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        不同施氮水平對(duì)機(jī)插和覆膜機(jī)插水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

        2021-10-09 08:27:20熊家歡陳惠哲向鏡張義凱王亞梁王志剛胡國(guó)輝張玉屏
        中國(guó)稻米 2021年5期
        關(guān)鍵詞:水稻產(chǎn)量

        熊家歡 陳惠哲 向鏡 張義凱 王亞梁 王志剛 胡國(guó)輝 張玉屏

        (中國(guó)水稻研究所/水稻生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,杭州311400;第一作者:13767052642@163.com;*通訊作者:cnrrizyp@163.com)

        近年來(lái),我國(guó)水稻生產(chǎn)一直保持穩(wěn)定的增產(chǎn)趨勢(shì),總產(chǎn)達(dá)2億t以上。而隨著人們生活水平的逐步提高,對(duì)作物品質(zhì)有了更多樣化的需求,水稻生產(chǎn)向著綠色化優(yōu)質(zhì)化方向轉(zhuǎn)變。在栽培措施方面有很多相關(guān)的技術(shù),如雙季稻“雙季雙直播”、稻田種養(yǎng)模式、水稻側(cè)深施肥技術(shù)、覆膜栽培等都能夠減少農(nóng)藥化肥的施用,實(shí)現(xiàn)綠色健康栽培[1-3]。在我國(guó)20世紀(jì)70年代開(kāi)始就有相關(guān)水稻覆膜技術(shù)的研究[4]。最初覆膜技術(shù)在水稻上使用是由于其具有良好的節(jié)水保墑作用,能夠使關(guān)鍵限制因子如季節(jié)性干旱和生長(zhǎng)前期低溫地區(qū)提高水稻產(chǎn)量[5-6]。隨著研究的深入,發(fā)現(xiàn)水稻覆膜栽培技術(shù)不僅能夠改良土壤、促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn)換率,還能覆蓋滅草,提高肥料利用率[7-8],是一項(xiàng)優(yōu)良的綠色栽培技術(shù)。但由于覆膜栽培所用的PE薄膜回收較為困難,且在土壤中難以降解,會(huì)造成環(huán)境污染,使得這項(xiàng)技術(shù)受到制約。

        隨著有機(jī)稻、生物可降解膜和水稻綠色高效生產(chǎn)等概念出現(xiàn),水稻覆膜栽培再次被廣泛關(guān)注。由于覆膜栽培具有節(jié)水抗旱、增溫保墑、抑制雜草和防治病蟲(chóng)害等諸多優(yōu)點(diǎn),生物可降解膜為水稻綠色生態(tài)和高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供了新的可能。因此,該技術(shù)在有機(jī)稻和水稻生態(tài)種植模式上運(yùn)用,而且相關(guān)方面的研究和應(yīng)用也在不斷增多。生物可降解膜是一類可以在土壤中完全降解的膜[9]。近幾年來(lái)隨著覆膜機(jī)的研制,不同研究者對(duì)生物可降解膜覆蓋水稻機(jī)插進(jìn)行了探索,明確生物可降解膜覆蓋機(jī)插種植能提高土壤溫度,增加有效積溫,促進(jìn)水稻的生長(zhǎng)發(fā)育,提高水稻產(chǎn)量,尤其適合北方的有機(jī)稻生產(chǎn)。由于“1公里綠色生態(tài)圈”的打造,南方水稻對(duì)綠色生態(tài)的要求越來(lái)越緊迫,覆膜機(jī)插得到廣泛需求,其應(yīng)用效果需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。本試驗(yàn)采用覆膜機(jī)插一體化技術(shù),探究不同施氮量對(duì)水稻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響,以期為綠色健康栽培理論與技術(shù)提供新的途徑。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和生物可降解膜概況

        于2019年和2020年在中國(guó)水稻研究所富陽(yáng)試驗(yàn)基地(30°5′N,119°55′E)進(jìn)行大田單季稻種植試驗(yàn)。富陽(yáng)基地位于長(zhǎng)江三角洲南翼,屬中緯度亞熱帶季風(fēng)性氣候區(qū),試驗(yàn)地土質(zhì)為黏性水稻土,前季為冬閑。試驗(yàn)點(diǎn)土壤基本理化性質(zhì)如表1所示。所用的生物可降解膜是由上海巴斯夫提供的Ecovio生物可降解農(nóng)用地膜,其寬度為1.85 m、厚度為0.01 mm,降解膜在覆膜后45 d左右開(kāi)始降解,最終生成二氧化碳和水。

        表1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤的基本理化性質(zhì)

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

        1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        兩年試驗(yàn)均設(shè)置4個(gè)處理,分別為:CK,機(jī)插種植,不施氮;T1,機(jī)插種植,施用13 kg/667 m2(純N)的包膜控釋氮肥;T2,采用生物可降解膜覆蓋機(jī)插種植,施用13 kg/667 m2(純N)的包膜控釋氮肥;T3,采用生物可降解膜覆蓋機(jī)插種植,施用11 kg/667 m2(純N)的包膜控釋氮肥。3次重復(fù),每個(gè)小區(qū)面積70.2 m2(長(zhǎng)×寬=18 m×3.9 m)。

        1.2.2 田間種植與管理

        供試品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)538,全生育期153 d。每年的5月18日播種,6月8日移栽,用掛覆膜機(jī)的洋馬插秧機(jī)機(jī)插,行株距30 cm×16 cm,栽插密度1.39萬(wàn)叢/667 m2,每叢栽1~2株苗;小區(qū)間筑寬為30 cm田埂并用塑料薄膜包裹,單區(qū)單灌,以防竄水竄肥。無(wú)覆膜處理采用淺濕干交替灌溉;覆膜處理返青后采用覆膜濕潤(rùn)栽培水分管理,保持田面沒(méi)有水層,灌溉溝中有水,保證田間土壤含水量基本為飽和狀態(tài)。各處理氮肥用量按試驗(yàn)設(shè)計(jì),磷鉀肥用量相同。磷肥為過(guò)磷酸鈣(含P2O512.5%),施用量30 kg/667 m2。鉀肥為氯化鉀(含K2O 57%),施用量15 kg/667 m2。所有肥料全部作基肥一次性施用。其他田間管理同大面積生產(chǎn)田。

        1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

        1.3.1 莖蘗動(dòng)態(tài)

        每個(gè)小區(qū)定點(diǎn)10叢,記載基本苗數(shù)、移栽后每7 d的分蘗數(shù)。

        1.3.2 干物質(zhì)積累

        在穗分化期、齊穗期和成熟期以平均莖蘗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),每小區(qū)取代表性植株3叢,植株連根拔出,清洗,去根。把葉片、莖鞘、穗(齊穗期和成熟期)分開(kāi)裝袋烘干至恒質(zhì)量(方法:在鼓風(fēng)烘箱中,105℃下殺青30 min,80℃下烘干48~72 h),后稱重記錄,3次重復(fù)。

        1.3.3 考種與測(cè)產(chǎn)

        于成熟期每個(gè)小區(qū)調(diào)查30叢有效穗數(shù),并計(jì)算每叢平均有效穗數(shù),以平均有效穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn),在小區(qū)不同區(qū)域取株高、穗型有代表性的植株4叢,測(cè)定每穗總粒數(shù)和每穗實(shí)粒數(shù),3次重復(fù)。每個(gè)小區(qū)選定6.67 m2左右實(shí)割,單打單收和曬干后,測(cè)定稻谷質(zhì)量和含水率,然后折算成標(biāo)準(zhǔn)含水量14.5%記為實(shí)收產(chǎn)量,并從測(cè)產(chǎn)的樣本中取樣,測(cè)定千粒重,3次重復(fù)。

        1.3.4 氮肥偏生產(chǎn)力

        氮肥偏生產(chǎn)力=施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量/氮肥施用量。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        采用Excel 2010和SAS 9.4軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 對(duì)覆膜機(jī)插水稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

        由圖1所示,各處理在移栽后40 d左右達(dá)到分蘗高峰期。2019年T2處理高峰苗數(shù)高于T3處理,且明顯高于T1處理和CK;2020年,T1、T2和T3處理高峰苗數(shù)基本上一致,但都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于CK,這可能與不同年份的氣溫不同,影響了分蘗發(fā)生有關(guān);兩年試驗(yàn)中,單叢有效穗數(shù)T3處理比T2處理都少1個(gè),但沒(méi)有顯著差異,分蘗成穗率T2、T3處理略低于CK。同樣氮肥用量條件下,兩年試驗(yàn)中,T2處理成穗率分別為T1處理的98.8%和93.3%,所以在覆膜機(jī)插種植條件下要考慮如何提高分蘗成穗率。

        圖1 不同氮肥處理下機(jī)插和覆膜機(jī)插水稻莖蘗數(shù)變化

        2.2 對(duì)覆膜機(jī)插水稻干物質(zhì)積累的影響

        由表2可知,與CK相比,2019年T1、T2、T3處理穗分化期干物質(zhì)量分別增加42.6%、59.6%和68.1%,齊穗期分別增加41.4%、53.2%和51.4%,成熟期分別增加28.9%、51.3%和48.1%,T2和T3處理增長(zhǎng)幅度大于T1處理,表明覆膜機(jī)插種植能提高水稻干物質(zhì)積累量;但在2020年試驗(yàn)中,T2和T1處理干物質(zhì)積累量基本一致,但T3處理增長(zhǎng)的幅度減小。

        表2 不同氮肥水平下機(jī)插和覆膜機(jī)插水稻干物質(zhì)積累量

        2.3 對(duì)覆膜機(jī)插水稻產(chǎn)量的影響

        由表3可知,普通機(jī)插和覆膜機(jī)插模式下,水稻產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加。產(chǎn)量增加的主要貢獻(xiàn)因子為有效穗數(shù)及穗粒數(shù),2年結(jié)果一致。在同等施氮量情況下,覆膜機(jī)插水稻產(chǎn)量顯著提高,2019年T2處理較T1處理增產(chǎn)6.1%,主要是通過(guò)增加有效穗數(shù)增產(chǎn);2020年T1、T2、T3產(chǎn)量雖無(wú)顯著差異,但T2處理較T1處理增產(chǎn)2.6%,T3處理在減氮15%的條件下與T1處理產(chǎn)量基本一致。

        表3 不同氮肥水平下覆膜種植對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

        2.4 對(duì)覆膜機(jī)插水稻氮肥偏生產(chǎn)力的影響

        由圖2可知,2019年T1、T2和T3處理氮肥偏生產(chǎn)力分別為58.5、62.1和72.1 kg/kg,2020年分別為58.4、60.0和68.9 kg/kg,兩年變化趨勢(shì)一致。在同樣施氮量條件下,覆膜機(jī)插水稻氮肥偏生產(chǎn)力與不覆膜機(jī)插相比無(wú)顯著性差異,但T2處理遠(yuǎn)小于T3處理的氮肥偏生產(chǎn)力。說(shuō)明覆膜機(jī)插在保障一定產(chǎn)量條件下有減少氮肥施用的潛力。

        圖2 不同處理氮肥偏生產(chǎn)力比較

        3 討論與結(jié)論

        覆膜栽培較傳統(tǒng)水稻栽培對(duì)稻田環(huán)境影響較大,其顯著改變了水稻的生長(zhǎng)環(huán)境。覆膜能夠提高土壤溫度、改良土壤、加速有機(jī)質(zhì)分解、促進(jìn)養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等[7,10],這都會(huì)影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育。本試驗(yàn)結(jié)果表明,相同施氮條件下,在南方水稻種植區(qū)傳統(tǒng)機(jī)插的分蘗速率和株高生長(zhǎng)速率要高于覆膜機(jī)插,這與胡國(guó)輝等[10]研究結(jié)果一致。徐俊增等[11]研究也表明,覆膜水稻在分蘗前期莖蘗增長(zhǎng)緩于淺濕灌溉處理,分蘗高峰期時(shí)間推遲。但另有研究表明,水稻覆膜栽培能增溫保墑,在移栽后具有生長(zhǎng)恢復(fù)快、返青早、無(wú)效分蘗少的特點(diǎn),水稻生長(zhǎng)快于傳統(tǒng)栽培[12-13]。這可能是由于試驗(yàn)地區(qū)環(huán)境條件不同產(chǎn)生所致??偟膩?lái)說(shuō),覆膜對(duì)水稻生長(zhǎng)最終都是一個(gè)促進(jìn)的過(guò)程。

        眾多研究表明,覆膜栽培能夠?qū)崿F(xiàn)水稻減氮增產(chǎn),提高氮肥利用效率[5,14-15]。不同地區(qū)試驗(yàn)對(duì)水稻增產(chǎn)的途徑不盡相同。郭琳等[6]研究表明,在覆膜條件下水稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒重會(huì)隨著施氮量的增加而顯著提高。郭慧等[16]研究也表明,覆膜能夠使水稻的有效穗數(shù)增多,干物質(zhì)積累量增加。這與本試驗(yàn)所得結(jié)論一致。在覆膜情況下,雖然T3處理施氮總量降低了15%左右,但較T1、T2處理水稻產(chǎn)量無(wú)明顯差異,說(shuō)明覆膜能夠減少氮肥施用,并維持產(chǎn)量水平基本不變。

        覆膜栽培技術(shù)對(duì)解決低溫、缺水地區(qū)水稻生產(chǎn)的發(fā)展有重要意義,而隨著研究的深入,覆膜技術(shù)不僅僅應(yīng)用于解決上述問(wèn)題,在光熱條件良好的地區(qū)也有著防除雜草[17]、減少溫室氣體排放[18]、減氮增產(chǎn)的作用。覆膜機(jī)插為水稻綠色健康栽培理論與技術(shù)提供了新的依據(jù)。

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