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      八硫體改良濱海鹽堿地的效果研究

      2023-03-11 10:45:18李方勇陳燕華孫蓮陸雁胡亮石慶勝柴水清石偉勇
      浙江農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023年3期
      關(guān)鍵詞:改良劑鹽堿地鹽分

      李方勇, 陳燕華, 孫蓮, 陸雁, 胡亮, 石慶勝, 柴水清, 石偉勇*

      (1.象山縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 浙江 象山 315700; 2.浙江大學(xué), 浙江 杭州 310058;3.上海天普農(nóng)業(yè)科技有限公司, 上海 201403)

      在我國耕地資源緊缺的戰(zhàn)略背景下,濱海鹽堿地作為一類重要的土地后備資源,其合理開發(fā)利用對保障我國耕地和糧食生產(chǎn)安全、嚴(yán)守國家耕地紅線等具有重大意義[1]。我國鹽堿地面積約為1億hm2,其中近期能改良利用鹽堿地面積為3 667萬hm2,隨著鹽堿地的不斷開發(fā)利用,有效擴(kuò)大了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)尤其是糧食產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間,改良鹽堿地已成為保障糧食安全的重要舉措之一。

      鹽堿地改良是一個(gè)世界性難題,單一措施很難達(dá)到改良目的[2]。目前,浙江、江蘇等國內(nèi)沿海鹽堿地改良多采用雨水、人工淹灌等手段來淡水洗鹽,歷時(shí)相對較長,需要通過4~5 a的降鹽處理后,才能實(shí)現(xiàn)種植水稻等農(nóng)作物的目標(biāo)。但是,沿海地區(qū)鹽堿地往往缺乏淡水資源,靠雨水來洗鹽又存在不穩(wěn)定性,因此,使用更高效、更穩(wěn)定的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)沿海鹽堿地改良,是當(dāng)前我國沿海鹽堿地農(nóng)業(yè)發(fā)展亟待解決的重大難題。

      浙江象山縣位于長三角地區(qū)南緣、浙江省東部沿海,屬于半島海洋大縣,有“七山一水二分田”的說法,全縣可用耕地面積相對較少,加上其他經(jīng)濟(jì)作物的爭地矛盾進(jìn)一步激化,導(dǎo)致糧食生產(chǎn)規(guī)模始終難以擴(kuò)大?!笆濉币詠?,為了進(jìn)一步提高糧食綜合生產(chǎn)能力,象山縣大力實(shí)施“藏糧于技、藏糧于地”戰(zhàn)略,一方面加大推廣超級雜交稻等高產(chǎn)品種,積極引進(jìn)寧波市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的甬優(yōu)12、甬優(yōu)1540、甬優(yōu)7860等水稻品種,通過品種革新來提高糧食產(chǎn)量水平;另一方面加大灘涂圍墾和造地力度,新增灘涂鹽堿土地3 333 hm2左右,進(jìn)一步拓寬了農(nóng)業(yè)發(fā)展空間,同時(shí)引種耐鹽堿水稻品種,能夠在沿海灘涂種植和生長,加快了土壤洗鹽速度[3]。但是,灘涂鹽堿地圍墾造地依然存在較多問題,雖然土地的溝渠路等基礎(chǔ)設(shè)施改造好了,但是土壤的鹽度依然較高,前期我們通過淡水洗鹽、增施有機(jī)肥、改種耐鹽堿作物等措施,降低了鹽堿地的部分鹽分,基本能夠保持作物可以生長,但鹽分含量依然有點(diǎn)高,尤其遇到干旱缺水天氣,鹽堿地深層次的鹽分很容易隨著水分蒸騰作用被帶到土壤表層,導(dǎo)致灘涂鹽堿地再次返鹽。為此,我們也嘗試著通過增施有機(jī)肥、生物菌肥等方式來加快鹽堿地改良,但是改良的效率和效果并不理想,必須要經(jīng)過多年的持續(xù)洗鹽和改良,圍墾的灘涂鹽堿地才能得到有效利用,而且只能解決淺層土壤的鹽堿度問題,不能根本上解決土壤結(jié)構(gòu)改良和鹽分排出的問題[4],如何快速見效、持續(xù)穩(wěn)定地降低土壤鹽分已成為當(dāng)前鹽堿地恢復(fù)利用的關(guān)鍵難題?;谶@種情況,2021年我們與浙江大學(xué)合作,在鶴浦鎮(zhèn)水湖涂村新圍墾的灘涂鹽堿地,引進(jìn)伊朗的八硫體鹽堿地改良劑,并集成了濱海鹽堿地的改良技術(shù),開展了鹽堿地降鹽改良效果研究,經(jīng)過田間試驗(yàn)示范,鹽堿地鹽分下降明顯,試種水稻生長良好,取得了較好的改良效果。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

      鹽堿地改良試驗(yàn)地位于浙江省寧波市象山縣鶴浦鎮(zhèn)水湖涂村,該地前身是沿海灘涂,2016年圍墾造地,溝渠路等基礎(chǔ)設(shè)施完備,但是缺乏淡水資源,前期嘗試種植過高粱等多種耐鹽堿作物,均因土壤鹽分過高、缺乏淡水灌溉而失敗,目前土地處于荒蕪狀態(tài)。2021年試驗(yàn)前,于4月24日檢測試驗(yàn)地土樣,有機(jī)質(zhì)含量為7.62 g·kg-1,全氮含量為0.28 g·kg-1,有效磷含量為9.1 mg·kg-1,速效鉀含量為1 171 mg·kg-1,pH值8.85,電導(dǎo)率(EC)803 mS·cm-1,鹽分含量為13.9 g·kg-1。

      水稻種植產(chǎn)量對照試驗(yàn)地位于浙江省寧波市象山縣丹東街道下余村,連續(xù)多年種植水稻,土壤是淡涂泥田,有機(jī)質(zhì)含量為25.3 g·kg-1,全氮含量為1.53 g·kg-1,有效磷含量為13.9 mg·kg-1,速效鉀含量為216 mg·kg-1,pH值8.36。

      供試的土壤改良劑為八硫體,由浙江八硫科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)并提供,同時(shí)配施高纖維素有機(jī)肥,稱為八硫體改良劑。種植水稻是寧波市種子有限公司選育的秈型雜交稻品種甬優(yōu)1540,作連作晚稻栽培。

      1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理:T1,鶴浦鎮(zhèn)水湖涂鹽堿地施用八硫體改良劑種植水稻;T2,鶴浦鎮(zhèn)水湖涂鹽堿地不施肥不種水稻;T3,丹東街道下余村常規(guī)農(nóng)田種植水稻。T1、T2、T3的試驗(yàn)面積分別是866.7、666.7、260.0 m2,不設(shè)重復(fù)。

      種植水稻前施用高纖維素有機(jī)肥1 000 kg。八硫體使用方法:按1∶100的比例兌水裝桶,桶上裝自來水閥門開關(guān),抽淡水開關(guān)調(diào)節(jié)沖施3次(分別于6月13日、6月20日、6月27日各1次),每次用量28.8 kg·hm-2。鶴浦試驗(yàn)地水稻于6月29日播種育苗,7月16日人工插秧;丹東試驗(yàn)地水稻于7月1日播種育苗,7月19日機(jī)械插秧。不同試驗(yàn)地水稻施肥、病蟲草害、田間水分管理按照常規(guī)方法實(shí)施。設(shè)置丹東試驗(yàn)地水稻作為常規(guī)種植對照。

      1.3 測定項(xiàng)目

      水稻成熟后,考查試驗(yàn)田水稻經(jīng)濟(jì)性狀,并實(shí)割測產(chǎn);取1.5 kg稻谷自然晾干后,檢測稻米品質(zhì);鶴浦鎮(zhèn)水湖涂鹽堿試驗(yàn)田改良后,按照不同土壤剖面深度抽取土樣,T1-a為0~<20 cm土樣;T1-b為20~<40 cm土樣;T1-c為40~60 cm土樣;T2為對照田塊0~<20 cm深度土樣,分別在試驗(yàn)前和試驗(yàn)后2次取樣,T2-a為試驗(yàn)前對照土樣,T2-b為試驗(yàn)后對照土樣。所有土樣均檢測鹽堿度、pH等各項(xiàng)指標(biāo)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 八硫體改良劑對水稻產(chǎn)量的影響

      由表1可知,從水稻經(jīng)濟(jì)性狀來看,T1處理的甬優(yōu)1540植株整體長勢明顯較差,株高為81 cm,比T3處理的甬優(yōu)1540矮了32 cm;穗長17.4 cm,比T3處理的甬優(yōu)1540短了4.1 cm,可能是鹽堿地中鹽離子制約了植株根系對養(yǎng)分的吸收,從而導(dǎo)致水稻長勢不良。從產(chǎn)量來看,T1處理產(chǎn)量明顯比T3處理低,理論產(chǎn)量為6 003.0 kg·hm-2,比T3處理減少1 537.5 kg·hm-2,減幅20.4%。根據(jù)產(chǎn)量構(gòu)成因素,雖然T1處理的有效穗較多,比T3處理多了55.5萬·hm-2,增幅29.6%,但是穗總粒數(shù)比T3處理少了55.2粒,減幅26.9%,綜合后T1處理的產(chǎn)量減少主要?dú)w結(jié)于結(jié)實(shí)率和千粒重的減少。T1處理的結(jié)實(shí)率為75.2%,比T3處理減少9.7百分點(diǎn),減幅11.4%;T1處理的千粒重為21.9 g,比T3處理減少1.2 g,減幅5.2%。鹽堿地經(jīng)八硫體改良后,種植甬優(yōu)1540的長勢和產(chǎn)量均低于正常田塊種植水平,說明改良后土壤的鹽分依然存在,并在試驗(yàn)過程中持續(xù)或者間斷地影響著水稻正常生長,但下降的幅度并不大,據(jù)調(diào)查象山縣常規(guī)連作晚稻品種產(chǎn)量水平一般在6 000 kg·hm-2,而鹽堿地改良后試種的甬優(yōu)1540產(chǎn)量基本達(dá)到這個(gè)水平,說明改良效果是顯著的,但是還不夠完全,鹽堿地改良后用于種植水稻的可行性和推廣價(jià)值依然存在。

      表1 不同試驗(yàn)地種植甬優(yōu)1540的經(jīng)濟(jì)性狀和產(chǎn)量

      2.2 八硫體改良劑對水稻品質(zhì)的影響

      從表2可知,T1處理的整精米率為65.4%,比T3處理下降5.7百分點(diǎn),降幅較大,反映了T1處理的出米率較低,說明鹽分脅迫會(huì)降低甬優(yōu)1540水稻的稻谷出米率;T1堊白度比T3處理下降3.7百分點(diǎn),透明度提高1級,反映T1處理的稻谷外觀品質(zhì)相對較好,可能跟鹽堿地限制了水稻對N、P、K等大量元素的吸收有關(guān);T1膠稠度升高11 mm,說明T1處理的米飯柔軟度高,食味口感更好;T1和T3的直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量差異不大,說明營養(yǎng)品質(zhì)差不多。

      表2 不同試驗(yàn)地種植甬優(yōu)1540稻米品質(zhì)的影響

      2.3 八硫體改良劑對鹽堿地土壤改良的影響

      從表3可知,T2-b與T2-a比較,水溶性鹽含量下降8.54 g·kg-1,降幅61.4%;EC下降588.0 mS·cm-1,降幅73.2%;作為對照,T2沒有經(jīng)過任何處理,試驗(yàn)期間曾2次被雨水淹沒12 h左右,說明0~20 cm的表層鹽堿土壤受雨水淋洗脫鹽的效果顯著。與T2-a比較,T1-a水溶性鹽含量下降9.16 g·kg-1,EC下降613.7 mS·cm-1,反映了0~20 cm土層鹽堿地的鹽分明顯下降,而且T1-a水溶性鹽含量和EC下降幅度都比T2-b的下降幅度大,說明T1處理的0~<20 cm土層鹽堿地鹽分下降幅度要大于雨水自然洗鹽的效果,八硫體改良劑在0~<20 cm土層鹽堿地降鹽效果是顯著的;T1-b水溶性鹽含量下降7.12 g·kg-1,EC下降531.0 mS·cm-1,反映20~<40 cm土層鹽堿地的鹽分明顯下降,但是T1-b水溶性鹽含量和EC下降幅度都比T2-b低,說明降鹽效果要低于0~<20 cm土層,由于淡水洗鹽對鹽堿地0~30 cm的土層效果是明顯的,所以很難判斷20~<40 cm土層鹽堿地的鹽分下降是雨水洗鹽還是八硫體改良劑在發(fā)揮作用;T1-c水溶性鹽含量下降6.67 g·kg-1,EC下降516 mS·cm-1,說明40~60 cm土層鹽堿地的鹽分明顯下降,但是T1-c水溶性鹽含量和EC下降幅度比T2-b低,說明降鹽效果要低于0~<20 cm和20~<40 cm土層。據(jù)國內(nèi)現(xiàn)有對鹽堿地改良的研究證明,淡水洗鹽會(huì)加速鹽堿地中鹽離子的遷移,一部分被流水帶走,另一部分隨著水分向下層土壤遷移,導(dǎo)致下層土壤中的鹽分增加,所以40~60 cm土層鹽堿地的鹽分下降可能是八硫體改良劑發(fā)揮的主要作用。經(jīng)綜合分析,T1-a、T1-b、T1-c的水溶性鹽、EC含量均明顯下降,且隨著土層深度增加,鹽分下降幅度呈梯度減少,考慮到雨水洗鹽對深層土壤的降鹽效果并不顯著,說明30 cm以下土層鹽堿地鹽分降低主要是八硫體改良劑在發(fā)生作用,試驗(yàn)結(jié)果反映了八硫體對0~60 cm深度的土壤都有降鹽效果,且隨著土層深度越淺,降鹽的效果越明顯。

      表3 不同處理鹽堿地土壤的理化性狀

      3 小結(jié)

      土壤全鹽含量是影響濱海鹽堿地抑制植物生長的最重要因素[5]。本試驗(yàn)初步探索了八硫體改良劑在浙江東部濱海地區(qū)鹽堿地的改良效果,從試驗(yàn)結(jié)果來看,通過雨水長期淹灌洗鹽對降低表層土壤鹽分的效果是明顯的,綜合運(yùn)用八硫體和高纖維有機(jī)肥可以顯著降低灘涂鹽堿地的鹽分,而且短期就能見效,八硫體改良劑不僅限于改良鹽堿地表層土壤的鹽分,對不同深度的土壤都有降鹽作用,降鹽效果與土壤深度呈反比,表層土壤的降鹽效果最明顯,土壤越深降鹽效果越?。灰话闼苄喳}1.5 g·kg-1以上開始影響水稻的正常生長,水溶性鹽3.0 g·kg-1以上會(huì)導(dǎo)致水稻直接死亡,不同于常規(guī)的鹽堿地改良,八硫體改良劑在土壤改良過程中就可以同步正常種植水稻,產(chǎn)量比常規(guī)種植略低,品質(zhì)達(dá)到常規(guī)種植水平。下一步,本研究將持續(xù)跟蹤改良后土壤的鹽分遷移、增減等變化趨勢,并選擇不同品種的水稻進(jìn)行栽培,從而完善八硫體改良應(yīng)用與水稻高產(chǎn)栽培有機(jī)融合的技術(shù)體系,為在浙江東部濱海灘涂鹽堿地全面推廣提供科學(xué)支撐。

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