盐碱地农业可持续利用及其评价

改良治理盐碱地、促进盐碱地农业高效利用是保障粮食安全、促进农业可持续发展的重要途径之一。盐碱地农业可持续利用是基于生态适宜性与人类经济社会活动目标,通过农业科学技术进步与发展,获取盐碱地农业生产力的持续维持与提高。通过回顾盐碱地农业利用的研究进展发现,尽管相关技术模式取得了较大进步,但系统的盐碱地资源调查监测缺乏、基础理论研究薄弱、管理体制不完善等问题仍然存在。在对盐碱地农业可持续利用评价内涵进行探讨的基础上,构建了基于技术可持续性、改良模式可持续性以及管理决策可持续性分别评价的技术体系与思路。开展科学的盐碱地农业可持续利用评价,构建盐碱地农业可持续利用的技术与管理支撑体系对促进盐碱地农业可持续利用具有重要意义。     

环渤海缺水区盐碱地改良利用技术研究

针对淡水资源匮乏制约盐碱地改良利用难题,自1982年以来,中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心在环渤海低平原和滨海平原开展了缺水盐渍区盐碱地改良利用研究与示范工作,取得了以下研究成果:1)研究明确了低平原缺水盐渍区盐碱地改良的浅层地下水埋深调控深度,建立了井灌代排、蓄雨淋盐的盐碱地改良技术模式;2)揭示了咸水结冰融水咸淡水分离在滨海盐土的入渗规律,发明了冬季咸水结冰灌溉改良滨海重盐碱地技术;3)提出了耦合盐碱区土壤水盐运移-气候条件-植物生长发育规律的盐碱地改良思路,建立了微域降盐、秸秆隔盐的盐碱地农艺改良技术模式;4)探讨了盐生植物适应盐渍环境的机理,建立了滨海盐碱地盐渍资源高效利用技术模式。形成了以咸水、雨水、耐盐植物高效利用为核心的工程措施、农艺措施与生物措施相结合的盐碱地改良利用技术体系,为环渤海缺水盐渍区农业发展和生态环境建设提供了科技支撑。     

国际荒漠化协会联合主席，水土保持专家王飞先生论基于土盐-水盐双分离的旱区盐碱地水土资源管理模式

[目的]从区域资源综合利用与水土资源管理角度探讨干旱地区土壤盐碱地治理问题,旨在寻求旱区盐碱地治理与开发利用新模式,以创新旱区盐碱地治理观念与技术,为旱区农业可持续发展、生态保护和环境治理提供支撑。[方法]根据在陕西、宁夏和新疆等省区的野外调查和研究经验,结合有关水土资源高效利用研究成果,通过综合分析目前国内外盐碱地治理方法中存在的主要问题,提出了一种旱区盐碱地水土资源高效利用的管理新模式。[结果]旱区盐碱地水土资源管理新模式是通过高效水调控促进土盐—水盐分离(简称:旱区盐碱地双分离治理模式),可以综合概括为"减少区域水损失,低耗水充分洗盐,集约化水盐分离,水土资源高效利用"。其中"减少区域水损失"是旱区水资源管理与生态保障的前提,"低耗水充分洗盐"是节省洗盐的时间成本和水资源成本的基础,"集约化水盐分离"是实现水盐分离和水盐分别再利用的核心技术,"水土资源高效利用"是旱区农业发展用水的核心经济原则。[结论]旱区盐碱地双分离治理模式通过集约化水土资源管理,可以提高水盐分离效率,提升土地和水资源利用效率,其资源、环境和生态风险小,治理效益持续时间长,有助于维持和提升盐碱地治理的区域经济功能和生态系统服务价值。     

滨海盐碱地不同改良年限土壤理化性质的变化特征

为了研究滨海盐碱地改良效果的可持续年限,选择利用“原土直栽绿化综合改良模式”改良的滨海盐碱地为研究对象,采用空间代替时间的方法,通过对不同改良年限滨海盐碱地的土壤容重、总孔隙度、机械组成、全盐含量、有机质、碱解氮和速效磷的分析,研究了滨海盐碱地不同改良年限土壤理化性质的变化特征。结果表明:盐碱地改良后,对土壤物理性质的改良效果随土层深度的增加逐渐减弱,随改良年限的增加,土壤质地无明显变化,0—20 cm土层土壤容重降低,总孔隙度升高,20—40 cm和40—60 cm土层土壤容重先降低后升高,总孔隙度先升高后降低; 3个土层化学性质变化趋势基本一致,随着改良年限的增加,土壤全盐含量先降低后升高,有机质,碱解氮和速效磷含量先升高后降低。总体来说,原土改良模式对滨海盐碱地土壤的改良效果在5年达到最优,11年时土壤的物理化学性质基本上都比未改良的盐碱地好。     

盐碱地肥沃耕层构建水肥盐综合调控机理与技术研究进展

盐碱地是我国重要的后备耕地资源，我国历来高度重视盐碱地的改良和利用工作，但目前盐碱区淡水资源日益短缺严重制约了盐碱地的改良利用。如何在水资源约束下，优化统筹土壤水肥盐动态调控是当前盐碱地可持续利用中亟待解决的关键科学问题。近年来，大量研究利用有机培肥、耕作、节水灌溉、田间覆盖、咸水利用等农艺措施，在盐碱地建立“控盐、保肥、保水”的肥沃耕作层，显著改变了水肥盐在土壤-植物-大气连续体中的运移过程，实现了盐碱地质量和产能快速提升，上述内容也日益成为盐碱地改良利用中的重要研究方向。本文系统总结了盐碱地改良和肥沃耕层构建等方面的研究进展，并针对盐碱地肥沃耕层构建下土壤水肥盐综合调控及其与植物生长的协同关系等进行了展望，以期为盐碱地可持续改良利用提供参考。     

盐碱地资源分析及利用研究展望

我国高度重视盐碱地治理和农业高效利用。通过梳理分析现有盐碱地资源相关资料发现,我国盐碱耕地面积呈增长趋势,而优质可垦资源呈减少趋势,但盐碱地的数量、分布、质量等缺乏更加精准、全面的数据,底数不清问题突出。建议结合第三次全国土壤普查尽快摸清盐碱地“家底”,构建盐碱地资源合理利用长效机制,转变治理观念,推进以种适地,从而促进盐碱地有序开发和综合利用。     

盐碱地综合治理工程模式及其应用

针对我国大面积土地盐碱化的现象,分析盐碱地在我国的分布情况,并阐明气候状况、土壤性质、地形、农业生产等多种外在因素对盐碱地的影响。同时,结合盐碱地的产生原因提出一系列盐碱地综合治理的有效途径,最终结合土地盐碱化现状,提出应针对盐碱地形成的不同原因,采用多种方式相结合的综合治理模式。     

黄河三角洲盐碱地造林绿化关键技术

[目的]解决黄河三角洲地区盐碱地改良造林绿化的难点。[方法]分析黄河三角洲目前的盐碱地资源和特点,阐述盐碱地改良与造林绿化现状。在此基础上,依据前人的技术和研究成果,结合作者多年来盐碱地生态改良的研究与实践。[结果]提出了适宜黄河三角洲盐碱地造林绿化的关键技术:(1)利用传统方法造林绿化改良盐碱地;(2)重视新技术和新成果的应用。[结论]利用盐碱地造林绿化关键技术,实现黄河三角形洲滨海盐碱地改良是切实可行的。     

油葵与光果甘草间作对根际土壤酶活性及微生物 功能多样性的影响

通过盆栽试验,研究了新葵10号油葵与光果甘草间作对盐碱地根际土壤酶活性和微生物群落功能多样性的影响,以期为盐碱地的改良提供依据。结果表明,与单作模式相比,间作显著提高了根际土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶的活性。在144 h的温育期内,间作模式下的AWCD均高于单作模式,并显著提高了AWCD的利用率(72 h,P0.05)。与单作模式相比,间作显著提高了微生物多样性指数(S、H)。主成分分析表明,间作优化了盐碱土壤微生物群落组成;羧酸类化合物、聚合物、氨基酸和碳水化合物是间作模式下根际土壤微生物利用的主要碳源。因此,新葵10号与光果甘草间作显著提高盐碱地根际土壤酶活性和微生物多样性指数,改变了微生物群落功能多样性,对盐碱土壤质量的改良有积极作用。     

基于"三层"融合的松嫩平原盐碱地资源特征

构建盐碱地资源系统分析框架，清晰界定盐碱地概念与分类，对于盐碱地资源调查、治理与利用具有重要的意义。本研究基于地球关键带理论与逻辑，构建涵盖利用层、土壤层和DEM三层融合的盐碱地资源系统分析框架，界定盐碱地与盐碱土概念及类型，结合土地利用现状图、土壤图和DEM图，采用GIS叠加分析方法，分析松嫩平原盐碱地资源特征。结果表明：1）基于地球关键带理论和逻辑，以立体空间作为组织和联系各层级的纽带，以数字高程为基底，按照垂直和水平纬度，构建起的土地利用层、土壤层、DEM层"三层融合"的盐碱地资源系统分析框架清晰地界定和表达了盐碱地概念和特征；2）盐碱地是一种土壤类型为盐碱土的土地利用类型，下属盐碱耕地、盐碱林地、盐碱草地、盐碱湿地、盐碱未利用地和其他盐碱地6个类别，盐碱土分为盐土、碱土和盐碱化土3种类型；3）松嫩平原盐碱地总面积254.77万hm2，主要分布于松嫩平原西南部地区，类型以盐碱耕地和盐碱未利用地居多，土壤类型以盐-碱化土为主；4）盐碱耕地和盐碱未利用地海拔集中在100～150 m，坡度平缓。该研究可为盐碱地资源调查提供理论和方法支撑，为松嫩平原盐碱地治理与开发提供科学依据。     

河北滨海盐碱土地生态安全评价

滨海盐碱地盐渍化较严重,土地生态环境脆弱,了解滨海盐碱区的土地生态安全状态,探讨其驱动机制,可为滨海盐碱区土地结构调整与土地功能提升提供依据。本文以河北省黄骅市为研究区域,以土地利用类型为基础,设计了黄骅市土地利用生态安全(LUES)分级标准,计算得出研究时段内的LUES值,阐明了黄骅市土地利用生态安全状态并探寻起主要作用的关键土地利用类型。在此基础上,利用2000—2010年TM遥感影像数据和社会经济数据,借助Erdas、Arc GIS与Fragstats软件平台,选择了包括LUES在内16个指标,构建了黄骅市P-S-R土地生态安全评价模型,探讨了黄骅市土地生态安全状态。结果表明:(1)2000—2010年间,黄骅市LUES值为0.458~0.466,土地利用生态安全处于临界安全状态,应控制建设用地、盐场及重度盐碱地面积;(2)黄骅市土地利用生态安全提升主要得益于土壤盐渍化的降低,中、重度盐碱地面积减少及轻度盐碱地面积增加带来的生态正效应超过了建设用地面积增加带来的生态负效应,这是LUES提高的主要原因;(3)黄骅市土地生态安全指数(LESI)呈逐年上升趋势,安全状态由2000年的较不安全(LESI为0.431)提升至2010年的较安全(LESI为0.666)状态;(4)压力指数(P)在逐年减小,响应指数(R)在逐年增加,2010年响应指数对LESI贡献最大,其贡献率为45.3%,说明人为措施减小了土地生态风险。本研究结果可为黄骅市土地生态利用提供科学依据。     

河西走廊盐渍化沙区综合治理模式研究

针对河西盐渍化沙区的特点,在沙区采用沙障固定流沙、封沙育林育草、营造固沙阻沙林、建立防护林带的固、封、阻、带结合的沙区治理模式,在盐渍化区采用物理改良措施、种植耐盐植物生物改良措施、发展畜牧养地改碱的改、种、养结合的盐渍化土地治理模式,使沙区盐渍化土地综合治理取得显著的生态、经济效益。     

半干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法测定了盐碱地、撂荒地和苜蓿地三种土地利用方式下的土壤呼吸速率,并结合水热因子,对不同土地利用方式下土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:三种土地利用类型土壤呼吸速率日变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,一天中气温最高时的土壤呼吸速率均显著高于其他时间;不同土地利用方式土壤呼吸与水热因子均呈正相关,采用线性关系式来分析土壤呼吸速率与土壤水分含量的关系。不同土地利用方式下土壤呼吸速率与近地面气温、不同深度土壤温度的关系可以用指数方程得到较好的拟合（p < 0.05）,撂荒地土壤呼吸的温度敏感性系数Q₁₀值变化较大,从而对土壤温度的响应更为敏感,且不同深度土壤的Q₁₀值存在较大差异,盐碱地和苜蓿地不同土层的Q₁₀值均在2.0左右变化,与全球Q₁₀的平均水平接近。盐碱地、撂荒地和苜蓿地土壤呼吸与土壤温度和湿度的双变量模型关系显著,比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

Spatio‐Temporal Patterns of Land Use/Cover Changes Over the Past 20 Years in the Middle Reaches of the Tarim River,Xinjiang, China

The interaction between land use/cover change and landscape pattern is pivotal in research concerning global environmental change. This study uses three different Landsat images of 1989, 1998 and 2009 to study the land use/cover and landscape pattern changes in the middle reaches of the Tarim River basin. envi ®, erdas ®, ArcGIS ® and fragstats ® software were used to analyse the land use/cover changes. The objectives of study were to map and study the changes in land use/cover and landscape pattern, and propose some possible factors in making the land use/cover changes from 1989 to 2009. Seven different types of land use/cover are analysed, and the results are listed in tables. From 1989 to 1998, the percentage of farmland, slight–moderate saline land, heavy saline land and water areas have increased; woodland, desert and the undeveloped land have decreased. From 1998 to 2009, farmland, heavy saline land and the undeveloped land have increased; the other types of land use/cover have decreased. The gravity centre of each land use/cover types has shifted. The farthest shifting of the gravity centre was heavy saline land, which occurred between 1989 and 1998. The transformation and changes of land use/covers and landscape occurred more frequently from 1989 to 2009. Other types of land use and land cover changes to saline land have increased, which implied that a serious salinization took place in the Tarim Basin. The results from this study would show the adverse environmental changes (e.g. salinization and desertification) and they can be used for future sustainable management of land resources. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

常规与有机农作条件下土壤-植物系统磷素平衡及利用

干旱区盐渍化土地是我国重要的后备土地资源。研究了在开挖排水沟使地下水位降至临界水位以下的同时,对盐渍化土地进行农、林、牧相结合的改良措施,提出了盐渍化土地综合治理技术一是挖排水沟及造林,控制土下水位低于临界水位;二是选育耐盐良种作物,改良盐碱地;三是发展畜牧业,培肥地力。并应用于甘肃省临泽县小泉子盐渍化土地改良,使土壤含盐量下降,土壤有机质和养分增加,土地利用效率提高,经济效益显著。     

干旱区盐渍化土地综合治理技术研究

干旱区盐渍化土地是我国重要的后备土地资源.研究了在开挖排水沟使地下水位降至临界水位以下的同时,对盐渍化土地进行农、林、牧相结合的改良措施,提出了盐渍化土地综合治理技术一是挖排水沟及造林,控制地下水位低于临界水位;二是选育耐盐良种作物,改良盐碱地;三是发展畜牧业,培肥地力.并应用于甘肃省临泽县小泉子盐渍化土地改良,使土壤含盐量下降,土壤有机质和养分增加,土地利用效率提高,经济效益显著.     

近25 a来渭-库绿洲土地利用/覆被变化及其影响因素

[目的]对渭干河—库车河三角洲绿洲土地利用/覆被变化特征及其驱动因素进行研究,为维护绿洲生态系统健康、稳定提供依据。[方法]利用研究区1989,2001,2013年Landsat TM/ETM+的影像数据,采用动态度模型及转移矩阵等方法,深入分析该绿州土地利用/覆被变化特征,并结合气候因子、人口与经济要素分析其变化原因。[结果](1)近25a来该绿洲土地利用/覆被类型没有发生变化,但各类型的面积及所占比例都发生了较大变化。(2)研究期内,各地类面积呈二增四减趋势:耕地面积净增114.52%,主要是由草地及其他地类转化而来;盐碱地面积增加66.11%,林地、草地、水体与其他地类的面积均有所减少。[结论]近25a来,该绿洲土地利用/覆被变化明显,其中,林地、草地、水体及盐碱地受自然因素主导,而耕地与其他地类则受人口和经济因素影响。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

基于高光谱数据的盐荒地和耕地土壤盐分遥感反演优化

盐荒地作为研究区的"临时盐库"，其土壤盐分远高于研究区平均水平，因此探究不同土地利用类型土壤盐分的光谱响应差异以及对盐分遥感模型的影响，是实现不同土地类型土壤盐分反演值更加接近真实值的重要途径。该研究以河套灌区永济灌域为例，针对耕地和盐荒地土壤分别进行原位高光谱测定（FieldSpec 4 Hi-Res，ASD），对光谱数据进行多种光谱变换（基础数学变换、导数变换及光谱指数）后，分别基于特征波长和特征光谱指数构建单一土地类型盐分反演模型（耕地（Agricultural Land，AL）、盐荒地（Salinized Wasteland，SW））和整体盐分反演模型（耕地+盐荒地（Agricultural Land + Salinized Wasteland，AL+SW）），对比分析2种建模方式下的模型精度，提出区域土壤盐分遥感反演的最佳建模方式。结果表明：AL、SW和AL+SW中土壤样本数据的平均含盐量分别为5.09、13.42和7.09 g/kg，且在各等级盐分区间内，SW的光谱反射率均大于AL，其中轻度盐化土、中度盐化土和重度盐化土的光谱反射率平均差值分别为0.040、0.020和0.034；光谱变换和光谱指数均能有效改善不同土地类型中土壤盐分与光谱的相关性。相比基础变换（倒数、对数、根式等），导数变换不仅增大了敏感波长的范围，还使得特定波长处相关系数得到显著提升。不同土地类型中基于特征光谱指数的模型精度均高于基于特征波长的模型；单一土地类型盐渍化反演模型明显提高了区域土壤盐分的反演精度，单一土地类型盐渍化反演模型中（AL、SW模型）各变换下光谱指数模型平均R2相比整体模型（AL+SW模型）由0.50提高到了0.61，其中基础变换、一阶导数和二阶导数模型平均R2相比整体模型分别提高了0.06、0.11和0.17，同时，基于最优光谱指数的单一土地类型盐渍化反演模型平均R2相比整体模型由0.74提高到了0.92。因此，当区域中存在盐分相差较大的多种土地利用类型时，对不同土地利用类型单独构建土壤盐分反演模型能确保反演结果更接近实际情况。     

河西走廊干旱区盐渍土扰动对土壤性质的影响

采用随机调查法比较研究不同扰动方式对河西走廊干旱区盐渍土壤性质的影响结果表明,生长梨树、繁育杜梨苗、种植小麦、弃耕和休闲均使土壤HCO_3~-表聚和表层土壤Ca~(2 )含量减少,其中繁育杜梨苗地土壤Ca~(2 )减幅最大。盐渍土壤容重除与植物根系分布相关外,也受其性质和土壤有机质含量的影响。弃耕和土地休闲使土壤盐分表聚,降低了土壤可耕性,干旱区改良盐渍土地可首选种植小麦。