不毛碱地变良田这是啥魔术
来源： 科技日报 2010年01月29日
■ 新闻背景
碱地是盐碱地的类型之一，它主要分布在我国北方干旱和半干旱地区。一直以来，碱地极大地影响着我国的农业生产和生态环境。无雨水之时，碱土土地严重板结，一道道深深的裂痕纵横延伸，愣是把这一方土地变成了“龟田”；然而，即使下了雨，老百姓也高兴不起来，“龟田”是暂时消失了，摇身一变，却又成了“沼泽”，“你的脚踩进去是根本拔不出来的”。
据第二次全国土壤普查资料统计（1996年）：我国的盐碱土面积约为 3500万公顷，其中碱土面积870万公顷。由于气候等多方面的原因，这一数字还在不断增加。碱土土壤不仅不能使作物很好生长，有的还对作物有毒害作用，更有甚者，有的碱化土地寸草不生，长年荒芜。
对于碱化土壤、特别是重度碱化土壤，传统的大量灌排法基本无效。因此，对碱土土壤的改良成为农业生态建设中面临的最为棘手的挑战。
刘谦因为魔术走红，清华大学热能工程系徐旭常院士、陈昌和教授课题组也是一群“魔术师”，他们因利用燃煤烟气脱硫废弃物改良碱化土壤而深受东北、西北地区农民朋友的欢迎。
1999年，清华大学和内蒙古农业大学合作，针对内蒙古土默川平原碱化土壤的特点，在托克托县伍什家乡选择40亩土地用脱硫废弃物进行改良试验。默川平原的试验田土地板结得很厉害，踩上去硬邦邦的，“像是水泥地一样”，放眼望去，映入眼帘的只有一片黄土。
看着这块爹不疼、娘不爱的碱土地，陈教授指导大家把脱硫废弃物按比例撒到田间，引水浇灌田地。改良后的土壤pＨ值、盐分含量和碱化度明显降低，土壤松软，空隙增多，土地渗透性提高，土壤板结明显改善。
2000年，他们在这块不毛之地上种上了玉米，几天之后，玉米竟奇迹般的破土而出，而且长势很是喜人，生机盎然。这可是个奇闻！
从此以后，当地的老百姓都很佩服这群有学问的人，他们说“这些人就是魔术师”，就在地里撒些灰灰的粉末，就能让这多年的碱土地里长出庄稼，真是跟魔术一样！
那么，脱硫废弃物究竟为何物？它是怎么变“废”为“宝”的？对后续施肥有要求吗？改良效果会反弹吗？这种方法安全吗？……
——种种疑问——
“魔术”是怎么变的？
根据碱性土壤的碱化程度、pH值，撒入适量的脱硫废弃物，不毛之地很快就变成了肥沃良田，当季我们就可以看到效果，而且越是碱度高的田地效果越是明显。这真是如同魔术一般神奇！唯一不同的是，真正的魔术都是假的，用的是障眼法；而我们的“魔术”却是真的。那么，我们这个真实的“魔术”是怎么变的呢？
其实，这个魔术最主要的道具就是脱硫废弃物。脱硫废弃物，顾名思义就是煤烟燃烧脱硫后剩下的物质，它的主要成分是石膏（CaSO4·2H2O），占废弃物的90.32%。我们把石膏粉撒到地表，经过物理搅拌和引水灌溉，这时石膏中的钙离子就会把土壤胶体中的钠离子等阳性离子置换出来，形成钙胶体和有机-无机复合体，改变了土壤团粒结构，降低土壤的碱化度，提高土壤通透性。
至此，这个“魔术”就成功了。
与天然石膏不同，脱硫石膏的颗粒非常的小，只有50微米左右，所以很容易与土壤中的成分发生混合化学变化。这也是为什么用脱硫石膏改良碱地可以很快见效的原因。“由于脱硫石膏本身具有很强的吸水性，所以它可以有效保持土壤水分，为顺利出苗提供保证。”
种什么庄稼、施什么肥？
碱土土壤被脱硫石膏改良以后，对庄稼的种类会不会有所选择限制呢？陈教授给了我们一个斩钉截铁的否定，“不会！”
陈教授介绍，碱性土壤被改良以后，它的pH值、碱化度和盐分等都随之降低，它将变得和当地的良田一样。当地良田的养分含量和当地的气候、降雨量等环境条件适宜种植什么庄稼，我们就种什么就可以了。内蒙古兴安盟的人们把200亩地分成很多块来种，把当地能种的庄稼都种了，收成都与当地良田的水平差不多，有的甚至超过了当地良田的产值。
笔者看到一张科研人员在内蒙古兴安盟科右中旗的试验田里拍摄的照片，一些收获后的燕麦又在旧茬上重新发了新芽。这个地方本来一年只能收一季作物，现在竟然又发出了新芽！当地的农民很高兴，他们认为虽然二茬不能收获燕麦，但是可以把麦苗收了做饲料，这也是一项收入。
用脱硫石膏改良的田地不但不会对植物种类有所限制，还会给农民提供更多的选择机会。“他们可以摆脱碱性土壤本身的限制，选择种植经济收入较高的农作物。即使某些地方不适宜种庄稼，我们还可以种树嘛！”
用脱硫石膏改良的土地，无论在什么阶段都对肥料没有特殊的要求。但是，陈教授建议“开始的时候最好能施有机肥，不要施化学肥料。这不是因为它对肥料有选择，而是因为碱性土壤一般来说都非常的贫瘠。”
能一劳永逸吗？
既然降低碱性土壤的pH值是通过脱硫石膏中的钙离子置换出土壤胶体中的钠离子等阳离子来完成的，那么这些被置换出来的钠离子若干时间以后，会不会重新回到土壤胶体中来，重新增加土壤的碱性呢？
由于脱硫石膏中的钙离子对土壤胶体上的钠离子的代换需要一定时间，而且所需时间的长短与土壤水分关系极大，这就意味着对于碱化土壤所处的缺雨少水的干旱和半干旱地区来说，土壤改良后的一段时期内，效果会一年比一年好，第二三年以后效果更好。
陈教授说，“我们现在所有的改良土壤都只施了一次脱硫石膏，根据我们每年传回来的跟踪数据，它们的pH值每年都在不断降低，至今还没有出现任何回升的现象。沈阳、吉林的小块试验田已经改良了15年，至今状态依然很好。”
陈教授表示，因为该技术之前从来没有人用过，所以具体每施一次脱硫石膏能持续多少年，现在还不能准确回答，他们希望能尽快从理论上找到答案。但是，“由于用脱硫石膏改良碱地、对环境不会产生任何不良的影响，而且经济成本也比较低，所以即使是15年后pH值升高了，我们再施一次就可以了。”
从这种意义上来讲，“用脱硫石膏改良碱地也可以说是一劳永逸了”。
——核心解答——
脱硫石膏改良盐碱地，绝对安全！
随着像“三聚氰胺”等恶性事件的曝光，人们越来越重视粮食安全、食品安全的问题。用煤烟燃烧后的脱硫废弃物改良盐碱地，这种方法安全吗？吃了这些土壤里生长出来的粮食会不会导致哪些病症的发生？这是我们最关心的问题。
其实，这也是陈昌和教授他们最关心的问题，“如果种出来的粮食不安全，那么我们改良碱土地的意义就不存在了。”
陈教授告诉我们，煤燃烧后的烟气首先要经过除尘装置，除尘过程可以脱除99%以上的含重金属粉煤灰。
所以脱硫废弃物中重金属的含量非常低，陈教授说，“我们委托‘中国农业科学院土壤肥料研究中心土壤肥料测试中心’、‘ 农业部谷物品质监督检验测试中心’和‘国家食品质量安全监督检验中心’等单位对改良后的碱土土壤中重金属的含量进行监测，对作物的根部、桔梗以及种子中的重金属含量进行追踪监测，数据显示都在国家标准允许值以下，有些地方还会大大降低原来土壤中的重金属含量。” 据陈教授介绍，该项技术已经在黑龙江、辽宁、吉林、内蒙古、天津、宁夏、甘肃、青海、新疆、山西等我国北方有碱化土地的大部分省区施用。“利用燃煤烟气脱硫废弃物改良碱化土壤，无论对土壤还是作物都是安全的。”陈昌和教授很有把握地说。
脱硫石膏改良盐碱地，一举多得！
谈到用脱硫石膏改良盐碱地有什么优势时，陈教授表现的有些兴奋，“用脱硫石膏改良盐碱地，这是一举多得的事情！”“现在人类面临着全球暖化、能源耗竭、资源匮乏、环境恶化、粮食短缺、疾病肆虐和金融危机等七个大问题，我们这项技术就与前面五个方面的问题直接相关。”
用脱硫石膏改良盐碱地不仅可以解决我国粮食安全、增加耕地面积和农民收入的问题，它还可以消除燃煤烟气脱硫废弃物对环境的二次污染的问题。另外，它还可以通过改良后的土壤及其植被的光合作用固定温室气体CO2等，将无机碳变成有机碳固定起来，有效地缓解温室效应。无论从经济或技术方面考虑，这是目前任何CO2处理方法无法相比的。
陈教授表示，用脱硫废弃物改良碱地集中体现了发展农业、增加能源、保护环境和实施循环经济的国家战略，是一个成本很低且能立即收到显著效果的“多赢”项目。
谈到“成本”问题，陈教授显得有些焦虑，“虽然该技术的成本很低，但是像水、电路等基础设施建设和脱硫石膏的运输费以及作物种植、管理等费用加起来也是一笔很大的开支。这些地方的老百姓又比较贫穷，这些年来，我们课题组负担了很大一部分项目开支，随着开发改良规模的扩大，我们已经无力负担，所以资金成了我们这个项目能否广泛推广下去的一个关键问题。希望得到国家相关部门的重视与支持。”
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