張 喚,黃立華,李洋洋,王鴻斌,梁正偉
(1. 中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林 長春 130102;2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,吉林 長春 130118)
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東北蘇打鹽堿地種稻研究與實(shí)踐
張喚1,2,黃立華1,李洋洋1,王鴻斌2,梁正偉1
(1. 中國科學(xué)院 東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所,吉林 長春 130102;2.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院,吉林 長春 130118)
蘇打鹽堿土在我國松嫩平原西部分布廣泛,它是一種退化的逆境土壤環(huán)境,也是一種重要的土地資源。蘇打鹽堿土以碳酸鹽(Na2CO3和NaHCO3)為主要鹽分,土壤pH大多在8.5以上,堿性強(qiáng),物理性狀惡劣,改良治理十分困難。人們在長期生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),栽種水稻是利用蘇打鹽堿地的有效措施之一。文章通過對蘇打鹽堿地種稻歷史的回顧,概述了水稻耐鹽堿特征研究的進(jìn)展,分析了當(dāng)前蘇打鹽堿地栽種水稻存在的問題以及發(fā)展前景,旨為蘇打鹽堿地大規(guī)模開發(fā)種稻提供理論支撐和技術(shù)借鑒。參54。
蘇打鹽堿地;生物改良;水稻;耐鹽堿機(jī)理;研究進(jìn)展
鹽堿土主要是指各種鹽土、堿土以及不同程度鹽化或堿化的土壤,其含有較多鹽堿成分,理化性質(zhì)較差,大多數(shù)植物都無法在其表面正常生長。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)2015年最新公布的數(shù)據(jù),全世界約有8.31億hm2的土地存在不同程度的鹽堿化問題,占世界土地總面積的6.5%,鹽堿化導(dǎo)致的全球經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)12億美元[1]。據(jù)Eynard等人[2]估算,由于土壤鹽堿化全球每年損失耕地超過150萬hm2,迄今為止,累計退化耕地高達(dá)7 700萬hm2。
我國有各類鹽堿地約3 600萬hm2,且鹽堿化面積有逐年擴(kuò)大的趨勢。隨著我國人口的增長,對糧食的需求量在不斷增加,改良并有效利用鹽堿地資源,使其成為潛在耕地是一種必然趨勢。松嫩平原西部是我國鹽堿地五大分布區(qū)之一,也是蘇打鹽堿地最大集中分布區(qū),面積高達(dá)342萬hm2,主要分布在吉林省和黑龍江省西部地區(qū)[3-4]。該區(qū)擁有為國家增產(chǎn)千億斤糧食能力的后備土地資源,是當(dāng)前和今后一段時間土地開發(fā)的重點(diǎn)。
2007年,吉林省啟動了西部鹽堿地大規(guī)模開發(fā)種稻項(xiàng)目,計劃增墾鹽堿地稻田27萬hm2,年增產(chǎn)稻谷16.5億kg。水稻被認(rèn)為是對鹽分中度敏感[5-6],但相對耐堿的植物[7]。實(shí)踐表明,種稻是治理、改良和利用蘇打鹽堿地的有效途徑[8-10],但在實(shí)際操作中仍存在許多問題有待于進(jìn)一步研究和探討。
文章回顧了蘇打鹽堿地的種稻歷史,概述了水稻耐鹽堿特征及其機(jī)制研究的進(jìn)展,分析了當(dāng)前蘇打鹽堿地栽種水稻存在的問題以及發(fā)展前景,以期為蘇打鹽堿地大規(guī)模開發(fā)栽種水稻提供理論支撐和技術(shù)借鑒。
我國是世界上最早利用種稻改良鹽堿地的國家之一,早在公元前600多年就有種稻改良鹽堿地的記載,這是我國勞動人民通過長期實(shí)踐得來的結(jié)果[3]。從上世紀(jì)50年代開始,松嫩平原西部蘇打鹽堿地開始開發(fā)種稻,至今已有70多年。到本世紀(jì)初期,鹽堿地種稻面積已達(dá)80余萬hm2,占該地區(qū)稻田總面積的48.6%[11]。
20世紀(jì)50-60年代,我國科研人員在蘇打鹽堿地治理上主要借鑒前蘇聯(lián)以B A科夫達(dá)為代表學(xué)者的“豎井排鹽”理論,以治澇排鹽堿為主。經(jīng)過長期的研究和實(shí)踐,人們對利用排水洗鹽治理鹽堿地的重要性有了較深的理解,60年代中后期科研人員研究出以機(jī)井排灌措施治理鹽堿地[12]。在此時期,松嫩平原西部的鹽堿地稻田多呈零星分布,水稻產(chǎn)量較低,處于1 500 kg·hm-2~2 250 kg·hm-2水平[13],種植品種主要以長白6號、吉粳60號和京引127為主,尚沒有專門的耐鹽堿水稻品種。
進(jìn)入20世紀(jì)70-80年代,人們對利用肥料增產(chǎn)糧食的認(rèn)識日益深入,科研人員提出“以水為綱,以肥為中心”的綜合治理方針[14]。陳恩鳳等[15]特別指出治理蘇打鹽堿地應(yīng)該以“治水為基礎(chǔ),培肥為根本”,且要通過增施有機(jī)質(zhì)來實(shí)現(xiàn)蘇打鹽堿地的綜合治理與改良。同期引進(jìn)了日本部分水稻品種進(jìn)行試種植,引進(jìn)人工床土配制技術(shù)、水稻旱育秧技術(shù)[16]、機(jī)械化栽種與化學(xué)除草技術(shù)等。實(shí)踐證明,大量施用有機(jī)肥料,加深耕作層,建立排灌設(shè)施,創(chuàng)造一個30 cm厚淡化的土層,就能使蘇打鹽堿地稻田獲得較高產(chǎn)量[17]。70-80年代末水稻產(chǎn)量可達(dá)3 750 kg·hm-2~ 4 500 kg·hm-2。
20世紀(jì)90年代,隨著鹽堿地資源調(diào)查和科技攻關(guān)的大力開展,鹽堿地種稻也由最初的零星種植轉(zhuǎn)為大面積開發(fā),松嫩平原西部鹽堿地稻田面積突破了20萬hm2。國際國內(nèi)的科研工作者利用石膏等化學(xué)改良劑來改良鹽堿地有了重大突破[18]。同時,磷石膏、硫酸鋁等化學(xué)改良劑在蘇打鹽堿地上的應(yīng)用也取得較好的成果[19-20]。在此期間,除洼地排水治澇種稻外,“打井種稻”也隨之得到發(fā)展,鹽堿地區(qū)大力加強(qiáng)排灌措施,實(shí)現(xiàn)單灌單排,水稻產(chǎn)量逐年提升。以良種良法相結(jié)合的綜合治理措施日益受到重視,鹽堿地水稻產(chǎn)量突破了7 500 kg·hm-2。1994年耐鹽堿性較強(qiáng)的長白9號水稻新品種通過審定并得到大面積示范推廣,為鹽堿地開發(fā)種稻提供了寶貴的種質(zhì)資源。該水稻品種在松嫩平原西部鹽堿地種植年限長達(dá)30年,累計種植面積2 700萬hm2,成為蘇打鹽堿地種稻的先鋒品種。
進(jìn)入21世紀(jì),關(guān)于蘇打鹽堿地治理與開發(fā)種稻的科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐活動得到進(jìn)一步發(fā)展。首先在土壤改良方面,以沙壓堿的改良效果得到人們的普遍認(rèn)可,松嫩平原西部地區(qū)具有豐富的風(fēng)沙土資源,可以就地就近,因地制宜實(shí)現(xiàn)改良。將風(fēng)沙土混入鹽堿土中對改善土壤通透性、促進(jìn)水鹽運(yùn)移、切斷毛管孔隙抑制返鹽和降低表層土壤堿化度等有重要作用[21-22]。由于以沙壓堿需要進(jìn)行客土,用量大,運(yùn)輸費(fèi)用高,大面積推廣難度較大,于是化學(xué)改良劑被廣泛使用。研究發(fā)現(xiàn)粉煤灰、糠醛渣、黑礬、磷石膏和硫酸鋁等,在蘇打鹽堿土改良上都具有明顯的效果[23]。上述改良物質(zhì)多見于科學(xué)研究,在生產(chǎn)上的大面積應(yīng)用一直未見報道。同時,耐鹽堿水稻育種和栽培研究方面也快速發(fā)展,一大批水稻新品種被成功選育與推廣,吉粳88、吉粘6號、農(nóng)大10號和長白10號等一系列水稻品種成功選育,種植面積不斷擴(kuò)大,加速了鹽堿地水稻種植,徹底改變了日本水稻品種占統(tǒng)治地位的被動局面。配套的水稻旱育苗技術(shù)、酸化稀植栽培、機(jī)械化插秧以及水肥優(yōu)化調(diào)控技術(shù)也得到了普遍推廣,鹽堿地水稻產(chǎn)量達(dá)到7 500 kg·hm-2~9 000 kg·hm-2。
2007年,吉林省針對國家糧食增產(chǎn)計劃啟動了鹽堿地大規(guī)模開發(fā)種稻項(xiàng)目,增墾鹽堿地水田27萬hm2,計劃年增產(chǎn)稻谷16.5億kg,極大地推動了蘇打鹽堿地治理的科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐。以“引嫩入白”、“大安灌區(qū)”和“哈達(dá)山水利樞紐”3大水利工程為基礎(chǔ),土壤快速改良、耐鹽堿水稻品種選育和高產(chǎn)栽培技術(shù)同步推進(jìn)。其中理化同步鈣離子置換(風(fēng)沙土+磷石膏)改良技術(shù)獲得了大面積推廣應(yīng)用,該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了中重度蘇打鹽堿地一次性改良,當(dāng)年見效,3年收回成本的改良效果,獲得企業(yè)和農(nóng)民的認(rèn)可。以“東稻4號”、 “東稻2號” 和“白粳1號”為代表的耐鹽堿、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻新品種被廣泛認(rèn)可并大面積種植,逐步取代了“長白9號”,順利實(shí)現(xiàn)了耐鹽堿水稻品種的更新?lián)Q代。針對此次開發(fā)的鹽堿地主要為重度蘇打鹽堿地,科研人員先后研發(fā)了酸化旱育苗以及旱育密植技術(shù),配合高產(chǎn)施肥、覆膜栽培以及稻田養(yǎng)魚養(yǎng)蟹等技術(shù),形成了一整套鹽堿地種稻的技術(shù)體系,目前正大面積推廣應(yīng)用。
獲取耐鹽堿性強(qiáng)的水稻種質(zhì)資源,是蘇打鹽堿地種稻成功并高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提。全面深入解析水稻植株對蘇打鹽堿脅迫的耐受特征,有利于在育種和栽培方面進(jìn)行定向研究,為實(shí)際生產(chǎn)提供理論和技術(shù)支撐。
2.1水稻耐鹽堿生物學(xué)特性
鹽堿脅迫對水稻種子萌發(fā)、幼苗生長、物質(zhì)運(yùn)輸及積累均有一定影響[24]。在鹽堿環(huán)境中,水稻種子萌發(fā)受到顯著抑制,發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)以及種子活力指數(shù)等指標(biāo)隨著鹽堿濃度增高而下降,幼苗株高和根長降低。水稻苗期和生殖期是對鹽堿脅迫相對敏感的時期,此時若受到鹽堿影響,水稻幼苗葉片易發(fā)生卷縮和枯萎,根長和側(cè)根數(shù)量減少,幼苗生物量、根數(shù)以及根體積下降,幼苗體內(nèi)的Na+/K+比增加[25];鹽堿脅迫常導(dǎo)致水稻有效分蘗數(shù)減少,抽穗期推遲[26],花粉活力下降,幼穗分化受阻,結(jié)實(shí)率降低[27],最終影響水稻產(chǎn)量。
綜合國內(nèi)外研究,目前水稻耐鹽堿評價萌發(fā)期多采用發(fā)芽率和發(fā)芽勢作為主要評價指標(biāo);營養(yǎng)生長期(幼苗至抽穗)常以有效分蘗能力和生物量作為主要評價指標(biāo)[28];生殖生長期(抽穗至成熟)通常采用成穗率、千粒重、成熟度及稻谷產(chǎn)量等進(jìn)行判定。
2.2水稻耐鹽堿的生理機(jī)制
大量研究表明,鹽堿脅迫對植物的危害主要包括滲透脅迫、離子毒害和營養(yǎng)虧缺三方面,因此,水稻耐鹽堿的生理機(jī)制就是通過自身以及外界進(jìn)行滲透調(diào)節(jié)、無機(jī)離子調(diào)節(jié)或養(yǎng)分調(diào)節(jié)提高其耐受鹽堿脅迫的能力。
2.2.1滲透調(diào)節(jié)。滲透調(diào)節(jié)能力可以表征水稻耐鹽堿的基本特征,水稻的滲透調(diào)節(jié)主要是自身在特定條件下產(chǎn)生一些有機(jī)可溶性小分子,這些有機(jī)可溶性小分子參與體內(nèi)的滲透活動,起到了親水基的作用[29]。以細(xì)胞水平為前提,植株耐鹽堿能力大小取決于細(xì)胞自身的滲透調(diào)節(jié)能力[30]。在鹽堿脅迫下水稻幼苗可以通過自身滲透調(diào)節(jié)能力,在細(xì)胞內(nèi)合成親水力較強(qiáng)的相溶性溶質(zhì)[31],保護(hù)細(xì)胞中蛋白質(zhì)、蛋白復(fù)合物及細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)免遭破壞,從而維持細(xì)胞的正常生理活動[32]。
鹽堿脅迫條件下,水稻葉片細(xì)胞中分泌的大量脯氨酸對鹽堿脅迫起到了防御作用,因此可以用脯氨酸含量的多少來反映水稻幼苗耐鹽堿的能力[33]。Hien[34]等研究指出,細(xì)胞中脯氨酸的積累能力主要用來表征水稻耐滲透脅迫的生理特征,且脯氨酸的大量積累主要是因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)滲透壓的誘導(dǎo)作用而產(chǎn)生的。水稻細(xì)胞在逆境環(huán)境條件下普遍積累脯氨酸,是因?yàn)楦彼嶙鳛檎{(diào)節(jié)物質(zhì)對水稻幼苗起保護(hù)作用,且可以穩(wěn)定細(xì)胞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、防止酶變性失活。此外,水稻細(xì)胞內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如甜菜堿、海藻糖、赤霉素(GA3)及水楊酸(SA)等均有增強(qiáng)水稻耐鹽堿性的作用。
2.2.2無機(jī)離子調(diào)節(jié)。離子脅迫指植株細(xì)胞中Na+、Cl-等無機(jī)離子的大量積累造成水稻受到毒害,致使細(xì)胞內(nèi)離子含量失衡,膜結(jié)構(gòu)遭到破壞,水稻生育指標(biāo)下降等。若想減輕離子毒害,使水稻對鹽堿脅迫具有耐受性,必須調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的離子含量,使其達(dá)到平衡。研究表明,耐鹽堿水稻細(xì)胞對Na+有積累作用,使Na+向地上部轉(zhuǎn)移從而提高其耐鹽性[35]。Komatsu等[36]對水稻進(jìn)行短期鹽脅迫研究顯示水稻細(xì)胞內(nèi)離子濃度有明顯提高,且Na+數(shù)量減少、K+含量迅速升高,這說明水稻自身具有離子調(diào)節(jié)能力。Asada等[37]研究表明,隨著NaCl溶液濃度的升高,水稻幼苗體內(nèi)的K+濃度在地上部細(xì)胞中明顯下降,而在莖和根中增加,致使Na+/K+比率下降。
2.2.3養(yǎng)分調(diào)節(jié)。鹽堿導(dǎo)致的營養(yǎng)脅迫常常是由于土壤中某些養(yǎng)分匱乏或有效性處于較低水平,加之鹽分離子與養(yǎng)分離子間形成競爭作用,抑制了植物對養(yǎng)分的吸收。如蘇打鹽堿土中氮素含量較低,磷元素受堿性條件的影響有效性下降,過多的Na+存在又導(dǎo)致了植物體內(nèi)缺K+,而且對Ca2+、Mg2+的吸收亦產(chǎn)生抑制[38]。
大量研究表明,鹽分減少了氮在植物體內(nèi)的積累[39],施氮不僅能促進(jìn)作物生長而且可以提高作物耐鹽堿性。黃立華等[40]研究發(fā)現(xiàn)在輕度鹽堿化稻田上,氮磷鉀肥合理配施水稻產(chǎn)量可較不施肥處理提高95.5%。鹽堿地種稻后土壤無機(jī)氮每年可以增加9 kg·hm-2~ 13.5 kg·hm-2,有利于改善鹽堿土氮素匱乏的狀況[41]。李曉娜等[42]研究了不同改良劑對蘇打堿土磷素有效性的影響,指出改良劑的應(yīng)用可以增強(qiáng)土壤解磷細(xì)菌和堿性磷酸酶活性, 促進(jìn)土壤中磷的釋放。
2.3水稻耐鹽堿的生化機(jī)理
水稻耐鹽堿脅迫的生化過程主要是因?yàn)辂}堿環(huán)境下細(xì)胞內(nèi)部抗氧化酶防護(hù)系統(tǒng)活性降低,導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜的過氧化作用加劇,進(jìn)而引發(fā)代謝紊亂,致使細(xì)胞衰老死亡,水稻遭受一定程度的鹽堿傷害。研究表明,細(xì)胞體內(nèi)的抗氧化物酶是植物細(xì)胞中清除活性氧的重要部分,其酶活性不斷提高對于水稻抗鹽堿能力有很大推動作用[43-44]。華春等[45]研究指出,水稻受到鹽堿脅迫時葉綠體內(nèi)超氧物歧化酶(SOD)活性下降,抗壞血酸過氧化物酶(APX)呈先升后降趨勢。
2.4水稻耐鹽堿的分子機(jī)理
隨著研究人員對分子生物學(xué)研究的不斷深入,已經(jīng)成功分離到多種水稻耐鹽堿基因,且對這些基因的表達(dá)有了更深層次的研究。Flower[46]等人研究認(rèn)為,植株具有的耐鹽堿特性是由于不同染色體上的多個耐鹽堿基因所控制的數(shù)量性狀,是植株內(nèi)部所有生理生化過程的綜合體現(xiàn)。Sripinyowanich等[47]研究發(fā)現(xiàn)水稻核仁蛋白基因OsNUC1在耐鹽堿性不同的水稻不同組織中其轉(zhuǎn)錄表達(dá)都不相同,且OsNUC1-S基因?qū)μ岣咚灸望}堿性有重要作用。大量研究表明,位于不同染色體上的QTL對水稻的耐鹽堿性有重要影響[48-50]。
近年來在水稻非生物逆境應(yīng)答機(jī)制和重要功能基因組鑒定方面取得一系列重要進(jìn)展。Hiroki[51]等研究表明,OsRR22突變基因?qū)τ诩?xì)胞中氨基酸的表達(dá)和調(diào)控有重要作用,且OsRR22突變基因與細(xì)胞分裂素的信號傳導(dǎo)和代謝有密切聯(lián)系,此項(xiàng)研究明確指出OsRR22突變基因顯著提高了水稻的耐鹽堿性。
盡管蘇打鹽堿地改良種稻在當(dāng)前科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中均取得了較大成果,但仍存在著一些錯誤的傳統(tǒng)觀念,對提高水稻產(chǎn)量、增加經(jīng)濟(jì)效益以及鹽堿地農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到了一定的限制作用。
3.1對土壤改良缺乏足夠的重視
受“鹽隨水來,鹽隨水走”觀點(diǎn)的影響,過高估計了水在蘇打鹽堿地改良中的作用,錯誤認(rèn)為蘇打鹽堿地只要有水,就能成功種稻。事實(shí)上,蘇打鹽堿土由于高度鈉質(zhì)化,土壤粘重,滲透系數(shù)極低[52],單純依靠水分的垂直和水平洗鹽效果非常有限。Huang等[41]根據(jù)近10年的田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),依據(jù)田塊尺度上的水鹽平衡,僅靠灌排洗鹽,蘇打鹽堿地稻田土壤鹽分呈增加趨勢,因此必須采取農(nóng)業(yè)綜合措施,即通過改善土壤理化性質(zhì),促進(jìn)以水洗鹽的方式來實(shí)現(xiàn)重度蘇打鹽堿地的改良。
以目前的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看,重度蘇打鹽堿地開墾成稻田后僅依靠以水種稻,前3年難以獲得較好產(chǎn)量,或產(chǎn)量極低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)處于嚴(yán)重虧損狀態(tài)。而采取恰當(dāng)?shù)耐寥栏牧即胧?dāng)年即可獲得較好產(chǎn)量,2年內(nèi)收回改良成本,第3年即可獲得效益,二者對比差異非常顯著。因此,蘇打鹽堿地開發(fā)種稻必須以土壤改良為前提。
3.2耐鹽堿水稻品種單一,生產(chǎn)風(fēng)險大
從耐鹽堿水稻品種選育和栽培的歷史來看,蘇打鹽堿地水稻長期處于單一品種種植占主導(dǎo)地位,缺少多品種的互補(bǔ)優(yōu)勢。以長白9號水稻為例,從1994年選育,推廣種植長達(dá)20年,在鹽堿地稻區(qū)種植面積一度超過60%,該品種抗倒伏能力較差,因此產(chǎn)量降低,但苦于缺乏替代品種。當(dāng)前,雖然白粳1號和東稻4號等品種通過審定并成為主栽品種,但與蘇打鹽堿地稻田面積相比,耐鹽堿水稻品種仍顯得十分匱乏。由于傳統(tǒng)育種周期較長,短期內(nèi)獲得新品種的可能性不大,在生產(chǎn)上大面積感染稻瘟病或者倒伏減產(chǎn)的風(fēng)險很大。以現(xiàn)代生物技術(shù)為依托,借助分子育種手段,加快選育耐鹽堿水稻品種。同時,應(yīng)提高水稻品種選育水平,深入開展水稻栽培育種的生理研究[53]。
3.3適宜種植技術(shù)缺乏,阻礙了鹽堿地水稻產(chǎn)量提高和產(chǎn)業(yè)發(fā)展
日前,東北粳稻區(qū)水稻主要栽培模式為旱育稀植,人工育苗后機(jī)械插秧,單穴插秧3株 ~ 4株為最佳,這種栽培方法可有效促進(jìn)單株分蘗,最終單株分蘗在5株以上,有利于水稻高產(chǎn)。在鹽堿地稻區(qū),由于土壤鹽堿障礙嚴(yán)重抑制了水稻分蘗,加之每年插秧后常伴有周期低溫天氣發(fā)生,水稻單株分蘗經(jīng)常不足3株,如果采用稀植方式,最終單穴有效穗數(shù)不足15個,導(dǎo)致產(chǎn)量非常低。同時水肥管理上,常照搬非鹽堿稻區(qū)做法,也不利于水稻高產(chǎn)。因此,非常有必要針對鹽堿地稻區(qū)水土資源以及氣候環(huán)境特點(diǎn),研發(fā)適宜該地區(qū)的種植技術(shù),例如變稀植為密植,通過增加插秧密度來彌補(bǔ)分蘗不足的問題。研究表明相同栽培管理?xiàng)l件下,鹽堿地水稻產(chǎn)量最高的插秧方式是單穴插秧9株[54]。
此外,針對區(qū)域育苗床土緊缺,研發(fā)有效的育苗床土調(diào)酸技術(shù)或研制新型育苗基質(zhì),提升鹽堿地水稻育苗技術(shù)水平,培育壯秧,對于提高鹽堿地水稻產(chǎn)量和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展都是亟待解決的至關(guān)重要的技術(shù)問題。
3.4水肥管理過于粗放,造成資源浪費(fèi)和潛在的環(huán)境風(fēng)險
目前鹽堿地開發(fā)種稻,在技術(shù)上多采用非鹽堿區(qū)稻田的傳統(tǒng)作法,缺少針對鹽堿稻田水土特征的適宜水肥管理策略。如水分只灌不排,部分稻農(nóng)為節(jié)約用水,無法達(dá)到洗鹽脫堿的效果,或者大灌大排,使地下水位迅速上升而積鹽,造成次生鹽堿化。在施肥上,由于肥料選擇不當(dāng),往往加重了鹽害,或大量使用肥料,造成養(yǎng)分的不斷流失,導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化,加重附近水域的污染。
3.5過分依賴大機(jī)械作業(yè),不利于鹽堿地稻田淡化表層的快速構(gòu)建
蘇打鹽堿地開發(fā)種稻,應(yīng)重視表層腐殖質(zhì)層土壤的合理利用,不易過分追求大機(jī)械深耕深翻作業(yè)。通常土壤鹽堿含量隨土層深度呈增加趨勢,耕翻過深容易造成土壤表層鹽堿加重,反而不適宜減鹽降堿和種植水稻。當(dāng)前吉林省西部大規(guī)模土地整理項(xiàng)目由于修建引水和道路工程,已造成部分地表肥沃土壤的損失,加重了土壤表層的鹽堿化,增加了土壤改良工作的負(fù)擔(dān),一些企業(yè)和農(nóng)民也習(xí)慣用大型拖拉機(jī)深耕整地,水稻長勢和產(chǎn)量反而不理想。因此,在中重度蘇打鹽堿地開發(fā)種稻初期,應(yīng)根據(jù)土壤表層鹽堿輕和水稻淺根系的特點(diǎn),盡量減少對表層腐殖質(zhì)層的破壞,通過輕耕洗鹽,加快淡化表層的構(gòu)建,盡快建立適宜水稻生長的土壤環(huán)境。同時,應(yīng)根據(jù)水稻不同生育期對環(huán)境的要求,建立一套完整的機(jī)械化作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和田間管理體系。
土壤鹽堿化問題在一定程度上對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境起限制作用。今后一段時間,土壤改良仍是生產(chǎn)上首先要解決的問題,耐鹽堿水稻新品種的選育也是迫切需要解決的任務(wù),而且急需耐鹽堿性更強(qiáng)的新品種。因此,有必要借助分子育種等高新技術(shù)快速定向培育耐鹽堿水稻新品種。同時,蘇打鹽堿地肥力瘠薄,生產(chǎn)上應(yīng)以“改良為前提,培肥為基礎(chǔ)”,重視肥沃地力的培育,加強(qiáng)水肥管理,盡快建立健康肥沃的耕層,兼顧經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益,早日將寸草不生的鹽堿地改造成高產(chǎn)糧田,真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。
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Research and Experience of Rice Planting in Saline-sodic Soil in Northeast China
ZHANG huan1,2, HUANG Lihua1, LI Yangyang1,WANG Hongbin2, LIANG Zhengwei1
(1.NortheastInstituteofGeographyandAgroecology,CAS,Changchun130102,China; 2.CollegeofResourcesandEnvironment,JilinAgriculturalUniversity,Changchun130118,China)
Saline-sodic soils widely distribute in the western part of Songnen Plain in Northeast China, and they are important land resources with degenerate and streesed soil environment. Carbonates (Na2CO3& NaHCO3) are the main salinity in saline-sodic soil with soil pH more than 8.5 in general, while the alkaline was strong and physical properties were poor, making it difficult for improving and utilizing saline-sodic soils. Planting rice has been one of the effective measures of biological improvement for saline-sodic soil in long-term production practice. The history and technology improvement for rice planting in saline-sodic soils was reviewed, the characteristics and research progress on rice tolerant to saline-sodic was described, and problems existed on planting rice were analyzed in this article. Some advices and development prospects were put forward for planting rice widely in saline-sodic soils as a theoretical supporting and technical reference.
saline-sodic soil; biological improvement; rice; tolerance mechanism for saline-sodic stress; research progress
10.11689/j.issn.2095-2961.2016.03.011
2095-2961(2016)03-0191-07
2015-12-23;
2016-01-12.
中國科學(xué)院西部行動計劃項(xiàng)目(KZ-XB3-16);吉林省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(20140101156JC).
張喚(1990-),女,吉林輝南人,碩士研究生,主要從事植物逆境營養(yǎng)研究.
黃立華(1974-),男,吉林四平人,副研究員,博士,主要從事植物營養(yǎng)學(xué)與土壤生態(tài)學(xué)研究.
S156.4
A