舒 錕, 曹 源, 王 波, 王啟龍

(陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司, 陜西 西安 710075)

近年來，我國城市化的進(jìn)程不斷加快，耕地?cái)?shù)量和質(zhì)量不斷下降。鹽堿地作為我國目前資源量最大的未利用地，我國鹽堿地面積約為1.00×108hm2[1]，并有逐年擴(kuò)大趨勢(shì)，其中，陜西省的鹽堿化問題也相當(dāng)嚴(yán)重，鹽堿地總面積1.52×105hm2，約占陜西省總土地面積的7%，陜北地區(qū)定邊、靖邊、綏德、橫山等縣區(qū)均有分布，其中定邊縣有6.70×104hm2[2-3]。加大陜北地區(qū)鹽堿地治理力度，對(duì)增加農(nóng)民收入、保障重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給、保護(hù)生態(tài)安全等具有重要意義。鹽堿地改良技術(shù)主要包括耕作改良技術(shù)[4]、地表覆蓋技術(shù)[5]、化學(xué)改良技術(shù)[6]、水利改良技術(shù)[7]、工程改良技術(shù)[8]以及植物改良技術(shù)[9]，其中植物改良主要通過植物根系生長，可改善土壤物理性狀，根系分泌的有機(jī)酸可以中和土壤堿性，吸收、富集土壤鹽分[10-11]；減少土壤水分蒸發(fā)，從而防止土壤返鹽[12]。定邊縣部分鹽堿地地下水位常年普遍較高，旱地作物無法生長，但其水熱資源豐富，滿足水稻生長基本條件。在該地區(qū)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(hù)環(huán)境的作用。相關(guān)研究表明，土壤調(diào)理劑可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)土壤肥力、促進(jìn)團(tuán)粒形成、蓄水保墑土壤調(diào)理劑是指在加入土壤中用于改善土壤的物理、化學(xué)、生物性狀的物料。在鹽堿地改良方面，土壤調(diào)理劑可以通過調(diào)節(jié)土壤pH值、降低土壤鹽分、改善土壤結(jié)構(gòu)以及調(diào)節(jié)微生物環(huán)境等作用，來降低鹽堿土壤對(duì)作物的危害程度，達(dá)到改良鹽堿地、促進(jìn)作物生長和提高產(chǎn)量的目的[13]。王文杰等[14]在2005年采用土壤改良劑與改土增肥、取沙壓堿、種植樹木等傳統(tǒng)改良方法相結(jié)合的措施改良鹽堿地，結(jié)果表明，土壤調(diào)理劑可使鹽堿地pH值與水溶性鹽總量明顯下降。楊海儒等[15]通過田間試驗(yàn)，研究了石膏、煤灰及糠醛渣的組合的調(diào)理劑對(duì)鹽堿土改良作用及改良機(jī)理，并與單一改良劑的影響進(jìn)行比較，結(jié)果表明，施用石膏、粉煤灰與糠醛渣均能顯著降低鹽堿土的pH值，還可通過螯合作用，使有機(jī)陰離子與磷競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)結(jié)合，從而減少土壤對(duì)磷鉀的固定，分解難溶態(tài)和固定態(tài)的磷、鉀元素。倪海峰[16]通過對(duì)有機(jī)酸土壤調(diào)理劑對(duì)鹽堿地的改良效果及小麥產(chǎn)量的影響研究發(fā)現(xiàn)，與空白組相比，中度鹽堿土的耕作層土壤含鹽率減低42%，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加29%，小麥增產(chǎn)16%；史蛟華等[17]以鹽堿地葡萄為研究對(duì)象，通過田間試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，施加土壤調(diào)理劑改良土壤能有效改善土壤理化性質(zhì)，降低鹽堿地土壤pH，提高土壤鉀的含量，降低鈉含量。龐喆等[18]以定邊縣新開墾的重度鹽堿地為研究對(duì)象，設(shè)置8種不同試驗(yàn)處理，研究了脫硫石膏與保水劑PAM兩種土壤調(diào)理劑對(duì)于陜北鹽堿地土壤理化性質(zhì)和作物生長的影響，研究結(jié)果表明20 t/hm2脫硫石膏和20 kg/hm2的PAM混合施用，改良效果最好，可顯著減少鹽堿地治理過程中的季節(jié)性返鹽。陜北地區(qū)氣候環(huán)境、土壤構(gòu)成成分和鹽堿度與其他區(qū)域不盡相同，目前陜北鹽堿地地區(qū)水稻種植規(guī)模較小，對(duì)于土壤調(diào)理劑使用種類有一定研究，但是對(duì)于其用量研究較少。本試驗(yàn)以陜北鹽堿地水稻為研究對(duì)象，在施肥和灌溉方式一致的情況下，設(shè)置不同的土壤調(diào)理劑施用量，研究不同土壤調(diào)理劑使用量對(duì)陜北鹽堿地土壤化學(xué)性質(zhì)及水稻養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量的影響，以確定水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的最佳調(diào)理劑用量。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年4—11月在陜西省榆林市定邊縣堆子梁鎮(zhèn)營盤梁村(東經(jīng)110°30′34”—110°33′36″，北緯35°31′02″—35°34′01″)進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)屬于古河床上沖積母質(zhì)發(fā)育的鹽化草甸土壤，因?yàn)榈貏?shì)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(fā)量大的共同作用，土壤表層積鹽，鹽漬化特征明顯。試驗(yàn)區(qū)年平均降水量316 mm，年平均蒸發(fā)量2 850 mm，年平均氣溫7.9 ℃，日照2 728 h，無霜期125 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)分別選擇鹽堿程度具有代表性的1個(gè)地塊(中重度鹽堿地)設(shè)置田間試驗(yàn)。試驗(yàn)地四周起壟后，劃分為8個(gè)田塊，每個(gè)田塊面積為80 m2(10 m×8 m)。土壤調(diào)理劑采用“金阜豐”土壤調(diào)理劑，調(diào)理劑N≥16%，有機(jī)質(zhì)≥4%，pH值為3.0～4.0。試驗(yàn)根據(jù)調(diào)理劑用量指導(dǎo)說明，設(shè)置4種處理，2019年5月，插秧前施加土壤調(diào)理劑，T1，T2，T3處理土壤調(diào)理劑用量依次為1 000，1 500和2 000 kg/hm2，處理CK為空白對(duì)照，不施土壤調(diào)理劑。各處理施肥制度一致，尿素300 kg/hm2，過磷酸鈣450 kg/hm2，硫酸鉀300 kg/hm2，試驗(yàn)開始前用土鉆分層采集0—20，20—40，40—60 cm土層土壤樣品，測(cè)定其基本性質(zhì)，測(cè)定結(jié)果詳見表1。

水稻于2019年4月中旬育秧，6月初采用人工插秧，插秧密度為20 000株/hm2，10月10日水稻成熟收獲，除土壤調(diào)理劑用量不同以外，試驗(yàn)小區(qū)采用統(tǒng)一的栽培管理措施，主要包括病蟲害的防治和田間灌溉等，試驗(yàn)田采用井水灌溉，灌溉用水量為12 000 m3/hm2，灌溉水的pH值為8.2，含鹽量為0.27 g/L。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤基本性質(zhì)

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

在施用基肥前和收獲后采用土鉆，分層采集試驗(yàn)區(qū)土壤樣品，土壤采樣深度為：0—20，20—40，40—60 cm，通過室內(nèi)試驗(yàn)檢測(cè)土壤pH值、含鹽量、有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量的變化情況，土壤pH值采用電位法測(cè)定；土壤含鹽量采用質(zhì)量法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測(cè)定；全氮含量采用半微量凱氏法測(cè)定；土壤有效磷含量采用0.5 mol/L NaHCO3法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用火焰光度法測(cè)定。

在作物關(guān)鍵生育期(苗期、分蘗期、拔節(jié)期等)選取長勢(shì)比較有代表性的3～5叢植株，定期測(cè)定株高、分蘗數(shù)，水稻收獲后，每個(gè)處理選取比較有代表性的3～5叢植株，對(duì)其穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重進(jìn)行測(cè)量，而后將水稻收割測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

采用Microsoft Excel 2007分析軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)采用SPSS 11.4軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，并對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行顯著性分析，顯著性水平為(p<0.05)，極顯著性水平為(p<0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同調(diào)理劑施加量對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.1.1 土壤pH值、含鹽量 水稻收獲后土壤pH值的剖面分布情況如圖1所示。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)低洼，地下水出流不暢，土壤表層鹽漬化特征明顯，種植前，0—40 cm土層土壤pH值為9.12,40—60 cm土層土壤pH值為9.15，種植水稻后，各處理的土壤pH值較種植前均有所下降，其中0—40 cm土層顯著下降，40—60 cm土層pH變化不明顯。另外，水稻收獲后0—40 cm土層，CK，T1，T2，T3處理土壤平均pH值分別為8.97,8.89,8.78和8.52，可以看出，隨著調(diào)理劑的用量增加，各處理0—40 cm土層土壤pH值得到顯著降低，各處理較CK降低0.89%～5.02%，另外，各處理40—60 cm土層土壤pH值分別為9.15,9.14,9.08和9.09，隨著調(diào)理劑的用量增加，pH值降低效果不明顯。

注：圖中不同字母表示差異顯著(p<0.05)。下同。

圖2為不同土壤調(diào)理劑添加量對(duì)于0—60 cm土層土壤水溶性鹽總量的影響，分析可知，水稻種植可以明顯降低土壤含鹽量，種植前0—60 cm土層土壤平均含鹽量為2.51 g/kg，水稻收獲后，土壤水溶性鹽總量明顯降低，平均值達(dá)到1.83 g/kg，較種植前降低27.09%。另外由圖2還可以看出，相對(duì)CK處理，土壤調(diào)理劑使用量增加，各處理0—40 cm土層土壤pH得到明顯降低，CK，T1，T2，T3處理0—40 cm土層土壤水溶性鹽總量分別1.77,1.65,1.52和1.53 g/kg，各處理較CK降低了6.78%～13.56%。

圖2 不同土壤調(diào)理劑施加量條件下0-60 cm土層土壤水溶性鹽總量

2.1.2 土壤養(yǎng)分 表2為不同土壤調(diào)理劑對(duì)陜北鹽堿地土壤養(yǎng)分的影響。由表2可知，不同土壤調(diào)理劑對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響達(dá)到極顯著水平(p<0.01)，對(duì)土壤全氮含量和速效鉀含量的影響達(dá)到顯著水平(p<0.05)，對(duì)有效磷含量的影響不顯著(p>0.05)。相較于CK，添加土壤調(diào)理劑后土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，但全氮、有效磷和速效鉀含量變化不明顯。這主要是由于土壤調(diào)理劑中本身會(huì)含有一定程度的有機(jī)質(zhì)含量，施加至土壤中后使土壤有機(jī)質(zhì)含量出現(xiàn)了較為明顯的變化，而土壤調(diào)理劑中土壤全氮、有效磷和速效鉀含量較低，故對(duì)其他土壤養(yǎng)分含量影響不大。在不同土層深度層面來看，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨著土層深度的增加逐漸降低，且T2處理在各土層深度的有機(jī)質(zhì)含量均最大，平均值為10.0 g/kg，分別較T1，CK提高9.17%和21.65%，較T3提高0.4%，說明當(dāng)土壤調(diào)理劑施加量為1 500和2 000 kg/hm2時(shí)，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加效果最為顯著。而土壤全氮含量為T3處理最高，即土壤全氮含量隨土壤調(diào)理劑施加量的增加而增加，施加量為2 000 kg/hm2時(shí)土壤全氮含量達(dá)到最大為0.97 g/kg，分別較T1，T2和CK提高27.63%，10.86%和34.72%。各處理土壤有效磷含量分別為T1處理8.07 mg/kg，T2處理7.13 mg/kg，T3處理8.03和CK 8.23 mg/kg，土壤調(diào)理劑施加對(duì)土壤有效磷含量影響不顯著。土壤速效鉀含量為T2處理最高，土壤速效鉀含量隨土壤調(diào)理劑施加量表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，施加量為1 500 kg/hm2時(shí)土壤速效鉀含量達(dá)到最大為223.33 mg/kg，分別較T1，T3和CK提高了5.01%，12.79%和9.29%。

表2 不同土壤調(diào)理劑對(duì)陜北鹽堿地土壤養(yǎng)分的影響

2.2 不同調(diào)理劑施加量對(duì)水稻生長發(fā)育的影響

圖3分別為不同土壤調(diào)理劑施加量對(duì)水稻分蘗動(dòng)態(tài)和株高生長的影響，可以看出，在生育期初起，土壤調(diào)理劑施加量對(duì)水稻分蘗數(shù)的影響不顯著，但隨著生育期的增長，水稻分蘗數(shù)不斷增加，且不同施加量處理間的差異越來越顯著。其中T2處理分蘗數(shù)最高，平均為14.1，分別高于CK，T1處理和T3處理13.23%，6.0%和0.89%，也就是說，當(dāng)土壤調(diào)理劑添加量為1 500 kg/hm2時(shí)，能較為顯著提升水稻分蘗數(shù)，而當(dāng)土壤調(diào)理劑添加量達(dá)到2 000 kg/hm2時(shí)，對(duì)分蘗數(shù)的增加并不顯著。與水稻分蘗數(shù)相似的是，在生育期初起，土壤調(diào)理劑施加量對(duì)水稻株高生長影響不顯著，但隨著生育期的增長，水稻株高不斷增加，且不同施加量處理間的差異越來越顯著。水稻株高隨土壤調(diào)理劑施加量的增加而增大，其中T2和T3處理株高最高，平均為64.4～65.1 cm，而高于CK和T1處理達(dá)到10%。綜合來看，T2處理與T3處理?xiàng)l件下，水稻分蘗數(shù)和株高均增加，而土壤調(diào)理劑添加量超過1 500 kg/hm2時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)增加不顯著。

圖3 不同土壤調(diào)理劑施加量對(duì)水稻株高和分蘗的影響

2.3 不同調(diào)理劑施加量對(duì)水稻產(chǎn)量影響

表3為不同土壤調(diào)理劑用量下水稻的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。從產(chǎn)量構(gòu)成角度來看，T2處理和T3處理穗數(shù)最大，分別達(dá)到183和185個(gè)/m2，顯著高于T1處理和CK，說明施加土壤調(diào)理劑在1 000～1 500 kg/hm2時(shí)，水稻穗數(shù)較高，當(dāng)超過1 500 kg/hm2時(shí)，調(diào)理劑量增加對(duì)穗數(shù)影響不顯著。土壤調(diào)理劑量在1 000 kg/hm2時(shí)可顯著提高穗粒數(shù)，但施加超過1 000 kg/hm2時(shí)，調(diào)理劑施加會(huì)對(duì)穗粒數(shù)產(chǎn)生抑制作用，其中T1處理穗粒數(shù)最大，為96個(gè)，顯著高于T2和T3處理。百粒重體現(xiàn)種子大小與飽滿程度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是檢驗(yàn)種子質(zhì)量和作物考種的重要內(nèi)容之一，也是預(yù)測(cè)田間產(chǎn)量時(shí)的重要依據(jù)之一。分析可知，土壤調(diào)理劑施加對(duì)水稻百粒重的影響顯著，T1處理和CK百粒重最低，僅為2.06～2.07 g，當(dāng)施加土壤調(diào)理劑在1 500～2 000 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大，達(dá)到2.34～2.37 g，顯著高于T1處理和CK。而根據(jù)水稻實(shí)際產(chǎn)量來看，土壤調(diào)理劑施加能顯著提高水稻產(chǎn)量，且水稻產(chǎn)量與土壤調(diào)理劑施加量成顯著的正相關(guān)關(guān)系，T3處理達(dá)到最大，為2 589 kg/hm2，由施加量1 000～2 000 kg/hm2，水稻產(chǎn)量較CK提高了5.49%～24.77%。

表3 不同土壤調(diào)理劑用量下水稻的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

3 討 論

土壤的pH值會(huì)直接影響肥料的有效性，土壤的pH值過高或過低，一些營養(yǎng)元素會(huì)變得難溶，有效性降低，從而不能被根系很好的吸收，土壤鹽分過高對(duì)于植物的傷害不容忽視，土壤鹽分過高會(huì)影響作物的光合作用和呼吸作用，會(huì)阻礙農(nóng)作物蛋白質(zhì)的合成。試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)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(fā)量大的共同作用，土壤表層鹽漬化特征明顯，其中表層土(0—20 cm)pH值為9.21，水溶性鹽總量為2.78 g/kg，亞表層土(20—40 cm)pH值為9.16，水溶性鹽總量為2.37 g/kg，本次試驗(yàn)選擇的“金阜豐”酸性土壤調(diào)理劑，pH值為3.0～4.0，隨著水稻種植和土壤調(diào)理劑添加，各個(gè)處理土壤pH值和水溶性鹽總量得到明顯降低，各處理較空白對(duì)照降低范圍分別為0.89%～5.02%和6.78%～13.56%。史蛟華等[17]研究發(fā)現(xiàn)，酸性土壤調(diào)理劑可以有效改良新疆綠洲區(qū)土壤理化性質(zhì)，在施加調(diào)理劑90 d時(shí)，各處理土壤pH值下降量平均為2.42。另外也有研究發(fā)現(xiàn)，添加有機(jī)酸土壤調(diào)理劑可以有效降低中重度鹽堿地含鹽量[18]，與空白組相比，中度鹽堿土的含鹽率減低42.0%，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加29.2%，這與本研究結(jié)果基本相同。

土壤養(yǎng)分是指由土壤提供的植物必需的營養(yǎng)元素，它是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是評(píng)價(jià)土壤肥力水平的重要內(nèi)容之一。添加土壤調(diào)理劑后土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，但全氮、有效磷和速效鉀含量變化不明顯。當(dāng)土壤調(diào)理劑施加量為1 500，2 000 kg/hm2時(shí)，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的增加效果最為顯著。土壤調(diào)理劑施加對(duì)土壤有效磷含量影響不顯著，李彥強(qiáng)等[19]在土壤調(diào)理劑用量對(duì)油麥菜生長及土壤改良的效果試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，使用不同土壤調(diào)理劑用量后，不同程度增強(qiáng)了土壤養(yǎng)分活性，增加了有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀的含量，同時(shí)顯著提高了油麥菜產(chǎn)量。施加土壤調(diào)理劑增加有機(jī)質(zhì)含量與本研究結(jié)果相同，有效磷、速效鉀的含量增加與本研究結(jié)果存在一定出入，這與試驗(yàn)使用的調(diào)理劑養(yǎng)分含量不同有關(guān)。

作物產(chǎn)量和品質(zhì)是土壤理化性質(zhì)和水熱條件的最終體現(xiàn)，不同土壤調(diào)理劑用量處理下的水稻的產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素有差異[20]。施加土壤調(diào)理劑在1 000～1 500 kg/hm2時(shí)，對(duì)水稻穗數(shù)增長有較大影響。土壤調(diào)理劑量在1 000 kg/hm2時(shí)可顯著提高穗粒數(shù)。土壤調(diào)理劑施加對(duì)水稻百粒重的影響顯著，施加土壤調(diào)理劑在1 500～2 000 kg/hm2時(shí)達(dá)到最大，達(dá)到2.34～2.37 g。土壤調(diào)理劑施加能顯著提高水稻產(chǎn)量，由施加量1 000～2 000 kg/hm2，水稻產(chǎn)量較CK提高了5.49%～24.77%。解秋等[21]研究發(fā)現(xiàn)，施用土壤調(diào)理劑后可降低水稻株高8～12 cm，水稻增產(chǎn)可達(dá)10%以上施，王伯平等[22]研究發(fā)現(xiàn)，用土壤調(diào)理劑對(duì)水稻的主要農(nóng)藝性狀影響不大，但可以顯著增加水稻產(chǎn)量。劉郁文等[23]研究表明，弱鹽漬土壤鹽漬化程度與水稻產(chǎn)量相關(guān)性不顯著，在中鹽漬土和強(qiáng)鹽漬土中，土壤壤鹽漬化程度與水稻產(chǎn)量相關(guān)性均顯著。因此，在不同鹽漬化程度的土壤上添加土壤調(diào)理劑的應(yīng)用效果可能存在一定區(qū)別，其最適的調(diào)理劑用量也不盡相同，因此有必要針對(duì)土壤起始鹽漬化程度、調(diào)理劑種類和施用量展開進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié) 論

隨著土壤調(diào)理劑的用量增加，各個(gè)處理土壤pH值和水溶性鹽總量得到明顯降低。土壤調(diào)理劑添加量為1 500，2 000 kg/hm2時(shí)，能較為顯著提升水稻分蘗數(shù)和水稻株高。添加土壤調(diào)理劑后土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著提高，但全氮、有效磷和速效鉀含量變化不明顯。土壤調(diào)理劑施加能顯著提高水稻產(chǎn)量，土壤調(diào)理劑大于1 500 kg/hm2時(shí)，可以顯著增加水稻產(chǎn)量，而土壤調(diào)理劑添加量超過1 500 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量增加不顯著。陜北定邊鹽堿地種植水稻，綜合考慮土壤理化性質(zhì)改善、水稻產(chǎn)量和效益，土壤調(diào)理劑的參考適宜添加量為1 500 kg/hm2。