水稻種植對陜北鹽堿地土壤理化性質的影響及耐鹽堿水稻品種篩選

馬增輝 曹源 王啟龍

（陜西省土地工程建設集團有限責任公司，西安 710075）

陜北地區鹽堿地面積較大，是土地整治主要對象之一，目前，陜西省尚有約1 400 km2鹽堿地尚未得到有效開發利用，土壤鹽堿化給當地農業生產和糧食安全帶來巨大威脅[1]。不斷加大鹽堿地治理力度，對增加農民收入、保障重要農產品有效供給、保護生態安全等具有重要意義[2]。目前，鹽堿地改良技術主要包括耕作改良技術[3]、地表覆蓋技術[4]、化學改良技術[5]、水利改良技術[6]、工程改良技術[7]以及植物改良技術[8]。其中，植物改良主要通過植物根系生長改善土壤物理性狀，根系分泌的有機酸可以中和土壤堿性，并可吸收、富集土壤鹽分[9]；并減少土壤水分蒸發，從而防止土壤返鹽[10]。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，還能起到保護環境的作用。

土壤養分是由土壤提供的植物必需的營養元素，是土壤肥力的重要物質基礎，也是評價土壤肥力水平的重要內容之一[11]。鹽堿地土壤養分含量較低，不利于作物生長和利用。土壤pH和鹽分過高對于植物的傷害也不容忽視。土壤pH值過高會直接影響肥料的有效性，一些營養元素變得難溶，有效性降低，從而不易被根系很好的吸收[12]。土壤鹽分過高會影響作物的光合作用和呼吸作用，會阻礙農作物蛋白質的合成[13]。因此，鹽堿地的有效利用首先要解決土壤鹽堿含量和土壤養分不足問題。

陜西省定邊縣堆子梁地區鹽堿地地下水位常年普遍較高，旱地作物很難生長，但水熱資源豐富[14]，能滿足水稻生長基本條件。陜北地區的氣候環境、土壤構成和鹽堿度與其他區域不盡相同[15]，因此，明確水稻種植對于陜北鹽堿地土壤理化性質影響，及篩選適宜在陜北地區鹽堿地種植的水稻品種，對于陜北地區鹽堿地利用和生態環境改善有著重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

項目區位于定邊縣堆子梁鎮營盤梁村，地處東經108°15′00″~108°18′45″、北緯37°37′30″~37°42′30″之間。項目區屬大陸性半干旱季風氣候，季節變化明顯，四季冷暖干濕分明，大陸性特點顯著。年平均氣溫7.9℃，年均最高氣溫37.7°C、最低氣溫1.5℃。晝夜溫差為13.6℃，年均日照時間2 700 h。平均無霜期120~130 d。年均降水量320 mm，主要集中在7—9月，占全年降水量的61.34%，年均蒸發量2 522.8 mm。項目區位于定邊縣最低處，屬于古河床上沖積母質發育的鹽化草甸土壤，因為地勢低洼，地下水出流不暢，受到地下水位埋藏淺、地下水礦化度高以及氣候蒸發量大的共同作用，土壤表層積鹽，鹽漬化特征明顯[12]。

1.2 試驗設計

在營盤梁項目區設置田間小區試驗。將試驗小區劃分為8個地塊，每個地塊面積約80 m2（10 m×8 m），每個地塊四周起壟覆膜。根據種植水稻品種不同試驗設置4個處理，T1、T2、T3處理分別種植寧粳28、隆優619、東稻4號，CK不種植水稻，每個處理2次重復。試驗開始前采集0~100 cm土層土壤樣品，測定其基本理化性質，結果見表1。

表1 項目區鹽堿土理化特性本底值

水稻于2019年6月初插秧，插秧密度2萬叢/hm2，10月初收獲，試驗小區采用統一的栽培管理措施，主要包括施肥、病蟲害防治和田間灌溉等，尿素、磷酸二胺、氯化鉀施用量分別為334 kg/hm2、196 kg/hm2、96 kg/hm2。試驗田采用井水灌溉，每年灌溉量為12 000 m3/hm2。灌溉水的基本理化性質：pH 8.1、全鹽量0.23 mg/L、礦化度748 mg/L、總硬度186 mg/L、鈣離子369.00 mg/L、鎂離子74.10 mg/L、鉀離子2.03 mg/L、鈉離子148.00 mg/L、硫酸根369.00 mg/L、氯根74.10 mg/L、碳酸根4.31 mg/L、重碳酸根71.70 mg/L。

1.3 樣品采集與分析

水稻收獲后，在每個地塊沿對角線隨機選取3個點，用土鉆按照0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm逐層采集土壤剖面樣品，將3個樣點的同土層樣品混合后按照四分法預留土樣約1.0 kg。樣品經風干研磨，過篩后備用。

采用質量法測定土壤中的水溶性總鹽含量；電位法測定土壤樣品pH（水和土壤比例為5∶1）；半微量凱氏法測定全氮；紫外可見分光光度計法測定土壤有效磷；乙酸銨提取-火焰光度計法測定土壤速效鉀；重鉻酸鉀氧化外加熱法測定有機質含量[16]。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2007軟件處理試驗數據，同時采用SPSS 11.5軟件進行統計學分析，并對相關指標進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 水稻種植對土壤p H的影響

水稻收獲后土壤pH的剖面分布情況如圖1所示：種植水稻前項目區土壤pH值較高，0~100 cm土體中土壤pH平均值達到8.9，依據土壤酸堿度等級劃分標準，土壤達到強堿性，嚴重影響農作物正常生長。種植水稻后，各處理表層土壤pH值平均為8.5，土壤堿度較種植水稻前顯著降低。種植水稻1年后，T1、T2、T3處理60~100 cm土層土壤pH值均為8.9，相較于CK無顯著變化，說明種植水稻1年對于深層土壤（＞60 cm）pH影響不明顯，另外，從圖1還可以看出，種植不同水稻品種對于鹽堿地土壤酸堿度影響不大，水稻收獲后，T1、T2、T3處理0~100 cm土層pH平均值分別為8.7、8.8、8.7。

圖1 水稻種植對0~100 cm土層土壤pH的影響

2.2 水稻種植對土壤水溶性鹽總量的影響

從圖2可見，種植水稻可以明顯降低土壤含鹽量，0~100 cm土層土壤平均含鹽量CK為2.53 g/kg，種植水稻處理平均為2.21 g/kg。另外，由圖2還可以看出，種植不同水稻品種對于鹽堿地土壤含鹽量基本無差異，T1、T2、T3處理0~100 cm土層土壤的水溶性鹽總量分別為2.20、2.21和2.21 g/kg。

圖2 水稻種植對0~100 cm土層土壤水溶性鹽總量的影響

2.3 水稻種植對土壤養分的影響

從圖3可見，各處理的全氮、有效磷、速效鉀和有機質含量均呈現出隨土層深度的增加而降低的變化規律，CK 0~100 cm土層土壤全氮、有效磷、速效鉀和有機質平均含量較低，分別為0.19 g/kg、7.29 mg/kg、86.80 mg/kg和4.13 g/kg，根據我國土壤養分分級標準，其全氮和有機質含量為極缺乏，有效磷和速效鉀為缺乏。種植水稻后，由于施肥等原因，土壤養分含量得到很大提高，0~100 cm土層土壤全氮、有效磷、速效鉀和有機質含量分別平均達0.34 g/kg、10.32 mg/kg、100.00 mg/kg和5.28 g/kg。另外，從圖3可以看出，不同水稻品種對于深層土壤養分含量影響差異不明顯，但是對于表層土壤養分含量影響存在一定差異，T3處理表層土壤全氮、有效磷含量最高，分別達到0.57 g/kg、13.96 mg/kg，T1處理有機質含量最高，較T2和T3處理分別提高6.9%、7.2%，T1、T2、T3處理速效鉀含量基本一致，分別為134 mg/kg、136 mg/kg、136 mg/kg。

圖3 水稻種植對0~100 cm土層土壤養分含量的影響

2.4 不同水稻品種鹽堿地種植產量表現

從表2可見，不同品種間每穗粒數差異不顯著，有效穗數差異顯著，千粒重和產量差異極顯著。參試3個品種中隆優619產量最高，較寧粳28、東稻4號分別高4.96%、42.78%。

表2 鹽堿地種植不同水稻品種產量及產量構成

3 討論與結論

在鹽堿地種植耐鹽作物，主要利用作物生長促進土壤積累有機質，改善土壤結構，降低地下水位，減少土壤中水分的蒸發，從而加速鹽分淋洗，延緩或防止積鹽返鹽，改良土壤[17]。國內外學者對種植水稻改良鹽堿地進行了大量研究和實踐應用，特別是在新疆地區耐鹽堿水稻廣泛種植，并取得了很好的效果。本試驗結果表明，種植水稻可以顯著改善鹽堿地表層（0~20 cm）土壤的理化性質，降低土壤堿度和含鹽量，提高土壤養分含量，種植水稻后的表層土壤pH值和含鹽量較種植前分別降低5.7%和25.5%，全氮、有效磷、速效鉀和有機質含量分別提高117.3%、45.9%、27.7%和67.3%。程知言等[18]研究發現，耐鹽水稻種植對濱海鹽堿地改良具有良好作用，可有效控制耕作層（0～20 cm）土壤鹽度維持在較低水平且保持穩定。另外也有研究發現，種植水稻明顯提高了稻田耕層（0～20 cm）土壤有機碳、有效磷、速效鉀和全氮含量，不同種植方式下，土壤養分含量存在差異[19]。這與本研究結果基本相同。

選育適合于陜北地區鹽堿地種植的耐鹽堿水稻品種，是開發利用陜北低洼鹽堿地的有效途徑之一[20]。不同水稻品種對于深層土壤養分含量影響差異不明顯，但是對于表層土壤養分含量存在一定差異，T3處理表層土壤全氮、有效磷含量最高，分別達到0.57 g/kg、13.96 mg/kg，T1處理有機質含量最高，較T2和T3處理分別提高6.9%、7.2%。本試驗條件下隆優619產量最高。李全英等[21]認為，鹽堿地種植水稻并進行土壤改良的關鍵在于選育合適水稻品種，并針對內蒙古托克托縣鹽堿水土環境開展了耐鹽堿水稻品種篩選試驗，試驗結果表明，不同水稻品種的秧苗成活率存在顯著差異，吉粳113、吉粳301、吉粳515的成活率降低到50%以下，而粳優315、松粳9、粳優653仍保持在90%以上，表現出較強的耐鹽性。李華等[22]在鹽堿地進行6個水稻品種的耐鹽性適應性研究發現，耐鹽能力和適應性表現較強的是9K-210和7K-339，表現較差的是南粳9108；鹽稻12號雖有一定的耐鹽性，但豐產性不佳，經濟效益偏低；寧粳8號和南粳5055可作為備選品種在鹽堿地種植。本研究選取的適宜當地氣候環境的3個水稻品種進行種植，發現這3個品種對于鹽堿水土環境均有一定適應性，但是考慮經濟效益及產量，建議選擇隆優619。

鹽堿地的形成是一個長期而復雜的過程，其治理也是一個復雜的系統性工程。在低洼地區種植水稻進行鹽堿地治理，對于土壤理化性質改善存在一定局限性，建議耕作過程中優先選用生理酸性有機肥和酸性調理劑進行改良，在補充土壤養分的同時中和土壤堿性，此外，盡可能選擇鹽堿含量小的灌溉水進灌溉[23]，避免因灌溉導致鹽堿累積，影響農作物生長。