“我們發(fā)現，在其他作物都不能長的鹽堿地上，它們每畝能生產1.8噸的干物質，并且?guī)ё?00多公斤鹽，使鹽堿地成為了能種植正常作物的土地?！?/strong>
田長彥
中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所
大家好，我是來自于中國科學院新疆生態(tài)與地理研究所的田長彥。今天很高興有機會到格致論道講壇，和大家分享我這幾十年來在新疆從事鹽生植物研究與鹽堿地改良的經歷。
我1982年畢業(yè)于現在的西北農林科技大學土壤農業(yè)化學系。畢業(yè)后我來到了新疆。開始三年，我主要從事的是第二次土壤普查的調查工作。新疆共有87個農業(yè)縣，我走過了其中的85個。
在新疆，能看到的許多如下圖這樣的景觀。很多人看到這些照片都以為是降雪。但其實這不是積雪，而是新疆的鹽堿。
這是“積雪”嗎？
什么叫土壤鹽漬化呢？就是土壤里可溶性鹽的含量超過普通植物的耐鹽程度，導致植物無法生長，甚至會造成土地的荒漠化。
鹽漬化對新疆農業(yè)的影響是巨大的，過去平均每年都會使糧食減產7.2億公斤、棉花減產15.5萬石左右。并且鹽堿地與貧窮是耦合的，貧窮的地方大多數是鹽堿地。所以，鹽堿地是新疆面臨的長期任務，是新疆農業(yè)、綠洲農業(yè)必須戰(zhàn)勝的一個頑疾。
因此，我在1985年考取了土壤改良的研究生，從此專門從事鹽堿地改良專業(yè)。
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新疆為什么有這么多的鹽堿地？
新疆的鹽堿地占到整個中國鹽堿地面積的三分之一，情況十分嚴峻。這是由什么原因造成的呢？
新疆的地貌格局類似“疆”字的右半邊
第一，新疆的地貌格局是三山夾兩盆——北部的阿爾泰山、中部的天山和南部的昆侖山之間夾了準噶爾盆地和塔里木盆地兩個盆地。這兩個盆地都是封閉性的。所以從大的地貌格局上來講，新疆形成了封閉性的內陸盆地。
新疆氣候干旱，降水稀少、蒸發(fā)強烈
第二，從圖上可以看到，新疆的降雨極少。準噶爾盆地年降雨量不到250毫米，但是它的年蒸發(fā)量在2000毫米以上。南疆塔里木盆地的年降雨量小于50毫米，但是它的年蒸發(fā)量能達到3000多毫米。
新疆山地、綠洲、荒漠的分布格局
第三，新疆是古地中海海退后形成的，地層里都含鹽。而新疆的農業(yè)灌溉用水均來自于山區(qū)的冰雪融水，水到之處便有了綠洲。其實新疆的綠洲只占整個新疆土地面積的7%，但是它養(yǎng)育了90%的人口，絕大多數人都居住在綠洲。在新疆，有水就是綠洲，沒水就是荒漠，水多就是鹽堿。
這里有享譽全國的棉花、番茄、葡萄、哈密瓜、紅棗……
新疆又是國家棉花基地，新疆的棉花總產量占中國棉花總產的85%。美國制裁新疆棉花的原因也在此。新疆的番茄、葡萄、哈密瓜、紅棗等的水果十分有名，糧食產量也非常高，是中國的后備糧食基地和一些特色農業(yè)的基地。
鹽隨水來：從山體到綠洲的運輸過程
從山體融冰化雪而來的鹽，通過地下水或地表水向下輸送，輸送到綠洲。到了平原區(qū)時，水被蒸發(fā)留下了鹽，造成了新疆大面積的鹽堿荒地。
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傳統(tǒng)的鹽堿地治理
我于1988年研究生畢業(yè)以后，在1989年參加了渭干河灌區(qū)的鹽堿地治理。渭干河灌區(qū)百分之七十五的土地都有鹽漬化問題，當時那里非常貧困，農民都認為這地方沒有種出高產棉花的希望。我們根據所學的知識，讓“鹽隨水去”，通過傳統(tǒng)挖掘排水渠的方法用大水把鹽淋洗走，然后推廣一些農業(yè)技術。
鹽隨水去：以大水淋洗方式把土壤中的鹽排走，需要挖掘排堿溝
我們在渭干河待了10年時間，把整個渭干河灌區(qū)的鹽漬化面積減少到百分之五，即百分之九十五都改成了良田。我們監(jiān)測到每年排出的鹽有10萬噸，這10萬噸鹽通過修建的灌渠和排渠的配套系統(tǒng)，排到了其他荒漠地區(qū)。
當時我們也參與了引進的荷蘭暗管排水技術。暗管排水是非常好的技術，但是它需要較大的灌洗水量和較大的一次性投資：每畝地大概需要投資2000多塊錢，這在20世紀80年代可不是小數目。而且它的維護費用也特別高，每年需要清淤防止淤積，而且需要大量的水資源。因此在渭干河灌區(qū)很難推廣下去，只能在兵團推廣應用。
暗管排水脫鹽控鹽
經過多方的努力，我們把渭干河灌區(qū)新河縣的棉花畝產量由過去的75公斤提高到150公斤。當地的縣委書記說：我們原來認為這里不能種棉花，也不能高產。經過你們這些科學家的努力，我們不僅能種棉花，還實現了高產。
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節(jié)水農業(yè)帶來的新問題
通過灌排洗鹽，新疆的農業(yè)發(fā)展到了一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。但是，隨著耕地面積的擴大和人口的增加，新疆對水資源的利用方式發(fā)生了完全的改變，采用了大面積的滴灌種植。
現在，新疆的滴灌面積已經占到大多數綠洲區(qū)的80%，大面積滴灌也使新疆的耕地增加了一倍、作物增產30%以上。因此，滴灌的誘惑力是十分巨大的。但是，滴灌只能造成土壤中植物的根層淡化，不能把鹽排出土體。隨水而來的鹽無法隨水而去，土壤就會積鹽。
滴灌只能讓土壤中植物的根層淡化，其余部分會積鹽
節(jié)水農業(yè)在新疆的普及面積已達5000多萬畝，但它導致的新形式鹽漬化只是暫時性地被表層低鹽掩蓋。未來能不能持續(xù)，這是我們從事鹽堿地改良利用的人必須要想到的事情。
滴灌也給新疆帶來新的環(huán)境問題。過去的大水漫灌可以把綠洲或者灌區(qū)的鹽洗到荒漠去，使得荒漠地區(qū)能夠涵養(yǎng)一部分耐鹽的荒漠植物，對綠洲起到保護作用。
但現在節(jié)水灌溉的大面積使用，讓灌區(qū)無水可排，我們形容作臍帶被剪斷了。嬰兒剪掉臍帶后就得獨立吸取營養(yǎng)，但荒漠沒有足夠水的來源就獨立不了。
所以，我們面臨著兩個新的問題，一個是綠洲積鹽，另一個是荒漠區(qū)無水供給導致荒漠植物受到嚴重影響。因此，我們需要新的鹽堿地改良思路。
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神奇的“吃鹽植物”
我們在長期的野外調查和生產過程中發(fā)現，有些鹽漬化的土地上雖無法生長正常的甜土植物（只能在非鹽堿地生長的植物）或農作物，但生長了許多其他種類的植物。
下面這是我們在新疆用了三年時間進行調查的路線。我們跑遍了南北疆和東疆平原區(qū)所有有鹽堿的地方，取了100多個樣方，挖了很多剖面。
踏遍萬里新疆，尋找鹽生植物
經過樣方調查、植物采樣以及總結土壤中根系的生長規(guī)律和土壤的取樣，我們發(fā)現新疆有320種鹽生植物，占了全國的60%以上。它們有的可以綠化，有的可以食用，有的可以做飼料牧草，有的可以做纖維植物，還有的能做能源植物……
樣方調查（左）、植物采樣（中）以及土壤中根系研究（右）
要想知道野生狀態(tài)下鹽生植物的生長規(guī)律，就必須把這些植物集中到一起進行比較。所以，我們建了兩個鹽生植物園。一個建在原來阜康荒漠綠洲國家生態(tài)站，有100畝。結果種了幾年以后，土壤中的鹽大幅減少，雜草大量生長導致鹽生植物的生長受到抑制。第二個鹽生植物園建在克拉瑪依，面積約150畝。在這兩個植物園中，我們引進了150多種植物進行比較和研究，掌握了它們的耐鹽性與生長規(guī)律。
鹽生植物在國際上分為三個類型。第一個類型是拒鹽植物，它通過在根系外表形成硅膜和一些鹽的離子通道對鹽進行排斥。這種植物數量較少。
第二類植物叫泌鹽植物，它能通過葉片和莖上的鹽腺把吸收進體內的鹽通過蒸騰作用及時分泌出來（上圖）。到了一定的程度時，它的葉子就會掉落，以保持旺盛的生長的能力。但是這類植物只能使土壤鹽分在原地循環(huán)，可以保障自己生長，但是不能把鹽排走。
“吃鹽植物”的肉質化器官（左）并能將鈉離子包裹在液泡中（右）
第三種類型就是我們所說的吃鹽植物。這種鹽生植物最大的特點是肉質化，只要鹽的含量高，它就想辦法吸水長莖，并通過這種方式來保證體內單位體積的鹽分濃度處于一個較低的水平。它的第二種能力是在把鈉離子吸進體內后，通過葉細胞區(qū)隔化將其在液泡中包裹起來。此外，它還可以通過無機離子（鹽）進行體內滲透調節(jié)。
這一類植物有很高的利用價值，能在大的鹽分循環(huán)中起作用。把鹽“吃掉”后將它移走，它就會把鹽堿土地變得更好一些，所以我們認為這種植物在在改良干旱區(qū)鹽堿地和利用上有很重要的作用。
所以，我們就開始從吃鹽植物中篩選出一些具有飼料價值、經濟價值的來試種。在試種中發(fā)現它們能在鹽堿地長得很好，因此我們開始研究它能不能把土壤里的鹽帶走。
隨水而來的鹽，隨“吃鹽植物”而去
結果發(fā)現，在其他作物都不能長的鹽堿地上，它們每畝能生產1.8噸的干物質，并且能帶走400多公斤鹽。將它們種植下去以后的第一年，土壤鹽分就降低了40%，第二年降低了60%以上，第三年降低了85%到90%，使鹽堿地成為了能種植正常作物的土地。
所以，我們就對吃鹽植物有信心了。我們找到一個鹽堿地較多的地區(qū)，提出來要改良鹽堿地，當地說行。我們通過利用滴灌技術節(jié)水控鹽，在這片土地種了三年鹽生植物后，成功對土地進行脫鹽。為了保險起見，我們又種了一年肥田的豆科植物，讓土地更加肥沃。之后再種棉花，最終使其達到了正常產量。當時農業(yè)部進行了現場調研還有寧夏有很多人都來進行了參觀考察。
種的時候，當地說這個土地就歸你們，你們愛種啥種啥。但是到了第五年以后，他們把土地悄悄地收了回去，跟那些承包戶說你看他們在這種這地長的很好，你們就把這地就拿回去。結果承包人在我們種過的那些示范區(qū)棉花都長的很好，但是在我們沒有種過的地方，棉花還是不長。又經過多年的改良以后，現在才開始慢慢生長。
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”吃鹽植物“的其他妙用
我們還把鹽生植物做成了飼料，它們有些指標甚至超過苜蓿。而且羊、牛等反芻動物需要鹽，鹽生植物本身也含鹽，它可以作為很好的飼料添加物，解決了南疆部分地區(qū)缺飼料的問題。
“吃鹽植物”的相對飼用價值，在有些特性上超過了傳統(tǒng)飼料苜蓿
此外，鹽地堿篷還是一種特殊的蔬菜。由于鹽堿地的特殊性，種植鹽地堿篷也省去了施化肥、打農藥、打除草劑等過程。又因為自帶鹽，做菜的時候無需要添加額外的鹽，我們稱之為自帶鹽蔬菜。而且它們含有很高的甜菜堿類調解物，對減肥也很好。它營養(yǎng)也非常豐富，可以做成餃子餡、做成涼拌、用來炒雞蛋等等，很受歡迎。
綠色無污染，營養(yǎng)物質豐富的自帶鹽蔬菜
新疆還有很多地方需要鹽土綠化，往往需要投入很高的成本。但是利用鹽生植物綠化，可以將成本縮減到原來五分之一到十分之一。因此它們很受歡迎，現在很多高速公路的休息區(qū)與公路兩邊鹽堿地的綠化，都在利用這個技術。
鹽堿地綠化前（左）；鹽堿地綠化后（右）
如果要實現鹽生植物的規(guī)模化利用，還必須要研究它的規(guī)?；N植。鹽生植物的種子很小，1000顆種子只有0.6克左右。并且區(qū)別于普通植物的種子里是葉子，鹽生植物種子的種皮里是個苗，休眠的螺型胚小苗，無法自行頂土萌發(fā)。所以我們解決了鹽生植物從種植、到生長期管理、再到收獲的整個過程的機械化，才能真正對它進行推廣應用。
種子小，干粒重0.6克（左）；12小時，休眠的幼苗（胚胎）（右）
同時，現在南方紅壤的酸化問題非常嚴重，這由土壤缺鹽導致的。而鹽生植物生物炭的鹽含量可達百分之二十到百分之四十。所以我們嘗試著把鹽生植物制成生物炭，推廣到南方解決酸化紅壤問題?，F在也正在用從江西運來的紅壤進行試驗，觀察研究鹽生植物是否能解決酸化土壤問題。
鹽基生物炭改良南方酸化土壤
位于中亞的咸海逐漸干涸后，環(huán)境非常惡劣，每年有100萬噸的鹽塵暴產生。國際上一直認為咸海的干涸是一個世界性的生態(tài)災難。德國、法國、比利時等一些歐盟國家都在咸海建立了示范區(qū)，他們解決了輕度鹽漬化和沙漠化的綠化問題，但重度鹽漬化這幾年來一直無法解決。所以這幾年來，咸海的治理問題成為了我國走向一帶一路、發(fā)展綠色絲綢之路的重要窗口。我們利用咸海當地的鹽生植物建立了種子資源庫，跟烏茲別克斯坦的創(chuàng)新發(fā)展部合作，在咸海的重鹽堿地用鹽生植物的能力做綠化，用中國的方法展示了中國智慧。
1973年的咸海（左）與2009年的咸海（右）
此外，巴基斯坦的塔爾沙漠中有中國和巴基斯坦兩國合作開發(fā)的煤礦。這個煤礦很大，但是周邊的老百姓很窮，只能用煤礦地下20多克升以上的高礦化度水。如何利用這些水為當地老百姓謀福利，這是個急需解決的問題。所以我們又到塔爾沙漠，用這些技術建立咸水農業(yè)，為當地提供飼料和牧草，提高當地養(yǎng)殖水平。還種植了一些可食用的耐鹽植物作為蔬菜和食品，來解決他們的問題。
所以通過我們這些技術的發(fā)展，可以說鹽堿地是塊寶地?，F在中國有10億畝鹽堿地，是未來具有重要發(fā)展空間的寶地，也是未來重要的后備耕地。
謝謝大家！
來源：格致論道講壇，在此鄭重致謝！
