董起廣， 何振嘉， 高紅貝， 雷 娜， 樊建瓊

(1. 陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710075； 2. 陜西地建渭北土地工程有限責(zé)任公司， 陜西 西安 712000)

沿黃地區(qū)鹽堿地種植水稻土壤理化性質(zhì)的比較

董起廣1， 何振嘉2， 高紅貝1， 雷 娜1， 樊建瓊2

(1. 陜西地建土地工程技術(shù)研究院有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710075； 2. 陜西地建渭北土地工程有限責(zé)任公司， 陜西 西安 712000)

土壤鹽堿化是一個(gè)世界性的問(wèn)題，中國(guó)鹽漬土面積為3.47×105km2(不包括濱海灘涂)[1]。陜西省沿黃地區(qū)分布有大面積鹽堿地，該地區(qū)土地利用率極低。鹽堿地治理通常采用水利工程、化學(xué)改良和生物改良等措施[2-4]，植物改良技術(shù)因具有費(fèi)用少、見效快以及在改善大面積鹽堿土的同時(shí)能獲得經(jīng)濟(jì)效益等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。已有的在鹽堿地區(qū)種植水稻(OryzasativaLinn.)的研究集中在不同改良劑對(duì)鹽堿地的改良效果及對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，鹽分脅迫對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響以及作物收獲還田后對(duì)鹽堿地的改良等方面[5-7]。Hussain等[8]研究了水稻在鹽堿地的耐鹽機(jī)制；羅新正等[9]認(rèn)為，連續(xù)多年采用種稻模式進(jìn)行單純性洗排鹽堿可明顯降低松嫩平原鹽堿地表層土壤的含鹽量。有關(guān)沿黃地區(qū)鹽堿地利用的研究多以池塘養(yǎng)殖為主，而采用水稻種植對(duì)其進(jìn)行改良的研究卻鮮有報(bào)道[10-11]。

本文針對(duì)陜西沿黃地區(qū)鹽堿地的實(shí)際情況，通過(guò)前期簡(jiǎn)單的工程手段后，以種植水稻為主要措施，研究水稻不同生育期土壤理化性質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化，以期為該地區(qū)鹽堿地的改良和利用提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省大荔縣東部黃河西岸灘地內(nèi)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°10′32″～110°12′55″、北緯34°54′03″～34°55′54″，屬黃河漫灘和一級(jí)階地，地面標(biāo)高335～340 m，區(qū)內(nèi)地勢(shì)基本平坦，由北向南略微傾斜，土壤質(zhì)地為粉壤土，土質(zhì)松軟。研究區(qū)外部西側(cè)為黃土臺(tái)塬，研究區(qū)易接受黃土臺(tái)塬地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給和汛期黃河側(cè)滲補(bǔ)給，地下水位較淺，該地區(qū)排泄以垂直蒸發(fā)為主，地下水礦化度增高，地表積鹽形成鹽漬土[12]。

1.2 研究方法

于2015年5月末種植水稻，水稻種植前進(jìn)行土地平整和1次灌水洗鹽。根據(jù)研究區(qū)地勢(shì)變化和面積大小，劃分成6個(gè)田塊，每個(gè)田塊面積為20 m×20 m，其中5個(gè)田塊種植水稻作為重復(fù)，每平方米種植水稻23蔸，剩余的1個(gè)田塊作為對(duì)照，未種植水稻且不采取任何耕作措施。

每個(gè)田塊隨機(jī)選取3個(gè)采樣點(diǎn)，采樣深度為0～15 cm，分別于水稻的分蘗期、長(zhǎng)穗期和結(jié)實(shí)期取樣。所采土樣經(jīng)風(fēng)干后，依次過(guò)孔徑2和0.149 mm篩，備用。按質(zhì)量比1∶5配置水土混合液，經(jīng)離心后得到清液，然后分別采用pH計(jì)和電導(dǎo)率儀測(cè)定土壤的pH值和電導(dǎo)率；土壤中粘粒和砂粒含量采用Mastersizer 2000激光粒度分析儀(英國(guó)馬爾文儀器有限公司)測(cè)定[13]；有機(jī)質(zhì)含量采用NY/T 1121.6—2006中的重鉻酸鉀法測(cè)定；全氮含量采用CleverChem200全自動(dòng)化學(xué)間斷分析儀(德國(guó)Dechem-Tech.GmbH公司)測(cè)定；有效磷含量采用碳酸氫鈉提取-鉬銻抗比色法[14]測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用EXCEL 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算。

2 結(jié)果和分析

沿黃地區(qū)鹽堿地種植水稻田塊和對(duì)照田塊(未種植水稻)的土壤理化指標(biāo)見表1。

2.1 土壤pH值和電導(dǎo)率的變化

由表1可以看出：隨著水稻種植時(shí)間的延長(zhǎng)，種植水稻田塊和對(duì)照田塊的土壤pH值均呈先升高后降低的趨勢(shì)。在水稻的分蘗期、長(zhǎng)穗期和結(jié)實(shí)期，種植水稻田塊的土壤pH值分別為7.78、8.42和8.18，空間變異系數(shù)分別為1.84%、1.84%和2.72%，空間變異性較小。其中，結(jié)實(shí)期種植水稻田塊的土壤pH值較對(duì)照田塊下降了0.37。水稻在pH值大于9.6時(shí)存活率才開始下降[15]，本研究區(qū)土壤pH值滿足水稻的生長(zhǎng)需求。

水稻結(jié)實(shí)期種植水稻田塊的土壤電導(dǎo)率較分蘗期略有降低，由1.52 dS·m-1下降到1.29 dS·m-1，而對(duì)照田塊土壤電導(dǎo)率由1.54 dS·m-1上升至1.65 dS·m-1。結(jié)實(shí)期種植水稻田塊土壤電導(dǎo)率較對(duì)照田塊下降了0.36 dS·m-1。3個(gè)時(shí)期種植水稻田塊土壤電導(dǎo)率的空間變異系數(shù)分別為44.15%、33.39%和46.85%，空間變異性較大。由此可見，水稻可通過(guò)離子吸收在一定程度上降低土壤中鹽分含量。

2.2 土壤機(jī)械組成的動(dòng)態(tài)變化

由表1還可以看出：隨著水稻種植時(shí)間的延長(zhǎng)，種植水稻田塊和對(duì)照田塊土壤中粘粒含量均呈先降低后升高的趨勢(shì)。在水稻的分蘗期、長(zhǎng)穗期和結(jié)實(shí)期，種植水稻田塊土壤中粘粒含量分別為0.52%、0.46%和0.49%，空間變異系數(shù)分別為41.59%、21.50%和31.12%，空間變異性較大；而對(duì)照田塊土壤中粘粒含量分別為0.59%、0.48%和0.51%，種植水稻田塊土壤中粘粒含量略有降低。

在水稻的分蘗期、長(zhǎng)穗期和結(jié)實(shí)期，種植水稻田塊土壤中砂粒含量分別為27.29%、29.61%和31.62%，空間變異系數(shù)分別為24.67%、10.71%和13.47%；而對(duì)照田塊土壤中砂粒含量分別為25.65%、28.27%和29.81%，種植水稻田塊土壤中砂粒含量略高于對(duì)照田塊。

2.3 土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮和有效磷含量的變化

由表1還可以看出：隨著水稻種植時(shí)間的延長(zhǎng)，種植水稻田塊土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮和有效磷含量均呈逐漸升高的趨勢(shì)，且總體上略高于對(duì)照田塊。在水稻的分蘗期、長(zhǎng)穗期和結(jié)實(shí)期，種植水稻田塊土壤中有機(jī)質(zhì)含量分別為5.72、6.77和7.16 g·kg-1，對(duì)照田塊土壤中有機(jī)質(zhì)含量分別為5.78、5.81和5.85 g·kg-1，其中，結(jié)實(shí)期種植水稻田塊土壤中有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照田塊升高了1.31 g·kg-1；種植水稻田塊土壤中全氮含量分別為1.44、1.50和1.53 g·kg-1，對(duì)照田塊土壤中全氮含量分別為1.41、1.48和1.46 g·kg-1，含量差異較小；種植水稻田塊土壤中有效磷含量分別為9.67、10.00和11.82 mg·kg-1，對(duì)照田塊土壤中有效磷含量分別為9.56、9.62和9.61 mg·kg-1，其中，結(jié)實(shí)期種植水稻田塊土壤中有效磷含量較對(duì)照田塊升高了2.21 mg·kg-1。

水稻生育期GrowthperiodofOryzasativa土壤pH值pHvalueofsoil土壤電導(dǎo)率/dS·m-1Electricalconductivityofsoil土壤中粘粒含量/%Claycontentinsoil土壤中砂粒含量/%SandcontentinsoilTCKTCKTCKTCK分蘗期Tilleringstage7 78±0 14(1 84%)7 761 52±0 67(44 15%)1 540 52±0 26(41 59%)0 5927 29±6 24(24 67%)25 65長(zhǎng)穗期Headingstage8 42±0 16(1 84%)8 581 58±0 55(33 39%)1 620 46±0 09(21 50%)0 4829 61±3 17(10 71%)28 27結(jié)實(shí)期Fillingstage8 18±0 22(2 72%)8 551 29±0 61(46 85%)1 650 49±0 12(31 12%)0 5131 62±4 26(13 47%)29 81水稻生育期GrowthperiodofOryzasativa土壤中有機(jī)質(zhì)含量/g·kg-1Organicmattercontentinsoil土壤中全氮含量/g·kg-1Totalnitrogencontentinsoil土壤中有效磷含量/mg·kg-1AvailablephosphoruscontentinsoilTCKTCKTCK分蘗期Tilleringstage5 72±1 72(30 16%)5 78 1 44±0 30(20 55%)1 41 9 67±1 84(19 06%)9 56長(zhǎng)穗期Headingstage6 77±2 57(33 11%)5 811 50±0 20(13 25%)1 4810 00±2 19(21 91%)9 62結(jié)實(shí)期Fillingstage7 16±0 99(12 14%)5 851 53±0 23(14 93%)1 4611 82±1 89(31 85%)9 61

1)T： 種植水稻田塊Field planted withOryzasativaLinn.； CK： 對(duì)照田塊(未種植水稻)The control field (unplanted withO.sativa). 括號(hào)中數(shù)據(jù)為空間變異系數(shù)Datums in the brackets are spatial variation coefficient.

3個(gè)時(shí)期種植水稻田塊土壤中有機(jī)質(zhì)含量的空間變異系數(shù)分別為30.16%、33.11%和12.14%，結(jié)實(shí)期其空間變異性明顯降低；土壤中全氮含量的空間變異系數(shù)分別為20.55%、13.25%和14.93%，其空間變異性相對(duì)較??；土壤中有效磷含量的空間變異系數(shù)分別為19.06%、21.91%和31.85%，結(jié)實(shí)期其空間變異性增大。

3 討論和結(jié)論

在鹽堿地內(nèi)種植耐鹽植物進(jìn)行土壤改良，主要利用植物生長(zhǎng)促進(jìn)土壤積累有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，降低地下水位，減少土壤中水分的蒸發(fā)，從而加速鹽分淋洗、延緩或防止積鹽返鹽[1]。本研究在沿黃地區(qū)鹽堿地種植水稻，結(jié)實(shí)期種植水稻田塊土壤的pH值較對(duì)照田塊(未種植水稻)降低了0.37，電導(dǎo)率降低了0.36 dS·m-1。這主要是由于水稻在生長(zhǎng)過(guò)程中吸收土壤中的鹽堿類離子，并將鹽分積累至地上部分，且植物根系與鹽堿土的相互作用可以維持土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤團(tuán)聚性，促進(jìn)土壤剖面的水運(yùn)動(dòng)，從而在一定程度上防止返鹽的發(fā)生[16]。

土壤機(jī)械組成是反映土壤物理特性的一個(gè)綜合指標(biāo)。種植耐鹽植物能降低土壤中粘粒含量，增加土壤孔隙度，促進(jìn)土壤剖面的水運(yùn)動(dòng)[17]12。但在本研究中，土壤的機(jī)械組成并沒(méi)有發(fā)生明顯改變，一是由于該地區(qū)粘粒含量本身較低，難以再進(jìn)一步降低；二是由于種植時(shí)間較短，基本不會(huì)使土壤機(jī)械組成發(fā)生質(zhì)的改變。

土壤中有機(jī)質(zhì)含量不僅與作物產(chǎn)量和土壤肥力密切相關(guān)[18]，還與耐鹽植物的種植年限呈正相關(guān)[17]26。結(jié)實(shí)期種植水稻田塊土壤中有機(jī)質(zhì)含量較對(duì)照田塊增加了1.31 g·kg-1，說(shuō)明稻田生態(tài)系統(tǒng)改善了土壤的理化性狀，提高了土壤微生物量碳，有助于土壤有機(jī)質(zhì)的積累[19-20]。結(jié)實(shí)期種植水稻田塊土壤中有效磷含量較對(duì)照田塊增加了2.21 mg·kg-1，推測(cè)一是由于種植水稻能有效地控制稻田中氮、磷的流失[21]，二是由于種植水稻促使土壤中磷酸鹽礦物的溶解和被固定磷的釋放[17]37。

綜上所述，在沿黃地區(qū)鹽堿地種植水稻可以改善土壤質(zhì)量。但本研究中，土壤中粘粒、砂粒以及全氮含量等指標(biāo)變化較小，建議繼續(xù)加長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間，并增加土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體、微生物量碳和八大離子含量等指標(biāo)的檢測(cè)，以獲得更加可靠的結(jié)論。

[1] 王善仙， 劉 宛， 李培軍， 等. 鹽堿土植物改良研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)， 2011， 27(24)： 1-7.

[2] 周道瑋， 田 雨， 王敏玲， 等. 覆沙改良科爾沁沙地-松遼平原交錯(cuò)區(qū)鹽堿地與造田技術(shù)研究[J]. 自然資源學(xué)報(bào)， 2011， 26(6)： 910-918.

[3] 魏由慶. 從黃淮海平原水鹽均衡談土壤鹽漬化的現(xiàn)狀和將來(lái)[J]. 土壤學(xué)進(jìn)展， 1995， 23(2)： 18-25.

[4] 朱琳瑩， 許修宏， 姜 虎， 等. 污泥堆肥對(duì)鹽堿土土壤環(huán)境和作物生長(zhǎng)的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)， 2012， 26(6)： 135-138， 146.

[5] 呂海艷. 鹽堿脅迫對(duì)水稻根系形態(tài)特征及產(chǎn)量的影響[D]. 長(zhǎng)春： 中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所， 2014： 9-10.

[6] 鄭 悅. 生物炭與秸稈還田對(duì)鹽堿地水稻土壤理化形狀及產(chǎn)量的影響[D]. 大慶： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院， 2015： 7-8.

[7] 白海波， 毛桂蓮， 李曉慧， 等. 脫硫廢棄物對(duì)鹽堿地水稻幼苗抗氧化酶活性和膜脂過(guò)氧化作用的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2009， 18(3)： 122-126.

[8] HUSSAIN N， ALI A， SARWAR G， et al. Mechanism of salt tolerance in rice[J]. Pedosphere， 2003， 13： 233-238.

[9] 羅新正， 孫廣友. 松嫩平原含鹽堿斑的重度鹽化草甸土種稻脫鹽過(guò)程[J]. 生態(tài)環(huán)境， 2004， 13(1)： 47-50.

[10] 欒治華， 潘魯青， 肖國(guó)強(qiáng)， 等. 沿黃低洼鹽堿地對(duì)蝦養(yǎng)殖技術(shù)的研究[J]. 海洋湖沼通報(bào)， 2003(3)： 71-77.

[11] 孫 棟， 馬榮棣， 陳金萍， 等. 沿黃鹽堿地綜合改良試驗(yàn)研究[J]. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)， 2005， 2(5)： 17-19， 107-108.

[12] 郭鵬飛， 王佳武， 韓 軍. 大荔縣朝邑沿黃地區(qū)土壤鹽堿化成因分析及改良途徑[J]. 陜西地質(zhì)， 2009， 27(1)： 85-90.

[13] 劉幼萍， 童 娟， 李小妮. 應(yīng)用馬爾文MS2000激光粒度分析儀分析河流泥沙顆粒[J]. 水利科技與經(jīng)濟(jì)， 2005， 11(6)： 329-331.

[14] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2010： 79-83.

[15] 李詠梅， 齊春艷， 侯立剛， 等. 水稻生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)蘇打鹽堿脅迫的閾值反應(yīng)[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2013， 38(6)： 6-10.

[16] QADIR M， NOBLE A D， OSTER J D， et al. Driving forces for sodium removal during phytoremediation of calcareous sodic and saline-sodic soils： a review[J]. Soil Use and Management， 2005， 21： 173-180.

[17] 范亞文. 種植耐鹽植物改良鹽堿土的研究[D]. 哈爾濱： 東北林業(yè)大學(xué)生物系， 2001.

[18] 高菊生， 曹衛(wèi)東， 李冬初， 等. 長(zhǎng)期雙季稻綠肥輪作對(duì)水稻產(chǎn)量及稻田土壤有機(jī)質(zhì)的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)， 2011， 31(16)： 4542-4548.

[19] 朱 波， 胡躍高， 曾昭海， 等. 雙季稻區(qū)冬種覆蓋作物對(duì)土壤微生物量的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境， 2008， 17(5)： 2074-2077.

[20] 潘世娟， 李菊梅， 王惠生. 長(zhǎng)期定位試驗(yàn)條件下的水稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量變化研究[J]. 中國(guó)土壤與肥料， 2011(3)： 8-14.

[21] 岳玉波， 沙之敏， 趙 崢， 等. 不同水稻種植模式對(duì)氮磷流失特征的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2014， 22(12)： 1424-1432.

(責(zé)任編輯： 張明霞)

Comparison on soil physicochemical properties of saline and alkaline land planted withOryzasativain the area along the Yellow River

DONG Qiguang1， HE Zhenjia2， GAO Hongbei1， LEI Na1， FAN Jianqiong2

(1. Institute of Land Engineering and Technology， Shaanxi Provincial Land Engineering Construction Group， Co.， Ltd.， Xi’an 710075， China； 2. Weibei Land Engineering Co.， Ltd. of Shannxi Land Construction Group， Xi’an 712000， China)，J.PlantResour. &Environ.， 2017， 26(2)： 110-112

The changes of soil physicochemical properties of saline and alkaline land planted withOryzasativaLinn. in the area along the Yellow River in Dali County of Shaanxi Province were investigated. The results show that during the process of plantingO.sativa， compared with the control field (unplanted withO.sativa)， pH value and electrical conductivity of soil in field planted withO.sativaat filling stage decrease by 0.37 and 0.36 dS·m-1， respectively， and contents of organic matter and available phosphorus in soil increase by 1.31 g·kg-1and 2.21 mg·kg-1， respectively， while contents of clay， grit and total nitrogen in soil change a little. The above results show that plantingO.sativain saline and alkaline land in the area along the Yellow River can improve the quality of soil and land utilization. In order to obtain more reliable results， plantingO.sativafor long time and extending continuous monitoring time are recommended in future.

鹽堿地； 土壤質(zhì)量； 沿黃地區(qū)； 水稻

saline and alkaline land； soil quality； the area along the Yellow River；OryzasativaLinn.

2016-07-25

陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計(jì)劃項(xiàng)目(2016KCT-23)

董起廣(1988—)，男，河北邢臺(tái)人，碩士，助理工程師，主要從事水文水資源和土地工程方面的研究。

S156.4+5

A

1674-7895(2017)02-0110-03

10.3969/j.issn.1674-7895.2017.02.15