中国农业大学胡树文教授团队:中国盐碱地系统治理与生态修复研究进展

摘要

盐碱地治理是保障全球粮食安全、促进区域可持续发展及维护生态屏障稳固的关键环节。近年来，相关研究与治理理念已从单一农业目标转向以生态优先为核心的综合治理。本文综述了以水资源为依据的区域划分、以土壤结构修复为中心以及以系统治理为目标的盐碱地治理原则框架。水资源划分强调根据水资源约束和承载能力进行区域性治理；土壤结构修复是调控水盐与养分循环的关键，需依赖生物、物理与化学等措施的协同作用；系统治理旨在统筹生物、环境及社会经济要素，以最终实现生态优先的目标。未来需构建多学科融合的理论框架，发展高效、低成本且环境友好的综合治理技术体系，并建立融合多元生态系统服务价值的评估与激励机制，以推动盐碱地治理的规模化与可持续应用。

02

关键词

盐碱土壤；综合治理；水资源承载力；土壤结构修复；粮食安全

03

引言

盐碱化源于自然或人为干扰导致的土壤盐分过量积累，严重损害生态系统结构与功能。在这一状态下，农业生态系统受到的冲击尤为显著。具体表现为种子萌发与根系发育受抑，出苗率低、生长迟缓；土壤结构恶化及离子毒害阻碍水分养分吸收，降低肥料效率，加剧生理干旱；同时抑制有益微生物活动，削弱有机质分解与养分循环。长期来看，土地生产力与稳定性持续下降，农业系统抗逆能力减弱，最终威胁区域粮食安全与农业可持续发展。中国盐碱地治理历史悠久，早期基于经验观察，缺乏系统理论。19世纪末起，研究转向机理探索，建立水盐运移理论体系，实现科学化。当前盐碱地领域的综述主要涵盖3类：其一，针对特定改良材料或技术的机理与效果评述；其二，聚焦特定耐盐作物的生理机制与栽培模式；其三，围绕关键农艺措施或总结特定区域的治理技术。本文从应用生态学视角，提出“以水定地、结构修复、系统治理”的递进策略，将盐碱地视为“环境-生物-人类活动”互作的复合生态系统，强调在生态承载力下优化资源，恢复土壤功能以提升韧性，实现生态协调与可持续利用。本文剖析该框架的逻辑、依据及边界，构建评估体系，推动盐碱地改良从技术集成迈向系统优化。

04

盐碱地治理需坚持以水定地原则

1. “以水定地”原则的科学内涵与理论框架向

“以水定地”原则的科学内涵与理论框架植根于国家层面提出的“以水定城、以水定地、以水定人、以水定产”战略体系，其核心在于将水资源视为区域发展的最大刚性约束，以水资源承载力为基准，科学规划土地利用格局、农业发展规模及生态保护目标，从而协同实现水资源可持续利用与区域协调发展。随着理论框架的持续深化，该原则已系统整合水资源配置理论、土壤水盐动力学机制与生态水文过程等多学科知识体系，凸显“以水定地”不仅是一项技术实践，更是一项涵盖政策规划、动态监测与综合评估的系统性工程，为区域土地资源优化配置与国家粮食安全战略奠定了科学基础。

2. 盐碱地治理的水资源约束评估

盐碱地治理的核心矛盾之一在于淋洗盐分的高需水量与区域有限水资源之间的失衡，这直接制约了治理规模与可持续性。淋洗盐分作为盐碱地治理的基础措施，其需水量显著高于常规农业用水，形成额外水资源压力。淋洗盐分需水量受土壤初始含盐量、目标脱盐深度及灌溉方式共同影响。可见，盐碱地治理首先面临水资源“量”的绝对不足，淋洗盐分加剧了水资源竞争。

盐碱地治理中的水资源约束评估需实现从单一水量评价向水质、水生态与工程条件的系统诊断转变。当前评估方法呈现三大趋势。一是精细化需水分解，即分别计算作物蒸散需水、有效降水与淋洗需水，明确不同作物及盐碱程度下的耗水结构，为优化种植制度提供依据。二是淋洗效率的定量优化。三是基于承载力的分区管控，对超载区实行生产总量控制，在潜力区适度开发，实现差异化管理（表1）。未来需融合高精度水盐运移模型与宏观承载力模型，并借助遥感与机器学习技术克服土壤参数的空间异质性，最终实现盐碱地治理规模与区域水资源可持续利用能力的精准匹配。

表1 不同区域盐碱地治理时水资源消耗关键参数

3. 基于水资源承载力的盐碱地治理分区与技术模式

我国盐碱地呈现大分散、小集中的空间格局，其分布与程度由水可用性主导。东北与华北平原因地下水抬升和灌溉不当形成苏打盐碱地；新疆、青海、甘肃等干旱区蒸发强烈，盐分表聚形成氯化物-硫酸盐荒漠盐土；东部沿海受海水倒灌影响，发育带状氯化物滨海盐土。

东北与华北平原盐碱地治理中，水稻栽培广泛应用，但大量耗水威胁区域水安全。水改旱模式通过前期淹水淋盐、后期旱作利用降水，构建了节水增产路径，然其高度依赖区域水文条件，需长期监测地下水动态与水盐平衡以评估可持续性。

干旱区盐碱地治理中，滴灌虽提升水分利用效率，但淋洗不足且排水不畅时易引发次生盐渍化。咸水灌溉通过控制土壤基质水势阈值维持总土水势，然而该方法依赖良好的排水条件，需科学评估以避免加剧盐碱化风险。

东部沿海盐碱地治理核心在于系统调控水资源，将地下水位控制在临界深度以下，构建以排水为核心的水盐调控体系，实现生态修复与可持续利用。

05

以改良土壤结构为核心，多维度治理措施协同

1. 土壤结构是调控盐碱土壤关键过程的枢纽

土壤结构是陆地生态系统的核心组成部分，是调控关键土壤过程的枢纽。良好的土壤结构可显著增强持水能力与入渗速率，优化气体交换效率，促进有机质分解及养分循环，为植物根系提供有利的物理环境，并提升土壤抗侵蚀性。同时，作为微生物的主要栖息地，土壤结构的复杂性维持了微生物群落多样性，并调控其生命活动。然而，盐碱胁迫通过化学与物理过程的耦合反馈机制，严重破坏土壤结构。这种结构退化进一步加剧盐碱障碍。因此，土壤结构成为调控水分、养分及溶质在土壤表层与剖面中运移与分布的关键因子，深刻影响植物生长发育及资源利用效率。鉴于此，盐碱地改良必须实施“控盐排盐-结构改良”的协同策略：仅侧重结构改良而忽视盐分管控，其效果难以持续；反之，单纯依赖洗盐而不改善结构，则效率低下且易反复。

2. 土壤结构变化的关键指标

土壤盐碱化过程通过改变胶体表面性质、溶液离子组成以及颗粒间相互作用机制，显著影响土壤团聚体的形成与稳定性，从而直接重塑土壤结构。这种结构性变化进一步制约着水分入渗能力、盐分迁移路径以及根际气体交换效率，进而削弱土壤的生态水文功能。在宏观尺度上，土地利用方式与管理措施是调控水稳性团聚体含量的关键驱动因素。从微观机制来看，盐碱土改良过程中胶体颗粒通过氢键作用与钙离子桥接等方式发生选择性凝聚。随着先进观测技术的发展，土壤结构研究已进入三维定量化阶段。研究体系呈现出从宏观现象到微观机理、从静态描述到动态模拟、从结构解析到功能映射的系统性演进脉络，构成了当前盐碱地土壤结构研究的核心框架。

3. 盐碱地治理时需要生物、物理、化学与工程措施并举

生物、物理、化学和工程措施均对土壤结构的改善具有关键作用。生物措施主要包活盐生植物和微生物肥料等类型。物理措施包括灌溉、耕作和覆盖，直接改变土壤孔隙结构与水盐动态。化学改良剂通过离子交换与团聚体稳定化直接优化土壤理化性质。腐殖酸和生物炭是代表。工程措施通过调控地下水位和淋盐效率间接改善土壤结构。综上，土壤结构改良已发展为融合多类技术的系统过程。未来需进一步聚焦措施的成本效益与长期生态效应，并针对不同盐碱类型区优化组合模式（表2）。

表2 不同盐碱地治理技术的比较

06

坚持系统治理思维和生态优先原则

盐碱地治理成效直接关系全球粮食安全、区域可持续发展与生态屏障稳固。系统治理强调统筹土壤改良、水资源调控、生物适应性及社会可行性，推动治理向多技术耦合与流域协同转变。坚持生态优先，意味着将目标从单纯提升生产力，转向恢复并维持生态系统的健康、稳定、韧性及其服务功能。

1. 系统治理思维要求盐碱地治理协同提升土壤健康、质量及多功能性，这是生态优先原则的内在要求。尽管盐碱地垦殖为农田后的土壤质量变化已获大量研究，但当前评估体系仍存局限。盐碱土系统复杂敏感，需多维度综合评价框架，综合指数法、模糊综合评价法、灰色关联度法及土壤质量指数法等集成方法应用较多，其中土壤质量指数作为关键工具，已用于量化治理后土壤状态。当前研究进展推动治理策略从侧重单一理化性质改良，转向融合物理、化学、生物属性及生态系统服务功能的系统治理新范式，标志着生态优先原则的深入落实。

1. 践行生态优先原则需在系统治理框架下，综合考量生态系统服务价值、成本收益及潜在生态风险，以衡量治理长期可持续性。盐碱地垦殖在恢复土地资源、提升全球粮食安全方面潜力巨大。但垦殖在增强粮食供给服务的同时，可能对其他调节、支持及文化服务功能产生复杂影响，需系统价值权衡。早期评估指标与方法未充分契合盐碱农田特殊性，且不同方法导致结果差异大，增加决策难度。近期研究量化垦殖前后全口径生态系统服务价值变化，并发展融合成本效益分析与产量预测模型的综合评估框架，审视经济与生态可行性。这标志着评估从单一产出导向转向兼顾生态经济-社会效益的协同评估，为验证生态恢复与粮食生产双赢潜力提供依据，支持优化治理投入、设计生态补偿及管控风险，推动生态优先原则实质性落地。

07

盐碱地治理的多维度挑战

1. 在农业生产方面，盐碱地治理面临技术有效却难以大规模推广的核心矛盾。物理措施对工程长效性关注不足；化学措施可快速降低土壤碱化度，但作用时效短、过量施用抑制生长并存在二次污染风险，且缺乏全生命周期环境安全评估；生物措施受区域气候特异性强和田间稳定性差限制。当前研究多停留在单一技术评价，对多措施协同机制解析不深，长期监测数据匮乏，导致理论向实践转化断层；现有结论基于特定农业管理模式，普适性受限；微观生态过程与功能性基因产物作用机制未通过组学技术系统验证，制约策略精准性。

1. 在生态保护维度，部分研究揭示了传统治理模式显著压缩生态用水空间，可能导致区域性地下水位下降，引发湿地面积缩减、生物多样性锐减及气候调节功能退化等问题。相关策略未有效纳入全球可持续发展框架，缺乏系统性政策与资金支持，且土地利用变化与社会经济不确定性影响经济效益评估准确性。当前评估聚焦单一指标静态分析，缺乏水-盐-植被-土壤多要素耦合动态模型，尤其忽视极端气候下生态阈值变化不确定性，使得生态保护与治理开发的权衡策略缺乏前瞻性科学依据。

1. 环境治理维度存在成本效益失衡与长期监管机制缺失等问题。重度盐碱地治理工程量大、投入高、见效慢，水资源浪费与高能耗成本制约可持续发展与社会参与。化学改良剂过量施用可能导致有害物质累积，外源材料环境归趋不明，存在破坏土壤微生物群落和污染水体风险。缺乏县域单位土壤诊断基准体系，关键指标动态跟踪不足，遥感与传感技术多尺度监测数据在尺度转换与同化方面精度有限，难以支撑长效管理决策。现有环境治理策略侧重短期效果，对技术模式可持续性、区域政策协同性及生态补偿机制系统设计缺乏统筹，导致治理效果难以巩固。

08

展 望

1. 未来盐碱地治理亟需构建融合多尺度过程与多学科知识的系统性理论框架，以应对生态系统复杂性带来的科学挑战。应充分利用转录组学、蛋白质组学等前沿技术，从分子水平直接评估功能基因产物的活性动态，突破传统理化指标对土壤健康表征的局限性，深化对胁迫响应机制的理解。在此基础上，系统解析盐碱环境下碳、氮、磷循环关键酶的活性变化及其微生物驱动机制，结合群落组装理论揭示环境筛选、扩散限制与种间互作在调控土壤功能中的相对作用。尤为重要的是，应建立土壤生态系统多功能性的量化评价体系，将有机碳固存、养分转化、污染物净化和生物多样性维持等功能纳入统一分析框架，通过多目标权衡分析明确不同改良措施的协同效应，并将其整合至气候变化情景下的动态预测模型中，显著提升理论体系对极端气候事件的适应性指导能力。

2. 技术创新应聚焦高效、低成本且环境友好的综合治理路径，破解当前技术普遍存在的高投入、次生污染及推广受限等问题。重点发展基于遥感与物联网的智能精准管理平台，实现田块尺度水盐动态的实时监测与闭环调控。通过融合无人机多光谱遥感与地面电磁感应技术，构建“空-天-地”一体化的盐碱障碍因子诊断系统，并结合机器学习算法实现土壤盐分空间分布的高精度反演与趋势预测，支撑变量施治决策。在根际调控方面，可通过滴灌定向创建脱盐微区，协同接种耐盐促生菌群，提升作物逆境适应能力；材料研发则应推进生物炭基复合改良剂、缓释型聚合物稳定剂及纳米包埋微生物载体的开发，利用先进封装技术提高功能菌株在恶劣环境中的存活率与定殖效率，延长生态功能持续期。

3. 治理范式的根本转型在于确立“改土+育种”双向互馈的协同创新路径，推动由单一要素干预向系统优化跃迁。应建立基于分子设计育种的耐盐碱作物快速选育平台，整合全基因组选择与基因编辑技术，系统挖掘调控渗透调节、离子区隔化及氧化胁迫响应的关键基因模块，并结合高通量表型组学，在不同土壤改良背景下精准评价品种适应性。与此同时，需深入解析作物-土壤互作机制，特别是根系分泌物如何驱动根际微生物组重构、促进团聚体形成与养分活化，进而反馈改善土壤结构与肥力。最终目标是构建“基因型-土壤改良-管理措施”三位一体的精准匹配决策支持系统，实现从经验主导到数据驱动的治理模式升级，全面提升盐碱地利用的科学性与可持续性。

4. 在政策与实践层面必须建立完善的生态系统服务价值评估体系与长效激励机制，推动治理成果的规模化落地。建议开发涵盖碳汇增量、生物多样性保育、水源调节等多元指标的综合评估工具，避免将复杂的生态效益简化为单一经济参数，确保生态价值在政策制定中得到充分体现。实施分区分类治理策略，依据盐碱化程度制定差异化利用标准：轻度区保障粮食生产安全，中度区发展设施农业与高附加值经济作物，重度退化区转向盐土农业与生态养殖模式。配套构建淡化肥沃层培育、耐逆品种推广与水肥精准管理的技术集成体系，形成可复制、可推广的技术方案。针对资金短缺与生态补偿缺位问题，应设立国家级专项财政支持，强化技术研发与农户参与激励。在适宜区域培育藜麦、碱蓬、菊芋等特色耐盐作物的全产业链，通过品牌化与市场化运作打通“生态产出-产品增值-收益反哺”的良性循环，实现生态、经济与社会效益的协同发展。