盐碱地被称为“土地的癌症”。全球约9.32亿公顷的土地受盐碱化困扰,我国的盐碱地面积达到3670万公顷。通过科学家的改造,这些盐碱地正逐渐变身为良田,为保障我国的粮食安全带来了新希望。

盐碱地的形成是一个自然的过程。在干旱半干旱地区,土壤中盐基离子 (如钠、硫酸根、氯离子等) 随着强烈的蒸发作用不断向地表迁移,最终在表层结晶。这种过程就像我们出汗后会在衣服上留白色的汗渍。盐碱化会导致土壤板结、透气性下降,影响植物根系的呼吸。

我国的东北、西北和华北和沿海地区都有盐碱地分布,并且各有特点。东北苏打盐碱区因为排水不畅造成钠离子含量高,以碳酸盐、碳酸氢盐为主;西北的戈壁滩则因为蒸发量大以硫酸盐和氯化物为主;华北平原和沿海地区则因海水倒灌形成混合型盐碱地。每片土地背后,都需要采用不同的治理方法。

01西北:“膜下滴灌”技术 在年降水量不足250毫米的新疆,广泛使用的一种技术叫做膜下滴灌的技术。这种技术利用地表覆盖塑料膜减少蒸发的同时,采用地下铺设滴灌管道进行精准灌溉,可以在棉花根区形成局部低盐环境,而盐分被“驱逐”到作物根系外围。然而,这种技术如同一把双刃剑——过度依赖滴灌导致深层土壤盐分堆积,反而引发次生盐渍化。新疆已有123万公顷耕地因此受害。

为解决盐分堆积,科学家想出了组合拳:在滴灌带下方埋设带孔的排水暗管,像“地下排盐通道”一样把盐分冲走;改用秸秆做的可降解地膜,既保湿又能腐烂变肥料;还在盐分高的地块边种耐盐植物碱蓬,让它“吃掉”多余盐分。这些方法让棉田深层盐分减少一半,在节水的同时,实现棉花增产两成。未来,技术人员还会用智能设备自动监测盐分,盐一超标就自动冲洗,让土地少“吃盐”、多产棉。

02东北:三招破局“以稻克碱” 东北全年蒸发量是降雨的四倍多,夏季的降雨帮助盐分随水分蒸发不断爬上地表。更麻烦的是,土壤里钠离子占阳离子总量的八成以上,像胶水一样把土粒粘成硬块,雨水难以下渗,盐分越积越多。松嫩平原的低洼地形造成的排水不畅,让盐碱像锅底结痂一样顽固。在这样的盐碱地上,大部分作物根本扎不了根。

当地人用三招破解困局:先引水种稻,用水层给土地敷“水面膜”,压住盐分上窜;再撒石膏粉,用石膏里的钙离子能置换土壤中的钠,让硬土变松软;最后用拖拉机深翻板结层,打通排水“任督二脉”。如今,这些方法让吉林白城的盐碱稻田亩产超千斤,碱斑地上甚至长出了紫花苜蓿牧场。未来当地还计划引入耐盐微生物,实现边种地边改良,让盐碱滩变成“黑土仓”。

03华北:盐碱化的“隐形敌人” 华北地区人均淡水仅有全球平均水平的1/4。由于抽取微咸地下水进行灌溉,水中的盐分 (氯化物和硫酸盐) 便慢慢地“安了家”。如果遇到海水倒灌,就会让沿海土地“咸上加咸”。例如,河北沧州部分农田表层盐分浓度超1%,一眼望去土地仿佛被撒了一层“白霜”。在这样的土地上,小麦出苗率不足三成。

技术人员要使用多种方法破解盐魔咒:冬季–5℃时引咸水浇地,咸水冻结成冰“锁住”表层盐分,开春后低盐淡水冰层随冰层融化,像“天然淋浴”把盐冲进深层;盐碱重的边角地改种耐盐碱的油葵和甜菜,既吸盐又增收;使用智能传感器实时监控土壤盐分,一旦超标就会自动启动冲洗程序。在黄河三角洲,技术人员会定期使用无人机拍摄农田光谱图像,利用人工智能系统通过盐分反射特征识别重盐斑块,从而实现农机精准施撒改良剂。这种“天眼+地网”的智慧农业,使治理效率提升40%,成本降低25%。

04生物也能来治盐 我国有400余种盐生植物正在成为天然“吸盐器”。碱蓬 (海英菜) 每年可从每公顷土地带走近4吨盐分,其肉质叶片像微型盐库存储盐分。更神奇的是,棉花与碱蓬间作系统不仅能降低土壤盐度,还能提高土地利用率,实现生态与经济双赢。

作物育种领域,基因组学揭示了耐盐密码。科学家发现高粱的耐碱基因AT1能调控水通道蛋白运输过氧化氢,从而缓解氧化应激。通过基因编辑技术敲除该基因,可使作物在盐碱地的产量显著提升。这为未来培育“抗盐作物”提供了分子钥匙。

土壤微生物是高效的治盐“工程师”。有些菌株能分泌多糖包裹钠离子,有的则促进植物分泌有机酸中和碱性。科学家将功能菌 (如类芽孢杆菌、嗜根寡养单胞菌) 组合成“微生物特攻队”,其协同效应使作物耐盐性提升30%以上。

来源: Engineering前沿