不同水稻品種在陜北鹽堿地的適宜性

何振嘉，王啟龍，羅林濤*，杜宜春

(1. 陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安710075； 2. 中陜高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)集團(tuán)有限公司，陜西 楊凌 712100)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不斷提高，對(duì)土地資源的需求量也日漸加大，優(yōu)質(zhì)耕地?cái)?shù)量減少、現(xiàn)有耕地質(zhì)量降低等因素更加凸顯了耕地資源的稀缺性.目前為止，陜西省尚有約1 400 km2鹽堿地尚未得到有效開發(fā)利用，土壤鹽堿化給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全帶來了巨大威脅.目前，鹽堿改良技術(shù)主要包括耕作改良技術(shù)、地表覆蓋技術(shù)、化學(xué)改良技術(shù)、水利改良技術(shù)、工程改良技術(shù)以及植物改良技術(shù)，其中植物改良主要為植物根系生長(zhǎng)，可改善土壤物理性狀，根系分泌的有機(jī)酸可以中和土壤堿性，并可吸收、富集土壤鹽分，減少土壤水分蒸發(fā)，從而防止土壤返鹽[1].在地下水位較高的鹽堿地種植耐鹽堿水稻不僅可以提高土地利用率，還能起到保護(hù)環(huán)境的作用.“海水稻”作為抗逆性作物的一種，可以生長(zhǎng)在灘涂和鹽堿地，可以將鹽堿水凈化，同時(shí)保持土壤，增加土壤的有機(jī)質(zhì)，具有極高的生態(tài)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值[2-3].

大量研究表明[4-6]，通過對(duì)鹽堿地進(jìn)行作物種植可以顯著改善鹽堿地表層土壤的理化性質(zhì).定邊縣部分鹽堿地地下水位常年普遍較高，旱地作物無法生長(zhǎng)，但其水熱資源豐富，滿足水稻生長(zhǎng)基本條件；水稻既是禾本科植物的模式物種，也是一種對(duì)鹽中度敏感的作物，可作為鹽堿地開發(fā)利用的先鋒植物.但陜北地區(qū)氣候環(huán)境、土壤構(gòu)成成分和鹽堿度與其他區(qū)域并不完全相同[7]，因而，培育和篩選適宜在陜北地區(qū)鹽堿地種植的水稻品種，對(duì)于陜北地區(qū)鹽堿地利用和生態(tài)環(huán)境改善具有重要意義.文中通過在定邊縣堆子梁鎮(zhèn)營(yíng)盤梁村開展大田試驗(yàn)，研究不同品種水稻的生長(zhǎng)狀況，以篩選適宜的水稻品種，探明水稻種植對(duì)鹽堿地的改良效果，從而為陜北鹽堿地的改良利用提供理論與技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年4月—2019年11月在陜西省榆林市定邊縣堆子梁鎮(zhèn)營(yíng)盤梁村進(jìn)行，地理坐標(biāo)位于108°15′46″E，37°38′29″N.項(xiàng)目區(qū)地處陜北黃土高原和鄂爾多斯高原外延交界，為毛烏素沙漠邊緣的風(fēng)沙草灘區(qū)；氣候條件為典型的溫帶干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均降水量為316 mm，年平均蒸發(fā)量為2 850 mm，年平均氣溫為7.9 ℃，1和7月份平均氣溫分別為-8.8和22.3 ℃，日照2 728 h，無霜期為125 d，年平均凍土深度為98.9 cm，試驗(yàn)地土壤質(zhì)地主要為砂壤土和壤砂土，為中度鹽堿化地塊.土壤pH平均值為9.3，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比平均值為3.48 g/kg，全氮平均值為0.27 g/kg，電導(dǎo)率平均值為32.13 mS/cm；其土壤表層0～5 cm含鹽質(zhì)量比為16 g/kg，5～10 cm土壤含鹽質(zhì)量比為5.08 g/kg，10～50 cm含鹽質(zhì)量比為3.85 g/kg，50～100 cm土壤含鹽質(zhì)量比低于2 g/kg，全鹽量在耕作層(0～50 cm)平均值為5.19 g/kg(中重度鹽堿地).

1.2 試驗(yàn)方案及處理

在項(xiàng)目區(qū)內(nèi)分別選擇鹽堿程度具有代表性的1個(gè)地塊設(shè)置田間試驗(yàn)(試驗(yàn)布置如圖1所示).試驗(yàn)地塊面積占地約7 200 m2(60 m×120 m)，試驗(yàn)地四周起壟后，劃分為4個(gè)大田塊，采用隨機(jī)區(qū)組排列，5月15日播種，5月27日移栽，4次重復(fù)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，株行距為15 cm×30 cm，每穴插3～5 株苗.將小田塊地表進(jìn)行人工平整，在翻耕種植前及時(shí)采集土壤樣品.由于陜北地區(qū)氣候環(huán)境、土壤構(gòu)成成分和鹽堿度與南方及陜西關(guān)中地區(qū)并不相同，因而在耐鹽水稻品種篩選時(shí)初步參考同一緯度、氣候環(huán)境和種植條件等相似的榆林、寧夏地區(qū)目前已進(jìn)行種植的水稻品種；試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，分別為T1(隆優(yōu)619：LY)、T2(寧靖28：NJ)、T3(東稻4號(hào)：DR)以及T4(水稻FL478：FL)；灌溉水源均為井水灌溉，灌水量為3 800 m3/hm2.試驗(yàn)施肥采用復(fù)合肥，選擇尿素(N：46%)、過磷酸鈣(P2O5：20%)、硫酸鉀(K2O：50%)，施肥量為135 kg/hm2.試驗(yàn)田的播種育苗、插秧及灌溉等田間具體情況參考當(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)際進(jìn)行.基礎(chǔ)樣地土壤理化特性本底值見表1，表中物理量分別為電導(dǎo)率EC、質(zhì)量比ω、質(zhì)量分?jǐn)?shù)δ.

圖1 小區(qū)平面布置示意圖

表1 樣地土理化特性本底值

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在作物關(guān)鍵生育期(苗期、分蘗期、拔節(jié)期等)選取長(zhǎng)勢(shì)比較有代表性的3～5株植株，定期利用卷尺測(cè)定株高，采集有代表性的3—5株植株樣品，按營(yíng)養(yǎng)器官分別進(jìn)行烘干稱重，通過室內(nèi)測(cè)定植株樣品中的全鹽質(zhì)量比.在作物收獲后，每個(gè)小區(qū)選取有代表性的5蔸水稻，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行考種，計(jì)算有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量，剩余部分各小區(qū)實(shí)收核產(chǎn).水稻收割后，機(jī)械粉碎稻田秸稈，深翻還田.

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用Microsoft Excel 2007分析軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，并對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行顯著性分析，顯著性水平為P<0.05，極顯著性水平為P<0.01.

2 結(jié)果分析

2.1 種植水稻對(duì)鹽堿土物理性質(zhì)的影響

表2為鹽堿土種植水稻對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，表中物理量分別為土層厚度h、全鹽質(zhì)量比ωs.分析可知，項(xiàng)目區(qū)屬風(fēng)沙草灘區(qū)，土壤鹽堿化程度較高，與種植水稻前相比，各處理土壤pH值均有不同程度降低，其中處理T1最低，T4最高；除T3外，其他處理均表現(xiàn)出表層土壤pH值較低，深層土壤pH值較高的分布規(guī)律，種植水稻對(duì)土壤pH值的改善具有顯著性(P<0.05).土壤鹽堿程度過高，會(huì)嚴(yán)重阻礙作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收效果，因此，對(duì)鹽堿土壤改良的首要目的為降低土壤中含鹽量.種植水稻能極顯著降低土壤含鹽量(P<0.01)，這主要是由于經(jīng)過井水灌溉，對(duì)土壤中全鹽含量進(jìn)行了淋洗作用，水稻種植后，降低了地表蒸發(fā).由于水稻在生長(zhǎng)過程中能分泌一定量的有機(jī)酸，可在一定程度上疏松土壤，降低土壤堿性，同時(shí)水稻生長(zhǎng)可以吸收、富集土壤中多余的鹽分，進(jìn)一步降低土壤含鹽量.

表2 鹽堿土種植水稻對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

由于鹽堿土結(jié)構(gòu)性差，土壤剖面主要以活性毛管孔隙為主，缺少較為粗大的通氣孔隙，故土壤水氣不夠協(xié)調(diào).而水稻根系與鹽堿土的相互作用對(duì)于促進(jìn)土壤團(tuán)聚體形成以及改善土壤結(jié)構(gòu)具有顯著影響，增加了土壤孔隙度，阻礙了毛細(xì)作用，抑制了土壤鹽分上升的通道，在一定程度上減少了返鹽，因此導(dǎo)致土壤全鹽含量平均值顯著降低.

處理T1，T2和T4的土壤含鹽量在底層出現(xiàn)一定漲幅，這主要由于含鹽量受地下水埋深、灌溉以及降雨影響較大.項(xiàng)目區(qū)地下水位以上土壤層為沙壤質(zhì)到輕壤質(zhì)土，剖面屬于均質(zhì)構(gòu)型，土壤毛細(xì)連通性好，毛管水活動(dòng)強(qiáng)烈，毛管水上升高度可以達(dá)到該區(qū)域，地下水位以上的土層處在毛管上升水的控制區(qū)域，雖然屬于包氣帶的概念范疇，但土層內(nèi)有水無氣，土壤含水量過高，且隨著地下水位變化以及田間灌溉行為的繼續(xù)，使得土壤含鹽量略有提高.

整體上，種植水稻后，各處理促進(jìn)了黏粒含量的降低、粉粒含量的提高，而砂粒含量均有所降低.這主要是由于在地下水位的變化和農(nóng)業(yè)耕作條件下，增加了土壤孔隙度，促進(jìn)黏粒通過水分動(dòng)向下層運(yùn)動(dòng)，在表層土層形成適宜作物生長(zhǎng)的穩(wěn)定耕作層，并在耕作層下仍保有穩(wěn)定的犁底層結(jié)構(gòu)進(jìn)而保水保肥.

2.2 鹽堿土種植水稻對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

表3為鹽堿土種植水稻對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響.由表可見在種植水稻后，各處理土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比和全氮質(zhì)量比均有不同程度提高(P<0.01).種植水稻后，處理T1，T2，T3和T4的土壤耕作層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比平均值分別為9.98，15.00，13.49和13.44 g/kg，較種植水稻前本底值分別提高219.87%，398.34%，218.91%和277.53%.土壤全氮含量整體隨土層深度增加而降低，各處理全氮質(zhì)量比平均值分別較種植水稻前本底值提高150.00%，300.00%，160.71%和29.23%.土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比的高低對(duì)土壤肥力的提高和土壤保墑保肥效果的提升以及土壤通氣性的增加具有重要影響，可以作為土壤肥力的綜合反映.有效磷和速效鉀質(zhì)量比則顯著降低(P<0.05).土壤有效磷含量整體表現(xiàn)為隨土層深度增加呈先降低后小幅增加的趨勢(shì)，但整體分布情況較為均衡，其質(zhì)量比分別較種植水稻前降低52.17%，29.70%，34.92%和19.66%.除處理T4外，其他處理的土壤速效鉀質(zhì)量比均隨土層深度增加而降低，土壤速效鉀質(zhì)量比分別較種植前降低45.07%，31.09%，42.69%和80.30%，這可能與水稻種植過程中施肥量太少以及部分養(yǎng)分淋失所導(dǎo)致.因此，在種植水稻時(shí)須采取一定措施改良土壤穩(wěn)定性，確保肥效能最大化利用.綜合觀察，處理T2的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比、全氮質(zhì)量比以及速效鉀質(zhì)量比均顯著高于其他處理，保肥效果最好.

表3 鹽堿土種植水稻對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

2.3 鹽堿土種植水稻對(duì)土壤離子的影響

表4 鹽堿土種植水稻對(duì)土壤離子的影響

通過對(duì)鹽堿地進(jìn)行作物種植，可以顯著改善鹽堿地表層的土壤理化性質(zhì)、降低土壤離子質(zhì)量比.

2.4 鹽堿土種植對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

通過對(duì)鹽堿地進(jìn)行作物種植可以顯著改善鹽堿地表層土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)生積極影響.表5為鹽堿土種植對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，表中物理量為株高h(yuǎn)p、分蘗a、每m2穗數(shù)b、單穗穗粒數(shù)Ng、百粒質(zhì)量m、產(chǎn)量Y.

表5 鹽堿土種植對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

分析可知，各處理對(duì)水稻株高生長(zhǎng)和每m2穗數(shù)影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，對(duì)水稻分蘗和單穗穗粒數(shù)影響不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，對(duì)鹽堿地種植水稻百粒質(zhì)量和產(chǎn)量影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01).其中處理T1的株高、分蘗數(shù)、百粒質(zhì)量和產(chǎn)量均最大，分別達(dá)到74.27 cm，17.84個(gè)，1.53 g和2 983.5 kg/hm2；處理T3的株高最低，T4的分蘗數(shù)最少.而單穗穗粒數(shù)和每m2穗數(shù)均為處理T2的最大，分別為89粒和225 穗/m2；單穗穗粒數(shù)、每m2穗數(shù)、百粒質(zhì)量以及產(chǎn)量均為處理T4的最低.從產(chǎn)量角度看，處理T1分別較T2，T3和T4提高了4.96%，42.78%和161.64%，是本試驗(yàn)條件下產(chǎn)量最高的處理.

3 討 論

在鹽堿地內(nèi)種植耐鹽植物進(jìn)行土壤改良，主要利用植物生長(zhǎng)促進(jìn)土壤積累有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，降低地下水位，減少土壤中水分的蒸發(fā)，從而加速鹽分淋洗、延緩或防止積鹽返鹽.陳淑娟等[8]研究了寧夏地區(qū)鹽分脅迫條件下種植水稻對(duì)土壤pH的影響，結(jié)果表明各種類型土壤pH值均在水稻收獲后顯著降低，與本研究結(jié)果一致.高彥花等[9]研究了耐鹽植物對(duì)海濱地區(qū)鹽堿地的改良效果，研究表明，與對(duì)照相比，耐鹽植物種植后土壤鹽分質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著降低，文中研究發(fā)現(xiàn)種植耐鹽水稻能極顯著降低土壤含鹽量(P<0.01).董起廣等[10]在沿黃地區(qū)鹽堿地水稻種植中研究結(jié)果表明，土壤的機(jī)械組成并沒有因種植水稻發(fā)生明顯改變，而文中研究各處理促進(jìn)了黏粒含量的降低、粉粒含量的提高，而砂粒含量均有所降低.這可能是由于文中研究持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，且經(jīng)過了水稻秸稈深翻還田等田間管理措施，導(dǎo)致黏粒含量有了一定程度的降低.何海鋒等[11]在寧夏鹽堿地種植柳枝稷，研究其對(duì)鹽堿地土壤養(yǎng)分的影響，結(jié)果表明，鹽堿地種植柳枝稷5 a后，耕作層土壤養(yǎng)分均有顯著提高，文中研究表明，在種植水稻后，各處理土壤耕作層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比有不同程度的提高(P<0.01).李玉等[12]研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥施用對(duì)濱海鹽堿地土壤全氮質(zhì)量比影響不顯著，文中研究表明，鹽堿地種植水稻對(duì)全氮質(zhì)量比提升效果顯著(P<0.01).這可能是由于試驗(yàn)地區(qū)土壤條件和施用化肥種類不同所導(dǎo)致.而有效磷和速效鉀質(zhì)量比顯著降低(P<0.05)，這可能是由于水稻種植過程中施肥量太少，且部分養(yǎng)分淋失，以及種植年限較短等原因所導(dǎo)致.

各處理對(duì)水稻株高生長(zhǎng)和每m2穗數(shù)影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，對(duì)水稻分蘗和單穗穗粒數(shù)影響不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，對(duì)鹽堿地種植水稻百粒質(zhì)量和產(chǎn)量影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，處理T1分別較T2，T3和T4提高了4.96%，42.78%和161.64%.種植年限對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有顯著影響，這與羅成科等[15]在寧夏鹽堿地種植水稻得到的研究結(jié)果一致.

4 結(jié) 論

在文中試驗(yàn)條件下，處理T2(寧靖28)的保肥和脫鹽效果最好，T1(隆優(yōu)619)的產(chǎn)量最高，是較為適宜在陜北鹽堿地種植的水稻品種.根據(jù)研究情況，需要適當(dāng)增施肥料以促進(jìn)土壤有效磷和速效鉀提高.該研究結(jié)果對(duì)于陜北地區(qū)鹽堿地利用和生態(tài)環(huán)境改善有著重要意義.