如何管理土壤鹽分?

海底叢林 2022-04-19

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土壤pH值是衡量土壤肥力的重要參數(shù)，它會影響植物營養(yǎng)的有效性，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，和土壤微生物的活性（土壤酸化對有益微生物的影響）等。根據(jù)土壤的pH值，土壤可以被分為酸性土和堿性土兩大類，而在實際生產(chǎn)過程中， pH值大于7的堿性土壤，又因為都含有過量的鈉鹽，而被統(tǒng)稱為鹽堿土。但是，卻由于不同土壤中，pH值的差異，可交換絡(luò)合物中過量鈉鹽的有無和含量差異（表1），鹽堿土被分為三大類：

1）鹽（漬）土（Saline soil）

2）鹽堿土（Alkaline Soil）

3）堿（鈉質(zhì)）土（Sodic Soil）

表1 鹽堿土分類指標(biāo)

飽和泥漿浸出液電導(dǎo)率 (EC值，dS·m^-1)

交換性鈉離子占陽離子交換量百分?jǐn)?shù)（%）

鹽土

鹽堿土

堿土

<8.5

>8.5

<15

>15

土壤可溶性鹽是強(qiáng)電解質(zhì)，其水溶液具有導(dǎo)電作用。在一定濃度范圍內(nèi)，溶液的含鹽量與電導(dǎo)率呈正相關(guān)。

陽離子交換量（CEC）值是衡量土壤中陽離子，即鈣、鎂、鉀、鈉、氫和鋁的容量。CEC值越高，鹽問題的去除和修復(fù)就越困難。

圖1 植物根系鹽含量增長，導(dǎo)致植物吸水量下降

三種鹽堿地土壤有什么相似之處？

pH值都大于7，因此常常被統(tǒng)稱為鹽堿土。
土壤溶液的鹽離子濃度高，滲透勢低，造成植物吸水困難。
土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)形成受阻，持水能力低，透氣性差。
植物養(yǎng)分的有效性都很低，不利于植物生長。
土壤生物活動能力差，微生態(tài)環(huán)境差。
多集中在在降雨量很少的地區(qū)（海拔較低的濱海地區(qū)），過量施用化肥會加速鹽漬化。

鹽堿性土壤對種植的影響

當(dāng)鹽分在土壤中積累時，問題產(chǎn)生的主要原因有兩個：土壤滲透性變差，團(tuán)聚結(jié)構(gòu)變差；鹽分損害或殺死植物。

鈉質(zhì)土土壤結(jié)構(gòu)對植物生長的影響

與鹽漬土相比，鈉質(zhì)土在陽離子交換位點上吸附了過量的鈉（Na+）（圖3）。在鈉質(zhì)土壤中，高水平的可交換鈉會導(dǎo)致單個砂質(zhì)、粉土和粘土顆粒分離，而不會聚集成更大的顆粒。土壤鈉質(zhì)化導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)退化，這個過程叫做土壤分散。（圖4）

圖3 鈉質(zhì)土在陽離子交換位點上吸附了過量的鈉，15%以上的位點上吸附了鈉

圖4 土壤顆粒隨著鹽度增加分散度增加

當(dāng)過量的鈉吸附在粘土顆粒的負(fù)電荷上，形成鈉粘土顆粒時，將粘土顆粒粘在一起的力大大減弱。潮濕時，鈉粘土顆粒容易從較大的土壤團(tuán)聚體中分解或分散（圖4）。一旦干燥，鈉質(zhì)粘土顆粒會堵塞土壤孔隙（特別是大孔隙），并在同一層沉淀下來，形成板結(jié)結(jié)構(gòu)（圖5中紅色現(xiàn)狀層）。

圖5 健康土壤物理結(jié)構(gòu)（左）和被破壞的土壤物理結(jié)構(gòu)（右）

這種分散性使土壤緊實且不透水，因此它允許很少的空氣、雨水或灌溉水滲入土壤。因此，植物可能得不到足夠的水分和氧氣來生長。鹽分可能在土壤表面積聚，因為它們不能從根區(qū)淋溶出來。這種不良的物理結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤難以耕作，種子發(fā)芽不良和植物根系生長受限。

高鹽對植物的毒害作用

植物可能受到鹽效應(yīng)或毒性的損害。在含鹽和含鹽堿性的土壤中，過量可溶性鹽對植物的主要影響有：生理缺水、高度氧化、鹽分毒害和抑制養(yǎng)分吸收。即使在潮濕的土壤條件下，也會限制植物根系吸收土壤水分的能力。正常情況下，土壤水分從高滲透勢（低鹽濃度）流向低滲透勢（高鹽濃度）（圖2 A）。而在鹽堿性土壤中，與植物細(xì)胞相比，由于土壤中可溶性鹽濃度較高，滲透勢較低的土壤溶液將不允許植物根系從土壤中吸收水分（圖2 B），從而導(dǎo)致植物出現(xiàn)類似干旱的癥狀。而在鈉土中，高濃度的鈉對某些植物則直接具有毒性。

圖2 高濃度的鹽導(dǎo)致植物脫水現(xiàn)象

高pH影響土壤養(yǎng)分的利用效率

高鹽土壤中的高pH值也會極大地改變植物可利用的養(yǎng)分。這些高pH值改變了許多植物營養(yǎng)素的離子形式，使它們對植物不可用（圖6）。

圖6 土壤pH對營養(yǎng)元素活性的影響

鹽堿土的改良

受鹽影響的土壤可通過以下方法進(jìn)行糾正：

改善排水系統(tǒng)
淋洗
減少蒸發(fā)
增施有機(jī)肥料
應(yīng)用化學(xué)處理
以上方法組合

改善排水：在排水不良的土壤中，可以使用深耕來改善土壤表面以及粘土層和硬粘土層；需要注意的是，雖然深耕有助于暫時恢復(fù)土壤，但未被永久破碎的土壤部分可能會重新硬化。

淋洗：淋洗可以用來減少土壤中的鹽分。在土壤表面加入足夠的低鹽水來溶解鹽，分并將這些鹽分淋洗到根區(qū)以下。水必須相對不含鹽，尤其是鈉鹽。當(dāng)灌溉的地下水礦化度達(dá)到2g·L^-1時（表2），土壤比較容易鹽漬化。所以，灌溉地下水礦化度對土壤鹽漬化改良難易程度影響很大。

表2 地下水礦化度的分級標(biāo)準(zhǔn)

類別

礦化度（g·L^-1）

水質(zhì)

淡水

弱礦化水

半咸水

咸水

1～2

2～3

優(yōu)質(zhì)水

可用于灌溉*

一般不宜用于灌溉

不宜用于灌溉

*用于灌溉的水，其導(dǎo)電率為0.1～0.75 dS·m^-1。

減少蒸發(fā)：在土壤上覆蓋作物秸稈、鋸沫或其他覆蓋物有助于降低蒸發(fā)率。

增施有機(jī)肥料：有機(jī)肥料具有很高的持水能力。當(dāng)添加足夠量的這些肥料時，土壤的持水能力增加，因此土壤溶液的電導(dǎo)率降低，改善土壤的透氣性，為微生物活動提供豐富的碳源。

化學(xué)處理：鹽堿土和鈉質(zhì)土在淋溶前，必須先用化學(xué)藥劑處理，以降低交換性鈉的含量。要除去鈉或與鈉交換，可以加入可溶性鈣，如石膏。需要注意的是，需要進(jìn)行實驗室分析來確定要添加多少鈣。鈣處理后，鈉和其他可溶性鹽可以一起通過土壤淋溶去除。

如果土壤中含有游離的碳酸鹽，則可以使用酸性肥料，一方面可以調(diào)節(jié)土壤pH值，一方面可以和碳酸鹽形成石膏，用來去除可交換的鈉。加入硫酸、硫磺、硫酸亞鐵，它們會在土壤中反應(yīng)產(chǎn)生酸。然后，酸與碳酸鈣（石灰石）反應(yīng)形成硫酸鈣（石膏）、水和二氧化碳。酸性也可能取代一些鈉。

一般來說，石膏是最安全和最有效的材料。

3種鹽堿土的特征：

1. 鹽（漬）土（Saline Soil）

鹽分（Salinity）和鹽（Salt）這兩個術(shù)語經(jīng)常被混淆使用，許多人把鹽和氯化鈉（NaCl/食鹽）聯(lián)系在一起，事實上，鹽分包含所有能溶于水的無機(jī)礦物鹽。影響土壤鹽分的鹽，通常是鈉、鈣、鉀、鎂、氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、碳酸氫鹽和碳酸鹽的混合物。

鹽土的形成有自然因素也有人為因素，具體形成過程可以查閱文章土壤需要低鹽飲食嗎？

鹽（漬）土的特征：

（i）鹽漬土通常含有氯化物、硫酸鹽、碳酸氫鹽，有時還含有硝酸鈉。氯化鈉和硫酸鈉的存在使土壤表面呈現(xiàn)白色。當(dāng)硝酸鹽過量時，它們使土壤呈褐色。

（ii）可交換鈉含量（ESP）很低，不到總陽離子交換容量（CEC）的15%。

（iii）由于ESP較低，通常pH值在7.5到8.5之間變化。

（iv）可溶性鹽總量大于0.1%，足以干擾大多數(shù)植物的正常生長。同一濃度的不同鹽分危害作物的程度也不一樣。鹽分中以碳酸鈉的危害最大，增加土壤堿度和惡化土壤物理性質(zhì)，使作物受害。其次是氯化物，氯化物又以MgCl₂的毒害作用較大，另外，氯離子和鈉離子的作用也不一樣。

（v）飽和泥漿浸出液的電導(dǎo)率（EC）大于4 dS·m^-1。

（vi）鹽漬土保持絮凝狀態(tài)（顆?；?。它可以滲透到水和空氣中。

（vii）鹽漬土通常具有白鹽的表層，特別是在土壤水分凈運動向上的季節(jié)。溶解在土壤中的鹽類會向上移動到地表，當(dāng)水分蒸發(fā)時，鹽類會在地表形成一層外殼。

盡管鹽漬土含有過量的鈉鹽，但其土壤膠體尚未被鈉化，此時具有足夠高濃度的鈣和鎂鹽，就足以抵消鈉鹽對土壤的負(fù)面影響。從鹽漬土土壤中淋溶鹽分，通常不會增加土壤的pH值。

我國的鹽土面積非常廣，不同地區(qū)鹽土的主要鹽分種類差異很大，我國制定了以鹽分含量為衡量指標(biāo)的濱海鹽土分級標(biāo)準(zhǔn)(表3)，指導(dǎo)生產(chǎn)上調(diào)節(jié)管理。

在干旱、半干旱地區(qū)鹽漬化土壤，以水溶性的氯化物和硫酸鹽為主。
濱海地區(qū)由于受海水浸漬，生成濱海鹽土，所含鹽分以氯化物為主。
在我國南方（福建、廣東、廣西等省、區(qū)）沿海還分布著一種反酸鹽土。

表3 我國濱海鹽土的分級標(biāo)準(zhǔn)

鹽分總含量（g·kg^-1）

鹽土類型

1.0～2.0

2.0～4.0

4.0～6.0

>6.0

輕度鹽化土

中度鹽化土

強(qiáng)度鹽化土

鹽土

2. 鹽堿土（Alkaline Soil）

鹽堿土，土壤中含有鈉粘土和過量的可溶性鹽。往往由于雨水不足，可溶性鈉鹽沒有被淋失，留在土壤中，因此土壤中含有大量鈉粘土和過量的可溶性鹽，具有高鹽分含量和高鈉鹽含量的特征。

鹽堿土的特征：

（i）交換性鈉含量（ESP）高，大于總陽離子交換容量（CEC）的15%。

（ii）可變pH值，取決于可交換鈉和可溶鹽的相對含量。當(dāng)可溶性鹽向下浸出時，pH值將上升到8.5以上，但當(dāng)可溶性鹽再次累積時，pH值再次下降到8.5。

（iii）一般可溶性鹽含量大于0.1%。

（iv）飽和泥漿浸出液的電導(dǎo)率（EC）大于4 dS·m^-1。

盡管校正鹽堿土的步驟不同，但水在這些鹽堿土中的流動與在鹽漬土中的一樣。簡單地把鹽分從土壤中淋溶出來，就會土壤從鹽堿土轉(zhuǎn)化成鈉土。

3. 堿（鈉質(zhì)）土（Sodic Soil）

鈉質(zhì)土是典型的蘇打土，富含碳酸鈉，土壤鹽分中鈉離子含量高。

堿（鈉質(zhì)）土的特征：

（i）交換性鈉含量（ESP）高，大于總陽離子交換容量（CEC）的15%。

（ii）碳酸鈉含量高，pH值范圍為8.5至12（強(qiáng)堿性）。

（iii）可溶性鹽（鈉）總量小于0.15。

（iv）電導(dǎo)率（EC）通常小于4 dS·m^-1。

（v）膠體絡(luò)合物被溶解和分散。粘土膨脹并堵塞了土壤的孔隙。因此，對水和空氣的滲透性差（或滲透和曝氣慢）。

（vi）游離碳酸鈉對植物根系有毒害作用。此外，土壤的高pH值和惡劣的物理條件也對植物生長產(chǎn)生不利影響。

（vii）碳酸鈉吸收有機(jī)物，有機(jī)物消耗大，土壤比較貧瘠。

鈉質(zhì)土壤不適合許多植物生長，因為鈉含量高，可能導(dǎo)致植物生根問題，

這種高鈉水平擾亂了粘質(zhì)土壤的化學(xué)和物理成分，因此，土壤表面對空氣、雨水和灌溉水的滲透性都很低。鈉質(zhì)土壤在潮濕時通常是粘性的，但干燥時會形成堅硬的土塊和結(jié)殼。由于沙質(zhì)土壤中缺乏粘土含量，這種現(xiàn)象基本不會發(fā)生在非常多沙質(zhì)的土壤中。

在堿性土壤中，還有一種退化堿土。退化堿土的游離碳酸鈣極少，在長期淋溶過程中，鈉粘土水解氫氧化鈉，氫氧化鈉與二氧化碳或土壤空氣結(jié)合，形成碳酸鈉，呈堿性。碳酸鈉（Na2CO3）溶解腐殖質(zhì)，腐殖質(zhì)（有機(jī)質(zhì)）沉積在土壤下層而變成黑色。同時，土壤膠體表層交換性鈉的一部分被氫取代，形成酸性、不穩(wěn)定的H-粘土。最終成為上層酸性，下層黑色堿性，滲透性差的退化堿土。