高 亮 孟宪东 潘修强
(1大安市中科佰澳格霖农业发展有限公司,吉林大安 131300;2潍坊加潍生物科技有限公司,山东潍坊 261041)
大安市位于吉林省西北部的松嫩平原,是全省盐碱地最为集中的地区之一,在全市13.5万hm2耕地中,盐碱地面积约占11.6万hm2,比例约为85.9%。松嫩平原苏打盐碱地地处中纬度欧亚大陆东缘,是世界上三大苏打盐碱地分布区之一,也是我国苏打盐碱地主要分布区域[1]。“引嫩入白”水利项目的实施,使嫩江水源源不断地流进嫩江平原腹地,为苏打盐碱地生态改良和种植盐碱地水稻创造了得天独厚的条件。
大安市中科佰澳格霖农业发展有限公司致力于盐碱地改良和现代农业综合开发,承担了“大安市土地开发整理项目后续土壤培肥及改良技术服务项目”,5年来已成功改造盐碱地4 333.3 hm2。《吉林日报》2021年5月4日以“大安市:加大盐碱地整治力度,确保地广粮丰”[2]为题对中科佰澳公司改良盐碱地做了报道。《人民日报》2021年5月7日以“吉林把保障粮食安全放在突出位置:筑牢农业根基守护黑土粮仓”[3]为题对中科佰澳公司盐碱地改良进行了报道。截至6月5日,全市4个盐碱地改良种植水稻项目区进展顺利,插秧全部完成,预计种植盐碱地水稻2 000 hm2,增产稻米15万t。现将种稻条件下的盐碱地水盐运动及洗盐压盐技术介绍如下。
土壤水盐动态是土壤中水分和盐分随空间分布和随时间变化的过程,是一种受物理、化学、生理与生物过程等诸多因素影响的自然现象。水盐运动有其自身规律,而水起到主导和决定性作用。盐碱地水盐运动有着不同于基本农田的显著特点,但又与土壤类型、盐碱化程度、pH值高低、地下水位等密切相关。
土壤盐分随水分蒸发经毛细管从土壤深层向上移动在表层累积,因而土壤盐分含量多少与土壤中地下水位的高低关系密切,一般来说,地下水位越浅,土壤水分的蒸发量越大,即使地下水中含盐量不高,土壤表层积盐现象也很严重。因此,只有地下水位低到不会因蒸发而使土壤积盐的深度,土壤才不会发生盐碱化。
在盐碱地种植水稻是有效的改良方法,其核心是通过灌溉淡水让盐碱土中的盐分淋洗下渗,在水稻根际区域形成淡化表层,保证水稻正常生长发育。一般来说,盐碱地水稻种植年限越长,淡水供给量越大,形成的淡化表层也越大,盐碱地的脱盐效果也越好。
盐碱地种植水稻,经过多次灌水、排水过程,其水盐动态也发生较大变化,生产上主要体现在以下3个方面。一是插秧前灌水。水稻插秧前,在水稻栽培池或条田中灌水,盐碱土中的盐分被水溶解后发生三维运移,这个过程是对盐碱地表层土进行淋盐洗盐,是种植盐碱地水稻十分重要的环节之一。二是插秧后灌溉。水稻插秧后,随着植株生长增大,水稻叶片蒸腾作用旺盛,加上地面蒸发及土壤水势梯度的共同作用,土壤中的盐分分布发生变化。在稻田蓄水情况下,土壤表层(耕作层)盐分较低,能够保证水稻正常生长发育,而土壤底层(犁底层)盐分增多,对耕作层中水稻根系的发育和分布影响不大。三是稻田排水后。如果前期盐碱地洗盐脱盐措施得当,在水稻种植过程中土壤含盐量维持在0.3%以下,并形成一定厚度的地下淡水层时,在稻田排水后,耕作层土壤也不会快速返盐。
苏打盐碱地土壤中的盐分主要是碳酸钠(Na2CO3)和碳酸氢钠(NaHCO3),有以下突出特点:一是碱化度高,一般达到10%~45%,最高可达80%以上[4];二是土壤颗粒分散,颜色黄白,板结,冷凉,土壤升温慢,水稻插秧后根系发育迟缓,缓苗时间长;三是盐碱土壤溶液中的碳酸根离子易与土壤或肥料中的锌、钙等发生反应而被固定,水稻易发生缺钙、缺锌、缺铁症状;四是pH值高,通常在9以上;五是土壤有机质含量高,保水保肥能力强,盐碱土富含硼,水稻籽粒饱满,易获得较高产量。
苏打盐碱地含有高矿化度的地下水,耕作层土壤返盐与地下水的活动有关。因此,水利工程措施是防治盐碱地首要的、必不可缺的先决条件。目前,改良苏打盐碱地常用的水利工程措施有以下几种:一是排水工程,排水的目的是降低过高的地下水位,排出土壤中的多余盐分,加速地下水位回落,将地下水位控制在适宜深度,一般有水平排水(暗管排水、明沟排水)和垂直排水2种方式;二是竖井排灌,通过抽取地下水进行灌溉,降低地下水位,使土壤逐渐脱盐;三是喷灌洗盐,利用喷灌系统,将盐碱土中的Na+等有害离子淋洗掉,可显著降低苏打盐碱地危害;四是合理灌溉,这是防止苏打盐碱地的根本措施,包括田间工程配套(灌排配套、渠闸配套、渠网配套等)、稻田平整(决定了稻田浇地的质量和效率,规划适宜大小的田块等)、防止灌排渠渗漏(主要预防渠道跑水、漏水)等多个方面。总之,利用水利工程措施改良苏打盐碱地是基于水盐运动规律和特点,通过建设相关水利基础设施,通过灌水、排水、喷淋等方式进行主动洗盐排盐的过程。
在保证充足淡水供应的前提下,种植水稻是治理盐碱地快捷有效的方法,而稻田洗盐压盐是一项关键技术措施。
洗盐压盐技术是在水稻种植之前或生长过程中,利用土壤改良剂与盐碱土发生水解反应、离子置换等,将苏打盐碱土中的Na+释放到土壤溶液中,通过淡水溶解、稀释后,再经排水将多余盐分排出稻田的技术。土壤中可溶性盐随着换水排出田块,或渗到土壤深层,从而达到脱盐的目的。
盐碱地改良的规律是“盐随水来,盐随水去”,淡水必不可缺。洗盐压盐的目的在于保证水稻正常生长发育的淡水供给,而在水稻整个生育期内田间保持一定的淡水层是必要条件。在稻田蓄水情况下,耕作层土壤盐分降低,但水土整体的盐分并未减少,只是盐分向土层深处迁移。一般来说,当稻田蓄水水位高时水中盐分浓度低,水位低时盐分浓度高。生产上,通过灌水、排水对稻田水位进行科学调控,从而达到控盐的目的,以保证水稻正常生长发育和产量品质。
稻田灌水洗盐压盐要遵循“先高后低,先近后远”的原则。先灌高地,后灌低洼地块。灌水时,要从水渠上游向下游依次灌水。
稻田洗盐按季节可分为秋洗、春洗和伏洗。每次洗盐的灌水量控制在1 200~1 800 m3/hm2。
稻田洗盐压盐的方法主要有以下3种:一是渗透洗盐。在封闭的稻田内灌水,借助灌溉水层的静水压力,将盐分压入土壤深层。灌水泡田应在2~3 d内灌入,第1天缓水进田,慢慢浸润田埂;第2天灌水建立水层,其间防止跑水。二是明排洗盐。在保证稻田进水渠和排水渠顺畅的前提下,在稻田施入土壤调理剂后,灌水洗盐排盐,一般要洗排2~3遍,第1遍即可排出土壤盐分的2/3左右。三是渗透与明排结合洗盐。在稻田中施入土壤调理剂、有机肥料、腐殖酸肥料等,旋耕、耙田、灌水,使稻田充分浸没,保持水面稳定,持续1~2个昼夜后,保证土壤表层盐分被充分淋溶后,通过排水渠将水排出;再次灌水洗盐,如此反复1~2次,即可插秧。
一是通过种植水稻进行盐碱地改良适合大面积成方成片规模化开发,不适合小范围作业。二是按照盐碱地的规模做好总体规划设计,配套好基础设施,特别是建立完善的灌排水系统。在灌排水系统中,进水渠和排水渠要单独设置,根据每块栽培方对洗盐碱要求的不同,进行独立灌水、排水,田块间相互不受影响。条田种稻时,在条田上搭横埂,实行小格泡田。地势不平时,通过建设水稻栽培池(40 m×40~100 m),做到高地、洼地分开,高地高灌,低地低灌,保证洗盐压盐效果。三是掌握盐碱地水稻不同生育期(分蘖期、拔节孕穗期、抽穗开花期、乳熟期和黄熟蜡熟期)的肥水特点,通过排灌系统将耕作层土壤盐分控制在适宜浓度范围,保证植株不发生盐碱危害,保证弱碱性水稻的产量和品质。