综述:区域适应性及盐碱土修复技术的综合评估:一项全面综述

《Ecological Indicators》:Regional adaptability and integrated evaluation of saline-alkali soil remediation technologies: a comprehensive review

【字体: 时间:2025年10月23日 来源:Ecological Indicators 7.4

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  盐碱土改良需考虑气候、地理及资源禀赋的协同作用。本文通过SWOT分析、德尔菲法、生命周期评估(LCA)和 techno-economic 分析,系统评估了干旱内陆区、河套灌区湿润区及沿海湿润区的盐碱土改良技术适应性。研究发现:干旱区以节水抑盐技术(如滴灌+秸秆覆盖)为主,河套灌区采用“工程调控+生物刺激”组合策略,沿海区则以有机改良(如生物炭+有机肥)结合生态修复为最优。研究构建了多维度评估框架,揭示了区域技术适配规律,为精准土壤管理和可持续盐碱地资源利用提供理论支撑。

  全球盐碱化问题正日益加剧,成为影响粮食安全、生态稳定和可持续土地利用的关键挑战。当前的研究主要集中在植物对盐胁迫的反应、盐碱耐受机制以及针对土壤物理化学性质的修复技术上,然而,这些研究往往缺乏对复杂环境因素(如气候条件、地理特征和资源禀赋)下修复技术兼容性的系统性分析。本文通过在三个典型区域——内陆干旱区、河套灌区和沿海湿润区——对盐碱地修复技术的适应性进行系统评估,提出了基于区域自然条件和资源可用性的优化策略,为精准土壤管理提供了理论基础,并支持对后备耕地资源的可持续利用。

### 研究背景与意义

盐碱地治理是实现联合国《2030年可持续发展议程》关键目标的重要举措,包括粮食安全(SDG 2: 零饥饿)、贫困缓解(SDG 1: 没有贫困)、气候适应(SDG 13: 气候行动)和可持续土地利用(SDG 15: 生物多样性保护)。据联合国粮食及农业组织(FAO)统计,全球约13.81亿公顷土地受到盐碱化影响,占陆地总面积的10.7%(FAO, 2024),主要分布在非洲、亚洲和拉丁美洲的干旱和半干旱地区。随着自然过程和人为活动的双重影响,全球盐碱化现象正加速发展。最新预测表明,到本世纪中叶,全球超过50%的农业用地将面临盐碱化导致的退化风险(Li et al., 2024a)。盐碱土壤严重制约了农业生产力,降低了土壤碳固存能力,并提高了农田系统的全球变暖潜力,对生态稳定和粮食安全构成了双重威胁(Hu et al., 2024)。因此,盐碱化已成为环境可持续性和社会经济发展中的关键议题。

### 研究现状与挑战

在应对全球粮食安全和可持续发展的背景下,气候变化和水资源短缺正在加剧盐碱化问题,导致作物产量显著下降(Liang et al., 2024)。某些地区由于极端气候事件频发,出现了作物全面减产的情况,这对全球粮食安全构成了严峻挑战(Butcher et al., 2016)。盐碱土壤的广泛存在给农业生产带来了巨大的经济损失。据估计,全球土地退化每年造成的经济损失超过4000亿美元(Ma et al., 2019),仅在美国,盐碱化导致的作物损失每年预计高达31亿美元(Meinzer et al., 2023)。这些经济损失不仅源于产量下降,还来自于土地复垦所需的资源投入增加(Basak et al., 2022)。盐碱土壤还被认定为可持续性的关键障碍,通过植被减少和土壤结构退化,影响了水文稳定性,加剧了土壤侵蚀和水资源短缺(Yan et al., 2023)。由于城市化和沙漠化的土地使用压力,可耕地面积的减少使盐碱土壤修复成为保障粮食安全和可持续土地利用的战略优先事项。为此,国际社会通过联合国防治荒漠化公约(UNCCD)和欧盟资助的SALFIT项目(Horizon 2020)等框架加强了合作。盐碱地管理在保护耕地资源和推动联合国可持续土地利用目标方面发挥着关键作用。因此,各国政府正逐步加大对盐碱地治理和可持续发展的关注(Li et al., 2018, Liu and Zhang, 2024)。

### 文献综述:盐碱地修复技术的机制与特点

当前,盐碱地修复技术展现出多样化的发展趋势,每种技术具有不同的水盐调控机制和在复杂环境条件下的适用性差异。基于文献综述,本文构建了一个四维分析框架,涵盖物理、化学、生物和综合修复策略,以系统分析每种技术的效率特征、优势和局限性(见表1)。这一框架为科学决策和后续技术优化提供了坚实的基础。

#### 物理修复技术

物理修复技术通过优化土壤物理结构来调控水盐动态,主要关注于改善耕作层配置,以减少蒸发与降水的比例(Duan et al., 2025)。这类技术包括工程干预和农业实践。它们通过重构土壤孔隙度和质地,同时抑制地表蒸发和增强深层渗透,从而打破盐分在地表的积累(Li et al., 2024b, Yao et al., 2023)。这些系统的有效性依赖于对水盐运输路径的战略调整和对土壤结构的针对性改善。

- **排水与灌溉工程**:盐碱土壤主要由蒸发迁移和盐分在地表的积累形成。基于水盐运输动态,开发了一种“淋洗”和“抑制”双重修复机制。在这一方法中,盐分通过淡水置换进行垂直淋洗,而通过控制地下水位来抑制毛细作用。开沟排水可以在土壤上层(0–80厘米)实现显著的脱盐效率(30–50%)(Dou et al., 2022),但在更深的土壤层(>80厘米)效果有限(<10%)(Wang et al., 2014),往往不足以应对问题。地下管道排水则通过降水和灌溉水的渗透促进盐分淋洗,我们的田间研究表明,管道间距的减少可以显著提高脱盐率,每减少1米的横向间距,脱盐率可增加0.2–4.5%(R2=0.88–0.99)(Yang et al., 2022)。混合的开沟与地下排水系统通过垂直和水平脱盐协同效应提高脱盐效率,但由于对淡水需求较高,其在干旱地区应用受限。

- **机械改良**:深翻技术通过机械扰动重构耕作层,提高土壤孔隙度,促进盐分垂直迁移。在深翻过程中,地表盐分被转移到更深的层次,加速淋洗(Li et al., 2024d)。松土技术通过打破2毫米以上的土壤团聚体,形成大孔隙,将盐分转移到下层土壤。田间试验报告表明,这种机械位移可使盐分淋洗效率提高30–50%(Wei et al., 2017)。深翻建立了主导的孔隙尺寸类别(0.25–0.5毫米),占总孔隙度的40%以上,改善了水力传导性,提高了淋洗效率20–50%。深翻还降低了土壤容重9–16%,使水力传导性提高1.35–1.56倍(Amami et al., 2019)。这些结构变化促进了作物根系的深入生长,提高了地下水资源的利用效率(Lilley and Kirkegaard, 2016)。相比之下,免耕实践通过减少机械扰动保护了地表结构。长期免耕增加了表层土壤(0–20厘米)的孔隙度20–30%,大孔隙(>80微米)增加了72.6%(Yang et al., 2018)。这些改善源于水稳性团聚体的形成,减少了蒸发,提高了土壤水分保持能力。

- **覆盖物用于盐分抑制**:在干旱地区,覆盖技术对于保持土壤水分至关重要。塑料薄膜覆盖特别有效,可减少土壤蒸发40–60%,尤其在低降水环境下的播种阶段(Liu et al., 2023a)。秸秆投入被广泛采用以改善土壤质量和作物生产力,其逐步分解提供植物可利用的养分(Wang et al., 2023b)。秸秆覆盖通过三种主要机制抑制盐分:增加表层土壤有机质(0–20厘米),增强团聚体稳定性和持水能力,减少行间蒸发,调节垂直水分分布以建立稳定的土壤水分条件(Wang et al., 2024a)。此外,它通过改变热容量来调节土壤热力学,从而减少温度波动和蒸发率(Li et al., 2013)。它还通过降雨诱导的盐分淋洗促进0–80厘米土壤剖面中的盐分去除,从而降低地表盐碱度(Cui et al., 2018)。秸秆深埋技术通过双重调控机制改善盐碱土壤:提高渗透率并建立地下屏障以减少地表电导率(EC)(Zhang et al., 2020)。协同技术研究表明,塑料薄膜-秸秆复合系统可以创造“高水分、低盐碱”土壤条件,并有效抑制矿化度>5克/升的土壤中的潜水蒸发(Song et al., 2024)。结合可降解薄膜和深埋秸秆的应用显著提高了玉米蛋白质的转运,并减少了叶片衰老,其效果显著优于单一处理(Wu et al., 2023b)。在盐碱地区,沙覆盖提供了三个关键优势:降低土壤容重、增加作物产量,以及相比传统实践更高的净经济回报。

物理调控措施具有明确的机制和操作可行性,但其有效性常受到土壤质地和本地气象条件的限制,需要根据具体条件优化实施策略。尽管塑料薄膜和秸秆覆盖已显示出显著效果,但它们在实际应用中仍面临一些挑战,包括塑料回收的困难、秸秆处理的风险以及较高的实施成本。此外,这些技术通常需要与其他农业实践相结合,以实现最佳效果。因此,推广这些技术应系统考虑其经济可行性和环境可持续性,以确保盐碱土壤修复的长期有效性和生态效益。

#### 化学修复技术

化学改良可以通过施用外源性改良剂(如磷石膏、腐植酸、钙超磷酸盐和泥炭)实现。这些改良剂通过阳离子交换、中和反应和离子平衡调节机制,减少土壤pH值和碱度,缓解盐碱化。同时,改良剂改善土壤结构,通过增强团聚体稳定性和孔隙度,促进土壤改良效果。化学改良技术通过三种主要机制运作:离子交换、中和反应和离子平衡调节(Kammerer et al., 2011)。根据其组成,土壤改良剂可分为钙质材料、酸性盐和有机酸(Rezapour et al., 2023)。

- **钙质材料**:富含钙的材料在盐碱土壤修复中非常有效。石膏(CaSO?·2H?O)是一种常用的改良剂,通过置换土壤胶体吸附的钠离子,提高钙离子的含量。被置换的钠离子随后通过淋洗被去除,从而降低土壤盐度和碱度(Fan et al., 2025)。在磷石膏中,钙和镁与钠反应形成稳定的化合物,缓解钠引起的土壤退化(Chernysh et al., 2021, Ennaciri and Bettach, 2024)。此外,磷石膏增加了土壤有机质(OM)和可利用磷(AP)含量,从而提高了土壤肥力。在沿海盐碱土壤(0–20厘米),磷石膏的施用可降低地表pH值0.07–0.40个单位,并显著提高小麦的总氮含量和产量(Wu et al., 2024)。此外,它通过促进磷酸溶解细菌和植物生长促进根际菌群的增殖,提高了土壤酶活性和植物生长(El-Shamy et al., 2022)。然而,作为工业副产品,磷石膏的应用存在一定的限制,其作为土壤改良剂的全部潜力仍需进一步评估。

- **酸性盐**:酸性盐如硫酸亚铁和硫酸铝通过水解或氧化反应释放H?离子,中和过量的氢氧根和碳酸根离子(CO?2?),从而降低土壤pH值和交换性钠百分比(ESP)(Ye et al., 2017)。这些改良剂在高pH值的钠碱盐碱土壤中特别有效。硫酸铝的应用已被证明可显著降低强碱性土壤的pH值(Wang et al., 2025, Yang et al., 2024a)。增加离子浓度可以改善土壤持水性和毛细作用,同时促进大团聚体的形成,减少容重并提高孔隙度(Ali and Alagele, 2023)。这一过程动员了土壤中的内源性钙储备,释放Ca2?离子,减少了对外源性钙基改良剂的依赖(Ren et al., 2024)。硫酸亚铁的水解释放H?和Fe2?离子,有助于土壤酸化和铁补充。然而,过量使用可能导致铁和铝的积累(Yang et al., 2024b)。通过与生物炭或耐盐植物结合,酸性盐的长期效果可以得到改善,以支持可持续的盐碱土壤修复(Rezapour et al., 2023)。

- **有机酸**:有机酸通过与阳离子物种形成络合物,提高土壤阳离子交换容量(CEC),促进盐分淋洗。腐植酸(HA)含有羧基(–COOH)和酚羟基(–OH)等官能团,能与土壤阳离子(如Ca2?、Mg2?和K?)形成稳定的络合物,显著提高CEC(Hernández et al., 2006)。这些络合过程有助于土壤阳离子的吸附和固定,从而改善土壤理化性质。作为有机副产品,糠醛残渣通过微生物发酵分解大分子成分(如纤维素)为小分子化合物(Sun et al., 2020)。其在盐碱土壤修复中的应用有助于降低pH值并增加可利用磷(Cui et al., 2022, Wu et al., 2014)。尽管其对CEC的影响不如HA显著,但糠醛残渣具有改善土壤结构和支持可持续复垦的潜力。由于其多孔结构,生物炭可以促进土壤团聚体的形成,通过提高孔隙度和渗透性。生物炭释放的溶解有机质(DOM)增加了土壤CEC和亲水性(Zhao et al., 2021b),提高了土壤有机碳(SOC)水平和养分可用性,从而增强作物生产力(Song et al., 2023, Xing et al., 2024)。

化学改良在盐碱土壤修复中表现出显著效果。然而,一些化学改良剂与重金属污染有关,长期应用可能导致环境退化(Ning et al., 2017)。为了确保环境安全,有必要建立生命周期评估框架来评估改良剂的影响。可持续土地管理应结合物理调控和生物修复,形成基于“化学脱盐-物理盐调控-生物盐稳定”协议的协同策略。

#### 生物修复技术

生物修复在维护和改善盐碱土壤生态系统中发挥着至关重要的作用,通过协同盐分去除、促进植物生长和调节微生物群落。修复机制涵盖三个维度:增强植物盐碱耐受性、通过植被恢复改善土壤肥力,以及通过植物提取促进盐分迁移。耐盐植物如*Suaeda salsa*(Tang et al., 2023)、*Spartina alterniflora*(S. Chen et al., 2024)、*Cichorium intybus*(Wang et al., 2024c)、*Medicago sativa*(Lundell and Biligetu, 2024)和*Agropyron elongatum*(Bleby et al., 1997)已被广泛研究。此外,它们的修复机制已通过实证证据得到验证(Zhong et al., 2025)。生物修复通过植物-微生物共生关系,通过吸收、转化和转运盐离子改善土壤质量(Li et al., 2024c)。根系发育和根际分泌物增强了土壤理化性质,促进干物质积累,并通过生物量收获实现盐分去除(Zhang et al., 2025)。恢复的盐碱生态系统表现出结构稳定性和功能可持续性,支持土壤-水保护和生态韧性(Kayoumu et al., 2025)。综合系统包括两个核心组成部分:通过选择耐盐植物进行植物修复和通过功能微生物组工程进行微生物修复。

有机改良剂,如生物炭和有机肥,被广泛应用于盐碱土壤修复。这些改良剂通过有机质富集改善土壤结构,并通过增强微生物活性促进植物生长,从而间接提高土壤肥力(Nan et al., 2025, Zheng et al., 2022)。耐盐植物通过根系吸收和叶片蒸腾减少土壤盐度,从而促进盐分从土壤剖面中的迁移(Flowers and Colmer, 2008, Hussain et al., 2022)。微生物群落通过生物固氮促进养分可用性,从而增强植物对盐胁迫的耐受性(Acharya et al., 2024)。耐盐植物刺激根际微生物增殖,并通过根系分泌物的定植选择性富集植物生长促进根际细菌(PGPR)(Santoyo et al., 2021)。此外,根际微生物群落调节渗透调节化合物、内源激素和抗氧化防御(Asif et al., 2023),从而支持耐盐植物在盐碱胁迫下的发育,并提高其对极端环境条件的适应能力。

生物改良策略在盐碱土壤复垦中表现出显著效果,但其实施面临诸多挑战。耐盐植被的选择和培育需要对生态适应性和经济可行性进行深入评估(Munns and Gilliham, 2015),因为某些物种在快速改善土壤质量方面的潜力有限。此外,尽管微生物干预可以增强植物对盐度胁迫的耐受性,但其在田间尺度上的稳定性和一致性仍需进一步实证研究。

#### 综合修复技术

盐碱土壤的形成涉及复杂的多因素相互作用(Zhang and Wang, 2021),单技术方法不足以恢复土地生产力。因此,应通过技术整合和动态优化建立系统的“监测-评估-调控”框架,以实现生态和经济协同效应。实施策略应考虑土壤-气候条件,开发基于“位置-时间-材料特定性”的多维系统,以符合可持续发展的原则。

在河套灌区的盐碱农田研究中,综合应用作物残余物、有机肥和化学肥料实现了土壤-微生物-作物系统的多维改善,通过缓解盐碱胁迫、提高土壤养分储存和优化碳-氮-磷代谢微生物群落,最终支持生产力提升(Duan et al., 2025)。类似的结果在尼罗河三角洲观察到,其中松土结合蚯蚓堆肥将土壤EC和ESP分别降低了37%和34%,增加了水力传导性24.4%,并提高了小麦产量52%(Ding et al., 2021)。在干旱地区,一种使用塑料薄膜覆盖和每公顷10吨生物炭的应用显著降低了土壤盐分储存1.0克/千克/平方米,同时增加了根区可利用磷、钾和有机碳含量27.4–30.0%(Qi et al., 2024)。此外,一项为期五年的干预结合地下和垂直管道排水与滴灌,实现了土壤EC减少81.3%,降低了地下水位,并增加了棉花产量84%,支持了干旱区盐碱农业生态系统的可持续修复(Heng et al., 2022)。在内蒙古河套灌区,研究显示地下管道排水结合耐盐牧草种植降低了土壤容重和盐度,同时提高了盐分淋洗效率(Zhang et al., 2022a, 2022b)。这些发现表明,有效的盐碱土壤修复需要综合的生物-物理化学调控,并通过增强微生物活性(Shi et al., 2019)实现。这改善了水力传导性,并重建了涉及加强C-N-P代谢的生物地球化学循环(Xu et al., 2023)。未来的研究应聚焦于技术整合的时空适应性,并开发在气候变化情景下的动态调控阈值系统。

### 典型区域盐碱土壤修复技术的适应性评估

盐碱土壤修复技术在干旱区、河套灌区和沿海区的适用性存在显著差异,这主要归因于操作机制的不同。因此,技术选择和实施应基于当地的环境条件、土壤性质和经济可行性,以确保科学性和实用性。对区域适应性的综合评估为制定特定情境的修复策略和优化技术优先级提供了理论基础和方法框架。

#### 干旱内陆地区

在干旱和半干旱的生态脆弱地区,极端的水资源短缺是植被建立和生态系统稳定性的主要限制因素。这些地区以持续低降水和高蒸发为特征,面临严重的水盐不平衡,形成慢性水分胁迫和强烈的蒸发需求(Huang et al., 2020)。这种独特的水热条件不仅强烈抑制植物生长,还驱动地表土壤中的盐分积累和水盐迁移,成为生态恢复和农业活动的主要自然障碍(Zhao et al., 2022)。

在这些条件下,干旱内陆地区盐碱土壤修复技术的有效性很大程度上取决于对两个核心过程——水蒸发和向上盐迁移的抑制。因此,这些技术的适应性在于它们对低降水、高蒸发环境下典型水盐动态的针对性干预。尽管极端的水资源短缺限制了传统灌溉和排水技术的应用,但几十年的理论和应用研究已产生了适应性种植策略,适合边际土地资源(见图3)。其中,滴灌与覆盖结合已成为这些地区盐碱土壤修复的核心技术。通过减少非生产性土壤蒸发和精确地向根区供水,该技术在节水的同时抑制盐碱化(Li et al., 2025b)。实证研究表明,这种技术有效打破了干旱区的典型“蒸发-盐分积累”循环,实现了0–120厘米土壤剖面64%的脱盐率,并显著降低了耕作层盐碱度(Wang et al., 2014)。

在浅层地下水位的地区,盐分容易通过毛细作用向上迁移,因此采用地下管道和垂直井排水技术来调节地下水位。这些方法破坏了根区的盐分运输路径,显著削弱了盐碱积累的驱动力。在盐碱土壤修复试验中,学者报告称,这些技术将0–80厘米土壤层的盐分含量降低至29.2克/千克,增加了棉花干生物量和籽棉产量16%和21%,并提高了排水效率119%,从而有效防止了二次盐碱化(Heng et al., 2022)。

这些技术的综合应用产生了协同效应(1+1>2)。研究人员进一步表明,将滴灌与覆盖结合地下和垂直排水,使土壤脱盐率提高13.54%,土壤微生物多样性(香农指数增加13–15%)和养分吸收得到提升(Zhang et al., 2024a, 2024b)。这种综合系统还增加了棉花产量32.37%,提高了千粒重19–20%,提高了灌溉水利用效率1.5–2.1%,并提高了氮的部分生产率4–8%。这种方法代表了对区域水盐运输的多维和系统调控,其有效性受到地下水深度、初始土壤盐碱度和灌溉水质等环境因素的显著影响。

生物修复策略利用耐盐植物的固有胁迫适应性,为土地恢复提供了节水和可持续的路径。在新疆,*Suaeda salsa*表现出较高的水分利用效率和较强的盐分生物累积能力。在滴灌种植密度为30–40株/平方米的情况下,其每季可去除5,931.21千克/公顷的盐分,其基于水分的脱盐效率为1.58千克/立方米,显示出生物脱盐的显著潜力(Xu et al., 2024a)。

类似调控机制在其他干旱地区也得到了验证。在印度哈里亚纳邦,盐水灌溉结合免耕秸秆覆盖和耐盐高粱-小麦轮作系统显著降低了土壤EC,提高了土壤肥力和微生物活性,并增强了水分利用效率(Soni et al., 2023)。这一方法与新疆的生物方法有共同的逻辑,旨在缓解高蒸发和盐水灌溉的环境限制。这些策略体现了基于区域因素(如干旱性、水盐组成和土壤质地)的适应性设计。总体而言,这些策略支持了稳定或提高的作物产量,同时减少了投入成本,从而带来了显著的综合效益(Soni et al., 2021)。

#### 河套灌区

河套地区的低洼地形和自然排水条件不佳,需要以工程排水系统和生态恢复为中心的修复策略(见图4)。保持适当的地下水位是关键。研究表明,当水位超过2.0米时,毛细作用减弱,容易导致作物水分胁迫;当水位低于1.5米时,强烈的蒸发和盐分积累可能产生(Xu et al., 2010)。在此背景下,冻融循环影响着土壤盐分的动态双相过程,最终盐分分布由净效应决定。

在河套灌区,作为典型的寒冷干旱灌溉区,盐分运输强烈受到冻融循环和灌溉管理的调控。冬季结冰期(11月至3月),土壤温度梯度是水盐运动的主要驱动力。随着温度下降,土壤从地表向下结冰,产生温度和水势梯度,促进液态水和溶解盐向结冰前沿的向上迁移。冰晶形成排除盐分,导致盐分在冰基质中浓缩,并在地表积累。这一过程受到土壤结冰导致的盐分排除和洪水灌溉相关的蒸发浓缩的共同影响(Li et al., 2012, Guo and Liu, 2014)。模拟结果进一步表明,在结冰期,上层土壤水分含量减少,产生显著的水势梯度,将未结冰水从深层向上吸引,加剧地表盐分积累。尽管47%的秋灌水可在0–100厘米土壤层中保留并被春小麦利用,但这也增加了春灌的盐分返回风险。因此,优化灌溉实践和提高排水效率至关重要。

在春季解冻期,冻融循环开始展现出脱盐潜力。解冻从地表向下和深层向上同时发生,伴随着相变和盐分再分配。在结冰期间,从冰中排出的盐水形成“盐水包”,其盐分浓度远高于周围溶液。随着温度升高,解冻释放这些浓缩的盐水,其在熔水流动和重力的共同作用下垂直迁移。融水的盐分表现出明显的阶段性变化。初始融水高度盐分,主要来自盐水包的释放和地表盐分积累的溶解。随着解冻前沿推进和淋洗过程,后续融水的盐分显著减少(Luo et al., 2010)。在这一阶段,大量低盐分融水渗入土壤,有效淋洗上层盐分,氯离子去除率达到高达96.85%(Gu et al., 2012)。冻融脱盐的效率由解冻速率、初始土壤含水量和土壤质地决定。缓慢解冻促进盐分淋洗,而快速解冻可能导致部分盐分滞留。

基于这些机制,Guo等人(2020)在河套灌区应用了冬季冻土盐水灌溉(FSWI)技术,显著降低了0–20厘米土壤层的EC和钠吸附比(Na?吸附比)至9.14 dS·m?1和8.39(mmol·L?1)?·?。在0–40厘米土壤层,盐分出口率达到65.1%,玉米生物量增加了9.2吨/公顷。这种技术的有效性高度依赖于区域特定的气候和土壤条件。足够的低温和充分的结冰期是盐分定向积累的前提,而春季升温速率和土壤质地决定了融水渗透和盐分去除效率。

对于物理管理,遵循“盐随水来,盐随水去”的原则,采用“淋洗密集排水”的综合方法。然而,由于该地区的缓坡地形,传统排水系统效率较低,仅能去除30%的渗入盐分(Zhao et al., 2021a)。综合管理项目通过减少引水和结合地下管道排水(埋深1.4–1.8米)有效控制地下水位,实现Na?和Cl?去除率超过65%,并提高了低覆盖区的作物覆盖率27.37%。当与塑料薄膜覆盖和垄作结合时,土壤水分储存率提高了7.1–21.9%,玉米产量增加了26.1–42.6%,水分利用效率达到39.10–40.21千克/公顷·毫米,从而有效防止了二次盐碱化(Liu et al., 2025)。这些技术的性能还受到初始土壤渗透性、地下水矿化和排水管间距等因素的影响。

不同的轮作模式,如稻田-旱地轮作和绿肥种植,显著改善了土壤理化性质。它们减少了表层土壤pH值8.5–12.3%、EC 8.5–12.3%和总盐分含量18–25%,同时提高了钾和硝酸盐等养分的可用性(Liu et al., 2024, Zhou et al., 2014)。通过系统的综合管理措施,河套灌区的土壤环境和农业生产力得到了显著改善。从1991年到2014年,该地区盐碱地的总体范围呈现下降趋势(Guo et al., 2018, Yu et al., 2010)。针对不同土壤类型的定制化修复策略有效逆转了区域盐碱化,其成功取决于对灌区独特气候、水文和土壤条件的深入理解和适应。

#### 潮湿沿海地区

受海水入侵和潮汐动态影响的沿海盐碱土壤具有高盐度和复杂的离子组成,浅层含盐地下水位和地下水与土壤基质之间的频繁水盐交换(Chen et al., 2020)。在这些条件下,强烈的毛细作用是盐碱化的首要机制,盐分随着水分的运动不断向表层迁移,即使经过淋洗,仍会导致盐分迅速复现。淋洗仍然是改善沿海盐碱土壤的重要技术,但其效率受到区域特定环境因素的严重限制。这些土壤通常表现出低渗透性,饱和水力传导率约为6.6×10?? m·s?1,这极大地限制了盐分去除效率。它们还表现出高EC(EC?:?为13.58 dS·m?1)、高交换性钠百分比(ESP为54.84%)、低肥力、高粉质粘土含量、结构差和排水不良,这些因素都严重抑制了植物生长和土壤生态功能。

在沿海盐碱土壤中,深垂直旋耕技术相较于传统深翻技术具有显著优势。它有效地打破了压实的土壤层,提高了土壤渗透性,并将0–20厘米和20–40厘米层的平均渗透率分别提高到2.62厘米·小时?1和1.28厘米·小时?1,显著高于传统耕作。这种实践还促进了盐分向更深的土壤层迁移,使0–60厘米层的平均脱盐率提高了16.32%。同时,它保持了40–60厘米层的土壤体积含水量在0.428厘米3·厘米?3,从而实现了沿海盐碱土壤中水盐运动的协调调控(Li et al., 2022b)。

有机改良剂近年来因其成本效益和广泛应用而受到研究关注(Wang et al., 2022b)。将24吨/公顷的牛粪堆肥施用于20厘米深度,已被证明可使土壤有机质含量增加15–52%,显著降低土壤pH值和盐碱度,并增加玉米产量6.0–28.4%。同样,鸡粪与氮肥(150毫克/千克)的结合显著提高了土壤氮矿化和硝化,使硝酸盐氮和净矿化氮含量分别增加了24.32%和73.19%,尽管也增加了硝酸盐淋洗的风险。相比之下,生物炭的应用显著抑制了硝化,使铵氮增加了85%,硝酸盐氮减少了24.77%,从而有效缓解了氮损失(Hu et al., 2020, Li et al., 2022a)。

淋洗实验表明,腐植酸改良剂的应用对土壤性质有积极改善。脱盐效率提高了1–8%,0–20厘米层的土壤水分含量增加了14.12–17.02%,盐碱度降低了10.92–47.86%,并显著提高了小麦产量(Huang, 2022)。此外,作为有机改良剂,腐植酸通过增加有机质含量改善了土壤肥力和缓冲能力。其活性官能团与土壤颗粒形成有机-矿物复合物,从而促进团聚体形成,提高阳离子交换容量,并增强土壤对酸碱波动的抗性(Bai et al., 2018)。

尽管有机改良剂可以改善土壤理化性质并促进有机碳封存,但外源性碳输入应谨慎管理,以避免刺激CO?排放和无机碳损失,这可能破坏土壤碳库平衡(Cui et al., 2022, Wang et al., 2024d)。在印度沿海地区,Kumar等人(2020)实施了一种综合方法,结合冬季作物种植、耐盐水稻品种、雨水收集灌溉、稻鱼共生和精准营养管理。这一系统将水稻产量从2.9–3.3吨/公顷提高到3.5–4.0吨/公顷,表示提高了20–30%。此外,浅层淡水抽采和储存技术提高了雨水利用率,将复种指数从114%提高到186%。当与生物炭等有机改良剂结合时,该综合系统进一步提高了土壤结构和作物产量。

盐碱土壤修复策略应通过全面评估区域气候条件、土壤理化性质和经济可行性来制定,以建立适应性更强的综合系统(见图5)。根据不同区域的水盐动态,开发了定制化方法。在干旱地区,采用滴灌与覆盖结合以抑制蒸发和控制盐碱度;在河套地区,优化灌溉和排水与节水型深翻结合以调控冻融驱动的盐分运动;在沿海地区,深垂直旋耕提高渗透性,有机改良剂改善土壤肥力并抑制盐碱度。这些差异化的技术措施为不同农业生态区的可持续农业发展提供了科学基础。这些区域适应性技术在提高耕地生产力、促进生态韧性以及实现土壤和水资源的可持续利用方面表现出显著效果。为了支持实际应用,应建立区域治理优化机制。长期的现场监测应系统地与动态调控协议结合,以确保修复措施的持续有效性。

### 修复技术评估方法

对关键农业生态区修复技术适应性的分析表明,技术性能在不同地理背景下存在显著差异。因此,科学优先级和可持续实施修复策略需要通过多维、分层和多视角的评估框架进行。因此,本研究采用了一个综合的多方法评估框架,以系统评估各种修复措施的综合效果。该框架明确界定了每种方法的具体适用性和功能。

#### SWOT分析

SWOT分析已被广泛用于评估盐碱土壤修复的内部优势和劣势,以及外部机会和威胁,从而支持农业修复的科学决策(Ghazinoory et al., 2011)。SWOT矩阵由四个战略象限组成:最大-最大(优势/机会)、最大-最小(优势/威胁)、最小-最大(劣势/机会)和最小-最小(劣势/威胁)(Playán et al., 2024)。通过灵活应用这些战略组合,可以增强修复效果,同时促进盐碱生态系统中的可持续农业发展(见图6)。

SWOT分析过程:首先,识别研究对象的关键内部优势和劣势。其优势包括有效的可部署策略、独特的技术方法和政策支持。这些劣势包括需要改进的方面,如治理成本高和技术限制。其次,该分析考察了主要的外部机会和威胁。机会来自农业现代化和生态恢复的需求,而威胁包括气候变化、人为压力和水资源短缺。第三,该分析将内部优势和劣势与外部机会和威胁对齐,以确定可利用的优势和机会,以及需要解决的劣势和威胁。最后,该分析基于分析结果制定有针对性的行动计划。

#### 改进德尔菲法

SWOT分析产生的差异化策略提供了决策的定性基础,但其相对优先级仍需进一步量化。为此,本研究采用了改进的德尔菲法,以交叉验证和排名SWOT矩阵的结果。

该过程如下。首先,将表2(见下文)中识别的战略方向(如“农业光伏”、“地下排水”和“建立耐
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