鹽堿地直播水稻土壤改良劑篩選試驗(yàn)

朱家騮，馮卿

(舟山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 舟山 316000)

土壤鹽漬化和次生鹽漬化是當(dāng)前的世界性生態(tài)問(wèn)題[1]。全球鹽堿地面積已超過(guò)9.55×108hm2，約占陸地總面積的10%[2-3]，并以年1.0×106～1.5×106hm2的速度增加[4]。原農(nóng)業(yè)部全國(guó)第二次土壤普查結(jié)果表明，我國(guó)鹽堿地面積約3.46×107hm2，占全國(guó)可利用土地總面積的4.88%[2-3]。土壤鹽堿化給我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全帶來(lái)巨大威脅[5]。研究表明，近1.00×107hm2鹽堿地具有潛在開(kāi)發(fā)利用價(jià)值[6-7]。因此，加大鹽堿地治理力度，對(duì)增加農(nóng)民收入、保障重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給、保護(hù)生態(tài)安全等具有重要意義[6]。

直播是指將稻種直接播種在耕耙平整水田中來(lái)完成整個(gè)生育期的栽培方式，主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約成本、省時(shí)省力[8]，但也存在鹽堿地因鹽分含量較高往往會(huì)抑制水稻撒播萌發(fā)，不利于水稻幼苗生長(zhǎng)的缺點(diǎn)[9]，因此，需對(duì)鹽堿地進(jìn)行適當(dāng)改良，據(jù)相關(guān)研究，鹽堿地改良技術(shù)主要包括耕作改良技術(shù)[6]、地表覆蓋技術(shù)[10]、化學(xué)改良技術(shù)[11]、水利改良技術(shù)[12]、工程改良技術(shù)[13]以及植物改良技術(shù)[14]，而施用鹽堿地土壤改良劑是一種既經(jīng)濟(jì)又方便的方法，相關(guān)研究表明，土壤改良劑可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)[15]、增強(qiáng)土壤肥力[16]、促進(jìn)團(tuán)粒形成[17]、蓄水保墑[18-19]。如何選擇合適的改良劑，如何使其功效最大化是人們需要面對(duì)的普通而又實(shí)際的問(wèn)題。本試驗(yàn)以舟山市岱山縣岱西鎮(zhèn)火箭鹽場(chǎng)鹽堿地水稻為研究對(duì)象，在施肥和灌溉方式一致的情況下，選用了市場(chǎng)上的6種改良劑，研究不同土壤改良劑對(duì)岱山火箭鹽場(chǎng)鹽堿地土壤化學(xué)性質(zhì)、水稻秧苗素質(zhì)及產(chǎn)量的影響，旨在為鹽堿地水稻直播土壤改良劑的合理選擇與應(yīng)用提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2022年5—11月在浙江省舟山市岱山縣岱西鎮(zhèn)火箭鹽場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)地為廢棄曬鹽場(chǎng)經(jīng)政府改造而成的標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，試驗(yàn)區(qū)土壤基本性狀見(jiàn)表1。6種土壤改良劑為A、B、C、D、E、F分別為紅都嘉業(yè)、腐植酸、禾康、施地佳、北京康源、鹽堿消，全部購(gòu)自于市場(chǎng)，水稻品種為寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院選育品種甬優(yōu)1540。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤基本性狀Table 1 Basic soil properties in the experimental area

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)分別選擇鹽堿程度具有代表性的2個(gè)地塊(重度、中度鹽堿地各一塊)設(shè)置田間試驗(yàn)。每塊試驗(yàn)地劃分為21個(gè)小區(qū)，小區(qū)四周起壟，采用小區(qū)隨機(jī)排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積34.58 m2(13.3 m×2.6 m)。以不施土壤改良劑為對(duì)照，施用不同土壤改良劑作處理。分別在播種前、分蘗初期、幼穗分化期向地表噴施土壤改良劑一次，每次施用量30 kg·hm-2。各處理施肥量一致，基肥有機(jī)肥30 000 kg·hm-2，尿素225 kg·hm-2，過(guò)磷酸鈣600 kg·hm-2，追肥尿素225 kg·hm-2。試驗(yàn)開(kāi)始前用土壤取樣器采集0～30 cm土層土壤樣品，測(cè)定其基本性狀，測(cè)定結(jié)果詳見(jiàn)表1。

水稻采用直播栽培方式，各處理田塊播種前進(jìn)行二次淡水洗鹽，于2022年6月13日直播，播種量為30 kg·hm-2，10月下旬水稻成熟收獲，除土壤改良劑不同以外，試驗(yàn)小區(qū)栽培管理措施一致，主要包括大田水、病蟲(chóng)害、雜草防治等管理，全生育期灌溉水鹽度在0.2%左右。

水稻直播前取2號(hào)試驗(yàn)田塊鹽堿土裝盆，每盆裝土25 kg，每個(gè)處理3盆，共21盆。播種前土壤改良劑施用量根據(jù)面積大小與大田保持一致，各處理水稻種子發(fā)芽一致，播種時(shí)間與大田保持一致，每盆播水稻種子200粒。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤性狀測(cè)定：在施用基肥前和水稻收獲后采用土壤取樣器采集試驗(yàn)區(qū)0～30 cm土層土壤樣品，檢測(cè)土壤pH值、水溶性含鹽量、有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量的變化情況。土壤pH值采用電極法測(cè)定；土壤水溶性含鹽量采用稱量法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用滴定法測(cè)定；全氮含量采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定；土壤有效磷含量采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定；土壤速效鉀含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定。

秧苗素質(zhì)測(cè)定：盆內(nèi)播種后每天觀察記載盆播各處理稻谷種子的成苗數(shù)量，以第一片不完全葉長(zhǎng)出為標(biāo)準(zhǔn)，7 d后計(jì)算成苗率，25 d后測(cè)定秧苗株高、每株不定根數(shù)、最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、地上部及地下部干重。

產(chǎn)量測(cè)定：水稻成熟期每組土壤改良劑的第Ⅰ、第Ⅲ重復(fù)分別選取比較有代表性的植株5株進(jìn)行考種，記載其有效穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重。大田各小區(qū)水稻成熟后實(shí)割測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用 MicrosoftExcel 2009分析軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)采用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，用t檢驗(yàn)對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤改良劑對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.1.1 土壤pH值、含鹽量

水稻收獲后各處理0～30 cm土層土壤pH值的剖面分布情況如圖1所示。種植前0～30 cm土層土壤pH值1號(hào)地為8.81，2號(hào)地為8.72。種植水稻后，A、B、C、D、E、F、CK處理土壤平均pH值1號(hào)地分別為8.55、8.66、8.66、8.63、8.52、8.46、8.70，2號(hào)地分別為8.48、8.56、8.57、8.53、8.44、8.39、8.63，可以看出，相比種植前基礎(chǔ)性狀，通過(guò)一季水稻種植各處理的土壤pH值均有顯著降低，1號(hào)地各處理土壤pH值相比基礎(chǔ)性狀降低1.25%～3.97%，2號(hào)地各處理土壤pH值相比基礎(chǔ)性狀降低1.03%～3.78%。同時(shí)由圖1還可以看出，相比CK，處理A、B、C、D、E、F土壤pH值均顯著降低，1號(hào)地降低0.46%～2.76%，2號(hào)地降低0.70%～2.78%，其中處理F、E、A降低最顯著，1號(hào)地分別降低了2.76%、2.07%、1.72%，2號(hào)地分別降低了2.78%、2.20%、1.74%。

柱上無(wú)相同小寫(xiě)字母表示組間差異顯著(P<0.05)，圖2同。圖1 不同土壤改良劑處理下土壤pH值Fig.1 Soil pH under different soil conditioner treatments

水稻收獲后各處理0～30 cm土層土壤水溶性鹽總量的剖面分布情況如圖2所示。由圖2可知，水稻種植前1號(hào)地0～30 cm土層土壤平均含鹽量為9.32 g·kg-1，2號(hào)地0～30 cm土層土壤平均含鹽量為4.48 g·kg-1，水稻收獲后，1號(hào)地土壤平均含鹽量為3.55 g·kg-1，2號(hào)地土壤平均含鹽量為2.45 g·kg-1，相比水稻種植前基礎(chǔ)性狀分別降低了61.91%、45.31%，土壤水溶性鹽總量得到顯著降低，因此，通過(guò)水稻種植可以起到明顯降低土壤水溶性含鹽量的作用。同時(shí)由圖2還可以看出，1號(hào)地處理間水溶性含鹽量在3.22～3.67 g·kg-1，2號(hào)地處理間水溶性含鹽量在2.18～2.56 g·kg-1，相比CK，處理A、B、C、D、E、F土壤水溶性含鹽量均顯著降低，其中處理F、E、A降低最顯著，1號(hào)地分別降低了0.9 g·kg-1、0.81 g·kg-1、0.74 g·kg-1，2號(hào)地分別降低了0.58 g·kg-1、0.50 g·kg-1、0.41 g·kg-1。

圖2 不同土壤改良劑處理下水溶性含鹽量Fig.2 Water-soluble salt content under different soil conditioner treatments

2.1.2 土壤養(yǎng)分

表2為不同土壤改良劑處理下對(duì)鹽堿地土壤養(yǎng)分的影響。從表2可知，土壤改良劑的施用，1號(hào)地處理間全氮含量在0.074～0.081 g·kg-1，2號(hào)地處理間全氮含量在0.093～0.099 g·kg-1，與CK及基礎(chǔ)性狀差異均不明顯，說(shuō)明土壤改良劑對(duì)提高鹽堿地全氮含量作用不明顯。與基礎(chǔ)性狀相比，處理A、B、C、D、E、F速效磷含量均顯著提高，1號(hào)地平均提高13.2 mg·kg-1，2號(hào)地平均提高9.20 mg·kg-1，這應(yīng)與大田施用磷肥，磷肥未被水稻全部吸收有關(guān)；與CK相比，處理A、B、C、D、E、F速效磷含量顯著下降，并且其下降趨與水稻產(chǎn)量呈正相關(guān)，這應(yīng)與水稻生育期內(nèi)吸收速效磷含量不一致有關(guān)，而與土壤改良劑施用無(wú)關(guān)。與基礎(chǔ)性狀相比，速效鉀含量均顯著降低，1號(hào)地平均降低180 mg·kg-1，2號(hào)地平均降低226 mg·kg-1，這應(yīng)與水稻全生育期未施用鉀肥，水稻吸收鉀肥全部來(lái)自基礎(chǔ)鉀肥有關(guān)；與CK相比，處理A、B、C、D、E、F速效鉀含量顯著下降，并且其下降趨與水稻產(chǎn)量成正相關(guān)，這應(yīng)與水稻生育期內(nèi)吸收速效鉀含量不一致有關(guān)，而與土壤改良劑施用無(wú)關(guān)。1號(hào)地處理間有機(jī)質(zhì)含量在10.4～10.8 g·kg-1，2號(hào)地處理間有機(jī)質(zhì)含量在10.3～10.7 g·kg-1，與CK相比有機(jī)質(zhì)含量差異均不明顯，說(shuō)明土壤改良劑對(duì)提高鹽堿地有機(jī)質(zhì)含量作用不明顯，但與基礎(chǔ)性狀相比有機(jī)質(zhì)含量均顯著提高，1號(hào)地平均提高2.3 g·kg-1，2號(hào)地平均提高2.0 mg·kg-1，這應(yīng)與大田基肥施用了有機(jī)肥有關(guān)。

表2 不同土壤改良劑對(duì)鹽堿地土壤養(yǎng)分的影響Table 2 Effects of different soil conditioners on soil nutrients in saline alkali soil

2.2 不同土壤改良劑對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響

表3為不同土壤改良劑對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響。從表3中可知，相比CK，F(xiàn)、E、A處理對(duì)株高、最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、每株不定根數(shù)、地下部干重、地上部干重、成苗率6項(xiàng)秧苗素質(zhì)指標(biāo)均有一定程度的提高效果。其中F處理的秧苗素質(zhì)表現(xiàn)最好，該處理下株高、最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、每株不定根數(shù)、地下部干重、地上部干重和成苗率均表現(xiàn)為最大值，株高、每株不定根數(shù)、最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、地下部干重、地上部干重和成苗率分別為20.43 cm、7.40 cm、16.65條、0.82 g、4.37 g、78%，相比CK分別增加了10.08%、6.02%、5.71%、20.59%、12.92%、30.00%，差異均達(dá)顯著；其次為A、E處理的秧苗素質(zhì)，其中A處理下株高、每株不定根數(shù)2項(xiàng)秧苗素質(zhì)指標(biāo)差異達(dá)顯著，E處理下株高、地上部干重2項(xiàng)秧苗素質(zhì)指標(biāo)差異達(dá)顯著。說(shuō)明鹽堿地水稻培育秧苗在F處理下秧苗素質(zhì)最好，其次為A、E處理，對(duì)后期產(chǎn)量形成均有促進(jìn)作用。

表3 不同土壤改良劑對(duì)水稻秧苗素質(zhì)的影響Table 3 Effects of different soil conditioners on the quality of rice seedlings

2.3 不同土壤改良劑對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

表4為不同土壤改良劑處理下對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響。由表4可知，土壤改良劑的施用，可以顯著提高有效穗，1號(hào)地有效穗平均提高9.47%，2號(hào)地有效穗平均提高8.46%，同時(shí)相比CK，處理F、E、A、D對(duì)有效穗均有顯著提高作用，其中F處理提高最高，1號(hào)地、2號(hào)地分別達(dá)17.41%、14.69%；土壤改良劑的施用，對(duì)提高每穗實(shí)粒數(shù)有一定的作用，1號(hào)地每穗實(shí)粒數(shù)平均提高6.22%，2號(hào)地每穗實(shí)粒數(shù)平均提高3.06%，1號(hào)地、2號(hào)地每穗實(shí)粒數(shù)最高分別提高10.47%、6.07%；土壤改良劑的施用，對(duì)千粒重沒(méi)有顯著提高作用，1號(hào)地千粒重平均提高1.11%，2號(hào)地有效穗平均提高1.12%；同時(shí)分析表4發(fā)現(xiàn)，每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重和有效穗數(shù)存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，每穗實(shí)粒數(shù)、千粒重相互之間幾乎無(wú)影響。從水稻實(shí)際產(chǎn)量來(lái)看，土壤改良劑的施用，能顯著提高水稻產(chǎn)量，1號(hào)地增產(chǎn)幅度在0.95%～11.06%，2號(hào)地增產(chǎn)幅度在0.59%～6.44%，相比CK，處理F、E、A水稻產(chǎn)量提高均達(dá)顯著水平，其中F處理增產(chǎn)最高，1號(hào)地、2號(hào)地分別達(dá)11.06%、6.44%。

表4 不同土壤改良劑對(duì)水稻經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of different soil conditioners on economic traits and yield of rice

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)水稻種植可以起到明顯降低土壤pH值、土壤水溶性含鹽量的作用，由于水稻直播前對(duì)大田進(jìn)行了淡水洗鹽措施，因此，土壤pH值、土壤水溶性含鹽量降低，特別是土壤水溶性含鹽量的大幅降低并非完全種植水稻的結(jié)果。土壤改良劑的施用均能顯著降低土壤pH值、土壤水溶性含鹽量，其中，鹽堿消、北京康源、紅都嘉業(yè)3種土壤改良劑對(duì)降低土壤pH值、土壤水溶性含鹽量效果較好。

試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤改良劑對(duì)提高鹽堿地全氮、速效磷、速效鉀含量作用不明顯，這與舒錕等[18]在土壤調(diào)理劑對(duì)陜北鹽堿地土體化學(xué)性質(zhì)及水稻生長(zhǎng)的影響中的試驗(yàn)結(jié)果相同。試驗(yàn)結(jié)果中相比基礎(chǔ)性狀速效磷含量均顯著提高，應(yīng)與大田施用磷肥，磷肥未被水稻全部吸收有關(guān)；相比基礎(chǔ)性狀速效鉀含量顯著降低，應(yīng)與水稻全生育期未施用鉀肥，水稻吸收鉀肥全部來(lái)自基礎(chǔ)鉀肥有關(guān)。土壤改良劑對(duì)提高鹽堿地有機(jī)質(zhì)作用不明顯，但與基礎(chǔ)性狀相比有機(jī)質(zhì)含量均顯著提高，這應(yīng)與大田基肥施用了有機(jī)肥有關(guān)。因此，鹽堿地增施有機(jī)肥、磷肥，適當(dāng)補(bǔ)充鉀肥對(duì)土壤理化性質(zhì)的提高很有益處。

試驗(yàn)結(jié)果表明，直播前施用鹽堿消、北京康源、紅都嘉業(yè)3種土壤改良劑對(duì)水稻秧苗的株高、每株不定根數(shù)、最長(zhǎng)不定根長(zhǎng)、地下部干重和地上部干重、成苗率等秧苗素質(zhì)指標(biāo)的提高均有促進(jìn)作用。水稻全生育期施用三次土壤改良劑后，可以顯著提高有效穗數(shù)，對(duì)每穗實(shí)粒數(shù)也有一定提高作用，但對(duì)提高千粒重影響不大，這與王伯平[20]研究發(fā)現(xiàn)，用土壤調(diào)理劑對(duì)水稻的主要農(nóng)藝性狀影響不大的研究結(jié)果有所出入，這應(yīng)與使用的土壤改良劑種類不同有關(guān)。土壤改良劑顯著提高水稻產(chǎn)量，從產(chǎn)量構(gòu)成因素分析主要原因在于有效穗數(shù)的顯著提高，以及每穗實(shí)粒數(shù)的一定增加。因此，鹽堿地水稻提高有效穗數(shù)是提高水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵。

本試驗(yàn)所采用的6種土壤改良劑，對(duì)水稻產(chǎn)量均有一定的提高作用，而且在高鹽度鹽堿地上的增產(chǎn)效果好于低鹽度鹽堿地，其中試驗(yàn)所采用的鹽堿消、北京康源、紅都嘉業(yè)3種土壤改良劑增產(chǎn)效果較好，可以參考使用。土壤改良劑種類較多，本研究采用的6種土壤改良劑并不能代表所有土壤改良劑，今后有必要對(duì)土壤改良劑的種類以及施用量方面作進(jìn)一步的研究；本研究?jī)H僅測(cè)定了水稻秧苗的一些外部形態(tài)及產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)，并不能全面反映不同土壤改良劑對(duì)水稻的作用機(jī)理，今后應(yīng)對(duì)秧苗生理特性的理化指標(biāo)等方面進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)價(jià)。