摘" " 要:為研究天津小站稻種植區(qū)土壤質(zhì)量狀況及其對稻米稻品質(zhì)的影響,以津南小站鎮(zhèn)為調(diào)查區(qū)域,基于25個土壤調(diào)查點位、7項肥力指標(biāo)、11項鹽堿化指標(biāo)、16項微量元素指標(biāo)和4項稻米品質(zhì)指標(biāo),采用統(tǒng)計分析方法探清土壤肥力、微量元素和鹽堿化指標(biāo)分布特征,結(jié)合相關(guān)性分析方法探究其對小站稻稻米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明,土壤全氮、全鉀、有效磷和速效鉀含量豐富。微量元量B、Cu、Mn、S、Zn和Fe的全量和有效態(tài)含量較高,全量Mo和有效態(tài)Se含量較低。土壤pH平均值范圍為8.07~8.96,整體呈堿性。土壤全鹽含量為1.64 g·kg-1,輕度鹽漬化土壤占比60%;鹽分離子以Na+和Cl-為主,氯化物型鹽漬土占比64%。津南小站鎮(zhèn)稻米堊白度、膠稠度和直鏈淀粉含量分別為1.27%、81.14 mm和17.75%,達(dá)到二級及以上標(biāo)準(zhǔn),整體品質(zhì)較優(yōu)。相關(guān)性分析結(jié)果表明,土壤有機(jī)質(zhì)與Na+、SO4 2 -呈負(fù)相關(guān),與養(yǎng)分、有效態(tài)B、Cu、Mn、Mo、S、Zn呈正相關(guān)。有效態(tài)B、Mn、Mo、S和Se與K+呈正相關(guān),與SO4 2 -呈負(fù)相關(guān)。稻米堊白度、膠稠度、直鏈淀粉與土壤有效態(tài)B、Zn、Fe呈正相關(guān),蛋白質(zhì)與有效態(tài)Mo呈正相關(guān)。綜上,天津小站稻種植區(qū)土壤整體呈堿性、輕度鹽漬化、氯化物型鹽漬土特征,土壤養(yǎng)分水平較高,微量元素含量較為豐富,稻米品質(zhì)較優(yōu)。研究結(jié)果可為小站稻種植區(qū)鹽堿土壤改良和作物精準(zhǔn)施肥提供理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:土壤質(zhì)量;鹽堿化;微量元素;稻米品質(zhì)
中圖分類號:S156.4" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A" " " " " DOI 編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2024.12.007
Distribution Characteristics of Soil Physical and Chemical Properties and Rice Quality in Rice Cropping Field of Tianjin
YANG Tingting1, JIANG Shengguo1, WU Li2, ZHENG Aijun3
(1. Tianjin Geology Research and Marine Geological Center, Tianjin 300170, China; 2.Tianjin Huakan Group Company Limited," Tianjin 300170, China; 3.Tianjin Agricultural Development Service Center, Tianjin 300061, China)
Abstract: In order to study the soil quality condition and its influence on rice quality in the Xiaozhan rice growing area of Tianjin, 25 soil sites in Xiaozhan Town of Jinnan were investigated in this study to obtain the data of 7 indicators of fertility, 11 indicators of salinity and alkalinity, 16 indicators of trace elements and 4 indicators of rice quality. A comprehensive survey of nutrient content, trace elements content, salt content, salt ions composition and distribution characteristics of rice quality was conducted using statistical analysis and correlation analysis methods. The results showed that the total P, total K, available P and K in soil were relatively high. The contents of total and available B, Cu, Mn, S, Zn and Fe were abundant, while the contents of total Mo and available Se were deficient. The pH value of soil was fluctuated from 8.07 to 8.96, and the overall soil was alkaline. The total salt content of soil was 1.64 g·kg-1, and 60% of the soil was classified as mildly saline soil. And 64% of the soil were chloride-type saline soils with high levels of Na+ and Cl-. The chalkiness, gel consistency, and the amylose content of rice in Xiaoshan Town of Jinnan were 1.27%, 81.14 mm and 17.75%, meeting the standards of Grade 2 and above, indicating that the rice is of good quality. The results of correlation analysis showed that negative correlations between soil organic matter and Na+ and SO4 2 -, and positive correlations between organic matter and nutrients, available B, Cu, Mn, Mo, S, Zn were observed. The available B, Mn, Mo, S and Se of soil were positively correlated with K+, while negatively correlated with SO4 2 -. The chalkiness, gel consistency, and the amylose of rice were positively correlated with soil available B, Zn, and Fe, and protein of rice was positively correlated with available Mo of the soil. In summary, the soil in Tianjin Xiaozhan rice planting area has the characteristics of alkaline and mild salinization. And the content of soil nutrients and trace elements is relatively rich, and the quality of Xiaozhan rice is good.The results of this study can provide a theoretical basis for saline-alkaline soil amelioration and precise fertilization of crops in Xiaozhan rice planting areas.
Key words: soil quality; salinization and alkalization; trace elements; rice quality
天津位于我國華北平原東北部,處于海河流域下游,具有適宜農(nóng)作物生長的氣候條件。天津小站稻是全國農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志,因其“黏、彈、筋、甜”口感和豐富的營養(yǎng)品質(zhì),在全國獲得了較高的影響力和認(rèn)可度[1]。隨著天津市小站稻振興計劃的大力推進(jìn),2021年天津小站稻種植面積達(dá)到6.7萬hm2,成為天津市主要的農(nóng)作物之一[2]。作物產(chǎn)量和糧食品質(zhì)與土壤條件息息相關(guān),通過提升土壤質(zhì)量來提升小站稻品質(zhì)已成為關(guān)注熱點。
干旱、鹽堿、重金屬污染、肥力低下等因素會對土壤質(zhì)量、作物生長和農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生影響[3]。由于海潮侵蝕、蒸發(fā)強(qiáng)烈、地下水礦化度高等原因,天津地區(qū)土壤普遍存在鹽堿化問題,濱海新區(qū)鹽堿化土壤面積約為1 730 km2,農(nóng)用地鹽漬化土壤占比超過50%[4]。長期受到鹽分離子脅迫的耕地土壤會抑制種子萌發(fā),降低作物光合速率和對養(yǎng)分的吸收,進(jìn)而導(dǎo)致作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降[5]。此外,已有學(xué)者研究表明,K+、Cl-對肥力有顯著影響[6-7]。土壤微量元素可為作物提供營養(yǎng),其有效態(tài)含量影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。已有研究表明,優(yōu)質(zhì)水稻種植區(qū)土壤K、Mn、Ca、Cu、Zn、Se元素含量豐富[9],施加鋅肥、鐵肥等微肥可增加水稻營養(yǎng)器官中Zn和Fe含量,提高稻米的品質(zhì)[10]。
土壤養(yǎng)分、微量元素、鹽分離子含量是評估土壤質(zhì)量、影響作物品質(zhì)的重要參數(shù)。然而,目前針對天津小站稻典型種植區(qū)土壤養(yǎng)分、微量元素、鹽分離子三因素之間的互作關(guān)系研究不足,同時關(guān)于土壤養(yǎng)分、微量元素、鹽分離子對作物品質(zhì)的影響研究也較為缺乏。因此,本研究全面調(diào)查天津小站稻典型種植區(qū)的土壤條件,并系統(tǒng)研究調(diào)查區(qū)土壤養(yǎng)分和微量元素與鹽分離子的相關(guān)性,分析養(yǎng)分、微量元素、鹽分離子對稻米品質(zhì)的影響,以期為土壤質(zhì)量改善和小站稻振興戰(zhàn)略提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
小站鎮(zhèn)(117°14′~117°33′E,38°50′~39°04′N)位于天津市津南區(qū),海河下游南岸,屬于海積及河流沖積平原,屬于暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候。津南區(qū)小站鎮(zhèn)為小站稻的發(fā)源地[11],同時也是小站稻產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃的重點區(qū)域。本研究在小站鎮(zhèn)小站稻種植區(qū)選取4 000 hm2開展調(diào)查,該區(qū)域?qū)俸恿鳑_積型地貌,土壤類型以鹽化潮土為主。
1.2 樣品采集與檢測方法
1.2.1 樣品采集 在調(diào)查區(qū)按照2 km × 2 km網(wǎng)格均勻布設(shè)點位,并于2023年4—5月采集表層土壤(0 ~ 20" cm)和稻米樣品。表層土壤樣品按照“梅花采樣法”進(jìn)行采集,采集土壤樣本共計25個,稻米樣本25個。
1.2.2 檢測方法 將采集的土壤樣品風(fēng)干、研磨、過篩,按照《土壤農(nóng)化分析》[12]的方法依次測定土壤粒級分布情況(mm,%)、土壤二氧化硅含量(SiO2,%)、氧化鋁含量(Al2O3,%)、氧化鐵(Fe2O3,%)含量、土壤全氮含量(g·kg-1)、全磷含量(g·kg-1)、全鉀含量(g·kg-1)、堿解氮含量(mg·kg-1)、有效磷含量(mg·kg-1)、速效鉀含量(mg·kg-1)、有機(jī)質(zhì)含量(%)、土壤pH值、電導(dǎo)率(μS·cm-1)、全鹽量(g·kg-1)、Na+含量(mg·kg-1)、K+含量(mg·kg-1)、Ca2+含量(mg·kg-1)、Mg2+含量(mg·kg-1)、SO4 2 -含量(mg·kg-1)、Cl-含量(mg·kg-1)、HCO3 - 含量(mg·kg-1)、CO3 2 -(mg·kg-1)含量,土壤硼(B)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)、錳(Mn)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)、鋅(Zn)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)、銅(Cu)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)、鉬(Mo)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)、硒(Se)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)、硫(S)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)、鐵(Fe)全量和有效態(tài)含量(mg·kg-1)。稻米樣品經(jīng)礱谷機(jī)(SY-88-TH)脫殼后,采用精米機(jī)(CBS300AS)碾成精米;采用顆粒評定儀(RJQI20)檢測稻米外觀,食味分析計(RLTA1082-K)測定稻米成分[13]。
1.3 數(shù)據(jù)處理方法
本研究采用IBM SPSS Statistics對樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析和相關(guān)性分析,應(yīng)用Microsoft Excel 2021軟件處理數(shù)據(jù),使用OriginPro軟件繪制圖片。
2 結(jié)果與分析
2.1 土壤基本理化性質(zhì)
天津市津南區(qū)地質(zhì)巖性主要為為第四系全新沖積、海積黏土和粉土。由表1可知,研究區(qū)土壤黏粒(lt;0.002 mm)、粉粒(0.002~0.02 mm)和砂粒(0.02~2 mm)平均含量分別為56.93%、34.04%和9.03%,土壤質(zhì)地以黏土和重黏土為主。土壤Al2O3、Fe2O3、SiO2含量分別為(14.84±0.95)%、(5.55± 0.42)%和(55.68±2.37)%。
土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量分布如表1所示。土壤全氮、全磷和全鉀含量平均值分別為(1.08±0.16)g·kg-1、(0.87±0.19) g·kg-1和(23.56±1.79) g·kg-1。土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量平均值分別為65.85、21.97、410.38 mg·kg-1??傮w而言,土壤全氮、全鉀、堿解氮、速效鉀含量分布較為集中,呈弱變異特征;全P和有效P變異系數(shù)較高,空間變異程度高。這表明磷元素的全量和有效量易受到外界環(huán)境影響。土壤有機(jī)質(zhì)含量范圍為1.15%~ 2.76 %,平均值為1.90%。
根據(jù)全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)(表1)[14],土壤全氮和堿解氮分別屬于三級和四級,含量水平中等;全磷和有效磷屬于二級,含量水平中等偏上;全鉀和速效鉀分別屬于二級和一級,含量較為豐富;有機(jī)質(zhì)屬于四級養(yǎng)分分級標(biāo)準(zhǔn)。整體而言,土壤養(yǎng)分含量水平較高。
2.2 土壤微量元素分布特征
微量元素含量是土壤質(zhì)量評級的重要因素,影響作物生長和糧食品質(zhì)。由圖1-A可知,土壤微量元素B、Cu、Mn、S、Zn、Fe、Mo和Se的全量平均值分別為64.36、39.45、744.88、525.68、101.00、0.54、0.31 mg·kg-1,全量Fe平均值為38.50 g·kg-1,除部分Cu元素含量較高外,其他元素數(shù)據(jù)分布較為集中。較全國土壤微量元素平均含量相比[14],全量B、Se較為穩(wěn)定,全量Cu、Mn、S、Zn呈增加趨勢,而全量Mo呈下降趨勢。整體而言,調(diào)查區(qū)域土壤Cu、Mn、S、Zn含量豐富,Mo含量偏低。
由圖1-B可知,土壤有效態(tài)B、Cu、Mn、S、Zn、Fe、Mo和Se含量平均值分別為3.26、10.70、41.62、196.49、8.11、136.73、0.16、0.03 mg·kg-1,其中B、Mn和Fe元素數(shù)據(jù)分布較為集中。我國土壤有效態(tài)B、Cu、Mn、S、Zn、Fe、Mo和Se的缺素臨界值分別為0.50、0.20、7.00、14.10、0.50、4.50、0.15、0.10 mg·kg-1[15]。對比可知,土壤有效態(tài)B、Cu、Mn、S、Zn、Fe含量較為豐富,其中有效態(tài)S元素含量遠(yuǎn)高于土壤缺素臨界值。有效態(tài)Se含量低于土壤缺素臨界值,呈現(xiàn)大面積缺失特征。
2.3 土壤鹽堿化指標(biāo)分布特征
圖2為土壤pH、電導(dǎo)率、鹽分離子和全鹽量數(shù)據(jù)分布情況。土壤pH平均值為8.50,最大值為8.96,最小值為8.07,離散程度較小,呈弱變異性。該區(qū)域耕地土壤pH值較高,均呈堿性。土壤電導(dǎo)率平均值為582.63 μS·cm-1,部分點位區(qū)域電導(dǎo)率大于1 000 μS·cm-1,呈中等變異特征。
土壤鹽分K+、Na+、Ca2+和Mg2+的平均含量分別為35.70、276.00、38.60、28.79 mg·kg-1。鹽分陽離子以Na+為主,部分區(qū)域Na+含量為590 mg·kg-1。在土壤鹽分4大陰離子中,Cl-、SO4 2 -、HCO3 - 的平均含量分別為546.12、229.02、283.44 mg·kg-1。土壤K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO4 2 -和HCO3 - 均呈中等變異特征。根據(jù)土壤鹽漬化類型分類依據(jù)[16],該調(diào)查區(qū)域氯化物型鹽漬土占比64%,硫酸鹽-氯化物型鹽漬土占比36%。
土壤全鹽含量平均值為1.64 g·kg-1,最大值為3.20 g·kg-1,最小值為0.91 g·kg-1,呈中等變異特征。根據(jù)第三次全國土壤普查土壤鹽漬度分類分級標(biāo)準(zhǔn),濱海地區(qū)鹽漬化土壤分為4個等級:輕度(1 ~ 2 g·kg-1)、中度(2 ~ 4 g·kg-1)、重度(4 ~ 6 g·kg-1)、鹽土/堿土(gt;6 g·kg-1)。據(jù)此,調(diào)查區(qū)域非鹽漬化土壤占比16%,輕度鹽漬化土壤占比60%,中度鹽漬化土壤占比24%,土壤以輕度鹽漬化為主。
2.4 稻米品質(zhì)指標(biāo)特征
對2023年4—5月采集的稻米樣品進(jìn)行堊白度、膠稠度、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)檢測,數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表2所示。堊白度、膠稠度、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)平均值分別為1.27%、81.14 mm、17.75%和7.62%。稻米膠稠度和蛋白質(zhì)含量呈弱變異特征,堊白度和直鏈淀粉為中等變異特征。對照NY/T 593—2013《食用稻品種品質(zhì)》[13],稻米堊白度達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn),膠稠度達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn),直鏈淀粉達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)。
2.5 相關(guān)性分析
2.5.1 土壤理化性質(zhì)與鹽分離子的相關(guān)性分析 由圖3可知,調(diào)查區(qū)域土壤理化性質(zhì)與鹽分離子存在相關(guān)性關(guān)系。土壤全氮、全磷、全鉀、堿解氮、速效鉀與全鹽含量呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05);堿解氮與K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO3 - 呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05);有效磷與K+、Cl-呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05);速效鉀與K+、Ca2+、Mg2+、Cl-呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。有機(jī)質(zhì)含量與全氮、堿解氮、速效鉀呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01),與pH、電導(dǎo)率、Na+、SO4 2 -呈顯著負(fù)相關(guān)(Plt;0.05),與其他鹽分離子無相關(guān)性。
由圖4可知,微量元素與土壤理化性質(zhì)鹽分離子存在相關(guān)性。土壤pH與有效態(tài)Mn、S、Se、Fe存在顯著負(fù)相關(guān)(Plt;0.05)。土壤有機(jī)質(zhì)與有效態(tài)B、Cu、Mn、Mo、S、Zn呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。土壤全鹽量與有效態(tài)Mn、Mo、S、Se含量呈正相關(guān)(Plt;0.05)。有效態(tài)B與K+呈顯著正相關(guān)(Plt;0.01),與Na+、Ca2+、SO4 2 -和全鹽量呈負(fù)相關(guān)(Plt;0.05)。有效態(tài)Mn與K+、Ca2+、Na+、Mg2+、SO4 2 -、Cl-、HCO3 - 呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。有效態(tài)Mo與K+、Cl-、HCO3 - 呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。有效態(tài)S和Se與K+、Ca2+、Na+、Mg2+、、SO4 2 -、Cl-呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。有效態(tài)Zn與K+、Ca2+、Mg2+呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。
2.5.2 稻米品質(zhì)指標(biāo)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析由圖5可知,稻米品質(zhì)指標(biāo)與土壤微量元素存在相關(guān)性。堊白度與土壤有效態(tài)B、有效態(tài)Cu呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01),與有效態(tài)Zn呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。膠稠度與有效態(tài)B和Fe呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01),與有效態(tài)Zn呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。直鏈淀粉與有效態(tài)B、Zn和Fe呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01),與有效態(tài)Mn呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。蛋白質(zhì)與有效態(tài)B呈極顯著正相關(guān)(Plt;0.01),與有效態(tài)Mo和Fe呈顯著正相關(guān)(Plt;0.05)。
3 討論與結(jié)論
3.1 討論
了解土壤養(yǎng)分分布狀況,是評價小站稻典型種植區(qū)地力評價的重要基礎(chǔ),也可進(jìn)一步指導(dǎo)小站稻施肥的合理化和精準(zhǔn)化。本研究中,天津小站稻種植區(qū)土壤養(yǎng)分中全氮、堿解氮和有機(jī)質(zhì)為三級和四級標(biāo)準(zhǔn),含量水平較低;全磷、全鉀、有機(jī)磷和速效鉀含量全部處于二級及以上標(biāo)準(zhǔn),養(yǎng)分含量較高。已有研究表明,天津地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和全氮低于北京和河北[17],津南區(qū)土壤有機(jī)磷和速效鉀含量處于較高水平[18],寶坻區(qū)土壤全氮、堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量處于中等偏下水平[2],這與本研究結(jié)果一致。在此基礎(chǔ)上,通過相關(guān)性分析,本研究分析了影響土壤養(yǎng)分含量的因素。調(diào)查區(qū)域土壤全氮和堿解氮與有機(jī)質(zhì)含量呈正相關(guān)(圖4),表明氮素不足與有機(jī)質(zhì)含量水平較低有重要關(guān)系。原因是有機(jī)質(zhì)是影響氮素供應(yīng)的重要因素,增加有機(jī)質(zhì)含量可提高氮素供應(yīng)量[19-20]。此外,有機(jī)質(zhì)中含有的部分養(yǎng)分在分解的過程中被釋放至土壤中,有利于增加土壤肥力[21]。因此,針對天津津南小站稻種植區(qū)土壤氮和有機(jī)質(zhì)含量水平低的特征,本研究建議通過合理的秸稈還田等方法來提高土壤有機(jī)質(zhì)含量,從而調(diào)控土壤養(yǎng)分含量,促進(jìn)土壤養(yǎng)分全面提升。
土壤微量元素是作物生長所必需的營養(yǎng)元素,其豐缺狀況直接影響作物的正常生長和品質(zhì),探清土壤微量元素的分布特征可為土壤改良、地力提升和糧食增產(chǎn)提質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)本研究調(diào)查結(jié)果,天津小站稻種植區(qū)有效態(tài)Se含量較低,這與江勝國等[22]研究結(jié)果一致。此外,本研究中,小站稻種植區(qū)土壤全量Mo水平較低,全量及有效態(tài)B、Cu、Mn、S、Zn和Fe含量豐富。這一結(jié)果查清了小站稻種植區(qū)土壤的微量元素分布特點,可為該區(qū)域土壤質(zhì)量改善、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量提升提供依據(jù)。土壤微量元素受到地形、氣候、肥力狀況等多種因素的影響[23-24]。本研究中,土壤pH與有效態(tài)Mn、S、Se、Fe呈負(fù)相關(guān),表明土壤pH影響有效態(tài)微量元素的轉(zhuǎn)化。劉媛媛等[25]對平?jīng)鍪懈刭|(zhì)量的調(diào)查結(jié)果表明,土壤pH值的增加伴隨著有效態(tài)S、Fe含量的降低。此外,調(diào)查區(qū)域土壤的有機(jī)質(zhì)與有效態(tài)B、Cu、Mn、Mo、S、Zn呈正相關(guān),這可能與有機(jī)質(zhì)具有離子積累和運輸功能有關(guān)。因此,針對該區(qū)域土壤微量元素分布特點,可采取調(diào)節(jié)土壤pH值和增加有機(jī)質(zhì)等措施,提高土壤微量元素的有效態(tài)含量。同時,為保證該區(qū)域優(yōu)質(zhì)水稻的種植效果,建議合理施用有機(jī)肥、Mo肥和Se肥等微肥。
由于海水倒侵、地表蒸發(fā)強(qiáng)烈等自然因素,我國沿海地區(qū)普遍存在土壤鹽堿化問題[26]。長期受鹽分離子協(xié)通的濱海土壤易出現(xiàn)鹽漬化程度重、鹽漬化面積廣、土壤質(zhì)地粘重、肥力低下、土壤板結(jié)等現(xiàn)象[27]。研究表明,天津耕地土壤pH平均值為8.04,鹽分平均含量為0.97 g·kg-1[2],這與本研究結(jié)果一致。然而,本研究進(jìn)一步明確了天津小站稻種植區(qū)土壤鹽分離子以Na+為主,鹽漬化程度以輕度為主,可為鹽堿土壤改良利用奠定基礎(chǔ)依據(jù)。李芙蓉[28]研究表明,江蘇濱海鹽堿地鹽分陽離子中,Na+含量約占70%。地下水礦化度高、地下水位淺是沿海地區(qū)土壤鹽漬化的重要原因,在氣候干旱蒸發(fā)量較大時,鹽分離子上移并聚集至土壤表層[29]。張興[30]對天津濱海鹽堿地地區(qū)的土壤調(diào)查表明,該區(qū)域地下水位為0.5~1.0 m,地表水總堿度和礦化度較高,不能直接用于灌溉。因此,針對小站稻種植區(qū)土壤鹽堿化特征,應(yīng)采用合理的灌排措施和科學(xué)的農(nóng)田管理方式,并結(jié)合有效的改良措施,以阻斷鹽分運移途徑,抑制土壤積鹽返鹽。
隨著生活水平的提高,人們對糧食品質(zhì)的要求日益提高。稻米品質(zhì)的優(yōu)劣受到遺傳基因、栽培技術(shù)和環(huán)境條件等多種因素的影響[31]。干旱、鹽堿、重金屬等是影響水稻正常生長的主要環(huán)境因素。雖然水稻是一種鹽堿中度敏感的作物,常被應(yīng)用于鹽堿地改良,但土壤鹽分仍會影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究表明,低含量鹽分可促進(jìn)水稻生長,有利于改善水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)[32],而較高的鹽分含量會增加稻米堊白度,導(dǎo)致稻米品質(zhì)劣化[33]。然而,也有研究表明,鹽分脅迫對稻米堊白度無顯著影響[34]。本研究中,調(diào)查區(qū)域稻米堊白度、膠稠度和直鏈淀粉含量均處于二級及以上標(biāo)準(zhǔn),整體品質(zhì)較優(yōu),表明該區(qū)域的輕度鹽漬化土壤適宜于種植優(yōu)質(zhì)水稻。微量元素作物生長過程中的必需元素。本研究結(jié)果表明,稻米品質(zhì)與有效態(tài)B、Zn、Cu、Mo、Fe有相關(guān)性關(guān)系。已有研究表明,B可增加作物固氮能力,Zn可促進(jìn)作物對氮素的吸收,從而提高糧食蛋白質(zhì)含量[35]。而津南小站稻種植區(qū)域土壤富含B、Cu、Zn、Fe等微量元素,從而使得稻米品質(zhì)指標(biāo)較好。因此,為進(jìn)一步提升稻米的品質(zhì),需從改良方法、施用微肥等方面深入研究。
3.2 結(jié)論
(1)天津小站稻種植區(qū)土壤全磷、全鉀、有效磷和速效鉀含量較高,達(dá)到二級及以上標(biāo)準(zhǔn),全氮、堿解氮和有機(jī)質(zhì)含量較低,為三級和四級標(biāo)準(zhǔn)。土壤富含B、Cu、Mn、S、Zn和Fe元素,缺乏全量Mo和有效態(tài)Se。稻米堊白度、膠稠度、直鏈淀粉分別達(dá)到二級及以上標(biāo)準(zhǔn),品質(zhì)較優(yōu)。
(2)土壤pH平均值范圍為8.07~8.96,電導(dǎo)率為582.63 μS·cm-1,全鹽含量范圍為0.91~3.20 g·kg-1,陽離子以Na+為主,陰離子以Cl-為主,氯化物型鹽漬土占比60%以上,整體以輕度鹽漬化土壤為主。
(3)土壤有機(jī)質(zhì)、電導(dǎo)率、鹽分離子、微量元素之間具有顯著相關(guān)性,鹽分離子對有機(jī)質(zhì)含量、微量元素含量發(fā)揮著重要的控制作用。稻米品質(zhì)與微量元素B、Zn、Fe、Mo存在顯著相關(guān)性。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,合理施用有機(jī)肥和微肥可以改善土壤質(zhì)量,有利于提升小站稻的品質(zhì)。
參考文獻(xiàn):
[1] 劉晗, 劉詩佳, 劉金光, 等. 天津“小站稻”儲藏過程中的品質(zhì)變化[J]. 食品研究與開發(fā), 2024, 45(2): 28-34.
[2] 江勝國, 肖蒙, 劉廣明, 等. 天津小站稻種植區(qū)土壤質(zhì)量綜合評價[J]. 土壤, 2022, 54(2): 371-378.
[3] 程昱潤, 肖國舉, 畢江濤, 等. 微生物肥料對賀蘭山東麓土壤鹽漬化特征及釀酒葡萄品質(zhì)的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2023, 36(2): 356-365.
[4] 程緒江, 侯建濤, 董路陽, 等. 天津濱海新區(qū)土壤鹽漬化特征及其改良探討[J]. 礦產(chǎn)勘查, 2021, 12(10): 2144-2152.
[5] ABUQAMAR S F, EL-SAADONY M T, SAAD A M, et al. Halotolerant plant growth-promoting rhizobacteria improve soil fertility and plant salinity tolerance for sustainable agriculture—a review[J]. PLANT STRESS, 2024, 12: 100482.
[6] 劉曉涵, 馬靜, 韓秋靜, 等. 洛陽典型植煙土壤肥力特征及其與土壤鹽分關(guān)系分析[J]. 中國煙草科學(xué), 2018, 39(6): 21-28.
[7] SELEIMAN M F, AHMAD A, ALHAMMAD B A, et al. Exogenous application of zinc oxide nanoparticles improved antioxidants, photosynthetic, and yield traits in salt-stressed maize[J]. Agronomy, 2023, 13(10): 2645.
[8] 倪國祥. 針對江淮分水嶺地區(qū)水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究[J]. 農(nóng)業(yè)與技術(shù), 2018, 38(12): 11-12.
[9] 楊興. 黑龍江省五常地區(qū)優(yōu)質(zhì)水稻基地地球化學(xué)環(huán)境評價研究[D]. 長春: 吉林大學(xué), 2013.
[10] 趙波. 籽粒富鋅鐵差異水稻品種鋅鐵吸收利用特性研究[D]. 合肥: 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué), 2023.
[11] 張付蝶. 天津市水稻產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展綜合評價及影響因素研究[D]. 天津: 天津農(nóng)學(xué)院, 2023.
[12] 鮑士旦. 土壤農(nóng)化分析[M]. 3版. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2000.
[13] 江勝國, 詹華明, 劉廣明, 等. 土壤有效態(tài)微量營養(yǎng)元素空間變異特征及對稻米品質(zhì)的影響[J]. 中國土壤與肥料, 2022(8): 31-38.
[14] 全國土壤普查辦公室. 中國土壤普查技術(shù)[M]. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1992.
[15] 袁可能. 植物營養(yǎng)元素的土壤化學(xué)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1983.
[16] 李云霞, 王國棟, 劉瑜, 等. 新疆典型綠洲灌區(qū)土壤理化性狀與鹽分離子分布特征[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報, 2024, 55(7): 357-364, 414.
[17] 劉佳. 京津冀地區(qū)葡萄園土壤養(yǎng)分分布特征及綠色施肥技術(shù)研究[D]. 貴陽: 貴州師范大學(xué), 2021.
[18] 張慧, 李夢琦, 程文娟, 等. 天津市設(shè)施蔬菜土壤質(zhì)量調(diào)查研究[J]. 中國土壤與肥料, 2023(6): 41-49.
[19] 高瑩, 孫喜軍, 呂爽, 等. 西安市設(shè)施菜地土壤養(yǎng)分狀況分析[J]. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué), 2021, 67(6): 50-56.
[20] 阿麗婭·阿力木, 叢小涵, 夏曉瑩, 等. 不同土地利用方式下土壤養(yǎng)分特征變化分析[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2022, 59(4): 925-933.
[21] 于文睿南, 潘暢, 郭佳歡, 等. 杉木人工林表土有機(jī)質(zhì)含量及其對土壤養(yǎng)分的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(中英文), 2021, 29(11): 1931-1939.
[22] 江勝國, 詹華明, 劉廣明, 等. 天津小站稻種植區(qū)土壤主要微量營養(yǎng)元素的有效量及其影響因素[J]. 土壤, 2021, 53(6): 1215-1220.
[23] 蘇欣悅, 王晉峰, 孫楠, 等. 大理煙田土壤有效鋅、鉬和硼含量的時空變異及其影響因素[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2023, 29(12): 2371-2380.
[24] 夏凡, 王永東, 鄭子成, 等. 小尺度下茶園土壤有效態(tài)微量元素空間變異特征及其影響因素分析[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報, 2022, 28(6): 1047-1054.
[25] 劉媛媛, 涂國良. 平?jīng)鍪懈赝寥烙行B(tài)微量元素豐缺評價及影響因素研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2023, 39(4): 83-92.
[26] 趙英, 王麗, 趙惠麗, 等. 濱海鹽堿地改良研究現(xiàn)狀及展望[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2022, 38(3): 67-74.
[27] 陳希霖, 蔡秦?fù)P, 高紅貝, 等. 施加生物質(zhì)炭對濱海鹽堿土壤水分運移的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報, 2023, 42(S1): 33-38.
[28] 李芙蓉. 濱海灘涂鹽漬土覆蓋阻鹽控鹽和土壤質(zhì)量提升技術(shù)模式研究[D]. 馬鞍山: 安徽工業(yè)大學(xué), 2013.
[29] 魏文杰, 程知言, 胡建, 等. 濱海鹽堿地形成及離子附著形態(tài)綜述[J]. 土壤通報, 2017, 48(4): 1003-1007.
[30] 張興. 天津濱海鹽堿地地區(qū)土壤現(xiàn)狀調(diào)查及綠化對策——以萬科東麗湖度假區(qū)為例[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué), 2017, 23(4): 108-112.
[31] 肖丹丹. 不同濃度鹽水灌溉對水稻產(chǎn)量、葉片生理特性及品質(zhì)的影響[D]. 揚州: 揚州大學(xué), 2020.
[32] 羅成科, 肖國舉, 張峰舉, 等. 不同濃度復(fù)合鹽脅迫對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2017, 31(1): 137-141.
[33] 余為仆. 秸稈還田條件下鹽脅迫對水稻產(chǎn)量與品質(zhì)形成的影響[D]. 揚州: 揚州大學(xué), 2014.
[34] 翟彩嬌, 鄧先亮, 張蛟, 等. 鹽分脅迫對稻米品質(zhì)性狀的影響[J]. 中國稻米, 2020, 26(2): 44-48.
[35] 趙麗芳, 袁亮, 張水勤, 等. 氮鋅配施對作物產(chǎn)量、品質(zhì)及養(yǎng)分吸收利用的影響研究進(jìn)展[J]. 中國土壤與肥料, 2021(6): 346-352.
基金項目:天津市鹽堿地調(diào)查項目(TGPC-2023-D-0441);天津華北地質(zhì)勘查局科研項目(HK2024-B03)
作者簡介:楊婷婷(1993—),女,陜西榆林人,博士,中級工程師,主要從事鹽堿地改良與土壤修復(fù)研究。
通訊作者簡介:江勝國(1982—),男,山東濟(jì)寧人,碩士,高級工程師,主要從事農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查和土壤改良研究。