土壤盐碱化的原因和危害有哪些?

土壤盐碱化是土地退化的一种表现,会降低土壤肥力,是世界旱地荒漠化过程中的重要组成部分。世界银行指出,不当灌溉方法造成的土壤盐碱化影响了大约6000万公顷的土地,即全球所有灌溉土地面积的24%。在非洲,盐碱化土地占灌溉土地的50%。印度、巴基斯坦和中亚地区的土壤盐碱化也在加剧。在埃及,几乎35%的农业用地遭受盐碱化。

土壤盐碱化在全世界各地都在发生
土壤盐碱化在全世界各地都在发生

土壤盐碱化是如何发生的?

当蒸发量超过降水量并且土地排水不畅的时候,土壤中的可溶性盐分就会慢慢积累,盐分不会被淋溶,而是留在低洼地区的上层土壤中,日积月累下就导致土壤中的盐分增加,在高盐分的影响下,粮食植物的生长、发育和结果就受到影响而降低。

自然土壤盐碱化,简称“原发性盐碱化”,发生在干旱和半干旱气候区。“二次盐碱化”是用来描述由于直接人类活动(比如施肥不当)而导致的土壤盐碱化。

土壤盐碱化是蒸发、盐分沉淀和溶解、盐分迁移和离子交换共同作用的结果。土壤中的盐分过高会导致农作物中毒、土壤肥力下降,并通过降低土壤溶液的渗透势来减少植物对水分的利用。

灌溉用水的质量也是造成土壤盐碱化的一个重要因素,如果使用含有高含量可溶性盐的边际水(例如微咸水和废水)灌溉将会直接影响土壤盐分。例如,在尼罗河三角洲,高盐分的排水是土壤盐碱化的主要来源,没有足够排水系统的大面积灌溉会导致土壤盐碱化。

土壤盐碱化会导致土地不适合农作物生长
土壤盐碱化会导致土地不适合农作物生长,从而造成粮食减产

在浅层地下水条件下,水和溶解盐通过毛细现象移动到土壤表面。当水从表面蒸发时,盐就会被留下。过量的盐分会导致多种作物枯萎和死亡。盐分阻止植物根系利用土壤中的水分。植物根系通过渗透过程从土壤中吸收水分。渗透作用将水从低盐浓度的区域移动到高盐浓度的区域。正常植物细胞内的盐浓度约为1.5%,因此水会进入根细胞。在盐渍土中,土壤水中盐分的浓度可以上升到1.5%以上,并防止渗透将水移入根部。它可能导致水分从根部移出,从而使植物脱水。

土壤盐碱化通常与钠质土壤有关。土壤中钠的自然或人为积累导致粘土矿物交换络合物上的二价阳离子逐渐被Na+取代。吸附Na+水平的增加导致土壤变得分散,这显着降低了土壤的孔隙度和渗透性。这是非饱和区土壤水和盐分的排水的主要问题。Na+在交换相中占优势的原因是土壤水中的高水平Na+以及Ca2+和Mg2+以碳酸钙和钙的形式沉淀硫酸盐矿物。

植被的变化也会改变土壤、包气带和浅层地下水中的水盐平衡。由于深树根可以有效地抽出下面的浅层地下水,草地的造林逆转了地下水从土壤到饱和区的垂直通量。结果,地下水通过蒸腾作用将含水层流动并排放到深层根部,将其盐分留在绿化林中。因此,种植园减少了地下水补给并导致土壤和浅层地下水盐碱化。在里海北部地区、澳大利亚和阿根廷潘帕斯草原已经显示了由于草原上植树造成的土壤和地下水盐碱化的证据。

土壤盐碱化的解决方法

虽然理论上一块土地的土壤盐碱化是趋势,但是也并不是不可以逆转,只是需要时间并且成本高昂。解决方案包括提高灌溉渠道的效率、捕获和处理含盐废水、建立脱盐厂以及增加进入含水层的水量。节约用水的覆盖物也可用于农作物。

盐碱化土地分布地区
盐碱化土地分布地区

有几种技术可以解决盐碱化和提高农业生产力:

  • 增加排水以更好地冲刷土壤(以去除地表的盐分);
  • 种植耐盐作物并确保土壤覆盖;
  • 以机械方式从表面去除盐晶体;
  • 通过化学改良剂(如石膏或硫酸)恢复平衡;
  • 用NaCl预处理种子以促进种子发芽;
  • 使用覆盖物或作物残茬减少蒸发;
  • 种植可以适当吸收水分的作物,以避免土地长时间潮湿;
  • 合理施肥,因为过度使用某些化学物质会促进盐碱化。

在孟加拉国、越南和泰国等许多发展中国家的沿海地区,咸水或咸水最为普遍,成千上万的小农已从稻米转向养虾。这是有利可图的,但可能会带来经济和生态风险,导致更多的盐碱化和森林砍伐。对虾养殖的热潮也导致了冲突,稻田被蓄意淹没,以迫使农民离开他们的土地。

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