黃淮海平原高鹽低產田水稻覆膜旱直播滴灌栽培技術的建立及應用效果

宋波 張文勝 漆小泉*

（1 中國科學院 植物研究所，北京 100093；2 中國科學院 遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心，石家莊 050022；第一作者：song-bo178@163.com；*通訊作者：xqi@ibcas.ac.cn）

黃淮海平原是我國三大沖積平原之一，耕地面積約占全國耕地面積的五分之一，農業地位舉足輕重。由于該區域水分蒸發量大于降雨量及地處黃河入海口等原因，土壤鹽漬化嚴重，出現大量中低產田（多達1 300萬hm2），約占黃淮海平原總耕地面積的75.0%[1]。

覆膜滴灌栽培技術是滴灌技術與作物覆膜栽培技術相結合的一種高效節水栽培技術，具有節水抗旱、增溫保墑、抑制雜草和防治病蟲害等優點[2-4]。覆膜滴灌僅濕潤作物根系發育區，灌溉強度小于土壤的入滲速度，因而不會形成徑流使土地板結[5]。滴灌水滴可以將土地表面的鹽分帶到較深土層，實現鹽分的沖刷，覆膜又阻止了膜下土壤水分的蒸發，不會出現因蒸發量過大而產生的“返鹽”現象[6]。

水稻屬于中度鹽敏感植物，是沿海灘涂和鹽堿地改良的首選糧食作物之一[7]。探討水稻覆膜旱直播滴灌栽培技術在黃淮海地區高鹽低產田中的推廣可行性，對實現“節水、綠色、高產值”的農業生產方式，提高農民收入和耕地的產出效益，及保障糧食安全具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

試驗田位于河北省海興縣（北緯38°10′，東經117°33′，海拔2.5 m），該區域屬于半濕潤溫帶季風氣候，年平均氣溫12.5 ℃，降雨量582.3 mm（其中70%~80%發生在7 月和8 月），無霜期217 d，總日照2 718.8 h。土壤為鹽土（其中含有18.1%粘土和7.8%沙土），總氮0.44 g/kg，有效磷3.9 mg/kg，有效鉀185.1 mg/kg，有機質7.57 g/kg。試驗田不同季節表層土含鹽量3.0~20.0 g/kg，平均8.0 g/kg，土壤pH 值7.4~8.5。地下水深度隨季節在0.9~1.5 m 之間變化，地下水總含鹽量7.0~27.0 g/L。

1.2 試驗材料

本研究團隊從2014 年開始采用旱直播覆膜滴灌技術種植水稻及選育配套品種，在新疆烏魯木齊的試驗地篩選出耐旱、耐鹽并適應旱直播覆膜滴灌栽培的品系1 100 多份，從中進一步篩選出300 多份適合京冀地區種植的品系，本研究從這300 份品系中選取優質、高產品系100 份參加試驗，具體名單見表1。

1.3 試驗方法

試驗于2019 年和2020 年的5 月下旬至9 月底在河北省海興縣中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心海興試驗基地開展。首先將試驗田整平，按照水稻旱直播覆膜滴灌栽培設計圖（圖1）將滴灌帶、地膜等鋪設完畢，并在地膜上按要求打孔，搭建實體樣式見圖2。將參試100 個品種按照每個品種48穴、每穴5~7 粒播種，播種期5 月20 日。每個品種3 次重復。

圖2 滄州海興試驗基地水稻旱直播覆膜滴灌栽培體系搭建實例

1.4 灌溉方案

播種完成后第1 次灌溉應確保種子萌發用水量，因此需要通過滴管灌溉4.0 h；幼苗期每隔5 d 灌溉1次，每次2.0 h；分蘗期每隔3 d 灌溉1 次，每次2.0 h，分蘗后期恢復為5 d 灌溉1 次；抽穗期和灌漿期每隔3 d 灌溉1 次，每次2.0 h；灌漿后期停止灌溉。上述各時期的灌溉時間點前如果有大于10.0 mm 自然降雨則停止該次灌溉。

1.5 測定項目及方法

在水稻出芽后20 d 統計各個品種的成活率，在水稻成熟后統計各品種的株高（5 株）、分蘗數（5 株）和產量，預估其理論產量（按每667 m222 000 穴計算）。用殘渣烘干-質量法測量水稻播種日、苗期、分蘗期、灌漿期、收獲期膜下土壤的含鹽量[8]。水稻收獲后，統計用水量。

1.6 數據統計

用Excel 2013 進行數據處理及分析。

2 結果與分析

2.1 對土壤含鹽量的影響

從圖3 可以看出，覆膜滴灌栽培技術可以將膜下土壤含鹽量從0.7%左右降至0.2%左右，并一直保持到收獲后，大幅降低了鹽脅迫對水稻生長的影響，參試品種在試驗期內基本能正常生長。2019 年膜下土壤含鹽量在灌漿期突然升高是由于當時覆膜滴灌栽培系統加壓泵產生機械故障，不能及時灌溉所造成。

圖3 覆膜滴灌栽培體系水稻不同生育期膜下土壤含鹽量

2.2 對水稻生長的影響

從水稻出芽20 d 后幼苗成活率來看，參試品種的平均成活率為59.5%，最高為91.7%（分別是335-1 和300-18）；成活率在60.0%~70.0%之間的品種最多，有27 個（圖4a）。水稻成熟期的株高最低為46.3 cm，最高為86.7 cm，株高60.0~70.0 cm 的品種最多，有44 個，株高大于80.0 cm 的品種有11 個，分別是早生愛國3號、吉農大3 號、松02-811、吉粳105、開粳3 號、藤系198、417-2、VH4、99-F-41、龍稻9 號和奧羽334（圖4b）。有21 個品種的平均分蘗數大于10.0 個/穴，分別為209-1、吉農大3 號、99-F-41、遼優7 號、尚山、105-1、338-2、笹錦、吉粳88 號、特優18、藤系198、VH11、藤系144、九稻46、遼鹽241、普優17、珍味、里歌、通育316、陸奧小町和V377（圖4c）。

圖4 旱直播覆膜滴灌栽培技術對水稻生長的影響

在高鹽和干旱脅迫下，大多數參試水稻品種都不能正常灌漿，因此沒有測量小區產量。綜合考慮出苗率、生長勢、株高、分蘗、結實率、灌漿程度和生長周期等因素，篩選到3 個適合高鹽低產田覆膜滴灌栽培水稻品種，分別是遼優7 號、松02-811 和藤系198，其中藤系198 的理論產量可達535.0 kg/667 m2，具有良好的應用前景（表2）。

表2 適應高鹽低產田覆膜滴灌栽培3 個水稻品種表現

2.3 對用水量的影響

對2019 年、2020 年水稻生長周期的用水量進行統計，除去自然降雨，2019 年1 334 m2試驗田共用水580 m3，2020 年2 001 m2試驗田共用水980 m3。2 年試驗每667 m2平均用水量為312 m3，較北京試驗田5 年的平均用水量多72 m3，但是較傳統水稻生產需水量（每667 m2需600~800 m3）節約50.0%左右。

3 討論與結論

3.1 水稻覆膜旱直播滴灌栽培技術在高鹽低產田中的應用

水稻生產耗費了大量的淡水資源，據估計，我國農業用水的70%都被用于水稻生產[9]。水稻生產與覆膜滴灌栽培技術相結合，可以將傳統水稻生產需水量降到原來的1/3~1/2。水稻作為中度鹽敏感植物，是沿海灘涂和鹽堿地改良的首選糧食作物。通過2019 年和2020 年的試驗結果可知，水稻旱直播覆膜滴灌栽培技術可以在黃淮海高鹽低產田上應用，水稻生育期節點為：5 月20 日左右播種，7 月10 日左右開始拔節，8 月10 日左右開花，9 月底收獲。整個生育期除去降雨每667 m2只需要300 m3淡水，理論產量可以達到500.0 kg/667 m2以上。但是由于參試品種多數是從低鹽田地中所選，水稻幼苗的保苗能力較差，在以后的工作中還要加強苗期抗鹽材料的篩選。

3.2 覆膜滴灌栽培體系對高鹽低產田土壤含鹽量的影響

黃淮海平原高鹽低產田土壤耕作層鹽分的積累主要來自于含有微量氯化鈉的灌溉水和海水[10-11]。除此區域外，我國的東北、西北及濱海地區也存在大量的鹽堿地，總面積達760 萬hm2左右。鹽堿地是我國不可多得的土地后備資源，綜合利用潛力巨大[7]。從1950 年起，我國就開展了大規模的鹽堿地改良工作[12]。以往鹽堿地改良主要以工程方法為主，化學措施為輔。工程方法主要包括灌水洗鹽、排水除鹽（暗管排水）等[13]。田間和區域水鹽調控是土壤長期得到有效改良的關鍵[14]。在水資源豐富的地區，可采用大水洗鹽壓鹽，但對水資源匱乏的干旱、半干旱地區，灌溉洗鹽的方式會造成一定的水資源浪費。本試驗結果表明，覆膜滴灌栽培技術可以有效降低土壤耕作層的含鹽量，從播種之初的0.7%左右逐漸降至開花期的0.2%左右，并一直保持到收獲期。該技術只需要較少的水分即可使高鹽土壤的含鹽量降至大部分作物可以耐受的程度。同時，雖然水稻是鹽堿地利用和灘涂改良的首選作物，但是較其他作物的需水量偏大，在水資源不足的黃淮海平原要大力推廣還存在一定障礙。鑒于覆膜滴灌栽培技術對土壤含鹽量的重要影響，可以將覆膜滴灌栽培技術與玉米、小麥、高粱等作物種植相結合，將可增加高鹽耕地的糧食產量，提高高鹽耕地利用率，為保障我國糧食安全作出新貢獻。

圖5 水稻旱直播覆膜滴灌栽培體系在高鹽低產田的應用