽堿荒地,這些土地資源基本處于閑置狀態(tài)。發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè),若解決耐鹽植物的篩選培育技術(shù)和農(nóng)藝問題,尤其是獲取普遍耐鹽、適種于沿海灘涂和內(nèi)陸鹽堿地的植物,也就基本解決了內(nèi)陸鹽堿地的農(nóng)業(yè)利用問題,將有力地推進(jìn)內(nèi)陸鹽土農(nóng)業(yè)的發(fā)展,獲得巨大的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益。46發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)有利于實(shí)現(xiàn)糧食和營(yíng)養(yǎng)安全的目標(biāo)在現(xiàn)有耕地面積基礎(chǔ)上,依靠提高單產(chǎn)來提高糧食產(chǎn)出的空間逐漸縮小,而開辟廣袤的沿海灘涂,發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè),可有效增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面積和糧食產(chǎn)量,對(duì)保障國(guó)家糧食和營(yíng)養(yǎng)安全起到促進(jìn)作用。據(jù)估算,發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè),我國(guó)每年可增產(chǎn)耐鹽小麥、水稻、油料作物約1.5億t,從而極大地降低糧食和營(yíng)養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn),保障國(guó)家食品安全。
4我國(guó)發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)的有利條件
作為世界上的農(nóng)業(yè)大國(guó)之一,我國(guó)必須抓住機(jī)遇,充分利用優(yōu)勢(shì)條件發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)。我國(guó)發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)有利條件主要有:
4.1自然資源條件海水灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開水、土、植物資源,具體是指海水、沿海灘涂和耐鹽植物資源。我國(guó)大陸海岸線長(zhǎng)達(dá)1.8萬km,面積大于500m2的海島6900多個(gè),海島岸線長(zhǎng)約1.4萬km,灘涂面積594.2萬hm2,集中分布在沿海省、市、自治區(qū)(表2)。由于入海江河攜帶大量泥沙,河口灘涂還以每年2萬~3萬hm2的速度繼續(xù)淤長(zhǎng)[7]。據(jù)2002年趙可夫教授研究,我國(guó)共有耐鹽植物502種,分屬71科,208屬,包括草生植物、灌木和樹木,在濕地、沿海灘涂、沼澤地帶以及干早、內(nèi)陸鹽化沙漠均有分布,可作為糧食、飼料、藥材、纖維與化工原料及綠化與觀賞的耐鹽植物。廣闊的灘涂面積和豐富的耐鹽植物資源,為我國(guó)發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的資源基礎(chǔ)。
4.2技術(shù)支撐條件長(zhǎng)期以來,我國(guó)在致力于耐鹽植物的栽培,栽培技術(shù)發(fā)展迅速,海水灌溉農(nóng)業(yè)的技術(shù)條件也日臻成熟。利用細(xì)胞工程技術(shù),將培養(yǎng)的細(xì)胞或愈傷組織通過鹽脅迫誘導(dǎo)耐鹽突變體,已經(jīng)在部分農(nóng)作物、草本植物、部分樹木上取得一定成功,對(duì)多種蔬菜的研究也取得一定的成果[11],為我國(guó)發(fā)展海水灌溉農(nóng)業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
4.3政策保障條件隨著海水灌溉農(nóng)業(yè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大,海水灌溉農(nóng)業(yè)模式逐步為社會(huì)公眾所了解,并受到各級(jí)政府的關(guān)注和支持。我國(guó)有關(guān)部門多次召開學(xué)術(shù)研討會(huì)和工作會(huì)議進(jìn)行專門研討,并將相關(guān)課題列入科技發(fā)展計(jì)劃予以支持。隨著海水灌溉農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,沿海省市將會(huì)制定和完善促進(jìn)海水灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的法律法規(guī)和優(yōu)惠政策,增強(qiáng)技術(shù)服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),為海水灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供良好的政策環(huán)境條件。
[關(guān)鍵詞]地質(zhì);土壤;重金屬;污染;污染治理
中圖分類號(hào):X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2015)22-0286-01
土壤重金屬污染是指土壤中重金屬過量累積引起的污染[1]。過量重金屬將對(duì)植物生理功能產(chǎn)生不良影響,使其營(yíng)養(yǎng)失調(diào)。重金屬難以在生態(tài)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化、處理,并通過食物鏈層層傳遞最終在人體內(nèi)積累,嚴(yán)重危害人類健康[2-3]。
1.土壤重金屬污染的來源
土壤重金屬污染存在大氣、污水、固體廢物、農(nóng)藥化肥等多種來源,不同來源的污染治理方法也存在明顯差異。我國(guó)土壤重金屬污染來源主要有以下幾種:
1)大氣沉降。冶金、重化工等工業(yè)過程會(huì)產(chǎn)生含有重金屬的粉塵或氣體排放到空氣中,通過自然沉降和降水污染土壤。
2)污水污染。工業(yè)、生活污水如果未經(jīng)處理就進(jìn)行排放,將攜帶鉛、銅等重金屬元素進(jìn)入河流或地下水中,影響人類、牲畜、農(nóng)作物安全用水。
3)固體廢棄物。生活、醫(yī)療、工業(yè)產(chǎn)生的固體廢棄物在堆放或處理過程中,由于日曬、雨淋、水洗,重金屬極易移動(dòng),以輻射狀、漏斗狀向周圍土壤、水體擴(kuò)散。
4)農(nóng)用物資。農(nóng)藥、化肥和地膜長(zhǎng)期不合理施用,導(dǎo)致土壤重金屬污染。高毒農(nóng)藥含有銅和鋅等重金屬元素,一旦噴灑到農(nóng)作物上難以轉(zhuǎn)化、處理,造成糧食、水果重金屬超標(biāo),造成食品不安全。
2.土壤重金屬污染的地質(zhì)因素分析
我國(guó)的南北方地理區(qū)域氣候、經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異,土壤地形、地質(zhì)差異,將導(dǎo)致土壤重金屬污染呈現(xiàn)地質(zhì)因素特性。具體分析如下:
1)南北方差異
從污染分布情況看,南方土壤污染重于北方。我國(guó)南方地區(qū)經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá),尤其是有色金屬產(chǎn)業(yè)、外貿(mào)加工業(yè)較為集中,導(dǎo)致土壤重金屬超標(biāo)嚴(yán)重。鎘、汞、砷、鉛4種無機(jī)污染物含量分布呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢(shì)。
2)耕地土壤污染特點(diǎn)
耕地土壤污染主要由于含有重金屬的農(nóng)資使用、工礦企業(yè)重金屬排放物遷移污染,并且前者具有全國(guó)普遍性,這主要因?yàn)槲覈?guó)農(nóng)藥、地膜安全標(biāo)準(zhǔn)較低所致。根據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)耕地土壤重金屬超標(biāo)率超過1/5,主要污染物為砷、銅、汞、鉛、鉻等,并且呈現(xiàn)污染程度逐漸加劇的趨勢(shì)。
3)酸堿地質(zhì)差異
我國(guó)熱帶、亞熱帶地區(qū),廣泛分布著各種紅色或黃色土壤的酸性土壤。南方土壤受到氣高溫高、強(qiáng)降雨量影響,pH一般低于6,較強(qiáng)的酸性土壤對(duì)銅、鋅等金屬元素具有天然的吸附能力。而我國(guó)北方地區(qū)多呈現(xiàn)鹽堿地質(zhì)。不同酸堿度土壤對(duì)重金屬元素的吸附能力也不相同。
4)礦山礦區(qū)差異
我國(guó)中南地區(qū)分布較多的金屬礦山,由于采礦長(zhǎng)流程、大滯后、多變量耦合工藝的影響,導(dǎo)致礦山不同區(qū)域土壤具有差異的重金屬污染特性,因此需要針對(duì)不同礦區(qū)進(jìn)行有針對(duì)性的分析,以標(biāo)定重金屬污染元素以及量級(jí)程度。不同礦區(qū)的污染程度、重金屬元素具有明顯差異。
3.基于地質(zhì)因素考慮的土壤重金屬污染治理方案
1)農(nóng)藥污染土壤的治理
對(duì)于農(nóng)藥、化肥、地膜等農(nóng)資污染的耕地土壤可以采用熱脫附技術(shù)進(jìn)行治理以提高土壤的自我更新能力,保持土壤的活性。在采用該技術(shù)時(shí)需要控制兩個(gè)參數(shù)指標(biāo)即加熱溫度和保持時(shí)間以控制污染物在不同相之間的遷移轉(zhuǎn)變,尤其是將重金屬通過蒸發(fā)、排放、冷凝、剔除等處理至達(dá)標(biāo)后進(jìn)行無危害轉(zhuǎn)移與安全排放,以避免土壤的二次污染。
2)鹽堿土壤污染治理
在鹽堿地的耕作過程中,利用粉壟螺旋鉆頭設(shè)置底層粉壟暗溝系統(tǒng),利用天然降水的下滲運(yùn)動(dòng),使土壤中的鹽分下沉,并借助粉壟土壤疏松在氧氣、微生物等作用下,使土壤中的部分鹽分下移,增加了微生物對(duì)重金屬、有機(jī)污染物等的吸著和轉(zhuǎn)化。
3)土壤污染的固化穩(wěn)定處理
土壤污染的固化穩(wěn)定處理其原理為削弱土壤金屬元素的遷移擴(kuò)散能力,避免重金屬污染的傳遞與二次污染以降低其危害,消除其對(duì)生態(tài)環(huán)境的進(jìn)一步影響。需要指出的是該技術(shù)并不是消除重金屬,而是隔絕其對(duì)其它環(huán)境的影響。圖1顯示固化穩(wěn)定化處理在土壤修復(fù)治理方案中使用率達(dá)到22.2%。
4)酸性土壤的治理特點(diǎn)
酸性土壤對(duì)重金屬元素的易污染程度由高到低依次為As Ni Pb Cu Cd Zn Cr Hg,空間分布不均勻程度由大到小依次為Cd As Pb Zn Cu Cr Ni Hg。Cd的含量與pH值呈正相,As的含量與F的含量呈正相關(guān)性,Cr、Hg的含量與F的含量呈負(fù)相關(guān)性,Cr、Cd的含量與海拔高度呈正相關(guān)性,Cu與As、Cu與Ni、Hg與Cr呈正相關(guān)性,Zn與Pb、As與Ni呈負(fù)相關(guān)性。
5)礦區(qū)污染土壤的治理特點(diǎn)
針對(duì)金屬礦區(qū)土壤污染特性,有針對(duì)性的對(duì)其Zn、Pb、Cd、Cu和As等金屬元素進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化與格力處理。并且,根據(jù)礦山不同區(qū)位的污染程度設(shè)定不同等級(jí)的重金屬處理標(biāo)準(zhǔn),在有限污染處理成本的前提下實(shí)現(xiàn)礦山土壤綜合治理的最優(yōu)化效果??梢?,針對(duì)礦區(qū)污染土壤的特點(diǎn)需要設(shè)計(jì)有針對(duì)性的處理方案。
4.結(jié)論
土壤重金屬污染嚴(yán)重危害人類健康,且其污染治理受到污染源多樣化、異質(zhì)性影響存在較大難度,因此該課題受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。針對(duì)不同地質(zhì)因素重金屬污染的形式存在差異這一特點(diǎn),提出基于地質(zhì)因素考慮的土壤重金屬污染治理方案。所提方案對(duì)開展土壤重金屬治理工作具有借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 徐龍君,袁智.土壤重金屬污染及修復(fù)技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)與管理.2006(08).
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建筑智能化通過建筑設(shè)備管理系統(tǒng)(BAS)令筑設(shè)備節(jié)能,主要包括空調(diào)控制、制冷控制、熱力控制、電力控制、給排水控制、照明控制、電梯控制等子系統(tǒng),對(duì)建筑物及建筑群內(nèi)的空調(diào)、通風(fēng)、變配電、照明、給排水、熱源與熱交換及電梯設(shè)備,實(shí)行集中監(jiān)視、自動(dòng)控制和統(tǒng)一管理,實(shí)現(xiàn)設(shè)備的高效、節(jié)能和最佳運(yùn)行狀態(tài)。既有建筑的智能化改造市場(chǎng)巨大,在2005-2011年期間,新建智能建筑面積約22.18億平方米,智能改造面積4億平方米,以智能化單位成本為120元人民幣/平方米進(jìn)行測(cè)算,500億平方米既有建筑智能改造將達(dá)6萬億元人民幣。建筑節(jié)能推動(dòng)建筑智能化加速發(fā)展,在2003-2011年間,我國(guó)建筑節(jié)能服務(wù)產(chǎn)值從5.58億元人民幣提至441.96億元人民幣左右,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)72.72%。
關(guān)于生態(tài)建材的發(fā)展方式和對(duì)環(huán)境協(xié)調(diào)性的改進(jìn),日本學(xué)者三本良一教授總結(jié)了4類創(chuàng)新方法,即產(chǎn)品改進(jìn)、重新設(shè)計(jì)、功能創(chuàng)新和系統(tǒng)創(chuàng)新。其中,系統(tǒng)創(chuàng)新對(duì)環(huán)境協(xié)調(diào)性的改進(jìn)最大,花費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng),難度也最大;而產(chǎn)品的改進(jìn)相對(duì)簡(jiǎn)單,對(duì)環(huán)境協(xié)調(diào)性的提高也最小。需要強(qiáng)調(diào)的是,生態(tài)建材的發(fā)展不能以過分犧牲使用性能為代價(jià)。同時(shí),生態(tài)建材使用性能的要求不一定都要高性能,而是指滿足使用要求的優(yōu)異性能或最佳使用性能。在生態(tài)建材發(fā)展的重點(diǎn)方面,國(guó)內(nèi)外不少研究者關(guān)注按照環(huán)保和生態(tài)平衡理論設(shè)計(jì)制造的新型建筑材料,如無毒裝飾材料、綠色涂料,以及采用生活和工業(yè)廢棄物生產(chǎn)的建筑材料、有益健康和殺菌抗菌的建筑材料、低溫或免燒水泥和土陶瓷等。從宏觀來看,我國(guó)發(fā)展生態(tài)建材的重點(diǎn)應(yīng)放在引入資源和環(huán)境意識(shí)上,采用高新技術(shù)對(duì)占主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)建材進(jìn)行環(huán)境協(xié)調(diào)化改造,盡快改善建材工業(yè)對(duì)資源、能源的浪費(fèi)與污染。從我國(guó)實(shí)際情況出發(fā),許多學(xué)者提出了生態(tài)建材的有效發(fā)展戰(zhàn)略。
1、建立建材生命周期(LCA)的理論和方法,為生態(tài)建材的發(fā)展戰(zhàn)略和建材工業(yè)環(huán)境協(xié)調(diào)性的評(píng)價(jià),提供充分科學(xué)依據(jù)與方法。
2、以最低資源、能源消耗,以及最小環(huán)境污染代價(jià)生產(chǎn)傳統(tǒng)建材,如用新型干法工藝技術(shù)生產(chǎn)高質(zhì)量水泥材料等。
3、發(fā)展大幅度減少建筑能耗的建材制品,如有輕質(zhì)、高強(qiáng)、防水、保溫、隔熱、隔音等優(yōu)異功能的新型復(fù)合墻體與門窗材料。
4、開發(fā)擁有高性能、長(zhǎng)壽命的建材,大幅度降低建筑工程的材料消耗和服務(wù)壽命,如高性能水泥混凝土、保溫隔熱、裝飾與裝修材料等。
5、發(fā)展可改善居室生態(tài)環(huán)境和保健功能的建材,例如研發(fā)具有抗菌、除臭、調(diào)溫、調(diào)濕功效,并屏蔽有害射線的多功能玻璃、陶瓷、涂料等。
6、發(fā)展能替代生產(chǎn)能耗高、環(huán)境污染大,且對(duì)人體有毒、有害的建材,如無石棉纖維水泥制品、無毒無害的水泥混凝土化學(xué)外加劑等。
7、開發(fā)工業(yè)廢棄物再生資源化技術(shù),利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)優(yōu)異性能的建材,如利用礦渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石、廢棄聚苯乙烯泡沫塑料等生產(chǎn)各類建材。
關(guān)鍵詞:沸石;重金屬;土壤修復(fù);應(yīng)用
中圖分類號(hào):X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-0432(2011)-03-0200-1
0 引言
隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快,重金屬污染已成為我國(guó)土壤環(huán)境面臨的主要問題之一。土壤重金屬已經(jīng)嚴(yán)重影響植物的生長(zhǎng)及作物的生產(chǎn),并隨著食物鏈進(jìn)入人體,近年來不斷暴露的砷、鉛和鎘等重金屬中毒事件表明,重金屬已對(duì)部分地區(qū)人群健康構(gòu)成嚴(yán)重的危害。目前,重金屬污染已經(jīng)成為一個(gè)全球性的重大環(huán)境問題,并由此針對(duì)污染的土壤進(jìn)行修復(fù)已經(jīng)成為各國(guó)研究的重點(diǎn)之一。
1 沸石在土壤改良中應(yīng)用前景良好
天然沸石是一種含水的堿金屬和堿土金屬的架狀鋁硅酸鹽礦物,具有較強(qiáng)的選擇吸附性能、離子交換性能和較大的吸附容量,在改良土壤方面有獨(dú)特的作用。我國(guó)天然沸石儲(chǔ)量達(dá)40億t,位列世界前茅,年生產(chǎn)能力800萬t。沸石具有許多獨(dú)特的特征:晶體架狀結(jié)構(gòu)的沸石,中間形成很多的空腔和孔道,就使其能吸附并儲(chǔ)存大量分子,具有很強(qiáng)的吸附作用;沸石晶體骨架中陽離子與骨架聯(lián)系較弱,當(dāng)其與某種金屬鹽的水溶液相接觸時(shí),兩種容易發(fā)生陽離子交換;沸石的內(nèi)部比表面積很大,每克沸石的比表面積可達(dá)355-1000m2,其結(jié)晶骨架上和平衡離子上的電荷局部密度較高,并在骨架上出現(xiàn)酸性位置,使其具有固體酸性質(zhì),是有效的固體催化劑和載體。
除此之外,沸石還具有良好的熱穩(wěn)定性和耐酸性。由于沸石作為吸附劑和催化劑,在使用和再生時(shí),往往要遭受高溫和強(qiáng)酸的作為,所以沸石的耐高溫和耐強(qiáng)酸的性能較好。
2 沸石在重金屬污染中的應(yīng)用現(xiàn)狀
據(jù)報(bào)道,世界各國(guó)礦業(yè)開發(fā)所產(chǎn)生的尾礦每年就達(dá)50億t以上。而自20世紀(jì)50年代以來,我國(guó)大量開采各種礦產(chǎn)資源,在礦產(chǎn)資源挖掘、選礦和冶煉過程中對(duì)周邊的土壤環(huán)境產(chǎn)生了不同程度的污染,尤其在廣西、云南、湖南等礦業(yè)大省更為嚴(yán)重,目前這種局面并沒得到很好改變。近幾年來,政府和相關(guān)部門通過各種措施,但由于技術(shù)不成熟和資金缺乏等問題,土壤環(huán)境的根本性改善需要幾十年,甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。
目前,針對(duì)土壤污染而展開的修復(fù)工作層出不窮,一般集中在微生物修復(fù)、植物修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和農(nóng)業(yè)措施等這四個(gè)方面進(jìn)行修復(fù)。
沸石在改善土壤養(yǎng)分狀況、鹽堿地改良、土壤物理性狀改善和污染土壤修復(fù)等方面的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者也開始對(duì)沸石處理重金屬污染方面也進(jìn)行了相關(guān)研究。比如,江偉武等利用沸石分子篩處理含汞廢水時(shí)發(fā)現(xiàn),沸石分子篩對(duì)二價(jià)汞有較強(qiáng)的去除作用,并有較大的吸附容量,按汞與分子篩質(zhì)量比為32mg/g進(jìn)行處理,汞的去除率達(dá)99%以上。劉伯元等發(fā)現(xiàn),沸石還可以與化肥混合或者作為復(fù)合肥施用,可以減少有效營(yíng)養(yǎng)元素的流失(達(dá)20%以上),并能改良土壤性能,顯著降低農(nóng)業(yè)種植成本。有研究表明,沸石配以骨炭施入土壤中可有效降低土壤有效態(tài)重金屬含量,使輕度污染土壤上的蔬菜達(dá)到衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)。沸石對(duì)土壤重金屬鉛具有一定的鈍化效果,可有效抑制土壤鉛的遷移及生態(tài)有效性??梢?,合理施用天然沸石可鈍化土壤中重金屬,降低重金屬的活性,從而降低農(nóng)作物的重金屬含量,在低污染土壤中應(yīng)用廣泛。
沸石還可人工合成。Xavier Querol等施用粉煤灰合成沸石達(dá)到污染土壤中的重金屬固定的目的,降低其在環(huán)境中的遷移性和生物可利用性。經(jīng)過試驗(yàn),當(dāng)每公頃土壤中使用25000kg的沸石時(shí),大多數(shù)金屬(Cd, Co, Cu, Ni, Zn)的浸出能力就下降約95-99%,土壤中重金屬被鈍化了,對(duì)作物的毒害也就相應(yīng)減弱了。王焰新等也認(rèn)為合成的沸石在處理水中重金屬時(shí),對(duì)水中重金屬的吸附容量比粉煤灰的高。Wei yu Shi等則綜述了天然沸石修復(fù)有害重金屬污染的相關(guān)方面的理論后認(rèn)為應(yīng)該側(cè)重于對(duì)天然沸石的單/聯(lián)合整治。但是,也有研究認(rèn)為,利用天然沸石能降低土壤中活性鋅的含量,但對(duì)酸溶性鉛和鎘的含量不產(chǎn)生影響。
3 沸石在土壤重金屬污染修復(fù)技術(shù)研究的展望
沸石的利用是一項(xiàng)新興的高效修復(fù)技術(shù),其來源廣泛,成本低。我國(guó)煤礦資源豐富,鋼鐵水泥等工業(yè)比較發(fā)達(dá),如果能利用粉煤灰合成沸石對(duì)污染土壤進(jìn)行固化,不僅成本降低了,而且還實(shí)現(xiàn)了在鋼鐵水泥工業(yè)中粉煤灰的回收利用,大大減少空氣中可吸入顆粒物含量,從而達(dá)到空氣與土壤的a雙重處理的效果。所以利用沸石來處理重金屬污染土壤的技術(shù),具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,社會(huì)效益和環(huán)境效益,因此具有廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
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“本地之所以多產(chǎn)原生態(tài)特色山珍奇味,源自于得天獨(dú)厚的生態(tài)環(huán)境――溫暖濕潤(rùn)、四季分明、冬無嚴(yán)寒、雨量充沛、熱量豐富、雨熱同季?!?/p>
好山好水產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品,這是大家的常識(shí)??赡阌袥]有想過,優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品之所以具有出眾的品質(zhì),只是因?yàn)榱己玫乃凉庹諚l件嗎?如果只考慮植物生長(zhǎng)的必需條件這一因素,完全人工干預(yù)的厥姨跫下的農(nóng)產(chǎn)品應(yīng)該是品質(zhì)最優(yōu)秀的。這顯然與常識(shí)不符??磥?,除了必備的生長(zhǎng)條件,造就優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的,還有其他因素。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員梁鳴早對(duì)此進(jìn)行了深入研究。
“故天將降大任于斯人也,必先苦其心志,勞其筋骨,餓其體膚,空乏其身,行拂亂其所為,所以動(dòng)心忍性,曾益其所不能?!绷壶Q早引用了孟子的名言,先賢總結(jié)出需要在逆境中培養(yǎng)人才,對(duì)于作物的栽培,何嘗不是如此呢?
受苦不是目的,關(guān)鍵是激發(fā)出內(nèi)在潛能。對(duì)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品栽培而言,外部脅迫是為了打開作物的次生代謝,培養(yǎng)作物的免疫功能,提升作物品質(zhì)。
梁鳴早介紹,中國(guó)農(nóng)科院李純忠研究員上世紀(jì)70到90年代對(duì)我國(guó)“名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品的土宜”問題進(jìn)行跟蹤調(diào)查,提出:“凡是出了名的農(nóng)產(chǎn)品其品質(zhì)優(yōu)良者均產(chǎn)生自土壤、氣候條件特殊的惡劣環(huán)境之中”。
李純忠在廣泛考察優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的原產(chǎn)地之后發(fā)現(xiàn),它們要么處于石礫的惡劣土壤環(huán)境,水分障礙、養(yǎng)分虧缺,如名貴茶葉武夷山大紅袍、廬山云霧茶等,生長(zhǎng)在迷霧沛雨、爛石礫壤之中;要么處于鹽堿地等具有土壤障礙性因子、生長(zhǎng)條件惡劣;要么管理技術(shù)特別,需要環(huán)割、刀砍、斧劈;要么需要天寒地凍的天氣條件等,如冬蟲夏草、高山雪蓮,在正常氣候和肥沃的土壤很少見名特優(yōu)品。
受到李純忠關(guān)于名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品土宜理論的啟發(fā),中國(guó)農(nóng)科院研究員劉立新繼續(xù)研究,怎樣能在良好的土壤條件上生產(chǎn)名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品呢?怎么樣才能使植物具有防控病蟲草害的能力呢?他從植物生理和栽培角度思考,總結(jié)出生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的三個(gè)要素:一是環(huán)境脅迫或人造脅迫。二是基因控制,即優(yōu)良的品種。三是營(yíng)養(yǎng)元素的平衡供應(yīng),作物所需的不同營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)強(qiáng)度均衡。
優(yōu)良品種證明作物基因經(jīng)過了大自然的篩選,本身品質(zhì)就是過硬的。營(yíng)養(yǎng)元素的均衡供應(yīng),不只是氮磷鉀,而是指在人工栽培的環(huán)境下,提供植物生長(zhǎng)所需的大量元素及中微量元素,還要根據(jù)作物的不同生長(zhǎng)階段,有針對(duì)性地提供不同的營(yíng)養(yǎng)。
對(duì)立志培育出優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)者而言,人造脅迫是十分有效的手段。其實(shí),人造脅迫并不新奇,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)就一直在應(yīng)用這種方法。
“秧薅三遍出好谷,棉薅七遍白如銀。”梁鳴早引用了古代通俗讀本《教兒經(jīng)》中的農(nóng)諺,意思是說,水稻田要薅草,撓秧至少三遍,就能夠生產(chǎn)出好的稻谷。這里的好字,包含產(chǎn)量和質(zhì)量的雙重含義。在華北平原流傳著“鋤地九遍的谷子比鋤三遍的好吃”說法。棉田也要勤鋤地,“白如銀”是指明顯改變棉花的產(chǎn)量與品質(zhì)。這條農(nóng)諺講的就是人造脅迫對(duì)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)提升的作用。
人造脅迫對(duì)于作物生長(zhǎng)過程來說有四兩撥千斤的的作用。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)措施如插秧、移栽、中耕除草、環(huán)割、修剪、整枝、打叉、抹贅芽、多次收割、多次采摘等都是老祖宗發(fā)明的實(shí)用技術(shù),是對(duì)植物的人造脅迫,可以幫助作物較早地打開次生代謝途徑,使作物自身產(chǎn)生抗擊各種逆境環(huán)境和災(zāi)害性天氣的能力,同時(shí)也增加了作物對(duì)病蟲草害抗擊的能力。
一些有效的人造脅迫做法也得到了傳承。比如,人為干擾斷根是煙農(nóng)世代總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)在仍在沿用。斷根后的煙草根系更為發(fā)達(dá),因?yàn)閿喔_啟了煙草的次生代謝,發(fā)達(dá)的根系確保營(yíng)養(yǎng)更充分吸收,從而提高了煙草的品質(zhì)。
梁鳴早還從植物生理解釋了外部脅迫到優(yōu)良品質(zhì)之間的關(guān)鍵――次生代謝。在了解次生代謝之前,我們先來看看基本代謝。在植物遺傳基因的控制下,作物所進(jìn)行的光合作用、呼吸作用、遺傳物質(zhì)代謝、生物活性物質(zhì)的代謝等,決定著作物形態(tài)、產(chǎn)量,并對(duì)作物的品質(zhì)產(chǎn)生影響。這就是植物的基本代謝?;敬x過程中能夠生產(chǎn)植物的基本營(yíng)養(yǎng)元素:蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物。