【盐碱地】滨海盐碱地生态修复现状及趋势
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盐碱地重金属污染生态修复盐碱地是指含有过量的钠、钙、镁等盐类的土壤,往往由于过度耕作、排水不畅、烧碱生产、工业废水等多种原因造成。
盐碱地污染对农业、生态环境以及人类健康都产生了重大的负面影响。
而重金属是指密度较大、化学性质相对稳定的金属元素,其过量排放会导致环境污染和生态平衡破坏,对人类健康产生巨大威胁。
盐碱地的重金属污染更成为了一个严重的环境问题,因此对其进行生态修复是社会所迫切需要的。
一、盐碱地重金属污染的成因及对环境的影响盐碱地重金属污染的成因很复杂,主要是由于盐碱地土壤的化学性质,高含量的钠、钙、镁等盐类导致了土壤的呈盐碱化现象,进而导致了土壤的物理结构发生改变,土壤容易产生沟壑等土壤侵蚀现象,致使土壤质量明显降低。
同时,由于农业生产需求等原因,人们经常施用大量的农药、化肥等,这些物质的使用、不当减弱了土壤生态系统的完整性和稳定性,加速了重金属的富集、赋存、转化和迁移。
盐碱地重金属污染的影响十分严重,这一现象对于农业生产、土地生态和人类健康都能够造成巨大的影响。
首先,重金属的富集对于土壤本身是致命的,致使纹理疏松,营养浪费,甚至形成了休耕地;其次,由于重金属具有生物蓄积性和毒性,长期地积聚在食物链中,由此导致的食品污染会对人类健康产生十分危害的后果;最后,重金属在环境中的传播影响着生态环境,威胁到了生命链条的大稳定。
因此,盐碱地重金属污染需要及时得到有效处理。
二、盐碱地重金属污染生态修复的现状与发展趋势随着环保意识的逐渐增强和生态文明建设的不断推进,盐碱地重金属污染生态修复变得越来越迫切。
目前,对于盐碱地重金属污染的处理方法主要有两类:一类是通过资源化利用方式控制和去除重金属污染;另一类是通过化学物理方法将重金属转移、分离或转化为无毒或低毒物质,减少对土壤、植物和环境的危害。
在前者方面,善于调节水肥平衡,适时营养施用等措施能够有效地控制重金属污染,帮助提高土壤的保水保肥能力;林木、苔藓等植物对去除重金属方面也有显著作用,其中石蒜、胡杨、蓝色肾蕨和川滇白桦等植物对于重金属的污染修复作用尤为显著。
天津土壤盐碱地的现状及改良方向摘要:天津作为中国沿海主要城市之一,土壤盐渍化一直是制约其城市化的重要原因。
天津滨海地区一直被称为“绿色禁区”,天津园林部门通过几十年的努力,采用综合治理的方法逐渐实现了盐碱滩变绿洲。
本文从盐渍土改良、盐碱地绿化技术、盐碱地改良方法评价等方面介绍天津滨海盐碱地绿化现状及发展方向。
关键词:滨海盐渍土;土壤改良技术;改良方法评价;改良方向天津市盐渍化土地面积7800km2,约占天津市总土地面积65.8%,其中土壤含盐量大于0.2%的土地有4700km2,占总土地面积的39.3%。
天津滨海新区盐渍土面积1958.9km2,占滨海新区土地总面积的86.3%[1]。
天津园林绿化大部分是在盐渍土上进行的,尤其是滨海新区,限制园林绿化的主要因子为“一缺三高一低”,即缺水、土壤含盐量高、地下水位高、地下水矿化度高、海拔低。
而且土质黏紧,透气性不良,土壤次生盐渍化严重,滨海地区一直被称为“绿色禁区”,绿化异常艰难。
随着天津滨海新区的开发、开放及城市化进程,盐碱地绿化已成为制约滨海新区发展的重要因素之一。
天津市要建设成为生态宜居城市,如何破解盐碱地绿化这一世界技术难题至关重要。
1 天津滨海盐碱地生态分析1.1 自然条件天津市位于北纬38°33'至40°15',东经116°42'至118°03'之间,属于暖温带大陆性季风气候。
其土壤形成多为河流沉积物,质地黏重,有不同程度的盐碱化,大部分土壤含盐量在0.2%-0.4%,最高可达4.7%。
据统计,该地区平均年蒸发量为年降水量的3倍多,导致了盐碱地在春季出现返盐高峰[2]。
同时,该地区地下水矿化度高,淡水资源相对匮乏,不能被植物利用。
目前,天津盐碱地主要分布在渤海湾的滨海淤泥质滩涂地区,包括大港、塘沽、汉沽、宁河、东丽、津南及静海南部[3]。
1.2 盐碱地改良的制约因素据资料统计,可将天津滨海盐碱地改良的制约因素分为以下5方面。
2015年第7期现代园艺盐碱地是重要的土地资源,我国约有盐碱地0.27亿hm 2,其中0.21亿hm 2盐荒碱地[1],其盐含量一般达0.6%~1.0%或更高,pH 值为8以上[2]。
江苏滨海地区盐碱地是中国滨海盐碱地代表之一,为此,了解江苏滨海盐碱地现状,探明其土壤特征,研究适合该土壤的改良技术,对加速江苏滨海盐碱地改良与利用及缓解地力衰退具有重要的研究价值和现实意义。
1江苏滨海盐碱地现状分析江苏滨海盐碱地土壤类型大多是盐渍淤泥带,强度盐化与滨海盐土土带。
碱化度<30%,pH 值<9.0,表层土壤盐分高于5%。
土壤盐分年整体变化呈下降趋势,但是有个别土层的土壤盐分年变化会表现出增加,总体上情况是处理脱盐过程中的,并且脱盐率较高。
盐碱地土壤表层最大脱盐率达88.5%,并且深层也能达39.0%。
说明开挖水沟、修建台田、换土等一系列工程措施,能大力加快土壤脱盐进程,缩短土壤改良年限。
据调查,本地区土壤的土层越深容重就增大,两者相关性显著;而深层土壤容重差异不大。
其土壤机械组成中,土壤盐分随各个粒径土壤颗粒不同而作用不同。
土壤盐分含量越低,土壤中石砾、砂粒比重越大;土壤盐分含量越高;其粉粒和粘粒含量越高。
因此越粘重的土壤,盐分含量越高,土壤脱盐速度就缓慢[3]。
本地区土壤盐分的直接影响来自土壤容重和机械组成,它们之间存在显著的相关性。
土壤盐分与土壤砂粒比重和容重、土壤石砾比重呈负相关;则与土壤粉粒和粘粒呈正相关。
土壤物理性质在很大程度上取决于土壤盐分高低以及脱盐与返盐。
降水对祼露地盐分没有直接的影响,但对植物覆盖地盐分在一定程度上起相反的作用。
土壤盐分年变化动态与蒸发量的关联不大,除个别观测点有较高相关性外,多数观测点与蒸发量间不表现出直接的相关。
说明与降水量和蒸发量对土壤盐分年动态变化起的作用不大。
虽然降水能加快土壤脱盐,但是高蒸发量也能加快土壤返盐过程,可能造成土壤的次生盐渍化。
2江苏滨海地区盐碱地改良技术2.1水利工程改良根据“允许深度”理论指导铺设排盐管为依据,建立埋深浅管道、水平间距密集的浅密式排盐系统,形成滨海浅潜水淤泥质软基础条件下暗管水平排水,将工程排盐与城市排水完美结合[4]。
盐碱地修复技术的现状及发展趋势盐碱地是指土壤中含有过量盐分和碱性物质的土地。
在中国,盐碱地占土地面积的三分之一以上,严重影响了土地的可持续利用和农业发展。
为了开发和利用这部分土地资源,盐碱地修复技术应运而生。
本文将介绍盐碱地修复技术的现状及发展趋势。
一、盐碱地修复技术的分类盐碱地修复技术通常可以分为生物修复、化学修复和物理修复三种方法。
1.生物修复生物修复是指利用生物体在盐碱地中吸收盐分和污染物质的能力,改善土壤环境的方法。
主要手段包括盐生植物、微生物和土地改良剂等。
一般来说,盐生植物具有更高的耐盐性和对水分利用效率,能够在盐碱地环境下生长并吸收过多的盐分和氮磷等养分,从而达到修复土壤和改善土地生态环境的作用。
最初试验研究了一系列盐生植物,如蒲公英、白千层、碱蓬、肥草等。
但盐生植物生长缓慢,不能直接产生经济效益。
因此,在使用盐生植物修复盐碱地时,需要考虑植物的生态效益、经济效益以及社会效益等综合因素。
微生物在盐碱地修复中具有重要作用,其中包括有机肥料、抗盐菌剂、纤维素分解细菌和磷酸菌等。
微生物修复技术对土壤有机质增加和水、热条件改善有一定的作用,但缺乏对土壤团聚和机械结构的直接修复能力。
土地改良剂是指用化学肥料和生物有机肥料钾肥、有机肥、烟渣、石灰和熟石灰、硫酸铵等不同比例、种类的混合物,并在其中添加一定量的微生物菌剂,制成的可大面积施用的土壤改良剂。
通过改良土壤结构和土壤理化性质,提高盐碱地的底盘肥力,达到修复盐碱的目的。
但现在还缺少对土地改良剂的推广研究,尚未具体实施大面积的成功示范。
2.化学修复化学修复是指利用物理化学方法来修复盐碱地的技术。
主要手段包括盐渍化养分捕集、溶解和淋洗等方法。
这些方法实施简单、成本低,但安全风险较大,反应不彻底,可能产生二次污染等不良影响。
盐渍化养分捕集是指在处理主污染物质时,同时加入其他能吸附养分物质的物质,如吸附团粘土、石笋分解水、有机质等,以捕捉水中的养分。
《滨海盐碱化村庄复垦土地的生产力修复研究》一、引言滨海盐碱化是沿海地区普遍存在的环境问题,严重制约了当地农业生产的发展。
对于滨海盐碱化村庄的复垦土地,如何进行生产力修复,是当前亟待解决的问题。
本文旨在通过对滨海盐碱化村庄复垦土地的生产力修复进行研究,为当地农业生产提供科学依据和技术支持。
二、研究背景滨海盐碱化是由于海水入侵、地下水矿化度高等原因,导致土壤盐分过高、土壤结构不良,从而影响作物生长。
在滨海地区,盐碱化问题严重影响了农业生产,使土地资源无法得到充分利用。
因此,对滨海盐碱化村庄的复垦土地进行生产力修复,对于提高当地农业生产水平、促进经济发展具有重要意义。
三、研究方法本研究采用文献综述、实地调查和实验研究相结合的方法。
首先,通过文献综述了解国内外关于滨海盐碱化土地修复的研究现状及发展趋势;其次,对滨海盐碱化村庄进行实地调查,了解当地土地利用现状、土壤盐碱化程度及作物种植情况;最后,通过实验研究,探讨不同修复措施对土壤理化性质及作物产量的影响。
四、研究结果1. 土壤理化性质分析通过对滨海盐碱化村庄的土壤进行采样分析,发现土壤中盐分含量较高,土壤pH值偏碱,有机质含量较低。
这些因素严重影响了土壤的肥力和作物的生长。
2. 修复措施研究针对滨海盐碱化土壤的特点,本研究探讨了多种修复措施。
包括:水利改良措施、农业耕作措施、生物修复措施等。
通过实验研究,发现多种措施综合运用效果更佳。
其中,水利改良措施可以降低地下水位,减少土壤盐分;农业耕作措施可以改善土壤结构,提高土壤肥力;生物修复措施可以利用植物吸收土壤中的盐分,改善土壤质量。
3. 作物产量分析通过对不同修复措施下的作物进行产量对比,发现经过综合修复后的土地,作物产量有明显提高。
其中,耐盐作物的产量提高更为显著。
这表明,通过合理的土地复垦和生产力修复措施,可以有效提高滨海盐碱化村庄的农业生产水平。
五、讨论与建议1. 讨论本研究表明,滨海盐碱化村庄的复垦土地生产力修复是一个综合性的过程,需要多种措施综合运用。
【盐碱地】滨海盐碱地生态修复现状及趋势滨海盐碱生态修复不仅改善滨海地区的生态环境,丰富当地绿化景观格局,为生物多样性提供新的生境,同时还能更好地解决滨海地区环境发展及经济发展中遇到的问题,为实现社会、经济和生态良性循环及可持续发展,提供广阔空间。
目前,国内外对滨海地区的盐碱治理多在土壤改良、耐盐植物品种、工程技术等方面进行单一的研究,尤其在气候改良方面存在较大空白。
因此,我们以盐碱环境因子——土壤、水体、植被、气候的研究进展为切入点,以期寻找出滨海盐碱地生态修复的可持续发展方向。
滨海盐碱地主要形成原因为海水影响、土壤蒸腾、填海造田工程、砍伐森林、围湖产盐。
其特点主要体现在土壤含盐量和地下水位高,土壤自然脱盐率低等因素上。
淡水资源缺乏,水文存在日变化及季节变化、植被品种多样性及数量性均较差,乡土树种及耐盐碱树种生长缓慢,不能迅速成林。
气候方面,生态环境易受台风、海潮、盐尘、盐雾的影响。
为充分提升盐碱地的生产力,世界各国均在盐碱地修复方面进行了深入研究。
本研究从土壤、水体、植被、气候4个方面进行了综述。
中国的盐碱地防治与修复有着极其悠久的历史,中国古代盐碱地改良技术主要有:引水种稻洗盐、淤灌压碱、深翻窝盐与压砂抗碱、生物治盐等。
这些在当代仍有一定的借鉴意义。
在20世纪30—40年代,以前苏联B.A.科夫达为代表的学者,建议修建排水网作为防治的主要手段,再采用其他措施结合。
经过长期的研究和实践,利用排水措施来治理改良盐碱化土壤得到广泛认同。
作物秸秆还田、种植绿肥、绿肥翻压、改土、培肥等农艺措施的原理是通过改良土壤物理结构及成分等起到改良盐碱土的作用。
除了常用的农艺措施,通过化学方法改良盐碱土也是一个有效的途径。
如在碱化土壤中加入含钙物质(石膏、磷石膏、亚硫酸钙)及酸性物质(如硫酸亚铁、黑矾、风化煤、糠醛渣)的方法改良。
随着化学改良方法研究的深入,从20世纪90年代开始,利用高聚物改良剂改良盐碱地的研究引起国际上的广泛关注。
化学改良方法优点是短期效果显著,但缺点也很明显,成本过高,而且对于土壤环境的影响有待调查研究。
物理措施在盐碱土改良中也有广泛应用,它主要是通过一些物理的方法改变土壤物理结构来调控土壤水盐运动。
如深耕晒垡、抬高地形、微区改土、冲洗压盐等均属于物理措施。
随着材料科学研究的不断深入,又出现了利用沸石、地面覆盖物等物理措施改良盐碱地的新工艺。
20世纪60年代,日本开始将沸石用作土壤改良剂。
沸石来源广泛,成本低廉,且无毒无害,在实际应用中显示出好的土壤改良效果,是一种便于推广的土壤改良剂。
物理措施对土壤无后遗症,常常结合植物改良一起实施。
含盐量较高的水会给工农业生产和人民生活带来一系列问题,可能造成巨大危害和经济损失。
国外对高含盐量水体的修复也做了研究和实践,其中比较成功的有荷兰须德海大坝、美国科罗拉多河和澳大利亚墨累河等。
荷兰须德海大坝内于1932年建成时为海水,为了将坝内包围的海水湖和沼泽盐碱地改造为淡水湖和良田,荷兰人经过排水、烧荒、开沟、挖运河等工程,到1980年时坝内的海水基本上变为淡水。
美国科罗拉多河的地表水,绝大部分用于农业灌溉,由于科罗拉多州的满科斯页岩风化层隆起外露,并含有大量盐碱,河水反复地被引来灌溉,使得灌区土壤中大量盐类被河水溶解后又排入河中,致使含盐量逐年增高,严重影响位于河流最下游的墨西哥灌区的农作物。
美墨两国1974年开始实施“科罗拉多河盐碱控制计划”,主要是采取渠道衬砌以减少渗漏;鼓励采用喷灌和滴灌,提高灌溉效率;减少咸水排泄量;拦截地下咸水;对灌区排出的含盐量很高的水,经淡化水厂处理,以及把灌区的排水道延至加利福尼亚湾直接入海等。
澳大利亚的墨累河是一条含盐度高的河流。
其在盐碱治理方面采取的治理方法主要有3种:将盐分高的地下水抽至地面,与灌溉后盐分高的尾水一起送入荒漠中的蒸发塘。
该方法收效良好,1982—1983年旱季,引入蒸发塘的盐达2×105t,相当于当年上游排入河道盐量的40%;放水稀释,如发现某河段水体含盐量过高,就由附近水库放水加以稀释;在河口建挡潮闸,防止枯水季节海水入侵污染地下含水层中国目前主要采用雨水冲淋,蓄水补水的方式,如崇明东滩湿地公园通过雨水收集湖区收集雨水。
然后通过一条长达6km的流动水径,随着北高南低的地形水可缓缓流动,水流到南面时水质基本达到二类水标准,水径中可集纳超过60×104m3的淡水。
天津经济技术开发区再生水景观河道的水体生态修复工程在国内滨海盐碱地区水体修复项目中是相对比较成功的。
该工程河道总长2275m,水面平均宽约80m,河道平均水深1.3m,天津市环保科学研究院以再生水资源综合利用为出发点,以水环境生态修复技术和水质生态净化技术为重点,形成一套名为“再生水景观河道复合生物-生态强化水面流湿地净化系统”的技术方案,其中包括:多介质卵石生物膜岛净化系统、多介质床混合流湿地岛净化系统、沉水植物净化系统、水生植物过滤带净化系统、生态护岸系统,并充分发挥水生生物、土壤微生物及基底的物理化学作用。
利用植被修复盐碱地在中国历史悠久,在晚唐五代时期,沿海地区筑堤围垦海涂时便已经采用种植田菁等耐盐退碱的植物以改良滨海盐碱土。
之后数千年间,中国利用植被修复盐碱地的实践经验更是日趋丰富。
植被修复是近年来快速发展的盐碱地生物修复的主导方向,其具有经济和生态效益高、节省淡水和能源、改良效果持久、可推广应用面积大等诸多优点。
植物对环境的修复包括多个方面,如改善土壤结构,改变土壤水分平衡,植物根系对土壤微环境的改变,降低土壤的盐度和容重,增加土壤的孔隙率,增加土壤有机质和总氮,土壤的生物活性(土壤微生物、土壤酶)也有显著提高等。
同时,滨海盐碱地形成大面积绿地生态系统也将起到降低空气中碳含量,缓解温室效应及海平面上升带来的生态破坏作用。
目前,种植耐盐植物是国内外盐碱地治理技术的发展趋势之一。
盐碱性植物一般分为聚盐性植物、泌盐性植物、拒盐性植物。
据不完全统计,中国现已有盐生植物423种,分属66科、197属,约占世界盐生植物总数的27.1%,包括各种类型的盐生植物。
中国各盐碱区生长着丰富的野生盐生及耐盐植物,如碱蓬、盐地碱蓬、柽柳、罗布麻、白刺、星星草、中亚滨藜等数百种植物,有待开发利用。
个别地区也对有经济价值及农业价值的野生盐生植物资源进行了研究,分别从食用、饲料、药用、纤维原料、造纸原料、石油替代物等方面进行了分类整理。
但是,对野生盐生植物的园林建设应用少有研究。
在提高植物的盐碱性方面国内外有一些研究。
播种前用盐水处理种子来提高品种耐盐性,一些科学家认为用盐水和其他方法处理的种子获得的耐盐性还能遗传给后代。
近年来,施肥与作物耐盐性关系的研究也是植物耐盐性研究的一个重要方面。
研究发现,通过施肥来改善作物营养,可以提高作物耐盐能力,减轻盐分对作物的毒害。
比如一些研究指出,通过对麦秆接种入分解纤维素的真菌,能增强其在耐盐地的适应性及生长、分支等。
耐盐作物的开发和盐土农业的发展引起国际学术界和各国政府的重视。
近年来,许多国家和地区都加快了对本地盐生植物资源的调研和研究,获得良好效果。
南美洲、墨西哥、智利、巴基斯坦、东非、澳大利亚等地,为了解决薪柴、饲料、粮油等问题以及促进生态平衡,种植耐盐植物如柽柳、海蓬子、滨藜属植物、白刺、牧豆树、红树等,都获得了较大的成功。
有研究指出,多年生草本植物可以让盐分通过根系流到地下水中,起到排盐效果。
如苜蓿、草木樨有着发达的深根系,有很好的排盐效果。
在盐碱地种植一些聚盐的经济作物,通过采摘及收割,不仅可以降低土壤的含盐量,同时也可以改良土壤的物理性能。
2012年3月11日,澳大利亚阿德莱德大学格里汉姆领导的团队在《自然-生物技术》杂志上发表论文,宣布培育出一种抗盐小麦新品种,可以使盐地上的粮食产量提高最多可达25%。
近年来,盐雾(或盐风、盐尘)对植物生长发育的影响研究已有相关的报道,如荷兰科学家曾通过森林对大气中各种离子沉降的影响研究发现,越靠近林缘,盐离子沉降量越大,林缘是林中的5倍。
日本作为一个岛国,对于空气中盐分的研究报道相对较多,包括盐雾对不同海岸带树种的胁迫危害特性、空气中盐分的分布、对树木冠形的影响等。
一些学者以饱和NaCl溶液模拟盐雾胁迫对7种岩质海岸有关树种在盆栽和离体条件下的叶片和芽进行处理试验,结果表明,不同组织耐盐雾性强弱排序分别为成熟叶、嫩叶、芽,盆栽条件下叶片耐盐雾性强于离体状况,阔叶树类耐盐雾性强于针叶树类。
11个树种中,木荷、杜英、晚松、杨梅较耐盐雾胁迫,枫香抗性较弱。
他们认为,滨海区盐碱地应该设置乔木海防林带,以耐盐碱的浅根系树木为主,构成海堤防廊道,使其具有防风、防浪、抵抗强风暴的能力。
滨海绿地系统构建时应首先考虑设置防风林的建设,并在林缘处靠近海潮风来的方向采用耐盐碱性强的树种。
目前,国内外针对盐碱地的改良修复方法主要有物理改良、化学改良、生物改良等,这些方法各有利弊。
在众多的改良措施中,其关键是遵循水盐运动的规律,培肥地力,保持客土的长效,做好水的文章,合理灌溉,有效排水,减少径流,增加重力水,切断毛管水。
在土壤改良中目前多采用农、林、水综合治理措施。
水系方面多采用雨水冲淋,蓄水补水来淡化盐碱水。
植物方面,国内外在植物对盐碱地土壤的改良作用、耐盐品种选择、外部处理加强植物品种耐盐性、农作物的耐盐性等领域有广泛的研究。
气候方面研究数据较少,多为防风林的研究,如何解决盐雾对植物的伤害,还有待采取更合理的措施。
由各项研究及案例不难看出,要生态持续地解决盐碱地问题需采取系统的综合的生态修复措施,包括:结构性修复措施(各因子的工程处理措施)和非结构性修复措施(相关的管理体系及政策法规),不仅要注重短期生态效果还要注重长期生态效益。
在治理盐碱地的各项技术措施中,生物措施被普遍认为是最为有效的改良途径。
全世界高等盐生植物约有5000~6000种,约占被子植物的。
发展耐盐植物及耐盐农业品种,不仅可以低成本改良土壤性质,同时能提高绿量,降低空气碳含量、并能降低后期淡水的灌溉使用量及养护成本,让植被生态环境可持续的发展。
目前,广泛筛选和深入挖掘优良耐盐种质,及采用分子生物学基因工程培育耐盐植物新品种等方面的研究,均得到广大研究者关注。
另一方面,淡水资源匮乏的滨海地区,要多采用节水滴灌和中水雨水利用等方式。
滴灌能够最有效的最节约地使用水资源让植物形成生境,能够开始自我进行生态修复。
中水雨水收集及利用不仅解决了水资源问题,而且也极大地降低了资金成本,使盐碱地修复做到低碳及可持续发展。
滨海盐碱地的生态修复与可持续发展涉及的专业知识是多方面,如水文学、农业科技、植物学、土壤学、景观学、管理学、规划学、生态学等。
要可持续地发展滨海盐碱地,必须利用多学科知识综合性的进行盐碱治理与生态修复及持续发展。