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利用核技术对抗土壤盐碱化:国际原子能机构纪念世界土壤日

2021-12-05 15:36     来源:IAEA     核技术国际原子能机构同位素分析氮15

由于伊拉克的不良耕作方式,盐碱地在该国广泛存在。(图片:伊拉克科技部阿卜杜拉扎克)。
 
毕达哥拉斯曾经说过 “盐是由最纯净的父母所生:太阳和大海”。盐可能是纯洁的,但土壤中的盐分太多,会影响植物生长,使土壤变得贫瘠,威胁到农业生产和粮食安全,这是农民面临的一个主要问题。

今年12月5日的世界土壤日的主题是 "阻止土壤盐碱化,提高土壤生产力",这提高了人们对我们赖以生存的脆弱的土地表层的认识。由于不良的耕作方式、气候变化、海水入侵、土地使用的变化和水坝的渗水,我们正在以惊人的速度失去这一宝贵的自然资源。同位素技术在许多国家被用来研究土壤退化的程度和原因,使决策者掌握正确的数据来保护土壤。

在全球范围内,9.32亿公顷的农业用地(几乎占世界总面积的五分之一)受到土壤盐碱化的影响,其中有6200万公顷的土壤被灌溉。在过去的20年里,75个国家的干旱和半干旱地区每天大约有2000公顷的灌溉土地因盐碱化而退化。然而,盐碱化并不仅仅局限于干旱和半干旱地区。它可以发生在任何景观、任何气候条件下。最脆弱的地区包括中亚的咸海、印度的印度河-恒河、巴基斯坦的印度河、中国的黄河、叙利亚和伊拉克的幼发拉底河、澳大利亚的默里-达林河和美国的圣华金谷等流域。

据联合国粮食及农业组织(FAO)称,为了避免粮食短缺和满足不断增长的全球人口(估计到2050年将增加到近100亿)的需求,农业生产必须在全球增加60%,在一些发展中国家增加100%。

解决土壤盐碱化问题

国际原子能机构与粮农组织合作,正在与因盐碱化而失去土地的国家合作,开发气候智能型农业实践,以缓解土壤盐碱化并保护农业用地。粮农组织/国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心已经与60个国家的机构密切合作,寻找应对土壤盐碱化的可持续解决方案。该中心帮助建设各种同位素技术的能力,以便在土壤盐碱化日益严重的情况下提高养分和水的利用效率,并通过捕获储存在受盐影响的土壤中的大气氮(N2)和碳(C)来增加生物氮(N)的固定。

2014-2019年间,来自10个国家的60名研究人员接受了土壤、养分和水管理方面的培训,以对抗土壤盐碱化。出版了一本开放性书籍,其中包含盐度评估协议,解释了同位素和其他核相关技术的作用,为可持续利用盐碱地(包括高钠含量的土壤)制定缓解和适应措施。通过应用书中描述的一些最佳做法,一些国家的专家已经成功地在盐碱地条件下种植了产量可观的作物。这些作物包括黎巴嫩的小米、约旦和科威特的大麦和红花、叙利亚的秋葵和阿拉伯联合酋长国的藜麦。

"约旦国家农业研究中心主任Nabeel Bani Hani说:"由于与国际原子能机构的联合工作,我们的科学家应用推荐的气候智能型农业实践,成功地在盐碱条件下种植作物。"巴尼-哈尼补充说:"这些做法被展示并传播给45位当地农民,他们已经采纳了这些做法,现在正在盐碱地上愉快地种植大麦。


在约旦受盐影响的土地上种植的秋葵。(照片:Nabeel Bani Hani/约旦国家农业研究中心)

利用盐碱地的灌溉水,这些农民成功地种植了大麦,每公顷的谷物产量为2.5吨--比他们以前在雨养条件下能够达到的产量高出一倍以上。

来自参与国的专家正在交流数据、技术信息、农艺实践和耐盐作物的种子,以相互支持。

应对巴基斯坦的土壤盐碱化问题

巴基斯坦超过四分之一的农业用地受到盐碱化的影响。然而,该国的专家与国际原子能机构和粮农组织合作,制定了不同的缓解方案来解决这一问题。其中包括应用石膏或酸来去除土壤中的盐分,应用动物粪便和化学肥料来提高土壤肥力,通过使用耐盐作物,刮除地表土壤中的盐分并通过良好的灌溉水去除盐分。

没有被植物吸收的过量肥料会导致土壤盐度增加。因此,施用适量的化肥是关键。科学家们使用氮15(15N),一种稳定的氮同位素,这有助于确定作物所需的氮的确切数量。

使用核技术的另一种方式是测量土壤的含水量,以便在植物最需要的时候进行适量的灌溉。虽然传统的水分传感器在盐碱地条件下不能正常工作,但土壤水分中子探头功能良好,是最合适的传感器。

"巴基斯坦核农业和生物研究所(NIAB)首席科学家瓦吉德-伊沙克说:"由于与国际原子能机构的合作,巴基斯坦的盐碱化问题通过应用生物盐水农业技术得到了解决,使我们土地的白脸变成了绿色。


在巴基斯坦受盐影响的土地上放牧的动物。(Photo: M. Zaman/IAEA)

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