摘要
我国盐渍土分布广泛、类型多样，对农业生产构成挑战。不当的农业管理加剧了土壤盐渍化程度，盐分胁迫不仅降低土壤水的渗透势，产生离子毒害作用，还会严重影响氮素循环与作物吸收，导致作物氮素养分利用效率降低。氮素利用效率低、严重影响作物生长的同时，还可能对生态环境造成破坏。因此，提高盐渍土氮有效性成为重点。本文汇总了盐渍土中氮转化过程的特殊性，总结了土壤理化性质、酶活性和微生物对氮转化过程及土壤氮素有效性的影响，对现阶段物理、化学、生物等技术对盐渍土改良的优缺效果进行了评价，并对如何提高盐渍土中氮有效性的方向及措施进行展望，以期为提高盐渍土氮素有效性提供理论依据，促进农业可持续发展。
Abstract
Saline soil is widely distributed and of various types in China，which poses a challenge to agricultural production． Improper agricultural management aggravates soil salinization．Salt stress not only reduces the osmotic potential of soil water and produces ion toxicity，but also seriously affects nitrogen cycling and crop absorption，resulting in a decrease in nitrogen nutrient utilization use efficiency．The decrease of nitrogen use efficiency will not only seriously affect crop growth，but also pollute the environment．Therefore，it is particularly important to improve the nitrogen availability in saline soils．In this review，the particularity of the nitrogen conversion process in saline soils was summarized，and the effects of the interaction of the factors on the nitrogen conversion process and soil nitrogen availability were analyzed from the perspectives of salinity， soil pH，water content，soil enzyme activity and microorganisms，etc．The research progress of soil regulator，engineering improvement and biological improvement technology in the current research on saline soil improvement was summarized．The advantages and disadvantages of different technologies were analyzed，and the main directions and technical measures for improving nitrogen availability in saline soil in the future were prospected，in order to provide theoretical basis for improving nitrogen availability in saline soils and promote sustainable agricultural development.
氮素是植物生长的必需元素，可促进植物细胞的分裂和增长，增强植物的光合作用和营养吸收。全球农田每年施氮量达 1.2 万 t，而氮素的利用效率不到 50%，大部分氮素或以气体形式扩散到大气中，或随水流失[1]。我国耕地占世界耕地面积不到 9%，但是我国每公顷施用的化肥量却高达 400 kg，远远高出发达国家 225 kg 的安全化肥施用上限[2]。尽管如此，过量施肥并没有带来粮食高产，反而带来一系列环境问题[3]。因此如何提高氮肥利用效率是目前农业生产研究中重点领域之一。
盐渍土是经过盐化和碱化两个过程所形成的各种盐化、碱化土壤的总称，其特征主要表现在可溶性盐离子含量或可交换性钠离子含量较高[4]。根据土壤含盐碱离子的不同，盐渍土分为盐土和碱土两类。一般当土壤中盐离子含量高于 0.1%、土壤 pH 高于 8.0 或钠碱化度高于 5% 时，就纳入盐渍土的范围。据统计，我国盐渍土面积约有 667 万 hm2，占世界盐渍土壤总面积近 1/10[5]。在人口快速增长、资源不当利用以及极端气候等因素的影响下，世界各地出现了不同程度资源短缺和粮食安全的问题。作为潜在的农用土地资源，盐渍土备受各界人士关注[6-8]。盐渍土中高盐浓度和碱性环境会抑制硝化细菌的活性，降低硝化速率，减少土壤中硝态氮的含量。同时盐渍土中缺氧环境和高 pH 会促进反硝化作用，使硝态氮还原为气态氮如氮气（N₂）、氧化亚氮（N₂O）逸散到大气中，导致土壤中硝态氮的损失。土壤氮素转化是农田生态系统氮循环过程中的重要驱动机制[9]，不仅影响着农田土壤的供氮能力及农田生态系统的可持续生产力[10]，还影响全球气候变化及水土环境安全[11]，未被作物吸收利用的氮素通过氨挥发、N2O 排放及淋溶等途径损失，导致作物氮素养分利用效率的降低，已引起了广泛的关注。因此，提高盐渍土氮素有效性的研究，发展生态农业迫在眉睫。本文系统梳理盐分降低氮素有效性的作用机制，阐述了生物和非生物特性与氮素的作用效应，总结了改良盐渍土的有效措施，以期为盐渍土氮素有效性的提高、盐渍土优化和作物生产力的提高，提供较为全面的理论支持。
1 盐渍土氮转化过程及其有效性降低的原因
在土壤氮循环中，氮的形态是影响氮素迁移和损失的关键[12]。氮素形态不同，其吸附、转化及迁移能力不同，无机态氮是土壤氮素较易迁移的主要形态之一。如图1所示，盐渍土中氮素的转化主要包括氨挥发、硝化作用、反硝化作用、硝酸盐淋洗、无机氮的固定以及黏土矿物对 NH4+ 的吸收固定等过程[13]。其中，氨挥发和硝化-反硝化过程均可造成氮的气态损失，硝酸盐淋洗可使硝态氮随水从土壤中淋失，氮素固定到土壤及生物体中减少植物的利用，从而降低盐渍土氮素有效性。此外，盐渍土中盐分含量过高会影响土壤渗透压，进而改变植物体内的 Na+ 浓度，影响植物对氮素的吸收和利用[14]。
图1氮的相互转化示意图
1.1 氨挥发损失
氨挥发是指氮素从土壤中以氨气的形式散发到大气中的过程，是土壤氮损失的重要途径之一[15]。盐分对氨挥发具有双面性，一方面氨挥发速率会随盐分含量的升高而加快；另一方面，盐分会降低氨挥发速率，间接延长氨挥发的持续时间，进而提高氨挥发总量。研究表明，土壤氨挥发速率与土壤盐渍化程度密切相关，随着土壤的含盐量增高，氨挥发速率加快[16]。前人研究发现，由于低盐对脲酶的影响较小，因此在低盐度条件下盐分变化对土壤氨挥发的作用并不显著[17]。在胞外酶的作用下，相对分子质量较高的可溶性有机氮会转化为相对分子质量低的可溶性有机氮，其中一部分通过微生物生命活动代谢产生氨，另一部分则在环境中通过脱氨作用产生氨气[18]。此外，由于盐渍土的 Na+、Mg2+、SO4 2- 等可溶性盐分含量较高，它们会和 NH4+ 竞争结合位点，使 NH4+ 无法吸附在土壤上，因此盐渍土盐分越高，吸附在土壤上的 NH4+ 含量越少，土壤氨挥发的越多，从而导致氮素有效性下降[19]。陈巍等[20]对重盐土脱盐-返盐过程的研究表明，盐分变化对 pH 有显著影响。有研究显示，pH 是影响氨挥发的重要因素，环境中铵态氮浓度和氨挥发损失量均与 pH 呈正相关关系[21]。研究发现，土壤盐分通过抑制硝化过程以及改变与氨挥发相关的土壤特性，造成铵态氮在土壤中的积累，进而加剧了氨挥发总量[22]。此外，盐渍土中存在大量的 OH-，和 NH4+ 结合生成氨气，也是导致盐渍土中氮素以氨挥发形式损失的原因之一。
1.2 硝化-反硝化气态损失
土壤中的硝化作用是指氨氧化细菌将氨转化成亚硝态氮，再由亚硝酸盐氧化菌将亚硝态氮进一步氧化为硝态氮[23]。研究表明，土壤硝化速率降低会影响土壤氮素有效性[24]。硝化作用对土壤盐度十分敏感，随着土壤含盐量增加，硝化作用受到抑制[25]。Nejidat[26]研究不同盐度对 12 种不同类型土壤硝化过程的影响，结果发现不同环境下硝化细菌种群不同，对盐分的耐受性不同。有研究表明，在盐渍程度较低时，盐分与 N2O 排放呈负相关关系，且 N2O 排放量对盐分变化的响应较强烈，而在盐渍程度较高时，盐分与 N2O 排放呈正相关关系，且 N2O 排放量变化幅度较小[27]。造成该现象的原因可能是以下几点。首先，在盐渍土壤中，N2O 还原酶可能受到抑制，导致 N2O 因反硝化作用而积累[28]。其次，土壤溶液离子浓度的增加会降低 N2O 溶解度，进而促进其排放。黄艺华等[29]对盐分和环境因子进行 Meta 分析，发现盐分对 N2O 排放量影响随 NH4+ ∶NO3- 的值增大而显著增大，主要原因是土壤 NH4+ 含量增加为高盐土壤 N2O 产生提供了更多底物[30]，且添加 NH4+ 比添加 NO3- 对 N2O 产生更强的促进作用。盐分对 N2O排放量的影响还表现在随土壤 pH 增加而增加。当 pH 升高时，受盐碱胁迫影响，会降低 N2O 还原酶活性[31]，导致 N2O 还原酶竞争电子的能力变弱，电子供体缺乏，抑制 N2O 的还原，进而使 N2O 排放量增加，造成氮素的损失[32]。Duan 等[33]研究表明，自养硝化过程产生的 N2O 与 pH 呈指数正相关关系，pH 升高时土壤 NH4+ 生成速率随之增大，并且在其他条件一定的情况下，较高的 NH4+ 含量会为自养硝化作用提供充足的底物。反硝化作用是指在缺氧或亚缺氧的条件下，土壤中的 NO3- 经各种酶的催化作用下，逐渐变成 N2O和N2 的过程[34]。反硝化作用实质上是硝化作用的逆过程，其发生条件需要在较严格的土壤嫌气环境。盐分影响土壤反硝化作用的原因可以归结为两个，一个是盐离子的化学作用会影响土壤中 NH4+ 的吸附和释放[35]，高盐度减弱了土壤对 NH4+ 的吸附能力，导致硝化细菌受到 NH4+ 的限制，进而影响反硝化过程；另一个原因则是微生物对盐分耐受性的差异，盐分会影响参与反硝化过程的微生物生理活性，例如高盐分的环境容易导致微生物细胞发生质壁分离的现象，使微生物活性降低，抑制 NO3- 转化成N2O和N2 的过程，从而使土壤中氮的有效性降低[36]。有研究表明，随着模拟培养土壤盐渍化程度的增加，同一时刻土壤硝态氮含量、反硝化速率、累积反硝化量均有逐渐降低的趋势，进而影响植物对氮素的吸收[37]。
1.3 硝酸盐淋洗
硝酸盐淋洗是指土壤中的硝酸盐沿土壤剖面向地下水移动的过程，过量施肥、自然因素（如降水）或土壤特性都可能会加剧这个过程。过量施肥会增加土壤中的盐分含量[38]，尤其在盐渍土中，高盐分会影响植物对水分及氮素的吸收利用，并通过抑制氨氧化微生物的活性和影响其群落结构从而抑制盐渍土硝化作用，影响土壤硝态氮含量的变化，导致硝酸盐滞留在土壤中，从而增加了硝酸盐淋洗的风险。在水分供应有限的条件下，大部分氮素集中在土壤表层，当灌溉量或降水量逐渐升高至超过田间持水量时，未来得及被作物吸收的硝态氮便会随水下移而逐渐超出有限根系范围，造成氮素的损失。当降水强度过高，则容易造成土壤侵蚀和地表径流，从而带走盐渍土中的硝酸盐，减少植物的利用。在土壤无机氮中，铵态氮带正电荷，容易被带负电荷的土壤胶体所吸附；而硝态氮带负电荷，与带负电的土壤胶体互相排斥，使其不能在土壤中停留，最易发生淋洗。盐渍土中水盐关系密切，干旱缺水条件下土壤硬度变大，结成块状；湿润多水条件下土壤颗粒分散，体积变大，质地黏重[39]，直接影响水分在土壤剖面的运动。研究表明，土壤水分会从大孔隙优先通过[40]。盐分在土壤中积累导致土壤渗透性下降，降低土壤对水的渗透能力，使硝酸盐易随水移动并被淋洗到地下水，造成氮素随水淋失。
1.4 氮的固定损失
氮素的固定包括黏土矿物晶格对 NH4+ 吸附以及微生物对有效态氮的吸收固定作用等[41-42]。土壤黏土矿物的晶格固定可暂时或长时间地将部分铵态氮储存在土壤中，而微生物吸收固定是指生物吸收矿质营养元素转化为有机物质并将其保存于细胞和组织中，因此二者都使部分氮素留存在土壤或生物体中不被作物立即利用。我国大部分氮素固定与黏土矿物类型、黏粒含量有关[42]。有研究指出，各土壤均有一个被土壤黏土矿物牢固吸附，同时不能为作物吸收的固定态 NH4+ 量的固定值，只有超过这一固定值的那一部分固定态 NH4+ 才能被植物所利用[41]。还有研究进一步表明，土壤固定外源 NH4+ 的能力与土壤原固定态 NH4+ 含量有一定联系。土壤原固定态 NH4+ 含量越高，新固定外源 NH4+ 的数量越多[43]。有研究表明，盐渍土的质地较黏重，孔隙较小，尤其是苏打盐渍土中含有大量的黏土矿物[44-45]，从而增强了固定作用。盐渍土壤溶液离子浓度大、pH 高，严重影响土壤微生物的活性和酶的活性，进而影响氮素的转化[46]。固氮酶的蛋白质对氧气浓度极敏感，一旦暴露于空气中，蛋白质将发生不可逆的失活[47]。相比于非盐渍土，盐渍土的含水量较高，因此含氧量较低，基本处于厌氧甚至缺氧的状态，这种环境状态有利于固氮微生物生存并进行固氮[48]，使氮素未能被植物及时利用，降低氮素有效性。
2 盐渍土不同性质对氮素有效性的影响
2.1 土壤容重对氮素有效性的影响
土壤容重是指一定容积内（包括土壤孔隙）的土壤重量。土壤容重的变化与土壤紧实程度和土壤孔隙度密切相关。盐渍土中土壤容重的变化与土壤中盐分的含量密切相关，盐渍土中盐分的积累会导致土壤中的阴阳离子反应而形成不溶性盐类物质，这些不溶性物质的集聚导致土壤容重增加。高容重土壤更为紧实，孔隙减少，大孔隙的比例较低，土壤的透气性更差，对于高容重土壤，植物吸收氮的能力下降，因而会降低氮素有效性[49]。低容重的土壤更为疏松，其透气性良好，好氧微生物的活跃促进硝化作用，提升土壤氮素的转化效率，提高氮素的有效性[50-51]。可见，盐渍土会由于土壤容重较高而降低氮素有效性。此外，土壤容重也会影响水分的渗透和保持，进一步影响氮素形态[52]。对于高容重土壤，水分渗透受到限制易形成积水，造成土壤的厌氧环境，使硝化作用受到抑制，促进铵态氮的积累。低容重土壤应注意土壤的排水情况，若土壤排水过强，会有可能造成硝态氮的淋失。因此，盐渍土的高容重土壤会降低氮素的有效性。
2.2 土壤有机质对氮素有效性的影响
土壤有机质一般是指有机残体经微生物作用形成的一类特殊、复杂、性质比较稳定的含碳有机化合物。土壤中的微生物分解有机质，会将有机氮转化为铵态氮，随后可以经过硝化作用将其转化为硝态氮，从而促进土壤作物对氮素的吸收，提高土壤氮素有效性，土壤中的有机质含量越高，由矿化作用提供的植物可利用的氮素含量也就越多，从而提高土壤氮素的有效性。由于盐渍土中的盐分会抑制土壤微生物的活动，减缓土壤有机质分解速率，所以盐渍土的有机质含量得到积累[53]，氮素有效性也相应偏低。有机质中碳素总量和氮素总量的比率是影响转化速率的根本原因。盐渍土尤其会抑制固氮菌和硝化菌的活性，降低氮矿化速率，高盐度环境会抑制植物根系对氮的吸收能力，此外高盐环境会导致有机碳的积累，导致碳氮比（C/N）升高[54]。高 C/N 有机质分解时，微生物会在分解过程中吸收土壤中的无机氮，导致暂时性的氮固定，降低氮素的有效性。对于 C/N 低的植物残体更易进行矿质化，其分解速率更快，释放出的氮素也就越多。可见不同的 C/N 有机质对土壤氮素有效性的影响有所不同。降低 C/N 可以为微生物提供更多的能量，提高微生物活性，使氮素的释放加快，可以促进作物对氮素的吸收利用，但是过低的 C/N 由于无机氮在土壤中难以积累，可能引起氮素通过淋溶和反硝化作用造成损失[55]。因此过低或过高的 C/N 均不利于提升氮素的有效性，为提高土壤氮素有效性应合理调控有机质 C/N。
2.3 土壤含水量对氮素有效性的影响
盐渍土形成与成土母质以及地下水有关。滨海地区的成土母质主要是河流汇入海洋时的淤泥，其主要盐分来自于海洋，随后由于人类活动土体逐渐远离海洋，进入陆地。当沉积到一定程度后，沉积物中的盐分向地表积累，地下水开始浓缩，然后进入地质积盐过程。呼伦贝尔高原随着地面高度不断升高，相应的地下水位就会下降，导致盐分蒸发浓缩，盐碱度升高，最终形成盐渍土[56]。可见，盐渍土的形成离不开地下水。有研究表明，相同土层下，非盐碱地的含水量低于盐碱地的含水量，土壤中的水分和含盐量呈正相关，这可能是因为在消融期，土壤中的水分在蒸发作用下逐渐向表层土壤迁移，在水分迁移的过程中盐分随之迁移，因此土壤含水量越高的土壤，其含盐量也越高[57]。土壤含水量还影响不同氮形态在土壤中的迁移和转化。研究显示，适量的水分可以促进铵态氮在土壤中的扩散和转化，在相关研究中，减少降水量时铵态氮减少 42.5%，增加降水量时铵态氮增加 74.7%，降水对铵态氮的影响达到极显著水平[58]。但过多的水分可能导致铵态氮的淋失，降低其在土壤中的有效性[59]。这是因为适量的水分为铵态氮提供了溶剂环境，铵态氮能以 NH4+ 的形式在土壤溶液中移动，相反过多的水分会使溶于水中的铵态氮随重力水向深处渗透，而脱离植物根所在区域，造成铵态氮的淋失。在盐渍土中，硝态氮生成与土壤含水量之间关系也是一个动态平衡的过程。适当的土壤含水量有利于硝化作用的进行和硝态氮的生成，因为硝化细菌等微生物对土壤含水量十分敏感，在适当的土壤含水量下，微生物活动旺盛，有利于硝化作用的进行，从而增加硝态氮的生成。但过高的含水量会导致土壤通气性下降，进而抑制硝化细菌的活动，从而影响硝态氮的生成[60]。因此，盐渍土含水量对盐分迁移和土壤微生物活动等方面产生影响，进而影响到土壤中氮素的迁移转化。
2.4 土壤微生物对氮素有效性的影响
作为生态系统中的分解者，微生物在物质循环和能量流动中起着重要的作用[61]，是土壤生态系统中最活跃的组成部分，推动着生态系统的能量流动和物质循环，调节土壤微生物丰度组成可以调节土壤养分[62]。盐渍土中众多微生物可以有效降低盐碱地的 pH 并增加土壤铵态氮、硝态氮，通过参与土壤氮素的转化过程，对土壤氮循环和氮素有效利用起到重要作用[63]。硝化细菌可以将氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，而硝酸盐是一种具有高度植物可利用性的氮素形态。土壤盐渍化对硝化细菌产生一定的影响，徐万里等[25]认为，土壤盐渍化程度的增加会抑制硝化细菌的活性，其氮素硝化率均有不同程度的降低，硝化进程减慢。反硝化细菌能够将土壤中的硝态氮转化为气态氨释放到大气中，起到调节和维持氮循环平衡的作用。自生固氮菌在土壤中以土壤有机质和矿质养分为碳源和养料进行生物固氮作用[64]。氨氧化微生物在一系列酶的作用下可以完成土壤中氮素的氨氧化过程。例如有研究发现氨氧化细菌可以单独完成把氨氮转化为硝态氮的全过程[65]。土壤微生物在一定程度上调控了植物对氮素的响应，因此，微生物在植物对氮素吸收方面、氮素的有效性方面起着重要作用[66]。同时，土壤中氮素的增加也为微生物的生长繁殖提供了充足并且必要的氮素，使微生物的活性增强[67]，这也是评价土壤肥力的重要指标[68-70]。
2.5 盐渍土酶的种类和含量对氮素有效性的影响
土壤酶是土壤中较为活跃的有机成分之一，能够参与土壤微生态环境中各种生化反应过程，是物质交换和能量流动中最为活跃的生物活性物质[71]，它对土壤中的养分循环和植物体内营养元素的转化起到重要的作用[72-73]。盐渍土中酶主要来源于土壤微生物、土壤动物以及植物根系。这些酶会参与盐渍土中有机物质的分解、合成以及氮素养分释放的过程。根据土壤酶的作用机理可以将其分为水解酶类、氧化还原酶类、转移酶类和裂合酶类四大类[74]。土壤中的盐度会抑制许多土壤酶的活性，包括脲酶、蛋白酶、蔗糖酶等[75]。脲酶是一种催化尿素水解成氨和二氧化碳的酶[76]，脲酶活性随土壤中氮素增多而增强[77]。但也有研究表明，随着氮含量增加，土壤脲酶活性先逐步增强，但氮素含量持续增加则脲酶活性会受到抑制[78]。在盐渍土中脲酶活性较低[79]，而且其活性会随着土壤盐碱化程度增加而降低[80]，研究表明，中度和重度盐渍土中脲酶活性分别较低度盐渍土低 16% 和 34.8%。脲酶活性越弱，则水解尿素的作用越弱，最终导致尿素无法正常被作物吸收，造成氮素的浪费[81]。其次，土壤蔗糖酶可以促进土壤中有机质的矿化，有利于土壤中碱解氮释放和植物地上部生长[82]，因而土壤蔗糖酶活性与氮含量呈极显著正相关关系[83-84]。土壤微生物量氮是土壤氮素的重要储备库，是土壤有机氮最为活跃的部分。在张江伟等[85]的研究中，土壤蔗糖酶和微生物量氮有着显著的正相关关系，这是因为蔗糖酶将有机氮转化为可被利用氮，从而提高了土壤中氮素有效性[86-87]。与土壤脲酶一样，土壤盐渍化程度增加，土壤蔗糖酶活性也逐渐下降。硝化酶参与氮素的转化过程，氮素的硝化作用是氮循环中关键的步骤。在硝化酶的作用下将氨氮转化为硝酸盐，可有利于减少氨气的挥发损失，提升氮素的有效性供植物和其他生物利用。但在嫌气条件下，反硝化酶会促进反硝化作用，将硝酸盐还原成氮气或其他气态氮化合物，从而造成氮素的损失[88]。氧化酶可以间接影响氮素的转化和利用效率，多酚氧化酶可以分解土壤中的多酚酶类物质[89]，生成酚酸等中间产物，这些中间产物可以促进微生物的生长和繁殖，微生物在分解有机质的过程中释放出氮素，以供植物生长利用。土壤多酚氧化酶与土壤 pH 呈极显著正相关[90]。由此可见，多种土壤酶会影响到氮素的迁移转化，提高土壤中氮素的有效性。
3 提高盐渍土氮素有效性的措施
3.1 工程改良
工程改良是对盐碱地改良最主要的方式，可以大幅降低土壤盐渍化程度。工程降盐措施主要是通过淋水、灌水、排水等方式进行盐渍土洗盐、排盐[46]。排水就是将农田中多余的水分和盐分排出去，该方法适用于地下水位高、矿化度大、盐碱程度很高的地区，可以调节土壤和地下水的水盐动态[91]。排水包括排地表水和排地下水，通过挖明渠、埋设地下暗管等工程措施，最终达到隔盐、抑盐、脱盐的目的[92]。此外，覆膜也是农田中常用的工程措施。徐国凤等[93]研究发现，垄沟覆膜降低土壤 pH、土壤含盐量，增加速效氮含量、有机质含量效果显著。它不仅可以高效地收集降水并保持土壤中的水分，还可以减少土壤中养分的挥发流失，有效调节农作物生长过程中水肥气热等因素[94]。滴灌、喷灌等节水技术也可以减少 N2O 的损失和氮的淋溶，从而提高盐渍土中氮有效性，进而提升盐碱地中作物的产量[95]。任中生等[96]研究也表明，膜下滴灌方式可以提高对肥料氮的回收效率，促进作物对氮肥的吸收利用，获得高产高效，这是因为膜下滴灌可以使水分和氮素不易向外界环境散失，使氮素得到充分利用[97]。因此，通过排水、覆膜以及节水技术的使用，均可在一定程度上达到调节水盐动态平衡，提高盐渍土氮素有效性的效果。
3.2 添加土壤改良剂
土壤改良剂又称土壤调理剂，是指可以改善土壤物理、化学和生物性质，促进作物养分吸收，而本身不提供植物养分的一种物料。土壤改良剂具有膨胀、黏着、分散等特性[98]，可以改善盐渍土的土壤结构和土壤理化性质、调节土壤 pH、抑制土壤次生盐碱化、提高氮肥利用率，同时在提升植物的耐盐碱能力、提升作物产量等方面也有着重要的作用[46，99-100]。常用的盐渍化土壤改良剂分为无机改良剂、有机改良剂和生物改良剂。其中无机改良剂和有机改良剂直接通过改变土壤的理化性质达到改良效果，其特点为改良时间短、效果显著。而生物改良剂需要通过微生物活动间接改良盐渍化土壤，其特点是见效较慢，且微生物对土壤理化性质有一定的要求[101]。
3.2.1 添加无机改良剂，改善土壤理化性质
无机改良剂是分子量较小、组成结构较为简单的一类物质，无机改良剂多用来改善土壤的理化性质，使土壤容重下降、孔隙度提高、透水性增强，降低表层土水分蒸发，抑制盐分表聚[102]。其中最常用的有石膏、河沙和粉煤灰等[101]。脱硫石膏的施用可以有效控制土壤中水分的损失、抑制盐分表聚，有助于提升盐渍土保水抑盐增肥的作用[103]。这是因为石膏的主要成分为硫酸钙，可与土壤溶液中的碳酸钠和重碳酸钠作用，发生“盐类转换”和“离子置换”化学反应[104]，生成的硫酸钠易溶于水，可通过灌溉洗盐随水淋洗，从而降低耕层土壤的碱性，脱硫石膏中的钙离子可以促进土壤胶体凝聚，形成稳定的团粒结构，增加土壤的孔隙度，进而提升土壤的保水能力，达到改良土壤的目的[105]。有研究证明，随着脱硫石膏的施用，与对照区碱化度（31.25%）相比，处理区的碱化度平均下降到 7.2%；5 年后土壤各土层的全盐量与处理前相比平均下降了 73.5%，土壤由中盐性土壤转变为非盐性土壤，而淋洗使深层土壤碱化度增加，其中改良效果最稳定的处理区碱化度上升了 4.28%[106]。由此可见脱硫石膏可以降低碳酸盐型盐碱土表层土壤盐分，这可能是土壤入渗性能增加导致盐分随水向下迁移造成的结果[107-109]。近年来，越来越的研究表明烟气脱硫石膏对盐渍土的改良应用广泛。烟气脱硫石膏的施用可以改善土壤的团粒结构，增大土壤的孔隙度，这是因为烟气脱硫石膏施加后可以增加土壤中的钙离子，带负电的土壤胶体和带正电的钙离子相遇后发生胶体凝聚[110]。王鼎等[111]研究发现施用烟气脱硫石膏型复合调理剂的土壤 pH 下降，土壤有机质、碱解氮、含水量均有不同程度的提升，土壤硬度也有所下降。但是石膏对土壤的改良效果显著性较低，提高其改良效果，是今后该技术应用时关注的重点。
3.2.2 调节微生物活性，优化氮素形态转化
调节土壤中微生物活性可以通过改善土壤微生物的生存环境，提供微生物生存所需底物来实现，主要包括有机物料的添加和微生物菌剂施用这两种措施。施用有机物料是改善盐碱地的重要手段之一，它不仅可以为土壤微生物提供碳源、促进异养微生物活性，改善土壤结构，增加土壤中有机质的含量[112]，还可以提高土壤保水保肥的能力，加速有机氮矿化为铵态氮，进而减少氮素的流失[113-114]。除了作物秸秆外，鸡粪、牛粪、蚯蚓粪和生物炭等其他有机物料均能提升对氮素的固定能力，减少氮素的损失，从而提升氮的有效性[115]。代保青等[116]研究表明，在土壤中投入发酵鸡粪肥可以调节土壤 pH，增加土壤中的硝态氮、铵态氮的含量。但作物秸秆、畜禽粪便还田也存在弊端，首先这些有机物料对盐渍土的改善能力有限，同时还会加重病虫害的危害。而且单一性土壤改良剂所产生的效果没有无机和有机等多种土壤改良剂混合施用的效果明显[117-118]。因此，若更大程度地改善盐碱地、提高土壤中氮的有效性，应选用合理的有机土壤改良剂和无机土壤改良剂配比施用[119]。这样不仅可以实现废弃物的资源化利用，还可以大幅降低改良成本，也能在一定程度上减少环境污染[120]。此外利用微生物菌剂或微生物菌肥等生物改良剂也一直是改善土壤环境的热点。微生物菌剂是一种含有大量有益活菌及多种天然活性物质的新型环保肥料，微生物菌剂可以直接促进铵态氮向硝态氮的转化。王丽丽等[121]研究发现，施用微生物菌剂可以有效提高植物根际的土壤酶活性，可以有效增加微生物丰度。这可能是因为微生物菌剂的施用改变了土壤理化性质，微生物菌剂中的有益微生物可以更好地定殖在土壤中。目前枯草芽孢杆菌是农业生产中应用最广泛的微生物制剂。枯草芽孢杆菌可以显著降低土壤 pH，增加土壤中的硝态氮含量[122]。这与枯草芽孢杆菌对环境适应能力很强有关，在高盐与高碱的盐渍土壤中也可以繁殖生长，提高了土壤中的有益微生物数量，增加了土壤酶的活性，进而降低了盐渍土的 pH，更加利于土壤中氮素的转化[123]。在盐渍土中添加生物改良剂可以促进氮素形态转化，为农作物提供平稳的氮素供作物吸收。但是生物改良剂也有劣势，比如对盐渍土的修复速度较慢、成本相对较高等。
3.3 生物改良
3.3.1 利用耐盐植株吸收盐分，改善土壤结构及环境
盐碱地生物改良技术核心就是依靠耐盐碱植物生长发育吸收土壤中盐碱成分来达到修复盐碱地的目的[124]。窦晓慧等[125]研究发现，种植牧草可以改善土壤理化性质，土壤含水量、pH 和电导率随牧草生长时间增加呈下降的趋势；不同牧草对土壤养分含量及环境状况也有明显改善，其中速效氮的含量显著提升。一般来说，植物耐盐能力是由植物的遗传特性决定的，植物特性不同，耐盐能力也存在差异[126]。禾本科盐生牧草小花碱茅具有很强的耐盐碱能力，是苏打碱型盐碱地的先锋植物，其茎叶蛋白质含量较高，可以很好地提高土壤中碳酸钙的溶解率，提高土壤中钙的溶蚀率，从而使土壤中钙的含量提高，进而取代阳离子交换复合物。Qadir 等[127]研究表明，这一过程主要是由于 CO2 在植物根区的分压使它的根系释放 H+ 离子，增强植物对钠的吸收，在植物收获带走后，土壤含盐量下降。除耐盐植物茎叶带走土壤中致盐离子外，植物根系对改良盐碱地也有重要意义，因为植物根系生长可以改善土壤的通气性和透水性，降低土壤密度，增加土壤孔隙度，促进盐分的向下淋溶[128]。
3.3.2 通过微生物改善土壤结构，提高植物适应能力
目前关于生物改良的热点在于筛选耐盐碱微生物，并且利用这些微生物改良盐碱地土壤。微生物是利用其代谢产生的代谢衍生物，如有机酸、多糖胶质等物质中和土壤碱度[129]，改善盐碱地的物理性质，同时固氮、解磷、解钾，从而增加土壤养分有效性[130]。孙明真[131]在黄河三角洲盐碱地中筛选到的高效耐盐菌功能研究发现，这些耐盐菌能够大量分泌吲哚乙酸，并且产铁载体以及胞外多糖的分泌能力也很强，同时还具有较高的纤维素分解效率。在这些作用下，耐盐菌可以促进盐碱土壤大团聚体的形成、改善土壤孔隙结构、促进土壤盐分淋洗，从而实现盐碱地的改良[131]。也有研究发现，嗜盐真菌具有很强的嗜盐耐碱性能，不仅在生长过程中通过有性生殖和无性生殖来提高自身在盐碱地中的抗逆性和适应性，而且在细胞中积累钠离子和氯离子含量的能力也相对较强。随着盐离子被吸收到真菌细胞中富集，盐渍土的含盐量会明显下降，显著改善土壤质量[132]。通常也可以采用微生物菌剂改善土壤结构，微生物菌剂配合其他土壤改良剂在土壤中施用效果更加显著，土壤肥力得到提高，土壤 pH 也得到明显改善。裴延礼等[133]研究中也得出复合微生物制剂对土壤 pH 和盐分含量都有降低的作用，同时碱解氮含量也得到了提升，为作物提供持久的营养供应，盐碱地土壤肥力逐年增加，土壤理化性质也得到改善。刘锦霞等[134]使用多效微生物制剂使得马铃薯根围土壤中碱解氮含量持续增加，为农作物提供了充足、长效、平稳的氮素，明显促进了作物对氮素的吸收，提高作物的品质。这与复合微生物制剂施用不同程度上提高了土壤中脲酶、蔗糖酶等土壤酶活性，从而提高作物对营养元素的吸收利用有关[135]。总之，利用耐盐碱微生物改良盐渍土是一种可持续的方法，这种方法更安全、更有效。
3.3.3 绿肥作物提高固氮能力，增加土壤氮素含量
绿肥作物是指新鲜植物体未经发酵直接作为肥料使用，是一种高效清洁的有机肥料。绿肥作物有多种类型，种植豆科绿肥作物是较优的选择，因其根部有根瘤，具有一定的固氮能力[136]。豆科绿肥作物的根部可以通过根瘤菌将游离态氨转化成铵态氮或者直接吸附土壤中的氮，增加土壤中的氮素含量。田菁是豆科绿肥中耐盐性很强的品种，能在土壤含盐量 0.3% 的盐土以及 pH 为 9.5 的碱土上正常生长。有研究显示，种植田菁 1 年后，土壤的有效氮含量较种植前增加 9.5%～10.7%[137]。除绿肥种植的种类之外，还要注意绿肥的种植方式。在绿肥作物生长过程中，可以通过翻耕或切割的方式将其还田，使其成为有机肥料，从而提高土壤的肥力。大部分情况下，绿肥会增加土壤中的有机质、全氮、碱解氮等养分含量[138]，并降低土壤 pH[139]，尤其翻压绿肥能使土壤氮库显著增加[140-141]，这对于盐渍土的改良十分必要[142]。种植绿肥还会改良土壤物理性状，提高土壤保肥保水能力，增强土壤的缓冲能力，从而加速脱盐。但使用绿肥种植改良时也应注意绿肥在分解时产生的毒害作用。首先，绿肥作物在分解时需要大量的水，如果直接将绿肥作物施用在干旱缺水的土壤中，绿肥作物会消耗水分，使农作物缺水导致减产，甚至死亡。其次，绿肥作物在分解过程中会大量消耗氧气，导致土壤缺氧，进而影响作物根系生长和种子发芽。
4 总结与展望
氮在土壤中主要通过氮的转化途径损失，使其在土壤中的有效性降低。盐渍土的高盐分、高 pH、异常的微生物群落，结合农业生产中过度施氮，通过影响氮转化过程促进径流淋失、氨挥发等形式损失，导致土壤有效氮减少。目前主要通过施用土壤改良剂直接改变土壤理化性质，同时调节微生物活性，优化氮素形态；通过淋水、排水、灌水等措施进行工程改良；通过种植耐盐植株吸收土壤中的盐分，并改善土壤中的养分含量及土壤结构；施用耐盐微生物菌剂改善土壤环境结构、提升植物适应能力以及种植绿肥等措施，结合盐渍土壤的实际情况将各种技术进行综合利用，以此来降低盐渍土中的盐分，降低盐分对氮素转化的影响，从而减少氮的损失，提高氮的有效性。但这些方法存在一定的局限性，未来可针对不同类型的土壤进行选择并改良。
现在的改良措施效果和成本方面仍存在局限性。未来还应进行以下研究：（1）加强微生物-植物互作机制研究。利用分子生物学技术，研究微生物与植物之间的信号传导和基因表达调控机制。筛选耐盐促生菌株，开发微生物菌剂，研究其与生物炭、有机肥的联合应用。（2）生物炭的多功能机制。开发针对盐渍土的定制化生物炭产品，优化其制备工艺和施用量，以提高其对盐分和氮素的吸附与解吸能力。开展长期田间试验，评估生物炭在盐渍土中的长期施用效果，包括对土壤结构和肥力的持续影响。（3）开发新型化学改良剂。开发高效、环保的新型化学改良剂，如纳米材料、生物可降解聚合物，研究其在盐渍土中的化学反应机制和环境安全性。（4）推进植物耐盐和氮素吸收的遗传机制研究。利用基因组学技术，鉴定与耐盐和氮素吸收相关的基因，通过基因编辑技术，培育具有高效耐盐和氮素吸收能力的作物新品种。