黄淮海平原高盐低产田水稻覆膜旱直播滴灌栽培技术的建立及应用效果

宋波 张文胜 漆小泉*

（1 中国科学院 植物研究所，北京 100093；2 中国科学院 遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心，石家庄 050022；第一作者：song-bo178@163.com；*通讯作者：xqi@ibcas.ac.cn）

黄淮海平原是我国三大冲积平原之一，耕地面积约占全国耕地面积的五分之一，农业地位举足轻重。由于该区域水分蒸发量大于降雨量及地处黄河入海口等原因，土壤盐渍化严重，出现大量中低产田（多达1 300万hm2），约占黄淮海平原总耕地面积的75.0%[1]。

覆膜滴灌栽培技术是滴灌技术与作物覆膜栽培技术相结合的一种高效节水栽培技术，具有节水抗旱、增温保墒、抑制杂草和防治病虫害等优点[2-4]。覆膜滴灌仅湿润作物根系发育区，灌溉强度小于土壤的入渗速度，因而不会形成径流使土地板结[5]。滴灌水滴可以将土地表面的盐分带到较深土层，实现盐分的冲刷，覆膜又阻止了膜下土壤水分的蒸发，不会出现因蒸发量过大而产生的“返盐”现象[6]。

水稻属于中度盐敏感植物，是沿海滩涂和盐碱地改良的首选粮食作物之一[7]。探讨水稻覆膜旱直播滴灌栽培技术在黄淮海地区高盐低产田中的推广可行性，对实现“节水、绿色、高产值”的农业生产方式，提高农民收入和耕地的产出效益，及保障粮食安全具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验田概况

试验田位于河北省海兴县（北纬38°10′，东经117°33′，海拔2.5 m），该区域属于半湿润温带季风气候，年平均气温12.5 ℃，降雨量582.3 mm（其中70%~80%发生在7 月和8 月），无霜期217 d，总日照2 718.8 h。土壤为盐土（其中含有18.1%粘土和7.8%沙土），总氮0.44 g/kg，有效磷3.9 mg/kg，有效钾185.1 mg/kg，有机质7.57 g/kg。试验田不同季节表层土含盐量3.0~20.0 g/kg，平均8.0 g/kg，土壤pH 值7.4~8.5。地下水深度随季节在0.9~1.5 m 之间变化，地下水总含盐量7.0~27.0 g/L。

1.2 试验材料

本研究团队从2014 年开始采用旱直播覆膜滴灌技术种植水稻及选育配套品种，在新疆乌鲁木齐的试验地筛选出耐旱、耐盐并适应旱直播覆膜滴灌栽培的品系1 100 多份，从中进一步筛选出300 多份适合京冀地区种植的品系，本研究从这300 份品系中选取优质、高产品系100 份参加试验，具体名单见表1。

1.3 试验方法

试验于2019 年和2020 年的5 月下旬至9 月底在河北省海兴县中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心海兴试验基地开展。首先将试验田整平，按照水稻旱直播覆膜滴灌栽培设计图（图1）将滴灌带、地膜等铺设完毕，并在地膜上按要求打孔，搭建实体样式见图2。将参试100 个品种按照每个品种48穴、每穴5~7 粒播种，播种期5 月20 日。每个品种3 次重复。

图2 沧州海兴试验基地水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系搭建实例

1.4 灌溉方案

播种完成后第1 次灌溉应确保种子萌发用水量，因此需要通过滴管灌溉4.0 h；幼苗期每隔5 d 灌溉1次，每次2.0 h；分蘖期每隔3 d 灌溉1 次，每次2.0 h，分蘖后期恢复为5 d 灌溉1 次；抽穗期和灌浆期每隔3 d 灌溉1 次，每次2.0 h；灌浆后期停止灌溉。上述各时期的灌溉时间点前如果有大于10.0 mm 自然降雨则停止该次灌溉。

1.5 测定项目及方法

在水稻出芽后20 d 统计各个品种的成活率，在水稻成熟后统计各品种的株高（5 株）、分蘖数（5 株）和产量，预估其理论产量（按每667 m222 000 穴计算）。用残渣烘干-质量法测量水稻播种日、苗期、分蘖期、灌浆期、收获期膜下土壤的含盐量[8]。水稻收获后，统计用水量。

1.6 数据统计

用Excel 2013 进行数据处理及分析。

2 结果与分析

2.1 对土壤含盐量的影响

从图3 可以看出，覆膜滴灌栽培技术可以将膜下土壤含盐量从0.7%左右降至0.2%左右，并一直保持到收获后，大幅降低了盐胁迫对水稻生长的影响，参试品种在试验期内基本能正常生长。2019 年膜下土壤含盐量在灌浆期突然升高是由于当时覆膜滴灌栽培系统加压泵产生机械故障，不能及时灌溉所造成。

图3 覆膜滴灌栽培体系水稻不同生育期膜下土壤含盐量

2.2 对水稻生长的影响

从水稻出芽20 d 后幼苗成活率来看，参试品种的平均成活率为59.5%，最高为91.7%（分别是335-1 和300-18）；成活率在60.0%~70.0%之间的品种最多，有27 个（图4a）。水稻成熟期的株高最低为46.3 cm，最高为86.7 cm，株高60.0~70.0 cm 的品种最多，有44 个，株高大于80.0 cm 的品种有11 个，分别是早生爱国3号、吉农大3 号、松02-811、吉粳105、开粳3 号、藤系198、417-2、VH4、99-F-41、龙稻9 号和奥羽334（图4b）。有21 个品种的平均分蘖数大于10.0 个/穴，分别为209-1、吉农大3 号、99-F-41、辽优7 号、尚山、105-1、338-2、笹锦、吉粳88 号、特优18、藤系198、VH11、藤系144、九稻46、辽盐241、普优17、珍味、里歌、通育316、陆奥小町和V377（图4c）。

图4 旱直播覆膜滴灌栽培技术对水稻生长的影响

在高盐和干旱胁迫下，大多数参试水稻品种都不能正常灌浆，因此没有测量小区产量。综合考虑出苗率、生长势、株高、分蘖、结实率、灌浆程度和生长周期等因素，筛选到3 个适合高盐低产田覆膜滴灌栽培水稻品种，分别是辽优7 号、松02-811 和藤系198，其中藤系198 的理论产量可达535.0 kg/667 m2，具有良好的应用前景（表2）。

表2 适应高盐低产田覆膜滴灌栽培3 个水稻品种表现

2.3 对用水量的影响

对2019 年、2020 年水稻生长周期的用水量进行统计，除去自然降雨，2019 年1 334 m2试验田共用水580 m3，2020 年2 001 m2试验田共用水980 m3。2 年试验每667 m2平均用水量为312 m3，较北京试验田5 年的平均用水量多72 m3，但是较传统水稻生产需水量（每667 m2需600~800 m3）节约50.0%左右。

3 讨论与结论

3.1 水稻覆膜旱直播滴灌栽培技术在高盐低产田中的应用

水稻生产耗费了大量的淡水资源，据估计，我国农业用水的70%都被用于水稻生产[9]。水稻生产与覆膜滴灌栽培技术相结合，可以将传统水稻生产需水量降到原来的1/3~1/2。水稻作为中度盐敏感植物，是沿海滩涂和盐碱地改良的首选粮食作物。通过2019 年和2020 年的试验结果可知，水稻旱直播覆膜滴灌栽培技术可以在黄淮海高盐低产田上应用，水稻生育期节点为：5 月20 日左右播种，7 月10 日左右开始拔节，8 月10 日左右开花，9 月底收获。整个生育期除去降雨每667 m2只需要300 m3淡水，理论产量可以达到500.0 kg/667 m2以上。但是由于参试品种多数是从低盐田地中所选，水稻幼苗的保苗能力较差，在以后的工作中还要加强苗期抗盐材料的筛选。

3.2 覆膜滴灌栽培体系对高盐低产田土壤含盐量的影响

黄淮海平原高盐低产田土壤耕作层盐分的积累主要来自于含有微量氯化钠的灌溉水和海水[10-11]。除此区域外，我国的东北、西北及滨海地区也存在大量的盐碱地，总面积达760 万hm2左右。盐碱地是我国不可多得的土地后备资源，综合利用潜力巨大[7]。从1950 年起，我国就开展了大规模的盐碱地改良工作[12]。以往盐碱地改良主要以工程方法为主，化学措施为辅。工程方法主要包括灌水洗盐、排水除盐（暗管排水）等[13]。田间和区域水盐调控是土壤长期得到有效改良的关键[14]。在水资源丰富的地区，可采用大水洗盐压盐，但对水资源匮乏的干旱、半干旱地区，灌溉洗盐的方式会造成一定的水资源浪费。本试验结果表明，覆膜滴灌栽培技术可以有效降低土壤耕作层的含盐量，从播种之初的0.7%左右逐渐降至开花期的0.2%左右，并一直保持到收获期。该技术只需要较少的水分即可使高盐土壤的含盐量降至大部分作物可以耐受的程度。同时，虽然水稻是盐碱地利用和滩涂改良的首选作物，但是较其他作物的需水量偏大，在水资源不足的黄淮海平原要大力推广还存在一定障碍。鉴于覆膜滴灌栽培技术对土壤含盐量的重要影响，可以将覆膜滴灌栽培技术与玉米、小麦、高粱等作物种植相结合，将可增加高盐耕地的粮食产量，提高高盐耕地利用率，为保障我国粮食安全作出新贡献。

图5 水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系在高盐低产田的应用