鹽堿地原位工程化根治技術(shù)在鹽堿地春小麥上的應(yīng)用效果

史中興 閆立泰 劉斌 何巨峰 寇燕燕

摘要：為明確鹽堿地原位工程化根治技術(shù)對鹽堿地的治理效果，在大田條件下以春小麥品種寧春39號為試材，研究了凹晶材料不同鋪設(shè)量（45 t/hm2、30 t/hm2）對鹽堿地土壤養(yǎng)分和春小麥物候期和生育期、農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，鋪設(shè)凹晶材料的2個處理對照不鋪設(shè)凹晶材料的脫鹽率為18.5%～34.6%，土壤pH降低0.31～0.34，可提高土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全磷、有效磷含量，利于土壤養(yǎng)分的改善和培肥地力。鹽堿地原位工程化根治技術(shù)使鹽堿地春小麥的分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期均提前，全生育期天數(shù)縮短7～10 d，并隨凹晶材料鋪設(shè)量的增加，效果越顯著，可顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數(shù)、成穗數(shù)和千粒重，鋪設(shè)凹晶材料的2個處理穗粒數(shù)較對照不鋪設(shè)凹晶材料分別增長30.9%、14.4%，成穗數(shù)較對照不鋪設(shè)凹晶材料分別提高13.9%、10.2%，千粒重較對照不鋪設(shè)凹晶材料分別提高20.4%、21.8%，較對照不鋪設(shè)凹晶材料增產(chǎn)1 600.0、1 155.6 ?kg/hm2，增產(chǎn)率分別達(dá)到68.1%、49.2%。

關(guān)鍵詞：鹽堿地原位工程化根治技術(shù);鹽堿地;春小麥;凹晶材料;景電灌區(qū)

中圖分類號：S156.4;S512.1 ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? 文章編號：1001-1463（2019）09-0049-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.09.012

Abstract：In order to clear the regulation effect of the saline land situ engineering radical resection technology in saline， using wheat cultivar Ningchun 39 as a test material under field conditions， to study the influnce on the soil nutrient and phenophase and growth period and gronomic characters and yield of wheat by the different quantity of concave crystal materials （45 t/hm2 and 30 t/hm2） of the saline land situ engineering radical resection technology. The results showed that the desalination rate of the two treatments for laying concave materials was 18.5% ～ 34.6% compared with that for laying non-concave materials， and the soil pH is reduced by 0.31～0.34， which can improve soil organic matter and available nitrogen and total phosphorus and available phosphorus， and is beneficial to improve soil nutrient and fertility. The saline land situ engineering radical resection technology advances the tillering stage and jointing stage and heading stage and maturity stages of the wheat， and the whole growth period is shortened by 7～10 days. With the increase of the quantity of concave crystal materials， the effect is more significant. The plant height and ear length and grains per spike and ear number and 1000-grain weight of wheat could be significantly increased by the technology. Compared with the control， the grains per spike increased by 30.9% and 14.4%， the ear number increased by 3.3% and 13.9% and the 1000-grain weight increased by 20.4% and 21.8%， the yield gain reached 1 156.1 kg/hm2 to 1 600.8 kg/hm2， and the increasing rate of 49.2% to 68.1%.

Key words：Saline land in situ engineering radical resection technology;Saline land;Spring wheat;Concave crystal material;Jingdian irrigation area

隨著對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化開發(fā)，土壤問題日益突出，主要表現(xiàn)為土壤緊實(shí)與硬化、侵蝕、鹽堿化、酸化、化學(xué)污染、營養(yǎng)元素失衡、有機(jī)質(zhì)流失和動植物區(qū)系的退化等[1 ]。其中最為突出的問題就是土壤鹽堿化和次生鹽堿化，是我國面臨的一個重要難題，已嚴(yán)重制約著我國農(nóng)業(yè)和土地生產(chǎn)力的發(fā)展[2 ]。土壤鹽堿化是指土壤底層或地下水的鹽分通過毛細(xì)作用不斷向土壤表層聚積，水分蒸發(fā)以后，使鹽分留在上層土壤中而形成鹽漬土的自然地質(zhì)過程[3 ]。據(jù)統(tǒng)計，我國有17個省、市、自治區(qū)分布著鹽堿地，主要分布于西北、華北、東北和沿海地區(qū)。

景電灌區(qū)地處騰格里沙漠向黃土高原的過渡地帶，是我國黃河中上游重要的高揚(yáng)程灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，屬典型的荒漠區(qū)，自然環(huán)境先天脆弱，灌區(qū)內(nèi)土壤屬于荒漠灰鈣土，含鹽量高[4 ]。景電工程自建成運(yùn)行50多年來，由于大量灌溉水的滲入，地下水原有的狀態(tài)被改變，在灌區(qū)地形較低地區(qū)造成地下水位不斷抬升、土壤鹽分表聚，形成了嚴(yán)重的次生鹽漬化。目前景電灌區(qū)土地鹽堿化面積有1.80萬hm2，占水地面積的42%;中重度鹽堿化面積有1.09萬hm2，棄耕撂荒地0.43萬hm2。鹽堿化問題以景電一期、景電二期和五佛灌區(qū)為主。目前，用于鹽堿地土壤改良的方法較多，包括水利改良[5 - 6 ]、農(nóng)業(yè)技術(shù)改良[7 - 8 ]、生物改良[9 - 10 ]、化學(xué)改良等[11 - 12 ]。這些方法在短期內(nèi)對鹽堿的治理有較為明顯的效果，但隨著時間的推移，土體深層中可溶性鹽類，通過毛細(xì)管現(xiàn)象，重新在土壤表面積累，造成土壤次生鹽堿化。

鹽堿地原位工程化根治技術(shù)即針對鹽堿地和鹽堿化成因，利用優(yōu)勢特色資源凹凸棒石創(chuàng)制了以鹽堿阻隔材料為主體的環(huán)境友好材料，利用其“透氣不透水”的生態(tài)效應(yīng)，徹底解決了鹽堿地復(fù)雜成因中的關(guān)鍵因素，切斷土壤毛細(xì)管，對土表水分上行起到阻隔作用，抑制地下水中可溶性鹽類通過毛細(xì)管現(xiàn)象在土壤表面積聚，同時又保持了土地生態(tài)系統(tǒng)的“活性”狀態(tài)，并同地表下滲水阻隔材料、超標(biāo)鹽堿吸附材料、改造后土地“熟化”和“肥化”等材料，采用先進(jìn)的鹽堿地改造與鹽堿化土地修復(fù)功能性材料和土壤修復(fù)聯(lián)合技術(shù)，對鹽堿地進(jìn)行改良。因此，我們針對景電灌區(qū)土壤的鹽堿化和次生鹽堿化，以春小麥品種寧春39號為試驗(yàn)材料，研究了鹽堿地原位工程化根治技術(shù)，在鹽堿地春小麥生長發(fā)育和生產(chǎn)情況的應(yīng)用效果，以期為改善和解決景電灌區(qū)土壤鹽堿化和次生鹽堿化問題提供參考。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于白銀市景泰縣蘆陽鎮(zhèn)城北墩村（37.23° N、103.08° E） 。該區(qū)屬于溫帶干旱大陸性氣候，年均氣溫為 8.6 ℃，≥10 ℃年有效積溫 3 038 ℃，無霜期 120 d 左右，年日照時數(shù) 2 723.9 h;年平均降水量 180 mm，約60%的降水集中在 7 — 9月份，年潛在蒸發(fā)量 3 038 mm;風(fēng)沙日數(shù)較多，平均風(fēng)速 2.0～3.1 m/s，瞬時最大風(fēng)速可達(dá)21.7 m/s。試驗(yàn)地為黏壤性土壤，土地平整、排灌方便，前茬為玉米。鹽堿類型為硫酸鹽蓬松鹽堿。

1.2 ? 供試材料

供試材料凹晶材料、阻隔材料、凹晶地力恢復(fù)劑和改良劑， 均由甘肅靖遠(yuǎn)凹晶礦業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)并提供。指示春小麥品種為當(dāng)?shù)刂髟云贩N寧春39號。供試機(jī)械為2BF-6 型春小麥寬幅精量播種機(jī)。

1.3 ? 試驗(yàn)設(shè)計與處理

試驗(yàn)共設(shè)3個處理，處理1為凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設(shè)，處理2為凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設(shè)，處理3為以不鋪設(shè)凹晶材料（CK）。隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計，3 次重復(fù)，小區(qū)面積為36 m2（6 m×6 m），小區(qū)間距 0.5 m。春小麥于2018年3月20日播種，播量為510 kg/hm2，生育期內(nèi)共灌4次水，播后田間管理與當(dāng)?shù)毓芾硭较嗤?月2日收獲。收獲前各小區(qū)取2 m×2 m樣方實(shí)測產(chǎn)量，各小區(qū)隨機(jī)取樣20株考種。

1.4 ? 測定指標(biāo)與方法

田間記載春小麥播種期、出苗期、分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期和生育期。

成穗數(shù)調(diào)查：每小區(qū)對角線方向選代表樣點(diǎn)2點(diǎn)，每點(diǎn)3行，行長50 cm，調(diào)查面積為 0.6 m2，每樣點(diǎn)的起始點(diǎn)距小區(qū)邊界60 cm。

春小麥成熟時，各小區(qū)取2 m×2 m樣方，對樣方進(jìn)行產(chǎn)量實(shí)測。同時在各小區(qū)隨機(jī)取樣20株進(jìn)行考種，調(diào)查春春小麥的株高、穗長、有效穗數(shù)，穗粒重、千粒重和各小區(qū)的實(shí)際產(chǎn)量。

土壤pH、全鹽量和養(yǎng)分含量的測定均采用5點(diǎn)取樣方法。于春小麥?zhǔn)斋@后，去除采樣點(diǎn)處的表土，用土鉆垂直插入土壤中，深度20 cm，每份500 g。將土樣的較大顆粒碾碎，然后將每個小區(qū)5點(diǎn)的土樣混均，用四分法留取每塊砂地土樣 500 g作為檢驗(yàn)樣，送至甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測試中心測定。

土壤pH采用電極法，用pHS-25型酸度計測定;有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀硫酸氧化—外加熱法測定;全鹽量采用電導(dǎo)率法，用DDS-12A數(shù)顯電導(dǎo)率儀測定;全氮采用凱氏定氮法，采用Kjeltec8200半自動定氮儀測定;堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，用28YX-500型電熱恒溫培養(yǎng)箱測定;全磷采用堿熔-鉬銻抗比色法，用Cary50紫外可見分光光度計測定;速效磷采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法，用Cary50紫外可見分光光度計測定;全鉀采用堿熔-火焰光度法，用Sherwood M410火焰光度計測定;速效鉀采用乙酸銨提取-火焰光度法，用Sherwood M410火焰光度計測定[13 - 14 ]。

1.5 ? 鹽堿原位工程化技術(shù)實(shí)施工藝

1.5.1 ? ?材料鋪設(shè) ? ?于2017年6月將試驗(yàn)地50～70 cm土壤開挖，將下層基礎(chǔ)及側(cè)壁進(jìn)行整平處理，處理后用壓路機(jī)進(jìn)行夯實(shí)。將凹晶緩沖材料均勻鋪設(shè)于夯實(shí)后的基礎(chǔ)之上，用小型壓路機(jī)進(jìn)行碾平處理，鋪設(shè)量按試驗(yàn)設(shè)計進(jìn)行。用鋪設(shè)機(jī)械將阻隔材料均勻鋪設(shè)于凹晶材料上，鋪設(shè)厚度為3 cm，鋪設(shè)完成后用小型壓路機(jī)進(jìn)行碾平處理，鋪設(shè)量為225 t/hm2。于阻隔層上鋪設(shè)細(xì)沙和上層細(xì)顆粒土壤作為保護(hù)層，厚度為10 cm，然后將上層土壤回填。

1.5.2 ? ?上層土壤鹽分清除和土壤地力恢復(fù)

上層土壤鹽分清除采用灌水洗鹽的方式，每次用水量2 250 m3/hm2，共洗鹽4次，周期為7 d，每次灌水前采用旋耕機(jī)械攪拌處理。上層土壤鹽分清除后，利用凹晶地力恢復(fù)劑進(jìn)行土壤地力恢復(fù)。將地力恢復(fù)劑顆粒均勻撒于土壤表面，使用量為3 750 kg/hm2，后用旋耕機(jī)械進(jìn)行耕作，恢復(fù)期為6個月。土壤地力恢復(fù)期結(jié)束后進(jìn)行作物種植。

1.6 ? 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，采用新復(fù)極差法（Duncan）比較不同處理間的差異顯著性，采用Excel 2007軟件制圖。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 不同處理對土壤理化性狀的影響

從表1可以看出，鹽堿原位工程化技術(shù)使鹽堿地土壤的全鹽量和pH明顯降低。其中處理1和處理2土壤全鹽量較CK分別降低4.50、2.00 g/kg，脫鹽率分別為34.6%、18.5%，pH分別降低0.31、0.34。通過對春小麥?zhǔn)斋@后的耕作層土樣測定，處理1的有機(jī)質(zhì)含量比CK高3.05 g/kg，處理2較CK低1.69 g/kg。全氮和全鉀含量基本無差異，處理1和處理2的堿解氮含量分別高 ?5.2 mg/kg、6.0 mg/kg，速效鉀含量均低于CK。處理1和處理2的全磷含量較CK分別高0.06 g/kg、0.11g/kg，處理2有效磷含量較CK高24.2 mg/kg，而處理1較CK則低14.27 mg/kg。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以降低鹽堿地土壤的全鹽量和pH，利于土壤養(yǎng)分的改善和培肥地力。

2.2 ? 不同處理對春小麥物候期和生育期的影響

從表2可以看出，鹽堿原位工程化技術(shù)使鹽堿地春小麥的各物候期分別提前，全生育期天數(shù)縮短，提前成熟。不同處理下，鹽堿地春小麥的生育期以CK最長，為124 d，處理1和處理2較CK分別提前了10 d和7 d。從春小麥物候期的生育進(jìn)程看，差異主要表現(xiàn)在分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期，處理1和處理2較CK均提前。處理1和處理2較CK提前4 d到達(dá)分蘗期。至拔節(jié)期，處理1和處理2較CK分別提前5 d和4 d。處理1和處理2較CK均提前3 d到達(dá)抽穗期;對成熟期影響最大，較CK分別提前10 d和7 d。表明鹽堿原位工程化技術(shù)可以縮短鹽堿地春小麥的全生育期，使各物候期提前。

2.3 ? 不同處理對春小麥農(nóng)藝性狀的影響

從表3可以看出，鹽堿原位工程化技術(shù)可以顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數(shù)和千粒重，差異顯著（P < 0.05）。隨著凹晶材料鋪設(shè)量的增加，各性狀均呈現(xiàn)優(yōu)化的趨勢，但對單株分蘗數(shù)和穗粒重?zé)o顯著影響。不同處理下，處理1和處理2的株高和穗長顯著高于CK，但處理之間差異不顯著。穗粒數(shù)方面，處理1的最高，為31.8粒;處理2其次，均顯著高于CK，較CK分別增長30.9%和14.4%，處理1和處理2之間差異顯著。處理1、處理2的成穗數(shù)（535.6萬穗 /hm2）均顯著高于CK，分別較CK提高13.9%、10.2%。處理1和處理2春小麥的千粒重均顯著高于CK，處理2最高，為34.7 g，較CK提高21.8%;處理1次之，為34.3 g，較CK提高20.4%。可見鹽堿原位工程化技術(shù)可以顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數(shù)和千粒重，隨著凹晶材料鋪設(shè)量的增加，對穗粒數(shù)和成穗數(shù)有顯著影響。

2.4 ? 不同處理對春小麥產(chǎn)量的影響

從表4可以看出，鹽堿原位工程化技術(shù)可以顯著提高鹽堿地春小麥的產(chǎn)量，鋪設(shè)凹晶材料處理的折合產(chǎn)量表現(xiàn)均明顯高于CK，且隨著凹晶材料鋪設(shè)量的增加，產(chǎn)量呈現(xiàn)增加的趨勢。其中以處理1的折合產(chǎn)量最高，為3 950.0 kg/hm2，較對照增產(chǎn) ?1 600.0 kg/hm2，增產(chǎn)率為68.1%;其次為處理2，折合產(chǎn)量為3 505.6 g/hm2，較對照增產(chǎn)1 155.6 kg/hm2，增產(chǎn)率為 49.2%。方差分析表明，處理1與處理2差異顯著，與CK差異極顯著;處理2與CK差異極顯著。可見鹽堿原位工程化技術(shù)可以較大幅度地提高鹽堿地春小麥產(chǎn)量。

3 ? 小結(jié)與討論

春小麥作為適度耐鹽作物，可在一定限度的鹽堿條件下正常生長，在鹽堿土壤中研究春小麥栽培生產(chǎn)，為進(jìn)一步改善和開發(fā)利用鹽堿土壤具有重要意義。一般在鹽堿脅迫條件下，春小麥進(jìn)行抗鹽反應(yīng)需要消耗能量，相應(yīng)的對各項農(nóng)藝性狀會有負(fù)面影響[15 ]。本次試驗(yàn)的研究結(jié)果表明，經(jīng)過鹽堿原位工程化技術(shù)治理的鹽堿地，使鹽堿地春小麥的分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期均提前，全生育期天數(shù)縮短7～10 d，隨著該技術(shù)核心材料凹晶材料鋪設(shè)量的增加，效果越顯著，可顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數(shù)和千粒重，并隨著凹晶材料鋪設(shè)量的增加，對穗粒數(shù)和成穗數(shù)有顯著影響，這與吳明昊等[1 ]在水稻上的研究結(jié)果相同。鹽堿原位工程化技術(shù)可以有效縮短春小麥的全生育期，成熟期提前，顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數(shù)和千粒重農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量，不同凹晶材料鋪設(shè)量對穗粒數(shù)和成穗數(shù)有顯著影響?？娠@著提高鹽堿地春小麥的產(chǎn)量，凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設(shè)、凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設(shè)較對照不鋪設(shè)凹晶材料的增產(chǎn)量分別為1 155.6、1 600.0 kg/hm2，增產(chǎn)率分別達(dá)到49.2%、68.1%，增產(chǎn)顯著。通過該技術(shù)在鹽堿地的應(yīng)用，顯著降低了鹽堿地土壤的全鹽量。凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設(shè)、凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設(shè)較對照不鋪設(shè)凹晶材料的脫鹽率分別為34.6%、18.5%，pH分別降低0.31、0.34，同時可以提高土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全磷、有效磷含量，利于土壤養(yǎng)分的改善和培肥地力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳明昊，朱孔志，楊世才，等. ?凹凸棒石土壤改良劑在鹽堿地水稻上的應(yīng)用效果研究[J]. ?現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2017（24）：15;17.

[2] 焦娟玉，周成志. ?磷石膏改良鹽堿地資源化利用技術(shù)試驗(yàn)研究[J]. ?農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2018（8）：112-113.

[3] 江 ? 娜. ?鹽堿地微環(huán)境改良劑的研究[D]. ?合肥：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.

[4] 董志洋. ?高揚(yáng)程灌區(qū)土壤次生鹽漬化成因及改良對策探討[J]. ?甘肅農(nóng)業(yè)，2018（10）：50-52.

[5] 張亦冰，高宗昌. ?鹽堿地治理中排水暗管間距和外包濾料應(yīng)用分析[J]. ?中國水土保持，2018（9）：27-29;66.

[6] 王得水，杜冰卉，黃 ? 鸝. ?新型排水材料治理鹽堿地[J]. ?中國花卉園藝，2012（16）：40-41.

[7] 李夕梅，韓 ? 偉，郭衛(wèi)衛(wèi)，等. ?有機(jī)肥與過磷酸鈣混施對鹽堿地冬小麥生長發(fā)育的影響[J]. ?沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018，49（3）：331-336.

[8] 陳環(huán)宇，賈春青，胡趙華，等. ?水肥耦合對黃河三角洲鹽堿地小麥形態(tài)特征生理特性及產(chǎn)量的影響[J]. ?青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，34（2）：107-115.

[9] 史文娟，楊軍強(qiáng)，馬 ? 媛. ?旱區(qū)鹽堿地鹽生植物改良研究動態(tài)與分析[J]. ?水資源與水工程學(xué)報，2015，26（5）：229-234.

[10] 習(xí)麗麗. ?淺談鹽堿地治理的方法[C]// 遼寧省水利學(xué)會：水與水技術(shù)（第5輯）. ?北京：中國水利水電出版社，2015：3.

[11] 陶 ? 宇，楊桂林，杜長禹，等. ?康平縣鹽堿耕地化學(xué)改良技術(shù)的研究[J]. ?磷肥與復(fù)肥，2017，32（1）：44-45.

[12] 曾衛(wèi)東，蒲俊蓉，李紅梅，等. ?施地佳土壤調(diào)理劑在鹽堿地小麥上的應(yīng)用效果研究[J]. ?現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（12）：230.

[13] 魯如坤. ?土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. ?北京：中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000.

[14] 袁政祥，王 ? 祎. ?基于GIS的涼州區(qū)耕層土壤主要養(yǎng)分時空變化研究[J]. ?甘肅農(nóng)業(yè)科技，2013（4）：28-30.

[15] 王秀芹，徐媛婧，高 ? 杰，等. ?土壤鹽堿度對小麥主要農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響[J]. ?農(nóng)業(yè)科技通訊，2018（7）：123-128;305.

（本文責(zé)編：鄭立龍）