燕麦+木霉调控黄河三角洲滨海盐渍土保墒研究

2023-08-16石文娟陈建爱

安徽农业科学 2023年14期

石文娟陈建爱

摘要基于13 a的田间应用研究，论述了微生物改良盐渍土及燕麦长时间覆盖土壤，抗风蚀、保墒情，减少秋季和春季2次土壤水分蒸发高峰期水分蒸发的效果。结果显示，土壤添加外来微生物木霉菌剂，提高土壤微生物数量的同时建立了更多的微生物菌体贮水器，利于燕麦等作物的根系生长发育；燕麦通过蒸腾作用代替土壤水分蒸发，改变了水运移通道和储水位置，土壤保墒效果好。通过地上、地下生物的共同作用，丰富土壤微生物，降低水分蒸发，调控了土壤墒情，提高土壤有机质，减少水土流失，改善土壤性状，促进了土壤从无生命土壤向有生命土壤转变，向健康土壤转变。

关键词盐渍土；水分蒸发；燕麦；木霉；保墒

中图分类号 S512.7 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）14-0066-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.14.017

作者简介石文娟（1981—），女，山东肥城人，从事农业成果推广研究。*通信作者，研究员，从事农业微生物资源的应用研究。

收稿日期 2022-07-23

地球的全部水资源中，超过97%是海水，淡水资源占3%左右，而淡水中的77.2%存在于冰川雪山的固态水，只有22.4%存在于土壤和地下，这有限的淡水支撑全球5 500亿t碳生物量，养活全球76亿人口［ 1］。我国淡水总量占全球水资源的6%，人均水资源量仅为世界平均水平的25%，水是生命之源，生产之要，生产之基，是农业的命脉。从尧舜时期的大禹治水到20世纪60年代红旗渠，各种大型水利工程以及农田沟壕抗旱排涝，都是为农业生产保丰收。山东是人口聚集地区，也是农业大省，农产品除了满足本省人口需求，还供应省外其他地区，由于时空分布的不均匀，

有限的水资源成为山东农业生产的制约。作为山东农业稳定发展的后备资源，黄河三角洲滨海盐渍土［ 2］改良成为渤海粮仓战略的重要部分，水资源的严重短缺同样是黄河三角洲农业发展面临的主要制约因素，由于季风气候春秋季土壤水分无限度蒸发［ 3］进一步限制了盐渍土的开垦。

黄河三角洲的气候、地形、土壤质地、地下水的特异性使滨海盐渍土春秋土壤蒸发水分严重，季节性黄河水是农田灌溉的唯一客水来源，淡水资源的紧缺制约了盐渍土开垦利用，作物种植和土壤管理都需要保水抗旱低耗。合理利用、保护好现有的淡水非常关键，减少土壤水分蒸发量、保护土壤水分、提高水资源利用效率是解决淡水短缺的最有力途径，笔者经过13 a的试验发现，燕麦［ 4］在黄河三角洲盐渍土科学种植和木霉菌剂的有效利用［ 5］对开垦盐渍土保墒作用明显。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

东营地处山东省东北部、黄河入海口的三角洲地带，地理位置介于118°5′E，38°15′N。东营市属暖温带大陆性季风气候，地势沿黄河走向自西南向东北倾斜。春季降水少，风速大，气候干燥，易春旱。秋季雨量骤减，多晴天，往往发生秋旱，小麦播种困难。冬季雨雪稀少，寒冷干燥。年蒸发量为降水量的3.4倍。由于海水入侵等原因，80%是盐碱地，重度盐渍化土壤和盐碱光板地占区内土地面积的28.4%。土壤盐分以氯化物为主，地下水埋藏浅且矿化度高，土壤表层盐分4～30 g/kg，土壤结构性差，肥力低，不经改良治理，很难进行常规农业生产。自然植被木本植物有柽柳、杞柳等灌木或半灌木，草本植物有馬绊草、芦苇、黄须菜、碱蓬等，芦苇、白茅群落分布在可开垦土壤，土壤含盐量3.4 g/kg左右，分布面积不大，是过渡性群落。人工植被分为农作物和人工栽培林木，总体覆盖率30.1%，其中作物覆盖率14%。

1.2 数据来源

2008—2021年，在东营市发放农户调查表，每年不同季节实地考察，依据开垦地特点及土壤性状、气候条件进行木霉菌剂处理，对不同类型盐渍土（轻度盐渍土、中度盐渍土、重度盐渍土）进行改良。通过科学种植燕麦，及时取样检测获取试验数据，研究其对滨海盐渍土的保墒效果。

1.3 研究方法

土壤化学性状的检测方法见劳家柽编著的土壤农化分析手册［ 6］。土壤微生物群落的分离、培养和统计采用稀释平板法［ 7］，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基、放线菌采用高氏合成1号琼脂培养基、真菌采用马丁孟加拉红链霉素琼脂培养基、固氮菌采用阿须贝（Ashby）培养基，在26、37 ℃恒温培养箱中保湿培养。细菌培养3～5 d，固氮菌、放线菌、真菌培养7～10 d，统计菌落数。

2 黄河三角洲水资源特点

2.1 地下水资源不能做农田灌溉用水

黄河三角洲地势低，地下水埋藏浅且矿化度高，有时挖土0.5 m即见水，土壤渗水处处可见，有时沟满壕平，海水随海潮入侵淹没土地及溯河倒灌向滨海土壤及地下水供给盐分，这些水不能作为农田灌溉用水，土壤溶液渗透压大，生物不能吸收利用土壤水，土壤溶液反渗透危害作物，导致作物枯萎、死亡。2018年春季东营一家庭农场利用冬季储存的黄河水浇地导致大片小麦苗枯萎、死亡。2018—2021年测定结果显示，中度盐渍土和重度盐渍土排盐沟淋水含盐量大，多数排盐沟淋水TDS超4 000 mg/L，最高达20 120 mg/L，中度盐渍土一般在3 000～6 000 mg/L，重度盐渍土一般在6 000～10 000 mg/L，不符合盐碱地农田灌溉水质标准（TDS<2 000 mg/L）（图1）。

2.2 盐渍土水蒸散严重

黄河三角洲盐渍土含有大量粉砂质和粉砂壤沉积物，具有强烈的毛管作用，沙土中水分毛管作用可上升至37 cm。4月份取样测定，>2 m深排盐沟芦苇地坡底泥土（水面以上）含水量69.78%，水分上升到坡顶土壤含水量为23.30%，无植被的3 m深干渠沟坡底沙土（水面以上）含水量23.15%，水分上升到坡顶含水量22.55%，均高于田间表土的含水量（平均约10%）。黄河三角洲盐渍土年降水量低，仅为550～650 mm，通体粉砂壤质的，在1 m水位深度的上升速度高于通体中壤、黏质的约15倍，高于通体轻壤的10倍，在季风气候影响下，由于土壤地面覆盖物少，太阳辐射地面，地面接收能量多，促进土壤蒸发大量水分，秋季初蒸发、春季强烈蒸发，年蒸发量为1 900～2 100 mm，为年降水量的3.23～3.45倍（图2）［ 3］，3月份蒸发量高达降水量的22倍，土壤水分大大降低。4月份土壤样品测定，田间表层土含水量（8.58%～11.98%），大大低于犁底层含水量（16.82%～23.61%），试验还表明，秋季表层土比耕层土水分蒸发超过43.42%，春季表层土比犁底层水分蒸发超过47.56%。

3 燕麦+木霉调控滨海盐渍土保墒的路径及效果

3.1 燕麦种植延长土壤覆盖时间

黄河三角洲轻度、中度盐渍土可以种植的玉米、谷子、高粱、水稻、花生、绿豆、甘薯，夏季作物都生长在淋溶季节，一种情况是淡水紧缺、种植作物利用雨季水，第二种情况是这些作物种子萌发需要超过10 ℃的地温，而燕麦苗可耐受2～4 ℃的低温而不致发生冷害。燕麦秋播能生长至小雪节气，燕麦叶片能降雨截留，收纳部分淡水，茎流后入渗土壤，延长入渗时间，增加土壤水分，燕麦草层覆盖度大，覆盖土壤抗风蚀，土壤水分蒸发少，控制了秋季蒸发第一高峰；燕麦早春播种，生长到4月底、5月初，燕麦茎叶覆盖土壤，缓解风蚀，还阻挡太阳辐射土面，阻止能量被土壤吸收，减少土壤水分蒸发，极大降低春季土壤强烈蒸发第二高峰。笔者也观察到高粱、稻茬、树木、绿荒杂草覆盖土壤，可以抗风蚀、抗太阳辐射、减少土壤水分蒸发。2—11月燕麦都可以播种生长覆盖土壤，冬季燕麦苗冻后匍匐覆盖土壤，轮作与6月种植淋溶季节生长作物时间相衔接，9月作物收获后再播种燕麦，从7～8个月无覆盖达到全年土壤处于植被覆盖下，很少受阳光直射，提高土壤抗风蚀、保水能力，土壤蒸发低，保存土壤水分，也为下茬作物保墒。

3.2 燕麦和木霉可以保水减耗第一，木霉菌剂施入盐渍土土壤，在其自身快速定殖的同时，促进了其他微生物的扩增，增加了其他微生物数量（表1），一般农田土壤耕层每克土含有细菌108个、放线菌107个、霉菌106个，土壤微生物丰富，在15 cm土壤表层真菌生物量通常为0.1万～1.5万kg/hm2，1 m2 健康土壤菌丝达25 km长，一条菌丝长度达40 m；50%～60%的草原净初级生产量（总植物生产量）通常以根的形式存在，一株植物的根在土壤中的分支有千百万，土壤微生物菌丝、菌体以及植物根系、根毛表面积大，与土壤接触面积大，极大地提高吸水量。这些生命体就是一个个储水器，土壤中大量水储存在生命体内，试验测定，土壤水量分布是燕麦根>根际土>近根土>远根土。第二，燕麦、木霉是耐旱生物，水分需求量低，燕麦基本不需要外源水，木霉属于真菌，比细菌需水量少，土壤中真菌生物量最大，储存水最多，间接耗水少。第三，真菌在土壤中产生代谢有机物，作物收获后，残留在土壤中的根生物量通常占作物地上部分的15%～40%，按25%计，燕麦根系深、根系数量大，有约2 500 kg/hm2根残留物，在土壤中生物代谢分泌物和土壤砂粒黏合成团粒，增加了团粒数量（表1），有利于土壤团聚体稳定、耕层结构稳定，改善土壤性状，增加土壤保水能力。

3.3 燕麦和木霉建立新的水流途径

土壤中水分运输途径除了毛管孔隙还有2条大途径，一条是菌丝高速公路途径，丝状真菌菌丝发达，在土壤中形成菌丝网即水分运输高速公路，水分进入高速公路就脱离了土壤；另一条是植物叶片蒸腾途径，土壤水分经根毛吸收，穿过根皮层和根中柱鞘运送至根导管，经过系列茎导管、叶柄导管、叶脉导管进入叶肉细胞，最后进入叶细胞间隙、气孔下腔，通过气孔逸出进入大气。这2条途径特点明显，其一是运输速度快，砂性土壤中饱和水传导度为0.01～0.10 mm/s，导管中水分的运输速率达0.3～13.0 mm/s，生物体内水分运输速度远远高于土壤；其二是运输动力大，植物蒸腾作用渗透压大，一般为-0.5～-2.5 MPa，植物蒸腾大于土壤蒸发，利于水分上移进入植物体内；其三是水分运动、滞留时间长，水分在植物体内、菌丝体内运行比土壤內运行复杂，途径长、曲度大，水分还是各种离子、化合物的溶剂，水溶液进入细胞进行各种生化反应，延缓了水分进入大气的时间。燕麦和木霉通过地上、地下改变水的运输通道，控制土壤水分上移速度，抑制水分土壤蒸发，起到保墒作用。

4 结语

综上所述，针对黄河三角洲滨海盐渍土严重缺淡水特点，需要探索耐盐抗旱保水技术来改良利用，研究表明，生物措施［ 8-9］符合这一要求，前期采用的水稻改良盐渍土措施耗水系数大，随着稻田种植面积的不断扩大，黄河水等淡水资源紧缺，急需研究探索燕麦+木霉等生态、环保、可持续的黄河三角洲滨海盐渍土改良保墒技术和方法。在前期研究探索的基础上，深入研究盐碱地的改良与土壤生命的相关性，耐贫瘠、耐盐、耐干旱的植物在滨海盐渍土生长的适合能力［ 10］，耐盐抗旱的微生物在滨海盐渍土的增殖能力［ 11］，培育、扩大盐渍土壤地上植被［ 12］，探索燕麦+木霉菌剂调控滨海盐渍土土壤墒情，提高农业用水效率、积累土壤有机质、活化土壤矿物质、增加土壤团聚体，减少水土流失，改善土壤结构［ 13］，对促进土壤从无生命土壤向有生命土壤转变、向健康土壤转变，以及将相关理论应用到盐渍土改良和节水保墒意义重大。

参考文献

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