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河套灌區鹽堿地改良特色產業研究 版權信息
- ISBN：9787030734433
- 條形碼：9787030734433 ; 978-7-03-073443-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
河套灌區鹽堿地改良特色產業研究 內容簡介
本書對引黃灌區鹽堿地改良利用特色產業進行了系統而深入的探討，提出鹽堿地改良特色產業產品研發基本理論，鹽堿地微生物治理與特色植物種植技術，鹽堿地微生物治理技術體系，鹽堿地特色植物枸杞、葡萄、水稻產業產品研發，以及鹽堿地改良特色產業示范案例與評價。全書圍繞河套灌區鹽堿地特色植物產業化開發，重點研究鹽堿地特色植物產品、種植技術及產品加工技術，盡可能注重產業形成各要素之間整體和局部的關聯認識，以期為擴大鹽堿區耕地面積、降低鹽害、保護農業生態系統、發展鹽堿地產業提供借鑒。 本書可供生態學、地理學、作物學、土壤學、環境學、資源學等學科的科技工作者及研究生參考。
河套灌區鹽堿地改良特色產業研究 目錄
目錄
前言
第1章鹽堿地改良特色產業產品研發基本原理1
1.1脫硫石膏改良鹽堿地提升產品品質基本原理2
1.2弱堿性土壤種植作物提升產品品質基本原理12
1.3鹽堿化土壤種植特色植物提高多糖基本原理16
1.4鹽堿地微生物治理改善土壤環境質量基本原理21
參考文獻27
第2章鹽堿地微生物治理與特色植物種植技術研究29
2.1鹽堿地微生物菌株篩選與治理技術30
2.2鹽堿地治理微生物菌劑研發關鍵技術33
2.3鹽堿地微生物治理特色植物種植技術36
2.4脫硫石膏改良鹽堿地特色植物種植技術60
參考文獻114
第3章鹽堿地改良特色產業產品研發及加工研究117
3.1鹽堿地微生物治理特色產品研發118
3.2鹽堿地優質枸杞分級利用研究143
3.3鹽堿地優質水稻產品及加工研究163
參考文獻176
第4章鹽堿地改良特色產業示范179
4.1堿化土壤改良技術集成示范180
4.2鹽化土壤改良技術集成示范194
4.3次生鹽漬化土壤改良技術集成示范204
4.4鹽堿地微生物治理與修復技術示范210
4.5鹽堿地種養結合技術集成示范213
4.6鹽堿地“適水產業”技術集成示范216
參考文獻221
第5章鹽堿地改良特色產業效益評價222
5.1脫硫石膏改良鹽堿地枸杞特色產業效益評價224
5.2脫硫石膏改良鹽堿地水稻特色產業效益評價229
5.3脫硫石膏改良鹽堿地油葵特色產業效益評價242
5.4鹽堿地微生物治理特色植物產業效益評價257
參考文獻258
前言
第1章鹽堿地改良特色產業產品研發基本原理1
1.1脫硫石膏改良鹽堿地提升產品品質基本原理2
1.2弱堿性土壤種植作物提升產品品質基本原理12
1.3鹽堿化土壤種植特色植物提高多糖基本原理16
1.4鹽堿地微生物治理改善土壤環境質量基本原理21
參考文獻27
第2章鹽堿地微生物治理與特色植物種植技術研究29
2.1鹽堿地微生物菌株篩選與治理技術30
2.2鹽堿地治理微生物菌劑研發關鍵技術33
2.3鹽堿地微生物治理特色植物種植技術36
2.4脫硫石膏改良鹽堿地特色植物種植技術60
參考文獻114
第3章鹽堿地改良特色產業產品研發及加工研究117
3.1鹽堿地微生物治理特色產品研發118
3.2鹽堿地優質枸杞分級利用研究143
3.3鹽堿地優質水稻產品及加工研究163
參考文獻176
第4章鹽堿地改良特色產業示范179
4.1堿化土壤改良技術集成示范180
4.2鹽化土壤改良技術集成示范194
4.3次生鹽漬化土壤改良技術集成示范204
4.4鹽堿地微生物治理與修復技術示范210
4.5鹽堿地種養結合技術集成示范213
4.6鹽堿地“適水產業”技術集成示范216
參考文獻221
第5章鹽堿地改良特色產業效益評價222
5.1脫硫石膏改良鹽堿地枸杞特色產業效益評價224
5.2脫硫石膏改良鹽堿地水稻特色產業效益評價229
5.3脫硫石膏改良鹽堿地油葵特色產業效益評價242
5.4鹽堿地微生物治理特色植物產業效益評價257
參考文獻258
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河套灌區鹽堿地改良特色產業研究 節選
第1章鹽堿地改良特色產業產品研發基本原理 研發基本原理土壤鹽堿化是世界性難題，鹽堿危害造成大量土壤資源難以被利用，農業綜合生產能力下降，在很多地方嚴重影響農業生產。隨著人口、糧食、資源、環境等壓力不斷增大，尋找有效的耕地后備資源并加以整治、利用，是保持耕地動態平衡的主要途徑。鹽堿地是沒有被化肥、農藥污染過的土壤，且重金屬含量較低。只要采取適合的措施進行改良，鹽堿地可以作為我國耕地的后備資源，是發展農業產業的新突破口。開發利用鹽堿地、發展鹽堿地改良特色產業及產品是解決當下問題的重要途徑。應打造以鹽堿地為特色的全國農業創新高地，積極探索以鹽適種、生態優先、用養結合、提質增效的鹽堿地綜合利用特色道路；立足鹽堿地特色優質資源，聚焦耐鹽堿特色物種，構建鹽堿地特色產業體系；研究鹽堿地耐鹽植物高效利用與生態修復模式，采取脫硫石膏施用與微生物綜合改良技術對鹽堿地進行生態修復；發展水稻、枸杞等鹽堿地特色農業產業，開發多糖枸杞、弱堿性生態大米等鹽堿地特色農產品（圖1-1）。 圖1-1鹽堿地稻魚生態產業示范 石膏改良鹽堿地的研究與實踐由來已久，適量施用脫硫石膏可以顯著降低土壤含鹽量，但過量脫硫石膏帶入土壤的鹽分不能及時被淋洗，反而會導致土壤含鹽量增加。因此，科學制定脫硫石膏的用量與施用頻率對于減少脫硫石膏改良的二次污染風險至關重要。脫硫石膏中含有大量的微量和常量營養元素，可以改善土壤的肥力狀況，同時可以有效降低土壤堿化度、pH，改善土壤狀況。微生物肥料能提高、活化土壤養分供給，產生促進植物生長的活性物質，增強植物抗逆性功能；可以增加鹽堿土壤速效養分和有機質等含量，提高土壤脲酶、過氧化氫酶、蔗糖酶等活性，使土壤總鹽含量降低。但是我國微生物改良鹽堿地起步較晚，目前僅處于初始階段。在鹽漬化地塊種植耐鹽、泌鹽作物，可加大蒸騰作用，降低地下水位，防止土壤返鹽減緩地下水位抬升引起的土地次生鹽漬化現象。植物修復是利用植物物種提取、穩定或分解土壤中的有害化合物，這是一種經濟有效的技術。鹽生植物的修復可以減少土地治理的成本，同時減少對土壤和相關生態系統的干擾。澳大利亞和美國的一些研究者，極力主張采取植物修復措施治理鹽堿地，即通過篩選耐鹽作物品種、提高作物耐鹽能力來修復鹽漬化土地。鹽堿地還可以通過種植一些耐鹽堿的經濟植物，如油菜、枸杞、蘆葦等來提高農民的收入，降低土地鹽漬化帶來的損失。植物修復具有經濟效益和生態效益高、節能節水、長期改良、應用面積大等優點。弱堿大米是由弱堿土地里種植、生長、收獲的弱堿水稻加工而來的，而只有在適宜的弱堿土地，才能種植弱堿水稻，生產弱堿大米。研究發現，枸杞多糖參與調節神經內分泌-免疫系統和應激反應。枸杞根系發達，抗寒、抗旱、耐鹽堿能力強，是西北地區防風固沙、鹽堿地改良開發的先鋒品種。綜前所述，明確脫硫石膏改良鹽堿地提升產品品質基本原理、弱堿性土壤種植作物提升產品品質基本原理、鹽堿化土壤種植特色植物提高多糖基本原理、鹽堿地微生物治理改善土壤環境質量基本原理，可為大力發展鹽堿地產業提供理論支持。 1.1脫硫石膏改良鹽堿地提升產品品質基本原理 全球鹽堿土壤面積約為9.6億hm2，我國約有1.0億hm2，占耕地面積的6.62%，主要分布于西北、東北、華北及沿海地區，且鹽堿化土壤面積每年仍在呈不斷增加之勢。社會發展土地資源稀缺、填海工程數量增加，鹽堿地改良成為全球性難題。鹽堿土包括鹽土和堿土兩大類型。鹽土以NaCl為主，其可溶性鹽類物質含量超過2g/kg，對植物生長發育產生嚴重影響；堿土以Na2CO3為主，其陽離子代換量通常大于20%，土壤pH大于8，一般用堿化度來劃分（Kang， 2001）。土壤鹽堿化為易溶性鹽分積累于土壤表層的過程或現象，也稱為鹽漬化。土壤鹽堿化是多種因素共同作用的結果，包括成土母質、氣候、地形地貌、人文活動、水文等多種因素。黃河河套地區有灌溉農田100萬hm2，但1/3以上存在不同程度的土壤鹽漬化問題（圖1-2）。根據2006年調查顯示，寧夏引黃灌區有耕地42.21萬hm2，其中鹽化土壤面積20.96萬hm2，占耕地總面積的49.7%。土壤鹽漬化已經嚴重影響和制約該地區的生態環境與農業的可持續發展。鹽堿化土壤給社會的經濟發展帶來很大的阻力，改良和高效利用鹽堿化土壤成為廣大科技工作者長期研究的課題。 圖1-2黃河河套平原 1.1.1脫硫石膏來源及成分 燃煤火力發電產生的煙氣中含有大量的二氧化硫，故不能直接排放到空氣中，因此煙氣排放前首先要進行脫硫。其在煙氣吸收塔內與氧氣和石灰石吸收劑發生反應，以石膏產物的形式沉淀析出，成為工業固體廢棄物。燃煤電廠脫硫石膏控制裝置見圖1-3。脫硫石膏價格低廉，化學成分與普通石膏相似，由于雜質成分上的差異，兩者在脫水特性、易磨性，以及煅燒后的熟石膏粉在力學性能、流變性能等特征上有所不同。脫硫石膏為淺灰色，性質穩定，主要成分為二水硫酸鈣（CaSO4 2H2O），含量在90%以上，含水量在10%左右，富含S、Ca、Si等元素，還包括碳酸鈣、亞硫酸鈣、氯離子、酸不溶物、氧化鎂等雜質。脫硫石膏作為一種工業副產品，幾乎全部應用于工業生產，尤其是作為建材行業中的水泥緩凝劑，用來制作各種石膏板，作為原材料生產碳酸鈣晶體。除此之外，還能作為筑路路基及現澆墻體材料等。因為脫硫石膏特殊的物理和化學性質，經大量研究證明還可應用于農業生產及土壤改良。有關石膏改良堿土的研究在19世紀后期就已經出現，并取得顯著成果，但受限于成本高、投資大，沒有得到廣泛施用。利用脫硫石膏改良堿土是在20世紀90年代后期才開始的。隨著現代化進程的加快，人們也越來越注意到人與自然的和諧問題，對環境保護的認識也有了顯著的提高。電氣化進入發展新階段，一些主流煤電產業考慮到成本問題使用不脫硫燃煤發電，嚴重污染了環境。燃煤脫硫所產生的二水硫酸鈣（CaSO4 2H2O），具有產量大、利用率低等特點，因此對其再利用成為研究的熱點。近年來，燃煤電廠引入煙氣脫硫技術以減少SO2排放，F行的脫硫技術絕大多數以鈣基物質作為吸收劑，*終生成一種脫硫副產物（脫硫石膏），見圖1-4。 圖1-3燃煤電廠脫硫石膏控制裝備 圖1-4燃煤電廠脫硫石膏產品 利用脫硫石膏改良鹽堿地已經引起國內外的廣泛關注。目前，脫硫石膏在工業及農業領域都實現了資源化。脫硫石膏在工業上的應用主要是作為建筑原材料，在農業上的應用則是作為化學改良劑，對酸性土壤和堿性土壤都能進行改良。利用脫硫石膏改良酸性土壤已取得顯著效果，脫硫石膏改良堿土的效果也十分明顯。利用脫硫石膏改良堿土是我國改良堿土的重要措施之一。脫硫石膏作為一種化學改良劑，能夠有效改良堿土，并且不影響土壤中重金屬的含量（王遵親，1993）。另外，脫硫石膏中還含有大量的微量和常量營養元素，可以改善土壤的肥力狀況（張國榮和王海巖，1985；張兆琴等，2012）。2000年以來，我國在黃河河套地區的內蒙古土默川平原、寧夏西大灘等地開展了利用脫硫石膏改良鹽堿地施用技術的田間試驗研究。研究發現脫硫石膏可以有效降低土壤堿化度、pH和可溶性Na+含量，提高作物的產量。 1.1.2脫硫石膏改良鹽堿土基本原理 脫硫石膏改良鹽堿土的原理是基于酸堿中和的基本理論，通過向土壤中施加化學改良物質，以此來降低土壤堿性和可溶性鹽的含量。其基本原理是利用脫硫石膏中含有的Ca2+置換土壤膠體中吸附的Na+（來自土壤中的Na2CO3、NaHCO3），并通過淋洗將其排出土體，以達到改土治堿的目的。土壤膠體粒子長期與鹽堿土中的Na2CO3、NaHCO3、NaCl等接觸，成為含Na+膠體粒子，而含Na+膠體粒子在土壤中有較好的分散性，能散布在土壤顆粒之間的細縫中，形成致密、不透水的板結土層。不易透水的含Na+板結層摻石膏后，因Ca2+比Na+對土壤中膠體粒子的吸附能力強，原已吸附的Na+會與土壤溶液中的Ca2+發生離子交換，而含Ca2+膠體微粒的外層不吸附水分子，膠體微粒自己能互相靠近而聚團，土壤就不會板結，這些過程反復進行后，土壤就形成了穩定的團粒結構，從而有利于農作物根系生長、對土壤水分和養分的吸收。土壤中主要的堿性物質有交換性鈉、碳酸鈉和碳酸氫鈉。石膏與其反應的化學方程式為這3個方程式也為石膏改良堿化土壤中的石膏用量問題提供了理論依據。改良堿土的堿性物質轉換為無害鹽類后，根據“鹽隨水走”的水鹽運行規律，灌水使得土壤的無害鹽類排出，堿土改良取得顯著效果。鹽堿土壤通透性差，在失水過程中易形成土層龜裂，不利于植物生長。傳統的灌水很難去掉土壤中的Na+。鹽堿地施用脫硫石膏，經土壤中水溶解后可形成Ca2+，而Ca2+能夠替換土壤膠體上的Na+，不易吸附水分子，可使膠體微粒間形成微粒團。當水分子滲入微粒之間時微粒團膨脹，當失水時微粒團則龜裂。這一過程的反復則使土壤疏松，透水性增強，利于植物根系擴展，吸水吸肥能力增強，從而達到鹽堿土改良的目的。 國內外學者廣泛聚焦于脫硫石膏對土壤的影響，研究表明脫硫石膏可以用來改善土壤質量（Kim et al.，2017）。硫石膏施用于堿性土壤中，硫酸鈣微溶于水中，溶解在土壤中的Ca2+會置換土壤中的Na+，從而降低土壤的pH，同時提高土壤的吸附能力，使土壤的保水性大大提高。脫硫石膏施用在酸性土壤中，由于脫硫石膏中還混有少量的CaCO3，會與土壤中的H+反應，從而提高土壤的pH，會對酸化土壤起到一定的改良作用。同時，脫硫石膏在生產過程中會與含有某些微量元素（Fe、Zn、Mn）的飛灰相結合，從而對缺少這些元素的土壤起到一定的改良作用。重金屬在土壤中移動性很小，不易隨水淋濾，也不能被微生物降解，會大量累積在土壤中，也會隨食物鏈進入生物體中，對生物體造成危害。脫硫石膏施用于重金屬污染的土壤中，會吸附土壤中的重金屬離子，減少植物所吸收的重金屬。所以，可以在重金屬污染的土壤中加入脫硫石膏，通過脫硫石膏對重金屬離子的吸附或（共）沉淀作用，改變重金屬離子的存在狀態，降低其危害性。 由于脫硫石膏的主要成分是二水硫酸鈣（CaSO4 2H2O），所以含有豐富的鈣、硫元素。對于植物來說，鈣可以穩定細胞壁，果膠酸鈣組成細胞壁的胞間層；鈣可以穩定細胞膜結構，保持細胞的穩定性；鈣可以促進細胞伸長和細胞分裂；鈣可以參與第二信使傳遞，能結合在鈣調蛋白上，對植物體內許多種關鍵酶
河套灌區鹽堿地改良特色產業研究 作者簡介
肖國舉（1972-），甘肅通渭人，博士，研究員。教育部新世紀優秀人才，寧夏青年拔尖人才，寧夏科技創新領軍人才。干旱氣象學委員會委員，Air, Soil and Water Research；Universal Journal of Environmental Research and Technology；《低碳經濟》期刊編委。Climatic Change；Journal of Agricultural Sciowe； Archives of Agronomy and Soil Science；《農業工程學報》等期刊審稿專家。承擔國家重點研發計劃、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金等項目20余項。獲國家科技進步二等獎1項，生態環境部科技進步一等獎1項，寧夏科技進步一等獎、二等獎各1項，甘肅省科技進步二等獎3項。在Agricultural Water Management；Soil & Tillage Research；Agriculture, Ecosystems & Environment；《農業工程學報》等國內外學術期刊發表論文70余篇，其中SCI、EI期刊收錄20余篇。編著《中國西北地區糧食與食品安全對氣候變化的響應研究》《氣候變化地球會改變什么？》《中國西北地區農作物對氣候變化的響應》等專著10余部。
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