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黄河三角洲盐碱地区耐盐牧草与经济作物筛选

作者:未知

  摘要:为充分发挥和挖掘黄河三角洲地区盐渍土地资源潜力,实现黄河三角洲地区盐碱地绿色改良、优化粮经饲作物三元种植结构,2017—2018年度在东营市农高区盐碱地种植10个耐盐牧草、4种经济作物和2种粮食作物进行耐盐作物筛选。结果从中选出在全盐含量2~4g/kg的中度鹽渍土上表现较好的耐盐作物有苜蓿(中苜1号)、高丹草、蛋白桑、二月兰、毛叶苕子、冬牧70黑麦共6个牧草品种和甜高粱、棉花、油葵、油菜4种经济作物。这10个耐盐作物均可在该地区种植利用,并能获得较好的产量和经济效益,加快盐碱地的修复改良,为盐碱地资源高效开发、种植业结构优化布局提供支撑依据。
  关键词:黄河三角洲;盐碱地;耐盐作物;筛选
  中图分类号:S502.4文献标识号:A文章编号:1001-4942(2019)05-0042-05
  我国有着丰富的盐碱土地资源,主要分布于6大区域,即黄淮海平原内陆盐碱土区、滨海盐碱土区、东北盐碱土区、宁蒙西北半干旱盐碱土区、甘新青蒙西干旱盐碱土区和青藏高寒盐渍土区。其中滨海盐碱土约214×104hm2,主要分布在北自渤海湾、南至长江三角洲的滨海平原,浙江、福建、广东、海南沿海也有零星分布[1,2]。
  该类土壤富含可溶性盐分,0~100cm土体含盐量多在4g/kg左右,高者可达20g/kg左右。土壤属氯化物盐土,盐分组成以氯化物为主,氯根占阴离子总量的80%~90%,硫酸根占10%左右,重碳酸根占2%~10%。
  滨海盐碱地区仍有大面积的盐碱荒地尚待开发利用,而且面积在不断增加。盐渍土是我国最主要的中低产土壤类型之一,其生产力水平与其质量状况有非常密切的关系。因此,盐碱地在增加作物总产量方面具有相当大的潜力,作为宝贵的土壤资源,其作用不容忽视[3-5]。东营市目前尚有35×104hm2盐碱荒地,其中600hm2以上成片的待开发土地达26×104hm2。据多年实测资料,黄河年均携带10×108t泥沙入海,每年新淤土地2000hm2,是中国东部沿海后备土地资源最富集、人均土地最多、开发潜力最大的地区之一。东营市草场面积在16×104hm2以上,适宜进行畜牧业产业化。该区域过去积累了种稻冲洗压碱及水旱轮作、深沟台田、暗管改碱等措施进行盐碱地改良利用的经验,并取得很大成效。今后应进一步拓展盐生植物的生物改良利用,从对盐渍土资源利用着眼,寻求更加简便、快捷、经济有效的生物改良措施。
  盐碱地改良措施主要有工程措施、农艺措施、化学措施和生物改良措施。采取工程措施改良盐碱地存在成本高的缺点,而化学措施和农艺措施改良效果有限,并且局限性很大,比如农艺措施中的大水压碱,在“洗盐排碱”的同时,也会造成土壤中一些植物必需的矿质元素流失。采取生物措施,即通过选择不同耐盐范围的植物来适应不同的盐渍土壤进行改良的模式越来越受到重视。国内外研究证明,生物措施是改良、开发利用盐碱地行之有效的方法。因此,根据该区盐碱地特点,选择适宜的耐盐作物,操作简便,改良成本低,是快速治理盐碱地,改善生态、经济和社会效益兼优的盐碱地绿色生物改良技术[6,7]。
  耐盐和抗盐植物有很多种,但有实际生产利用价值的却很少。本试验针对黄河三角洲地区的自然条件与盐碱地实际,实施耐盐碱牧草和经济作物筛选,为绿色开发利用盐碱地资源提供耐盐作物选择支撑。
  1材料与方法
  1.1试验地基本情况
  试验地设在山东省农业科学院黄河三角洲农业高新技术园区(北纬37°19′,东经118°38′),位于暖温带半湿润地区,属大陆性季风气候,雨热同季,四季分明。春季干旱多风,早春冷暖无常、常有倒春寒出现,晚春回暖迅速、常发生春旱;夏季炎热多雨,温度高、湿度大,有时受台风侵袭;秋季气温下降,雨水骤减,天高气爽;冬季天气干燥,寒风频吹,雨雪稀少,多刮北风、西北风。多年平均气温12.5℃,≥10℃的积温约4300℃,无霜期长达206天,可满足农作物两年三熟。年降水量550~600mm,多集中在夏季,7—8月降水量约占全年降水量的一半;降水量年际变化大,易形成旱、涝灾害。
  土壤类型为盐化潮土,耕层土壤质地为轻壤与粘土混合土,0~100cm剖面土壤春季(3月下旬)全盐含量多为2~4g/kg,土壤容重1.5~1.7g/cm3,pH8.5。土壤盐渍化学类型以氯化物盐土为主。周年土壤盐分动态变化表现为春季(3—5月)和秋季(10—11月)两个积盐高峰期、夏季脱盐期(7—9月)、冬季相对稳定期(12—2月)[8,9]。
  试验地土壤为中度盐碱,土壤化学组成为氯化物-硫酸盐类型,阳离子以Na+为主(表1)。
  1.2供试作物
  按照作物抗盐或耐盐且生产实用的原则,根据多年盐碱地改良技术研究中积累的经验,参考相关研究资料,选择10个耐盐牧草、4种经济作物和2种粮食作物,见表2。
  1.3试验设计
  试验于2017—2018年度在黄河三角洲的东营市山东省农业科学院农业高新技术示范园区进行。采用大区条带式布置,将试验地划分为48个小区,小区面积20m×10m=200m2。每个作物随机种植3个小区。
  由于试验地盐分含量的不均一性,春季返盐季节根据作物长势在小区内划分样方,同时在样方内取混合土样,测定0~20cm和20~40cm土壤盐分含量。分别选定0~40cm土壤含盐量在1g/kg以下和2~4g/kg范围的样点,做好定位标记,作物生长期间观察各作物生育期、生长特性;收获季节每样方收取3m2样品,测定生物量或产量。根据作物在不同盐分条件下的相对生长量或产量,即在该土壤盐分下作物产量相对于正常土壤中作物的产量百分比[10,11],同时结合作物长势状况确定其耐盐碱程度。
  本试验于2017年4月15日整地、底施复合肥(N-P2O5-K2O=15-15-15)450kg/hm2、划分小区。高丹草、苜蓿、黑麦草、墨西哥玉米、甜高粱、棉花、油葵4月份播种;夏玉米6月10日播种;二月兰和毛叶苕子9月播种;冬小麦、小黑麦、油菜和冬牧70黑麦10月上旬播种。蛋白桑3月份栽植树苗(株行距50cm×100cm)。各作物具体收获时间和次数按品种特点进行。播种量与播种方式及田间管理主要根据多年种植经验,同时参考《中国主要农区绿肥作物生产与利用技术规程》[12]进行,适时浇灌。   1.4数据处理
  采用MicrosoftExcel进行数据整理和作图,采用软件SPSSStatistics22进行数据处理和统计分析,并用Duncan’s方法进行多重比较。
  2结果与分析
  2.1不同耐盐作物生物量比較
  图1为不同牧草、粮食及经济作物生物量比较,其中无盐碱障碍耕地作物生物量是根据查阅文献计算出的产量或生物量。由图1可以看出:①中度盐碱地粮食作物(小麦、玉米产量分别为
  0.52kg/m2和0.66kg/m2)产量显著低于无盐碱障碍耕地;②经济作物油葵、甜高粱、油菜和棉花的产量分别为0.32、1.19、0.19、0.35kg/m2,略低于无盐碱障碍耕地;③不同牧草品种表现各不相同,其中高丹草、中苜1号苜蓿、小黑麦、二月兰、蛋白桑的生物量分别为2.66、1.69、0.16、1.05、20.75kg/m2,与无盐碱障碍耕地处理差异不显著;而冬牧70、毛叶苕子、紫花苜蓿、墨西哥玉米、黑麦草的生物量分别为1.50、0.45、1.15、5.20、0.41kg/m2,显著低于无盐碱障碍耕地产出水平。
  2.2耐盐作物筛选与评价
  将每种作物在中度盐碱土上的产量或生物量与无盐碱障碍土壤条件下的产量或生物量相比较,其适应性评价标准分为:达到0.8以上为好,0.7~0.8为较好,0.6~0.7为较差,0.6以下为差。
  从表3中可以看出,在全盐含量2~4g/kg的中度氯化物盐渍土上种植表现好的有苜蓿(中苜1号)、棉花、高丹草、蛋白桑、二月兰、甜高粱、油菜共7种作物,表现较好的有毛叶苕子、冬牧70黑麦、油葵共3种作物,这10种耐盐牧草或耐盐经济作物可在该地区种植并能获得较好的产量与收益;而冬小麦、夏玉米、墨西哥玉米、黑麦草、紫花苜蓿、小黑麦在黄河三角洲中度盐渍土上表现差或较差。
  3讨论与结论
  3.1适宜黄河三角洲盐碱地种植的耐盐牧草和经济作物
  在水肥、气候、病虫害等条件相同情况下,植物在盐渍条件下的产量较非盐渍条件降低的百分比即相对生长量或产量是衡量植物耐盐性的重要标准[13]。16种待选作物中,冬小麦、夏玉米、墨西哥玉米、黑麦草、紫花苜蓿、小黑麦在黄河三角洲中度盐渍土上表现差或较差,种植效益低;表现好的有高丹草、苜蓿(中苜1号)、二月兰、甜高粱、蛋白桑、棉花、油菜7种作物,表现较好的有毛叶苕子、冬牧70黑麦和油葵,这10种耐盐牧草和耐盐经济作物可在该地区种植并能获得较好的产量与收益。根据田间观察和个别取样测定,蛋白桑和高丹草甚至在重度盐渍土上都能获得较高的生物量。
  不同植物和个体其不同发育阶段的耐盐性不同[14-16]。一般来讲,种子比其它任何一个时期更能抵抗不良环境,而植物萌发和萌发后出土阶段是耐盐能力最弱的时期,一旦植株建成,耐盐能力将会增强[17,18]。而本地区土壤表层盐分受季节性降水影响,周年土壤盐分动态变化表现为春季(3—5月)和秋季(10—11月)两个积盐高峰期、夏季脱盐期(7—9月)、冬季相对稳定期(12—2月)[19]。因此,本试验结果并不一定能全面反映供试作物整个生育期的耐盐性,只是筛选出了适宜在本地区盐碱地上种植的作物。
  在耐盐作物生产中,还需根据本区域的自然条件与特点,因地制宜地综合运用盐碱地治理改良技术,如大量施用有机物质以改善盐渍土壤的不良结构,增施有机肥、合理施用化肥以提高作物的抗逆性,采用灌溉压盐、躲盐避盐及除草松土等综合农艺措施等,使耐盐作物的抗盐性大大提高,其产量也会大大提升。
  3.2种植耐盐作物可加速盐碱地的改良进程
  盐碱地因地制宜种植耐盐作物在高效利用土地资源的同时也加快了盐碱地的修复改良。耐盐植物通过根系的穿透作用,使土壤变得疏松、容重变小、孔隙度增大,继而提高土壤通透性、改善盐碱地物理性状[2]。国外关于种植耐盐作物对盐碱地土壤盐分的影响有多方面的阐述[20]。植物根系可促进土壤中CaCO3的溶解,利于钙离子和钠离子的交换[21]。种植耐盐作物可改善根区土壤团聚体、土壤水分入渗、土壤板结、通透性差等盐渍土不良物理性状。植物根系可在土壤中形成根系钻孔[22],促进土壤胶体上Na+淋洗到土壤下层,尤其是根系较深的耐盐作物更有利于盐碱土的修复过程。有研究表明:种植根系较深的多年生牧草可以改善盐碱土耕层结构,促进水的入渗[23]。在盐碱地上种植耐盐作物,可以降低土壤含盐量,研究显示,种植苜蓿3年后,耕层土壤盐分含量由4g/kg下降到2g/kg,种植田菁后0~10、10~20cm土层盐分含量分别下降25%~64%和10%~30%[9]。本试验筛选出的10种耐盐作物,除蛋白桑为木本植物外,其余均为禾本科植物,其作物覆盖度、生物量、根系形态与分布各有差异,对土壤盐分的影响效果也会不同,各作物对盐碱土的改良作用有待进一步研究。
  有关收获作物地上部带走的盐分,不同植物类型各不相同,如盐地碱蓬、盐角草、盐爪等吸盐植物具有较强的吸盐能力,它们对地下水位较深的盐碱地效果较好,而对地下咸水位较浅的地域效果甚微。东营市农科院长期监测结果显示,种植盐地碱蓬10年,其0~20cm土层脱盐率仅为21.3%[2]。Qadir等[24]研究认为,通过收获苜蓿地上部带走的Na+含量只占Na+总量减少的1%~2%,对土壤盐分的影响很小。因此,盐碱地植物修复技术的重点在于将Na+及其它盐分离子从根区淋洗到土壤深层。筛选出的10种耐盐牧草或经济作物,在获得一定经济效益的同时,通过增加地面覆盖减少蒸发积盐,利用根系穿透增加水分入渗淋盐,通过根茬及落叶有机物的积累增加土壤微生物活性、改善土壤理化性状,使盐碱地在利用的同时得到改良。
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