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环渤海区域以占全国2%的水资源总量负载着全国18%的人口、21%的灌溉面积、17%的粮食总量,区域水资源短缺形势严峻。而渤海冬季存在大面积海冰资源,其淡化后海冰融水,盐分含量可被控制在200mg/L以下,水质可达到国家城市生活用水和农田灌溉用水标准,已被证明可作为淡水资源开发利用。本文从海冰水资源农业综合利用角度进行了相关灌溉试验与种植研究,并从区域发展的角度来讨论其合理应用模式。试验采取微区灌溉试验,研究海冰水不同盐度、不同灌溉量灌溉对土壤盐度与作物产量的影响;同时进行了海冰水大田灌溉不同方式比较试验,初步探讨了适宜的海冰水灌溉方式;设计了海冰水盐度对种子发芽的影响试验;同时开展了海冰水养殖罗非鱼的尝试,取得以下结论:
海冰水农田灌溉试验结果表明:(1)用海冰水灌溉作物可以减轻干旱对作物生长的胁迫,提高作物的产量,利用海冰水农田灌溉的盐度上限:玉米、大豆、小麦为3g/L,棉花、大白菜为5g/L,但需控制水量,不宜盲目大量灌溉;对耗水量较多的阔叶作物酸模、大白菜可适当增加海冰水的灌水量和灌溉次数。
(2)在干旱胁迫时,用3g/L或5g/L海冰水灌溉棉花、玉米、小麦、大白菜,亩增产产值分别为249.50、85.03、60.75、496.80元,相对耐盐需水较少的西瓜,浇海冰水后反而减产,每亩减收产值170.40元。这个结果表明,用海冰水进行农业灌溉来保障高效经济作物棉花、大白菜的效益,比粮食作物可获得更多的效益。
(3)在本地区现有粮经饲作物种类少的情况下,试验引种酸模新品种百腾鲁美,取得较突出的生产效果,并可以此为鉴,更多尝试从国内外广泛引进更多的粮经饲作物和野生植物,为发展海冰水农业,拓宽海冰水应用领域奠定基础。
(4)对海冰水灌溉试验土壤分层取样进行全盐分析结果说明,海冰水灌溉后经过雨季降水淋溶,土壤全盐大多(70.3%)有所降低,盐分在土壤中空间分布是往表层(0~5cm)聚集,耕作层(5~25cm)盐分较为稳定,增减比例相互参半,增减幅度在0.115%至-0.141%。耕作层以下(25~55cm,55~85cm)土壤盐分呈减少趋势。
(5)只要排水设施完善,利用3g/L至5g/L海冰水进行农业灌溉是可行的。海冰水灌溉所带入土壤的盐分在雨季充分利用降水淋融,以此来减少耕作层盐分积累;同时应注意应用先进农业技术克服盐分表层聚集对作物种子发芽的不利影响。
海冰水大田灌溉试验表明:环渤海地区的盐碱地使用海冰水灌溉种植棉花时,膜下滴灌处理的作物综合指标、长势皆优于沟灌处理,膜下滴灌比沟灌更有利于棉花高产;膜下滴灌较之以沟灌每亩可节水18m3,增产33.4kg,低盐度海冰水滴灌,土壤盐分累积不超过0.3%,土壤处于安全发育状态。
作物种子萌发试验是在实验室进行的,由人工控制条件下进行的,条件严格,不受外界环境干扰,试验结果更具有可重复性。
(1)在盐度≤3g/L时,土壤盐分的存在可能促进种子的萌发,增强种子的活力,至少不会严重影响种子的萌发过程。3种作物的7项指标在此范围内同对照CK相比,差异不显著。
(2)在0~9g/kg的盐度处理范围内,3中作物的种子发芽率均高于50%。其中,玉米的发芽率高于90%。而棉花由于异状发芽现象的影响,在50~80%之间。
(3)就对土壤盐分的敏感程度而言,小麦最大,棉花最小。小麦的发芽率由CK的98%降到9g/kg的59%,下降了39%。棉花的发芽率下降仅为20%。芽长根长抑制指数在此区间的变化幅度,小麦为69.16%和54.32%,棉花则为24.78%和17.22%。玉米的发芽率变化较小,为6%;而芽长根长抑制指数的变化较大,分别是60.75%和41.95%。
对在农田种植而言,50%的发芽率已经足够。可以用加大下种量的方法来弥补发芽率小的不足,就此试验结果而言,在缺乏足够的灌溉淡水时,可以采用三9g/kg的海冰水进行播种前的造墒灌溉,而≤3g/kg的海冰水对出苗的健康不会有大的影响。
海冰水红罗非鱼池塘养殖试验结果表明:(1)海冰水宜于罗非鱼养殖。在同一放养密度下海冰水养殖池中以色列红罗非鱼的生长性状略优于咸淡水混合水养殖池塘。而且海冰水养殖池,最后净产出效益要优于咸淡水混合养殖。
(2)海冰水养殖具有较高的经济生态综合效益。参比当地常规混合水方式,海冰水罗非鱼养殖方式具有以下优点:养殖用水少,换水频度小,无需地下井水,有利于淡水资源的保护与节约;养殖水体水质状优良,罗非鱼成活率高,生长性状好,成鱼商品价值高;饵料转化率高,投料少,生长快,产量高,经济效益高。