水稻种植对陕北盐碱地土壤理化性质的影响及耐盐碱水稻品种筛选

马增辉 曹源 王启龙

（陕西省土地工程建设集团有限责任公司，西安 710075）

陕北地区盐碱地面积较大，是土地整治主要对象之一，目前，陕西省尚有约1 400 km2盐碱地尚未得到有效开发利用，土壤盐碱化给当地农业生产和粮食安全带来巨大威胁[1]。不断加大盐碱地治理力度，对增加农民收入、保障重要农产品有效供给、保护生态安全等具有重要意义[2]。目前，盐碱地改良技术主要包括耕作改良技术[3]、地表覆盖技术[4]、化学改良技术[5]、水利改良技术[6]、工程改良技术[7]以及植物改良技术[8]。其中，植物改良主要通过植物根系生长改善土壤物理性状，根系分泌的有机酸可以中和土壤碱性，并可吸收、富集土壤盐分[9]；并减少土壤水分蒸发，从而防止土壤返盐[10]。在地下水位较高的盐碱地种植耐盐碱水稻不仅可以提高土地利用率，还能起到保护环境的作用。

土壤养分是由土壤提供的植物必需的营养元素，是土壤肥力的重要物质基础，也是评价土壤肥力水平的重要内容之一[11]。盐碱地土壤养分含量较低，不利于作物生长和利用。土壤pH和盐分过高对于植物的伤害也不容忽视。土壤pH值过高会直接影响肥料的有效性，一些营养元素变得难溶，有效性降低，从而不易被根系很好的吸收[12]。土壤盐分过高会影响作物的光合作用和呼吸作用，会阻碍农作物蛋白质的合成[13]。因此，盐碱地的有效利用首先要解决土壤盐碱含量和土壤养分不足问题。

陕西省定边县堆子梁地区盐碱地地下水位常年普遍较高，旱地作物很难生长，但水热资源丰富[14]，能满足水稻生长基本条件。陕北地区的气候环境、土壤构成和盐碱度与其他区域不尽相同[15]，因此，明确水稻种植对于陕北盐碱地土壤理化性质影响，及筛选适宜在陕北地区盐碱地种植的水稻品种，对于陕北地区盐碱地利用和生态环境改善有着重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

项目区位于定边县堆子梁镇营盘梁村，地处东经108°15′00″~108°18′45″、北纬37°37′30″~37°42′30″之间。项目区属大陆性半干旱季风气候，季节变化明显，四季冷暖干湿分明，大陆性特点显著。年平均气温7.9℃，年均最高气温37.7°C、最低气温1.5℃。昼夜温差为13.6℃，年均日照时间2 700 h。平均无霜期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%，年均蒸发量2 522.8 mm。项目区位于定边县最低处，属于古河床上冲积母质发育的盐化草甸土壤，因为地势低洼，地下水出流不畅，受到地下水位埋藏浅、地下水矿化度高以及气候蒸发量大的共同作用，土壤表层积盐，盐渍化特征明显[12]。

1.2 试验设计

在营盘梁项目区设置田间小区试验。将试验小区划分为8个地块，每个地块面积约80 m2（10 m×8 m），每个地块四周起垄覆膜。根据种植水稻品种不同试验设置4个处理，T1、T2、T3处理分别种植宁粳28、隆优619、东稻4号，CK不种植水稻，每个处理2次重复。试验开始前采集0~100 cm土层土壤样品，测定其基本理化性质，结果见表1。

表1 项目区盐碱土理化特性本底值

水稻于2019年6月初插秧，插秧密度2万丛/hm2，10月初收获，试验小区采用统一的栽培管理措施，主要包括施肥、病虫害防治和田间灌溉等，尿素、磷酸二胺、氯化钾施用量分别为334 kg/hm2、196 kg/hm2、96 kg/hm2。试验田采用井水灌溉，每年灌溉量为12 000 m3/hm2。灌溉水的基本理化性质：pH 8.1、全盐量0.23 mg/L、矿化度748 mg/L、总硬度186 mg/L、钙离子369.00 mg/L、镁离子74.10 mg/L、钾离子2.03 mg/L、钠离子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 样品采集与分析

水稻收获后，在每个地块沿对角线随机选取3个点，用土钻按照0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm逐层采集土壤剖面样品，将3个样点的同土层样品混合后按照四分法预留土样约1.0 kg。样品经风干研磨，过筛后备用。

采用质量法测定土壤中的水溶性总盐含量；电位法测定土壤样品pH（水和土壤比例为5∶1）；半微量凯氏法测定全氮；紫外可见分光光度计法测定土壤有效磷；乙酸铵提取-火焰光度计法测定土壤速效钾；重铬酸钾氧化外加热法测定有机质含量[16]。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2007软件处理试验数据，同时采用SPSS 11.5软件进行统计学分析，并对相关指标进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 水稻种植对土壤p H的影响

水稻收获后土壤pH的剖面分布情况如图1所示：种植水稻前项目区土壤pH值较高，0~100 cm土体中土壤pH平均值达到8.9，依据土壤酸碱度等级划分标准，土壤达到强碱性，严重影响农作物正常生长。种植水稻后，各处理表层土壤pH值平均为8.5，土壤碱度较种植水稻前显著降低。种植水稻1年后，T1、T2、T3处理60~100 cm土层土壤pH值均为8.9，相较于CK无显著变化，说明种植水稻1年对于深层土壤（＞60 cm）pH影响不明显，另外，从图1还可以看出，种植不同水稻品种对于盐碱地土壤酸碱度影响不大，水稻收获后，T1、T2、T3处理0~100 cm土层pH平均值分别为8.7、8.8、8.7。

图1 水稻种植对0~100 cm土层土壤pH的影响

2.2 水稻种植对土壤水溶性盐总量的影响

从图2可见，种植水稻可以明显降低土壤含盐量，0~100 cm土层土壤平均含盐量CK为2.53 g/kg，种植水稻处理平均为2.21 g/kg。另外，由图2还可以看出，种植不同水稻品种对于盐碱地土壤含盐量基本无差异，T1、T2、T3处理0~100 cm土层土壤的水溶性盐总量分别为2.20、2.21和2.21 g/kg。

图2 水稻种植对0~100 cm土层土壤水溶性盐总量的影响

2.3 水稻种植对土壤养分的影响

从图3可见，各处理的全氮、有效磷、速效钾和有机质含量均呈现出随土层深度的增加而降低的变化规律，CK 0~100 cm土层土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质平均含量较低，分别为0.19 g/kg、7.29 mg/kg、86.80 mg/kg和4.13 g/kg，根据我国土壤养分分级标准，其全氮和有机质含量为极缺乏，有效磷和速效钾为缺乏。种植水稻后，由于施肥等原因，土壤养分含量得到很大提高，0~100 cm土层土壤全氮、有效磷、速效钾和有机质含量分别平均达0.34 g/kg、10.32 mg/kg、100.00 mg/kg和5.28 g/kg。另外，从图3可以看出，不同水稻品种对于深层土壤养分含量影响差异不明显，但是对于表层土壤养分含量影响存在一定差异，T3处理表层土壤全氮、有效磷含量最高，分别达到0.57 g/kg、13.96 mg/kg，T1处理有机质含量最高，较T2和T3处理分别提高6.9%、7.2%，T1、T2、T3处理速效钾含量基本一致，分别为134 mg/kg、136 mg/kg、136 mg/kg。

图3 水稻种植对0~100 cm土层土壤养分含量的影响

2.4 不同水稻品种盐碱地种植产量表现

从表2可见，不同品种间每穗粒数差异不显著，有效穗数差异显著，千粒重和产量差异极显著。参试3个品种中隆优619产量最高，较宁粳28、东稻4号分别高4.96%、42.78%。

表2 盐碱地种植不同水稻品种产量及产量构成

3 讨论与结论

在盐碱地种植耐盐作物，主要利用作物生长促进土壤积累有机质，改善土壤结构，降低地下水位，减少土壤中水分的蒸发，从而加速盐分淋洗，延缓或防止积盐返盐，改良土壤[17]。国内外学者对种植水稻改良盐碱地进行了大量研究和实践应用，特别是在新疆地区耐盐碱水稻广泛种植，并取得了很好的效果。本试验结果表明，种植水稻可以显著改善盐碱地表层（0~20 cm）土壤的理化性质，降低土壤碱度和含盐量，提高土壤养分含量，种植水稻后的表层土壤pH值和含盐量较种植前分别降低5.7%和25.5%，全氮、有效磷、速效钾和有机质含量分别提高117.3%、45.9%、27.7%和67.3%。程知言等[18]研究发现，耐盐水稻种植对滨海盐碱地改良具有良好作用，可有效控制耕作层（0～20 cm）土壤盐度维持在较低水平且保持稳定。另外也有研究发现，种植水稻明显提高了稻田耕层（0～20 cm）土壤有机碳、有效磷、速效钾和全氮含量，不同种植方式下，土壤养分含量存在差异[19]。这与本研究结果基本相同。

选育适合于陕北地区盐碱地种植的耐盐碱水稻品种，是开发利用陕北低洼盐碱地的有效途径之一[20]。不同水稻品种对于深层土壤养分含量影响差异不明显，但是对于表层土壤养分含量存在一定差异，T3处理表层土壤全氮、有效磷含量最高，分别达到0.57 g/kg、13.96 mg/kg，T1处理有机质含量最高，较T2和T3处理分别提高6.9%、7.2%。本试验条件下隆优619产量最高。李全英等[21]认为，盐碱地种植水稻并进行土壤改良的关键在于选育合适水稻品种，并针对内蒙古托克托县盐碱水土环境开展了耐盐碱水稻品种筛选试验，试验结果表明，不同水稻品种的秧苗成活率存在显著差异，吉粳113、吉粳301、吉粳515的成活率降低到50%以下，而粳优315、松粳9、粳优653仍保持在90%以上，表现出较强的耐盐性。李华等[22]在盐碱地进行6个水稻品种的耐盐性适应性研究发现，耐盐能力和适应性表现较强的是9K-210和7K-339，表现较差的是南粳9108；盐稻12号虽有一定的耐盐性，但丰产性不佳，经济效益偏低；宁粳8号和南粳5055可作为备选品种在盐碱地种植。本研究选取的适宜当地气候环境的3个水稻品种进行种植，发现这3个品种对于盐碱水土环境均有一定适应性，但是考虑经济效益及产量，建议选择隆优619。

盐碱地的形成是一个长期而复杂的过程，其治理也是一个复杂的系统性工程。在低洼地区种植水稻进行盐碱地治理，对于土壤理化性质改善存在一定局限性，建议耕作过程中优先选用生理酸性有机肥和酸性调理剂进行改良，在补充土壤养分的同时中和土壤碱性，此外，尽可能选择盐碱含量小的灌溉水进灌溉[23]，避免因灌溉导致盐碱累积，影响农作物生长。