澳大利亚盐碱地改良利用的考察与思考.docx

澳大利亚盐碱地改良利用的考察与思考 2009年11月下旬，笔者考察了澳大利亚南部维多利亚州沿海盐碱地改良利用及植物耐盐、耐旱研究的情况。一、澳大利亚盐碱地分布、研究、改良基本情况1澳大利亚盐碱地的分布和成因澳大利亚有将近大陆面积的1/3是盐碱地。亿万年前，澳大利亚大部分陆地淹没在海中。现在的南澳大利亚艾尔湖区湖面比海平面还低16m。澳大利亚地势低平，地下水位较高，盐分容易随地下水位上下波动而上升到地表，造成盐碱危害。澳大利亚南部靠海的地区是该国小麦带。澳大利亚约有200万hm2盐渍化农田，70%分布在澳大利亚小麦带上，估计每年因盐渍化使澳大利亚农业蒙受损失13亿澳元(1澳元约合6.80元人民币，2012)。2喜盐灌木盐是碱地改良切入点澳大利亚科学家在澳洲沿海地带发现了一种喜盐、吸水性强的植物盐生灌木(Sal/bush)，学名称之为滨藜。这种植物不但容易在盐碱地生长，而且还有非常发达的根系，可以较快地降低地下水位，并大量吸收土壤盐分，因此滨藜具有降水、吸盐的作用。澳大利亚滨藜( Australian sahbush，拉丁名：Atriplex mtm- mularia)和美国四翅滨藜(Four- wing sahbush，拉丁名：Atriplex canescens)。均为C4光合作用植物（高光合效率植物），属于盐生灌木科。两者在形态方面有较大差异。澳大利亚盐生灌木滨藜枝条无小刺，株高可达3m，树宽可达24m，繁茂性强。而美国四翅滨藜枝条带较多的小刺，牲畜啃食时容易被刺伤嘴唇，吞下去容易划伤肠胃。其生长量较前者小些。澳大利亚滨藜的叶子呈椭圆形，或圆形，长1-3em，叶片较宽厚，银灰色。叶片泛咸味，但却没有异味。据介绍，山羊、绵羊均喜食滨藜树叶，而且随着羊只的啃食，树木不断长高。在夏季，一定高度的澳大利亚盐生灌木可以给牛、羊遮阴；在冬季可以给牛、羊挡风。牲畜吃盐生灌木树叶后身体发育良好，体格健壮：因此，澳大利亚农民在盐碱地改良的初期就得到一定的畜牧业方面的收益。3盐生灌木林间作、轮作农作物，或休耕放牧宽行种植的澳大利亚滨藜生长34年后，地下水位大大降低，土壤中的含盐量明显减少，然后在盐生灌木树行间种植大麦、燕麦等作物。在盐碱地改良初期种植的大麦，由于株高长得比较矮小，产量较低，加工品质较差，成熟后一般不收获，而是作围栏。据当地农场主讲，山羊口壮，吃草不挑食。往往啃食整株的大麦，能把大部分的大麦秸秆啃食掉。而绵阳吃草比较挑剔，只吃大麦的叶子和植株上部纤维化低的茎秆。因此，山羊在大麦地里放牧要比绵羊的效果好。羊群在大麦地自由地吃草，直接把粪便排泄在地里，增加了土壤的有机质。澳大利亚农民在种完第一茬作物后，一般休耕一年（放牧），让土壤地力自然恢复。其后，农民免耕种植豆科作物，如苜蓿、鹰嘴豆或燕麦等，主要目的是继续恢复和培肥地力。有的农民在种植滨藜34年后，又种植一种从南非引进的耐旱、耐盐的多年生禾本科牧草，当地农民称之为卡库幺(Kikuyu)。这种牧草也是C4光合作用植物，不仅是优质牧草，而且根系发达，在土壤浅层横向伸长，形成很好的根际微生物圈，具有培肥地力的作用。一般在盐碱地改良的第九、第十年，盐碱地就变成良田，种植的小麦、大麦、鹰嘴豆、牧草等，产量和品质都很可观。农民在改造盐碱地时采用步步为营的办法，把大面积的盐碱地分成不同的地块，分期、分批地重复上述的做法，使大片的盐碱地逐步得到改良。澳大利亚几乎所有的农田都采用免耕法。改良中的盐碱地全部采用免耕方式进行保护性耕作。农民收获农作物时，在田间保留足够的根茬，以免土壤裸露，达到保护环境和增加土壤有机质的目的。由于采取了盐生灌木切人，坚持长期生物降水排盐，畜牧业生产跟进，休耕与免耕合理结合，培肥地力等一系列保护性耕作盐碱地改良措施，使澳大利亚盐碱地改良步人可持续发展的轨道。笔者来到维多利亚州唐纳德镇（南纬36022、东经143000），实地考察了一个叫约翰唐纳德的农场主。120多年前，约翰唐纳德的祖先从英格兰移居到此地，祖祖辈辈在这里繁衍生息。移民初期，农民从联邦政府那里租种土地，挣得钱后就买土地，不断开垦和改良。近些年来，这里的农民在科学家们的指导下，成功地把大片的盐碱地改造成良田。在农场主的陪同下，我们既看到了改良好的土地上生长出丰收在望的小麦、大麦等作物；又看到了正在改良中的盐碱地上生长旺盛的滨藜和过渡性的农作物；也看到了主人即将着手改良的盐渍化的沼泽地。据农场主人介绍，近些年来，他家农作物丰收，牛羊健壮，牛羊出口到中国、东南亚，收入颇丰。值得一提的是，在笔者所到过的澳大利亚盐碱地的周围，从没有发现一条排水沟。经与主人交谈才知道，澳大利亚人不主张采用挖掘排水沟的方式来降低地下水位。澳大利亚农民修建了许多大大小小的水库，收集雨水供人畜饮用或进行小面积的农田灌溉。近些年来，由于气候变化，干旱频发，农业生产受到很大的影响，造成澳大利亚农作物减产或绝收。但是基于资源保护方面的考虑，澳大利亚政府严格控制开采地下深层淡水，而浅层地下水矿化度高，一般不宜于饮用和灌溉，在澳大利亚很少见到机井。4植物耐盐耐旱研究新进展植物的耐旱性状是一个受数目庞大的基因控制的性状。据澳大利亚专家估计，小麦可能受到10万多个基因控制，其DNA中的1000多个区域对干旱有反应。澳大利亚植物功能基因组中心( ALIS- tralian Centre for Plant Functional Genomics)的科研工作者对植物的耐盐、耐旱的机理进行了深入的研究，在小麦、大麦的耐盐耐旱品种选育、耐盐基因A tHKT1等的鉴定、基因克隆、导入、表达等方面作了大量的卓有成效的研究工作。有的科学家认为，搞耐盐、耐旱转基因工程，不如搞染色体工程。因为一段染色体片段可能包括许多各种功能基因。植物的某些性状往往是由许多基因共同作用所产生的。科学家认为，在生理上，除了在离子毒害方面有所不同之外，盐碱对植物的危害机理几乎与干旱危害机理是一样的。澳大利亚专家认为，耐盐的植物品种往往也是耐旱的品种。因此，他们交错模拟干旱和盐碱条件，培育、筛选、鉴定耐盐碱、耐干旱的小麦、大麦等品种。二、中国土壤盐渍化与盐碱地改良的思考土壤盐碱化是一个世界性的难题，全世界盐渍土面积约10亿hm2;中国盐渍土面积约3460万hm2，耕地盐碱化760万hm2，近1/5耕地发生盐碱化，其中原生盐化型、次生盐化型和各种碱化型分布分别占总面积的52%、40%和8%。据宁夏第二次土壤普查（1979-1985年）结果，宁夏引黄灌区非盐渍区（包括非盐渍区和微盐渍区）面积占全灌区耕地面积59.3%，盐渍区面积占40.7%。近些年来，宁夏扬黄灌区，如红寺堡灌区，由于部分土壤母质含盐量较高和土体中不透水层的存在，在扬黄灌溉种植6-7年后，土壤盐渍化的面积已达到666.7hm2左右，导致土地无法耕种。回顾盐碱地改良的历史，中国盐碱地改良大致经历了3个阶段，即物理改良阶段、化学改良阶段和生物改良阶段。20世纪，中国通过洗盐、压盐、种稻，开挖排水沟、打竖井强排等方式，降低地下水位，2000年，胜利油田引进荷兰“暗管改碱”技术，在山东省东营市黄河人海口北侧实施了孤东0.67万hm2盐碱地改良项目。有关专家对这项技术进行鉴定后认为，如果它能够得到推广，中国东部滨海地区的大片盐碱荒地将有望变成宝贵的耕地。此外，在盐碱地改良和利用方面中国还有用淡水养殖鱼方式，达到洗盐、压盐的目的。物理改良使中国盐碱地的危害有所改善。但是洗、压、排只能是治标，或者是盐碱机械搬家，把地里的盐碱最终排人河流，结果既造成水资源浪费，又造成河流的污染，还不能从根本上解决盐碱危害问题。20世纪以来，中国科学家利用燃煤烟气脱硫废弃物进行改良盐碱地。清华大学关于盐碱地区生态修复与固碳研究中心研究结果表明，利用燃煤烟气脱硫废弃物改良盐碱地效果明显。是一条行之有效的途径。其主要原理是利用炉渣中二价的钙离子置换土壤中的危害大的一价钠离子。这是一种化学改良法。但是对降低地下水位没有作用。如果地下水反复升降，一旦炉渣中二价钙离子被置换殆尽，土壤的盐渍化问题又会重现。另外，由于有限的炉渣和较长距离的运输费、大面积盐碱地对炉渣需用量较大等矛盾，化学改良法也不是很理想的方法。近些年来，中国在盐碱地生物改良方面取得了可喜的进展。枸杞是中国西北地区的一种比较耐寒、耐旱、耐盐碱的植物。2002年，宁夏同心县农民在县城附近的黄河一级支流清水河滩盐碱地上栽种20多hm2枸杞，枸杞年年丰收。2003年东北林业大学盐碱地生物资源环境研究中心成功从一种普通植物中提取了耐盐碱基因，经过基因转化后使植物具有较强的耐盐碱能力。2005年，可用于大田广泛栽培的转基因抗盐碱杨树中天杨（八里庄杨）在山东省东营培育成功，为中国盐碱地绿化又找到了一条新途径I8。随着抗旱分子生物学研究的不断深入和生物技术的开拓创新，将有更多的抗旱耐盐转基因作物应用于生产实践。但是，如果单纯用某种耐盐碱植物改良盐碱地顽症，很难彻底治理。与物理改良法、化学改良