余喜初， 李大明， 黃慶海， 柳開(kāi)樓， 葉會(huì)財(cái)， 徐小林， 胡惠文

(江西省紅壤研究所， 國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，江西南昌 331717)

過(guò)氧化鈣及硅鈣肥改良潛育化稻田土壤的效果研究

余喜初， 李大明*， 黃慶海， 柳開(kāi)樓， 葉會(huì)財(cái)， 徐小林， 胡惠文

(江西省紅壤研究所， 國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，江西南昌 331717)

【目的】潛育化水稻土是我國(guó)最主要的低產(chǎn)水稻土類型，長(zhǎng)期漬水導(dǎo)致的土壤缺氧及活性還原物質(zhì)過(guò)度積累是其最主要特征，這嚴(yán)重影響了水稻的根系發(fā)育和產(chǎn)量提高。本研究以鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田土壤為對(duì)象，通過(guò)田間試驗(yàn)研究過(guò)氧化鈣和硅鈣肥單施或配施對(duì)潛育化稻田土壤的改良效果，旨在為探索潛育化稻田的輕簡(jiǎn)化改良方法提供理論依據(jù)?！痉椒ā刻镩g試驗(yàn)于2012_2013年在鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化雙季稻田進(jìn)行，試驗(yàn)設(shè)單施化肥(T1)、化肥+硅鈣肥(T2)、化肥+過(guò)氧化鈣(T3)和化肥+硅鈣肥+過(guò)氧化鈣(T4)4個(gè)處理。通過(guò)2年4季的田間試驗(yàn)研究了過(guò)氧化鈣和硅鈣肥單施或配施對(duì)鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田水稻產(chǎn)量、土壤還原物質(zhì)總量及土壤物理化學(xué)性質(zhì)的影響，分析了過(guò)氧化鈣和硅鈣肥改良潛育化稻田土壤的效果和應(yīng)用前景?！窘Y(jié)果】過(guò)氧化鈣和硅鈣肥單施或配施均可以提高潛育化稻田的水稻產(chǎn)量，二者配施每季可以提高水稻產(chǎn)量1.06 t/hm2_2.06 t/hm2，并可促進(jìn)磷、鉀養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)移。施硅鈣肥對(duì)土壤還原物質(zhì)總量沒(méi)有明顯影響，而施過(guò)氧化鈣可以顯著降低土壤還原物質(zhì)總量，二者配施可以減少耕層土壤還原物質(zhì)總量1 cmol/kg以上。隨著土層的加深，土壤還原物質(zhì)總量呈增加的趨勢(shì)。硅鈣肥與過(guò)氧化鈣配施可以明顯提高小于10 mm的中小團(tuán)聚體的含量。施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣對(duì)土壤養(yǎng)分含量沒(méi)有明顯影響，但二者配施可以明顯提高土壤有機(jī)碳、速效磷的含量，但對(duì)腐殖質(zhì)碳、速效鉀和全氮含量影響不明顯?！窘Y(jié)論】施用硅鈣肥可以提高潛育化稻田的水稻產(chǎn)量，但對(duì)土壤還原物質(zhì)總量沒(méi)有明顯影響。施用過(guò)氧化鈣既可以提高水稻產(chǎn)量，又可以降低潛育化稻田的潛育化程度。而硅鈣肥和過(guò)氧化鈣配施不僅可以明顯提高水稻產(chǎn)量、降低潛育化稻田的潛育化程度，還可以改善土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況和土壤結(jié)構(gòu)。因此，施用過(guò)氧化鈣和硅鈣肥可以作為改良鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田土壤的一種參考方法。

潛育化稻田； 過(guò)氧化鈣； 水稻產(chǎn)量； 還原物質(zhì)總量； 土壤養(yǎng)分

我國(guó)南方湖泊水體密布，在帶來(lái)大量水資源儲(chǔ)備的同時(shí)，也導(dǎo)致湖區(qū)周邊的稻田產(chǎn)生嚴(yán)重的潛育化現(xiàn)象。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)南方的潛育化稻田達(dá)252.4萬(wàn)公頃[1]，其中代表性的省份有江西、湖南和江蘇等。長(zhǎng)期漬水導(dǎo)致的土壤缺氧及活性還原物質(zhì)過(guò)度積累是土壤潛育化的主要特征[2-4]。很多研究表明，潛育化水稻土有機(jī)質(zhì)及全量養(yǎng)分貯量豐富，但土壤礦化度低，有效養(yǎng)分偏少。而且由于長(zhǎng)期積水，水土溫度低，生物活性較差，加之還原性有害物質(zhì)的積累，對(duì)水稻生長(zhǎng)極為不利[1,5]，有研究指出，強(qiáng)潛育化稻田的水稻產(chǎn)量?jī)H為非潛育化的56%[6]，嚴(yán)重影響水稻產(chǎn)量。然而，潛育化水稻土主要分布在肥水條件較好的地勢(shì)低洼區(qū)域，因其富含有機(jī)質(zhì)和潛在肥力高而被認(rèn)為是具有較強(qiáng)增產(chǎn)潛力的低產(chǎn)土壤類型。目前，潛育化稻田土壤的改良技術(shù)主要集中在開(kāi)挖排水溝或埋設(shè)暗溝、暗管等工程措施上，這些措施雖然對(duì)減輕土壤潛育化有明顯作用，但是成本投入較大，維護(hù)難度高[7-8]。而針對(duì)潛育化稻田自身的障礙因素，采用消除土壤的還原物質(zhì)及提高水稻前期根系生長(zhǎng)發(fā)育能力的方法也有可能實(shí)現(xiàn)潛育化水稻土的改良和水稻產(chǎn)量的提高。過(guò)氧化鈣等增氧劑在水稻直播和冷浸田改良上應(yīng)用的結(jié)果顯示，過(guò)氧化鈣、過(guò)氧化尿素等增氧劑可以明顯提高土壤氧化還原電位， 減少還原物質(zhì)總量， 提高水稻根系活力和產(chǎn)量[9-12]。潛育化稻田前期低溫、還原性毒害引起的水稻根系發(fā)育受限、坐蔸等問(wèn)題也是限制潛育化稻田水稻產(chǎn)量提高的重要因素，硅、鈣等養(yǎng)分可以促進(jìn)水稻根系發(fā)育，提高水稻根系的氧化能力，改善秧苗質(zhì)量，促進(jìn)水稻的根系發(fā)育生長(zhǎng)，因而施用含有硅、鈣的肥料將有可能緩解潛育化稻田水稻坐蔸問(wèn)題[13-16]。然而，有關(guān)過(guò)氧化鈣等富氧改良劑和硅鈣肥在改良潛育化稻田土作用的研究很少。因此，本研究以鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田為對(duì)象，通過(guò)田間試驗(yàn)研究過(guò)氧化鈣、硅鈣肥單施或配施對(duì)潛育化稻田水稻產(chǎn)量、土壤還原物質(zhì)總量及土壤物理化學(xué)性質(zhì)的影響，旨在明確過(guò)氧化鈣和硅鈣肥在改良鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化水稻土， 提高水稻產(chǎn)量上的作用，為探索潛育化稻田土壤的改良方法提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于江西省南昌市南昌縣南新鄉(xiāng)豐洲村(東經(jīng)116°02′91′′，北緯29°05′57′′)，位于江西省中部偏北，贛江、撫河下游，鄱陽(yáng)湖之濱。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量為1624.4 mm，其中近一半雨量集中在夏季；年平均氣溫17.6 ℃左右，海拔16_17 m。全境水系發(fā)達(dá)。耕層潛育化明顯，試驗(yàn)開(kāi)始前的土壤還原物質(zhì)總量為2.69 cmol/kg，pH為4.86，土壤有機(jī)質(zhì)含量24.56 g/kg，全氮、速效磷和速效鉀含量分別為1.32 g/kg、5.87 mg/kg和69.17 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理： 單施化肥(T1)、化肥+硅鈣肥(T2)、化肥+過(guò)氧化鈣(T3)和化肥+硅鈣肥+過(guò)氧化鈣(T4)。每個(gè)處理重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積30 m2(5 m×6 m)，每個(gè)小區(qū)周圍圍成寬30 cm、高50 cm的堤壩(農(nóng)膜包裹堤壩防止水肥流失)。每處理化肥用量相同，均為N 180 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。硅鈣肥用量為225 kg/hm2(有效含量SiO228%、CaO 22%)，過(guò)氧化鈣用量為30 kg/hm2(有效成分75%，有效氧含量11%)。其中硅鈣肥， 過(guò)氧化鈣， 磷、鉀肥作基肥一次施入，氮肥分基、蘗、穗肥3次施入，比例為4 ∶3 ∶3。氮肥為尿素，磷肥為鈣鎂磷肥，鉀肥為氯化鉀，試驗(yàn)采用雙季稻栽培模式，從2012年早稻開(kāi)始，2013年晚稻結(jié)束，共進(jìn)行兩年試驗(yàn)。早稻品種為金優(yōu)458，晚稻品種為淦鑫688。農(nóng)藥防治稻田病蟲(chóng)害，雜草人工拔除。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1)水稻產(chǎn)量 在水稻成熟期每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收獲，曬干后稱重，并換算成標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量。

2)秸稈及籽粒養(yǎng)分含量 在2013年晚稻成熟期，每個(gè)小區(qū)分別采集5株有代表性的水稻植株，將秸稈和籽粒分開(kāi)后放入信封， 于105℃殺青后， 85℃烘至恒重，粉碎、過(guò)篩，經(jīng)H2SO4-H2O2消煮后定容過(guò)濾，采用常規(guī)方法測(cè)定氮、磷、鉀養(yǎng)分[17]。

3)土壤還原物質(zhì)總量 在2012年、2013年早、晚稻收獲后采集0—15 cm的耕層土壤樣品，其中2012年晚稻收獲后分別采集0—5 cm、5—10 cm和10—15 cm土層土樣，采用硫酸鋁浸提—重鉻酸鉀滴定法測(cè)定土壤還原物質(zhì)[18]。

4)土壤陽(yáng)離子交換量 在2012年和2013年的晚稻收獲后，每個(gè)小區(qū)用土鉆采集耕層(0—15 cm)土壤樣品，采用EDTA—銨鹽快速法，具體步驟參見(jiàn)《土壤理化分析》[19]。

5) 土壤團(tuán)聚體組分、腐殖質(zhì)組成和理化性質(zhì) 在2013年晚稻收獲后，每個(gè)小區(qū)用土鉆采集耕層(0—15 cm)土壤樣品，風(fēng)干后采用人工篩法測(cè)定土壤團(tuán)聚體組分[19]。采用焦磷酸鈉浸提—重鉻酸鉀氧化法測(cè)定土壤腐殖質(zhì)組成及含量[20]。土壤pH值采用電位法測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)采用K2Cr2O7-H2SO4氧化法測(cè)定；土壤全氮用半微量開(kāi)氏法測(cè)定；速效磷采用HCl-NH4F 法測(cè)定；速效鉀采用1 mol/L NH4OAc 浸提—火焰光度計(jì)法測(cè)定[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用Excel 2003進(jìn)行處理，統(tǒng)計(jì)分析采用SPSS 11.0軟件進(jìn)行，差異顯著性檢驗(yàn)采用最小顯著差法(Fisher’s LSD)，顯著性水平P< 0.05，圖用Origin 7.5作圖軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

施硅鈣肥和過(guò)氧化鈣明顯提高了潛育化稻田的水稻產(chǎn)量(表1)。單施硅鈣肥(T2)可以提高水稻產(chǎn)量0.45 t/hm2以上，其中2012年早、晚稻分別增產(chǎn)0.89 t/hm2和1.29 t/hm2，明顯高于2013年的0.45 t/hm2和0.44 t/hm2。單施過(guò)氧化鈣(T3)水稻產(chǎn)量均大于單施化肥處理(T1)，其中2012年早、晚稻產(chǎn)量增幅達(dá)到顯著性(P<0.05)；T2和T3處理的水稻產(chǎn)量沒(méi)有明顯差異。過(guò)氧化鈣與硅鈣肥配施(T4)水稻產(chǎn)量顯著高T1、T2和T3，與T1相比水稻最多增產(chǎn)2.06 t/hm2。因此，過(guò)氧化鈣和硅鈣肥單施或配施均可以提高潛育化稻田的水稻產(chǎn)量，其中二者配施的效果尤為明顯。

2.2 過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)水稻秸稈及籽粒養(yǎng)分含量的影響

從表2可以看出，施過(guò)氧化鈣及硅鈣肥的水稻籽粒氮含量明顯下降，而磷、鉀含量則呈增加趨勢(shì)；其中施過(guò)氧化鈣的處理(T3)水稻籽粒氮含量顯著小于單施化肥(T1)和單施硅鈣肥(T2)處理，T3處理水稻籽粒的磷含量顯著大于T1，籽粒鉀含量沒(méi)有明顯的變化。與水稻籽粒養(yǎng)分含量不同，施過(guò)氧化鈣及硅鈣肥處理的水稻秸稈的氮、磷含量表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，而鉀含量則呈增加趨勢(shì)?？傮w上，施過(guò)氧化鈣及硅鈣肥可以促進(jìn)磷、鉀養(yǎng)分向籽粒轉(zhuǎn)移，不施過(guò)氧化鈣及硅鈣肥處理的水稻秸稈和籽粒的氮累積量明顯增加。

注(Note): T1—不施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣No calcium peroxide or silicon calcium fertilizer; T2—單施硅鈣肥Silicon calcium fertilizer; T3—單施過(guò)氧化鈣Calcium peroxide；T4—過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施 Combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer. 表中數(shù)值為平均值+標(biāo)準(zhǔn)差The value=mean + SD. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

注(Note): T1—不施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣No calcium peroxide or silicon calcium fertilizer; T2—單施硅鈣肥Silicon calcium fertilizer; T3—單施過(guò)氧化鈣Calcium peroxide；T4—過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施 Combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer. 表中值為平均值+標(biāo)準(zhǔn)差The value=mean + SD. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

2.3 過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)稻田土壤還原物質(zhì)總量的影響

過(guò)氧化鈣和硅鈣肥單施或配施均可以在一定程度上降低耕層土壤還原物質(zhì)總量，其中單施硅鈣肥的效果不顯著，而單施過(guò)氧化鈣或其與硅鈣肥配施處理的耕層土壤還原物質(zhì)總量顯著減少(表3)。兩年試驗(yàn)間，單施化肥處理(T1)的還原物質(zhì)總量最高為3.96 cmol/kg，最低為2.63 cmol/kg，而對(duì)應(yīng)的施過(guò)氧化鈣(T3)和硅鈣肥(T2)耕層土壤還原物質(zhì)總量分別為2.48 cmol/kg和1.56 cmol/kg，均減少1 cmol/kg以上，作用明顯。隨著土層的加深，土壤還原物質(zhì)總量呈逐步增加的趨勢(shì)。T1處理0—5 cm和5—10 cm土壤還原物質(zhì)總量表現(xiàn)出與0—15 cm耕層混合樣一致的趨勢(shì)，而施過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)10—15 cm土壤還原物質(zhì)總量沒(méi)有明顯影響。

2.4 過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)稻田土壤陽(yáng)離子交換量的影響

圖1顯示，施硅鈣肥對(duì)土壤陽(yáng)離子交換量沒(méi)有明顯影響，而施過(guò)氧化鈣土壤陽(yáng)離子交換量有增加的趨勢(shì)。2012年，過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施處理(T4)的土壤陽(yáng)離子交換量顯著高于不施過(guò)氧化鈣的處理(T1和T2)，施過(guò)氧化鈣處理(T3和T4)之間的陽(yáng)離子交換量沒(méi)有差異。2013年，施過(guò)氧化鈣處理(T3和T4)的土壤陽(yáng)離子交換量均顯著大于不施過(guò)氧化鈣的處理(T1和T2)，而施過(guò)氧化鈣處理(T3和T4)之間也沒(méi)有明顯差異。

注(Note): T1—不施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣No calcium peroxide or silicon calcium fertilizer; T2—單施硅鈣肥Silicon calcium fertilizer; T3—單施過(guò)氧化鈣Calcium peroxide；T4—過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施 Combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer. HSER—Harvest stage of early rice; HSLR—Harvest stage of later rice. 表中值為平均值+標(biāo)準(zhǔn)差The value=mean + SD. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

2.5 過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)稻田土壤團(tuán)聚體組成的影響

硅鈣肥與過(guò)氧化鈣配施降低了干篩法分離的大于10 mm的團(tuán)聚體含量，但明顯提高了小于10 mm的中小團(tuán)聚體的含量(表4)。施用硅鈣肥或過(guò)氧化鈣增加了濕篩法大于5 mm粒級(jí)土壤團(tuán)聚體含量，但二者配施降低了大于5 mm粒級(jí)的土壤團(tuán)聚體含量，其他粒級(jí)團(tuán)聚體含量沒(méi)有明顯的規(guī)律性(表5)。

2.6 過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)稻田土壤腐殖質(zhì)組成及含量的影響

從表6可以看出，施硅鈣肥對(duì)潛育化稻田土壤有機(jī)碳、腐殖質(zhì)碳及胡敏素碳含量沒(méi)有明顯影響。而施過(guò)氧化鈣以及過(guò)氧化鈣與硅鈣肥配施可以明顯提高潛育化稻田表層土壤有機(jī)碳含量，但是對(duì)腐殖質(zhì)碳沒(méi)有明顯影響，有機(jī)碳含量增加的主要組分為胡敏素碳。因此，施過(guò)氧化鈣雖然在短期內(nèi)提高了土壤有機(jī)碳含量，但是對(duì)于胡敏酸碳和富里酸碳等腐殖質(zhì)碳的影響尚不明顯。

注(Note): T1—不施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣No calcium peroxide or silicon calcium fertilizer; T2—單施硅鈣肥Silicon calcium fertilizer; T3—單施過(guò)氧化鈣Calcium peroxide；T4—過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施 Combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer.

注(Note): T1—不施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣No calcium peroxide or silicon calcium fertilizer; T2—單施硅鈣肥Silicon calcium fertilizer; T3—單施過(guò)氧化鈣Calcium peroxide；T4—過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施 Combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer.

注(Note): T1—不施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣No calcium peroxide or silicon calcium fertilizer; T2—單施硅鈣肥Silicon calcium fertilizer; T3—單施過(guò)氧化鈣Calcium peroxide；T4—過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施 Combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer. 表中值為平均值+標(biāo)準(zhǔn)差The value=mean + SD. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

2.7 過(guò)氧化鈣及硅鈣肥對(duì)稻田土壤pH值及養(yǎng)分含量的影響

從表7中可以看出，施用硅鈣肥或過(guò)氧化鈣對(duì)土壤pH值、速效鉀和全氮含量沒(méi)有明顯影響。施用硅鈣肥或過(guò)氧化鈣對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷含量也沒(méi)有顯著影響，而過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施顯著提高了潛育化稻田表層土壤有機(jī)質(zhì)和速效磷含量。

注(Note): T1—不施硅鈣肥或過(guò)氧化鈣No calcium peroxide or silicon calcium fertilizer; T2—單施硅鈣肥Silicon calcium fertilizer; T3—單施過(guò)氧化鈣Calcium peroxide；T4—過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施 Combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer. 表中值為平均值+標(biāo)準(zhǔn)差The value=mean + SD. 同列數(shù)據(jù)后不同字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平 Values followed by different letters in a column are significant among treatments at the 5% level.

3 討論

潛育化水稻土是我國(guó)面積最大的低產(chǎn)水稻土類型，存在漬、冷、爛、閉(氣)、毒及缺素等障礙因素，其中對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量影響最大的因素是土壤還原物質(zhì)的過(guò)量累積[1-3]。還原物質(zhì)含量過(guò)高嚴(yán)重影響水稻移栽后的根系發(fā)育，如果再遇到長(zhǎng)時(shí)間的低溫，水稻的生長(zhǎng)發(fā)育將受到更大的限制，容易產(chǎn)生坐蔸現(xiàn)象，最終導(dǎo)致產(chǎn)量明顯降低[5]。

過(guò)氧化鈣是一種堿性化合物，與水反應(yīng)可以生成氧氣和堿性無(wú)機(jī)物，并釋放熱量，緩慢釋放的氧氣可以氧化土壤中還原態(tài)離子，減少還原物質(zhì)累積，提高土壤氧化還原電位，釋放的熱量還可以提高土壤的溫度，有效消除水稻生育期水稻土還原物質(zhì)總量多、毒害強(qiáng)及土溫低的影響，對(duì)促進(jìn)水稻根系的生長(zhǎng)有明顯的作用。正基于此，過(guò)氧化鈣已被用于直播水稻種子的包衣和冷浸田改良中。研究發(fā)現(xiàn)，采用以過(guò)氧化鈣為主要成分的粉衣劑可以有效緩解浸水土壤中供氧不足狀況，使水稻種子的發(fā)芽率提高到95%以上[21]。楊利等人的研究指出，冷浸田基施過(guò)氧化鈣 30 kg/hm2可以提高土壤氧化還原電位113.9_184.2 mV，減少土壤還原物質(zhì)總量0.86_0.96 cmol/kg，提高根系活力31.2_50.2 μg/(g·h)，提高水稻產(chǎn)量3.3%_12.4%[11]。本研究的結(jié)果與以往的研究結(jié)果一致，施用過(guò)氧化鈣明顯降低了耕層土壤的還原物質(zhì)總量，減少幅度為0.66_1.26 cmol/kg；同時(shí)提高了水稻產(chǎn)量0.59_1.23 t/hm2，改良潛育化稻田的作用明顯。施用過(guò)氧化鈣增加潛育化稻田水稻產(chǎn)量的原因除了提高土壤氧化還原電位、有效消除還原物質(zhì)總量等直接作用以外，其對(duì)土壤氧含量的提升作用還可以促進(jìn)水稻硝酸還原酶(NR)和谷酰胺合成酶(GS)等氮代謝酶的產(chǎn)生，促進(jìn)水稻對(duì)氮素的吸收、轉(zhuǎn)化和累積，有利于潛育化稻田水稻快速生根，避免水稻坐蔸現(xiàn)象的發(fā)生；同時(shí)其緩慢釋放氧的過(guò)程也使得水稻在整個(gè)生育期可以持續(xù)高效地利用氮等營(yíng)養(yǎng)元素，增加干物質(zhì)的積累，進(jìn)而提高潛育化稻田的水稻產(chǎn)量[22-25]。

本研究的結(jié)果顯示，雖然施硅鈣肥對(duì)土壤還原物質(zhì)總量沒(méi)有顯著影響，但是也提高水稻產(chǎn)量0.44_1.29 t/hm2。主要原因可能是硅鈣肥作為一種肥料既可以向土壤提供養(yǎng)分，又可以起到改良土壤的作用，同時(shí)還具有防病、防蟲(chóng)和減毒的作用；其與土壤中水反應(yīng)，產(chǎn)生的有效硅可以提高根系的氧化能力，抑制鐵、錳的過(guò)量吸收，減輕鐵、錳毒害[26-28]，而潛育化水稻土在長(zhǎng)期還原條件下累積的大量還原態(tài)鐵、錳是影響水稻移栽后根系發(fā)育的主要因素，硅鈣肥中釋放的有效硅可以在一定程度上緩解還原態(tài)鐵、錳的影響，改善水稻生長(zhǎng)狀況、提高水稻自身抵抗不利生長(zhǎng)條件的能力，從而實(shí)現(xiàn)提高水稻產(chǎn)量的目的。董穩(wěn)軍等人在冷浸田的研究也發(fā)現(xiàn)，施用硅鈣肥對(duì)土壤還原物質(zhì)總量沒(méi)有明顯影響，但是明顯改善了水稻的生長(zhǎng)狀況，水稻增產(chǎn)近0.45 t/hm2[29]。這也表明，施用硅鈣肥提高潛育化稻田水稻產(chǎn)量主要是通過(guò)提高水稻自身抵抗力、減輕潛育化水稻土毒害而實(shí)現(xiàn)的。

本研究中，過(guò)氧化鈣和硅鈣肥配施的效果好于單施處理，水稻產(chǎn)量增加更為明顯，還原物質(zhì)總量下降幅度更大，土壤的養(yǎng)分狀況和結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較為明顯的變化。這表明，二者配合使用可以更為充分地發(fā)揮過(guò)氧化鈣的消除還原物質(zhì)能力以及硅鈣肥促進(jìn)水稻生長(zhǎng)的作用，形成良好的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，在改良潛育化稻田上的作用尤為明顯。

本研究中，不同年份和水稻生長(zhǎng)季水稻的產(chǎn)量和土壤還原物質(zhì)總量變化幅度較大，過(guò)氧化鈣和硅鈣肥的改良效果也波動(dòng)較大，總體上表現(xiàn)出早稻生長(zhǎng)季改良效果好于晚稻，而晚稻產(chǎn)量高于早稻的現(xiàn)象。這主要與鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田土壤的自身特點(diǎn)有關(guān)，鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田土壤的潛在養(yǎng)分豐富、光熱條件良好，造成低產(chǎn)障礙因子形成的主要因素是田間水分的過(guò)度累積，而一旦田間的積水排除、地下水位下降，潛育化稻田的障礙因子將得到明顯緩解或直接消除。一般早稻生長(zhǎng)季低溫多雨，潛育化加劇，相應(yīng)的潛育化強(qiáng)度增強(qiáng)，改良措施的作用明顯；而晚稻生長(zhǎng)季氣溫較高且降雨減少，潛育化程度明顯減輕，產(chǎn)量隨之增加，改良措施的作用效果相應(yīng)減弱。這一現(xiàn)象也與楊利等人的研究結(jié)果一致[11]。此外，近年來(lái)試驗(yàn)區(qū)極端天氣的出現(xiàn)頻率增加(2012年的寒露風(fēng)，2013年的持續(xù)干旱)，也是導(dǎo)致年際間產(chǎn)量和還原物質(zhì)總量波動(dòng)較大的重要原因。

4 結(jié)論

施用硅鈣肥可以提高鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田的水稻產(chǎn)量，但對(duì)土壤還原物質(zhì)總量沒(méi)有明顯影響。施用過(guò)氧化鈣既可以提高水稻產(chǎn)量，又可以降低潛育化程度。硅鈣肥和過(guò)氧化鈣配施不僅可以明顯提高水稻產(chǎn)量、降低水稻土潛育化程度，還可以改善土壤養(yǎng)分供應(yīng)狀況和土壤物理結(jié)構(gòu)。因此，施用過(guò)氧化鈣和硅鈣肥可以作為改良鄱陽(yáng)湖區(qū)潛育化稻田的一種參考方法。

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Amelioration effects of the application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer in gleyed paddy fields

YU Xi-chu, LI Da-ming*, HUANG Qing-hai, LIU Kai-lou, YE Hui-cai, XU Xiao-lin, HU Hui-wen

(JiangxiInstituteofRedSoil/NationalEngineeringandTechnologyResearchCenterforRedSoilImprovement,Nanchang331717,China)

【Objectives】 Gleyed paddy soil is a main kind of low yield paddy soil in south China, its total area is above 2.5 million hectare in south China. Key characteristics of gleyed paddy fields are oxygen deficit and excessive accumulation of reducing substances due to long time waterlogging, which limit the rice root growth and yield advance. The objective of the present study is to study the meliorating effect of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer in gleyed paddy fields by conducting a field experiment in Poyang Lake region. 【Methods】 A field experiment was carried out to study the effects of the application styles of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer on the rice yield, soil total reducing substances and soil physical and chemical properties in double rice gleyed paddy fields in Poyang Lake region from 2012 to 2013.The treatments contained no calcium peroxide and silicon calcium fertilizer (T1), silicon calcium fertilizer only (T2), calcium peroxide only (T3), combination of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer (T4). The rice yield and soil total reducing substances of 4 rice growing seasons from 2012 to 2013 were analyzed and as well as the soil physical and chemical properties, rice straw and seed nutrient contents after rice harvest in typical rice growing season during 2012 to 2013. 【Results】 The single or combined application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer could increase rice yield in gleyed paddy fields, and the combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer could increase rice yield by 1.06-2.06 t/ha in single rice cropping, meanwhile the combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer could promote the transfer of K and P to rice seeds. The single application of silicon calcium fertilizer has no significant effect on soil total reducing substances in this study, but the single or combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer reduce the soil total reducing substances significantly, and the combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer could reduce soil total reducing substances by more than 1 cmol/kg compared to the treatments of T1 and T2. The soil total amounts of reducing substances increase with the increase of soil depth. The combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer could increase the content of < 10 mm small aggregates significantly. The application of calcium peroxide or silicon calcium fertilizer only has no significant effect on soil nutrient contents, but the combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer could increase the soil organic carbon and available P significantly, and has no significant effect on the humus carbon, available K and total N in this study. 【Conclusions】The application of silicon calcium fertilizer could increase rice yield, but it has no significant effect on soil total reducing substances in gleyed paddy fields. The application of calcium peroxide could increase rice yield and meanwhile reduce soil total reducing substances. The combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer has stable effects on increasing rice yield, reducing soil total reducing substances and improving soil physical and chemical properties, so the combination application of calcium peroxide and silicon calcium fertilizer could be used to improve gleyed paddy fields in Poyang Lake region.

gleyed paddy field; calcium peroxide; rice yield; soil total reducing substances; soil nutrient

2013-12-30 接受日期： 2014-03-10

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201003016)； 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41301269)資助。

余喜初(1973—)， 男， 江西都昌人， 碩士， 副研究員，主要從事植物營(yíng)養(yǎng)方面的研究。E-mail: yxchu@163.com * 通信作者 E-mail: lid_2005@126.com

S156.6； S143.7

A

1008-505X(2015)01-0138-09