鹽堿地原位工程化根治技術在鹽堿地春小麥上的應用效果

2019-09-10 07:22:44史中興閆立泰劉斌何巨峰寇燕燕

甘肅農業科技 2019年9期

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量（45 t/hm2、30 t/hm2）對鹽堿地土壤養分和春小麥物候期和生育期、農藝性狀和產量的影響。結果表明，鋪設凹晶材料的2個處理對照不鋪設凹晶材料的脫鹽率為18.5%～34.6%，土壤pH降低0.31～0.34，可提高土壤的有機質、堿解氮、全磷、有效磷含量，利于土壤養分的改善和培肥地力。鹽堿地原位工程化根治技術使鹽堿地春小麥的分蘗期、拔節期、抽穗期和成熟期均提前，全生育期天數縮短7～10 d，并隨凹晶材料鋪設量的增加，效果越顯著，可顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數、成穗數和千粒重，鋪設凹晶材料的2個處理穗粒數較對照不鋪設凹晶材料分別增長30.9%、14.4%，成穗數較對照不鋪設凹晶材料分別提高13.9%、10.2%，千粒重較對照不鋪設凹晶材料分別提高20.4%、21.8%，較對照不鋪設凹晶材料增產1 600.0、1 155.6 ?kg/hm2，增產率分別達到68.1%、49.2%。

關鍵詞：鹽堿地原位工程化根治技術;鹽堿地;春小麥;凹晶材料;景電灌區

中圖分類號：S156.4;S512.1 ? 文獻標志碼：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

隨著對農業生產的現代化開發，土壤問題日益突出，主要表現為土壤緊實與硬化、侵蝕、鹽堿化、酸化、化學污染、營養元素失衡、有機質流失和動植物區系的退化等[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，已嚴重制約著我國農業和土地生產力的發展[2 ]。土壤鹽堿化是指土壤底層或地下水的鹽分通過毛細作用不斷向土壤表層聚積，水分蒸發以后，使鹽分留在上層土壤中而形成鹽漬土的自然地質過程[3 ]。據統計，我國有17個省、市、自治區分布著鹽堿地，主要分布于西北、華北、東北和沿海地區。

景電灌區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程灌溉農業區，屬典型的荒漠區，自然環境先天脆弱，灌區內土壤屬于荒漠灰鈣土，含鹽量高[4 ]。景電工程自建成運行50多年來，由于大量灌溉水的滲入，地下水原有的狀態被改變，在灌區地形較低地區造成地下水位不斷抬升、土壤鹽分表聚，形成了嚴重的次生鹽漬化。目前景電灌區土地鹽堿化面積有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 ]、農業技術改良[7 - 8 ]、生物改良[9 - 10 ]、化學改良等[11 - 12 ]。這些方法在短期內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，通過毛細管現象，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即針對鹽堿地和鹽堿化成因，利用優勢特色資源凹凸棒石創制了以鹽堿阻隔材料為主體的環境友好材料，利用其“透氣不透水”的生態效應，徹底解決了鹽堿地復雜成因中的關鍵因素，切斷土壤毛細管，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管現象在土壤表面積聚，同時又保持了土地生態系統的“活性”狀態，并同地表下滲水阻隔材料、超標鹽堿吸附材料、改造后土地“熟化”和“肥化”等材料，采用先進的鹽堿地改造與鹽堿化土地修復功能性材料和土壤修復聯合技術，對鹽堿地進行改良。因此，我們針對景電灌區土壤的鹽堿化和次生鹽堿化，以春小麥品種寧春39號為試驗材料，研究了鹽堿地原位工程化根治技術，在鹽堿地春小麥生長發育和生產情況的應用效果，以期為改善和解決景電灌區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 ? 試驗地概況

試驗地位于白銀市景泰縣蘆陽鎮城北墩村（37.23° N、103.08° E）。該區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 2 723.9 h;年平均降水量 180 mm，約60%的降水集中在 7 — 9月份，年潛在蒸發量 3 038 mm;風沙日數較多，平均風速 2.0～3.1 m/s，瞬時最大風速可達21.7 m/s。試驗地為黏壤性土壤，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、凹晶地力恢復劑和改良劑，均由甘肅靖遠凹晶礦業開發有限公司生產并提供。指示春小麥品種為當地主栽品種寧春39號。供試機械為2BF-6 型春小麥寬幅精量播種機。

1.3 ? 試驗設計與處理

試驗共設3個處理，處理1為凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設，處理2為凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設，處理3為以不鋪設凹晶材料（CK）。隨機區組試驗設計，3 次重復，小區面積為36 m2（6 m×6 m），小區間距 0.5 m。春小麥于2018年3月20日播種，播量為510 kg/hm2，生育期內共灌4次水，播后田間管理與當地管理水平相同，于8月2日收獲。收獲前各小區取2 m×2 m樣方實測產量，各小區隨機取樣20株考種。

1.4 ? 測定指標與方法

田間記載春小麥播種期、出苗期、分蘗期、拔節期、抽穗期、成熟期和生育期。

成穗數調查：每小區對角線方向選代表樣點2點，每點3行，行長50 cm，調查面積為 0.6 m2，每樣點的起始點距小區邊界60 cm。

春小麥成熟時，各小區取2 m×2 m樣方，對樣方進行產量實測。同時在各小區隨機取樣20株進行考種，調查春春小麥的株高、穗長、有效穗數，穗粒重、千粒重和各小區的實際產量。

土壤pH、全鹽量和養分含量的測定均采用5點取樣方法。于春小麥收獲后，去除采樣點處的表土，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5點的土樣混均，用四分法留取每塊砂地土樣 500 g作為檢驗樣，送至甘肅省農業科學院農業測試中心測定。

土壤pH采用電極法，用pHS-25型酸度計測定;有機質采用重鉻酸鉀硫酸氧化—外加熱法測定;全鹽量采用電導率法，用DDS-12A數顯電導率儀測定;全氮采用凱氏定氮法，采用Kjeltec8200半自動定氮儀測定;堿解氮采用堿解擴散法，用28YX-500型電熱恒溫培養箱測定;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實施工藝

1.5.1 ? ?材料鋪設 ? ?于2017年6月將試驗地50～70 cm土壤開挖，將下層基礎及側壁進行整平處理，處理后用壓路機進行夯實。將凹晶緩沖材料均勻鋪設于夯實后的基礎之上，用小型壓路機進行碾平處理，鋪設量按試驗設計進行。用鋪設機械將阻隔材料均勻鋪設于凹晶材料上，鋪設厚度為3 cm，鋪設完成后用小型壓路機進行碾平處理，鋪設量為225 t/hm2。于阻隔層上鋪設細沙和上層細顆粒土壤作為保護層，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

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械攪拌處理。上層土壤鹽分清除后，利用凹晶地力恢復劑進行土壤地力恢復。將地力恢復劑顆粒均勻撒于土壤表面，使用量為3 750 kg/hm2，后用旋耕機械進行耕作，恢復期為6個月。土壤地力恢復期結束后進行作物種植。

1.6 ? 數據處理與分析

采用SPSS19.0軟件進行數據統計分析，采用新復極差法（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。通過對春小麥收獲后的耕作層土樣測定，處理1的有機質含量比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可以降低鹽堿地土壤的全鹽量和pH，利于土壤養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使鹽堿地春小麥的各物候期分別提前，全生育期天數縮短，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程看，差異主要表現在分蘗期、拔節期、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到達分蘗期。至拔節期，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藝性狀的影響

從表3可以看出，鹽堿原位工程化技術可以顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數和千粒重，差異顯著（P < 0.05）。隨著凹晶材料鋪設量的增加，各性狀均呈現優化的趨勢，但對單株分蘗數和穗粒重無顯著影響。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（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可以顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數和千粒重，隨著凹晶材料鋪設量的增加，對穗粒數和成穗數有顯著影響。

2.4 ? 不同處理對春小麥產量的影響

從表4可以看出，鹽堿原位工程化技術可以顯著提高鹽堿地春小麥的產量，鋪設凹晶材料處理的折合產量表現均明顯高于CK，且隨著凹晶材料鋪設量的增加，產量呈現增加的趨勢。其中以處理1的折合產量最高，為3 950.0 kg/hm2，較對照增產 ?1 600.0 kg/hm2，增產率為68.1%;其次為處理2，折合產量為3 505.6 g/hm2，較對照增產1 155.6 kg/hm2，增產率為 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可以較大幅度地提高鹽堿地春小麥產量。

3 ? 小結與討論

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，為進一步改善和開發利用鹽堿土壤具有重要意義。一般在鹽堿脅迫條件下，春小麥進行抗鹽反應需要消耗能量，相應的對各項農藝性狀會有負面影響[15 ]。本次試驗的研究結果表明，經過鹽堿原位工程化技術治理的鹽堿地，使鹽堿地春小麥的分蘗期、拔節期、抽穗期和成熟期均提前，全生育期天數縮短7～10 d，隨著該技術核心材料凹晶材料鋪設量的增加，效果越顯著，可顯著提高鹽堿地春小麥的株高、穗長、穗粒數和千粒重，并隨著凹晶材料鋪設量的增加，對穗粒數和成穗數有顯著影響，這與吳明昊等[1 ]在水稻上的研究結果相同。鹽堿原位工程化技術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、穗粒數和千粒重農藝性狀和產量，不同凹晶材料鋪設量對穗粒數和成穗數有顯著影響。可顯著提高鹽堿地春小麥的產量，凹晶材料45 t/hm2一次性鋪設、凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設較對照不鋪設凹晶材料的增產量分別為1 155.6、1 600.0 kg/hm2，增產率分別達到49.2%、68.1%，增產顯著。通過該技術在鹽堿地的應用，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、凹晶材料30 t/hm2一次性鋪設較對照不鋪設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質、堿解氮、全磷、有效磷含量，利于土壤養分的改善和培肥地力。

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