張玉山,黃曉聲,梁志輝,林偉松,劉文利,譚健剛,謝沐錕,李明洋,蘇駿騰,尹凱森,張楚媛

(1.電子科技大學(xué)中山學(xué)院,廣東中山 528402; 2.中山市農(nóng)業(yè)科技推廣中心,廣東中山 528403;3.中山市龍之泉農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司,廣東中山 528476)

稻蝦共作模式是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要抓手,可提高稻田綜合利用率,實現(xiàn)了“一水兩用、一田雙收、穩(wěn)糧增效”[1],能夠提高農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量與農(nóng)民種田的積極性。稻蝦共作種養(yǎng)模式要兼顧稻與蝦2種產(chǎn)品的質(zhì)量,在保證水稻產(chǎn)量的前提下,追求兩者利益的最大化。從蝦產(chǎn)量角度考慮,為了提高水質(zhì)必然要大量減少化肥和農(nóng)藥使用,甚至全生育期不使用農(nóng)藥化肥;而從水稻產(chǎn)量考慮大量減少化肥農(nóng)藥的使用,必然導(dǎo)致水稻產(chǎn)量下降。因此,在稻蝦共作模式下篩選適合當(dāng)?shù)氐乃酒贩N和施肥方式具有重要的現(xiàn)實意義。一些研究者在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行了稻蝦共作模式的水稻品種篩選。一些研究人員對湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供的16 個水稻品種進(jìn)行了蝦稻共作模式下的比較試驗[2];有研究者在安徽太湖對16 個水稻品種的農(nóng)藝性狀、抗逆性、產(chǎn)量等要素進(jìn)行了綜合比較[3];一些研究人員在湖北省潛江市篩選了30個水稻品種進(jìn)行了稻蝦共作模式下的比較試驗[4]?？偟恼f來,目前對稻蝦共作模式的研究更多集中在水稻品種篩選及綜合種養(yǎng)配套技術(shù)上[5],而對施肥方式進(jìn)行篩選研究鮮有報道。另外,美香占2號和莉香占2個水稻品種在中山市單作稻田作為主推品種而廣泛種植,然而2個品種是否適合稻蝦共作尚不清楚。

本研究在稻蝦共作模式中使用了土壤改良劑、生物炭、有機肥及磷肥不同單一組分組合的8種施肥方式種植美香占2號和莉香占2個水稻品種,對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子與土壤理化指標(biāo)進(jìn)行了研究,旨在篩選出稻蝦共作模式下合適的施肥方式與適合當(dāng)?shù)氐乃酒贩N,同時也為推廣稻蝦共作種養(yǎng)模式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 水稻品種及播種期和收獲期

稻蝦共作試驗的2個水稻品種分別為美香占2號、莉香占,播種用量為45 kg/hm2。2個品種水稻種子均購自于廣東省江門市種子公司。美香占2號與莉香占均在2021年3月4日浸種,經(jīng)過催芽后于2021年3月8日播種在中山市陸泉沙生態(tài)農(nóng)場苗床,于2021年4月5日移栽至中山市陸泉沙生態(tài)農(nóng)場水稻大田。每塊田分左右2半,左邊播種美香占2號,右邊播種莉香占。2個品種中間留有50 cm的田間過道。水稻于2021年7月11日收割。稻蝦共作模式按照寬行窄株原則,水稻秧苗移栽密度為 30 cm×15 cm。

1.2 試驗田施肥方式

整個試驗田面積為5.1 hm2,稻蝦共作試驗共設(shè)計8種施肥方式,是有機肥(organic fertilizer,O)、磷肥(phosphate fertilizer,P)、土壤改良劑(soil amendment,S)、生物炭(biochar,B)單一組分的不同組合。其中,有機肥為中山市沙溪鎮(zhèn)白鶴嘴種雞場發(fā)酵的腐熟雞糞,磷肥為商用的普通過磷酸鈣,土壤改良劑則是筆者以園林綠化廢棄物為原料經(jīng)過堆肥腐熟生產(chǎn)的物料[6],生物炭是江蘇鎮(zhèn)江澤地農(nóng)業(yè)生物科技有限公司燒制的木炭。

為方便敘述,8種施肥方式分別以字母OPBS、OP、OPB、OPS、100 OPS、200 OPS、300 OPS及400 OPS編號。試驗田編號及施肥方式見表1。

表1 稻蝦共作條件下稻田施肥方式及其對應(yīng)的稻田面積

水稻秧苗移栽前,將肥料按照表1的施肥方式作為底肥一次性施入稻田,整個水稻生育期不再施肥和噴施農(nóng)藥。每種施肥方式重復(fù)3次。

1.3 試驗田蝦苗品種、投放日期及數(shù)量

試驗蝦品種為紅螯螯蝦(Cheraxquadricarinatus),是一種淡水龍蝦,原產(chǎn)地澳大利亞。水稻田四周為養(yǎng)殖環(huán)溝,環(huán)溝寬2.5 m、深 1.5 m。養(yǎng)殖環(huán)溝內(nèi)種植輪葉黑藻,水草覆蓋率為30%,于2021年5月10日投放紅螯螯蝦蝦苗,按照37 481尾/hm2進(jìn)行蝦苗投放,紅螯螯蝦投喂參照常規(guī)管理進(jìn)行。

1.4 水稻性狀考察及土壤理化性質(zhì)分析

水稻收割前按每塊稻田5點法取土樣并測定株高;水稻分單株收割并裝入網(wǎng)袋,曬干后脫粒,分別考察單株分蘗數(shù)、每穗實粒數(shù)、單株產(chǎn)量,隨后計算出千粒質(zhì)量、產(chǎn)量。土樣取回后放入實驗室 -20 ℃ 冰箱保存。土壤理化性質(zhì)測定包括土壤容重、有機質(zhì)含量、土壤總孔隙度、持水孔隙度及通氣孔隙度、pH值、EC值。土壤理化性質(zhì)測定方法按照先前報道的測定方法[6]進(jìn)行;土樣養(yǎng)分測定包括氮、磷、鉀含量測定。每塊稻田5點法所取土樣混合烘干后,采用H2SO4-H2O2消煮,采用堿解擴散法[7]測定堿解氮含量;速效鉀含量用火焰光度計[7]測定;速效磷含量采用碳酸氫鈉-鉬銻抗比色法測定。所有測定重復(fù)5次。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,所有性狀數(shù)據(jù)經(jīng)方差齊性檢驗后,以SPSS 21.0 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行方差分析與相關(guān)分析,采用LSD法在0.05水平進(jìn)行多重比較和差異顯著性分析,對有差異的性狀以字母a、b、c、d、e、f 進(jìn)行標(biāo)記。使用構(gòu)成因子性狀的顯著性賦值法(ISVCT)對不同施肥方式優(yōu)劣進(jìn)行綜合評價[8],分別賦值a、b、c、d、e、f 為 6、5、4、3、2、1;產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、每穗實粒數(shù)、單株分蘗數(shù)、株高的權(quán)重分別占60%、10%、10%、10%、10%。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥方式對美香占2號和莉香占水稻產(chǎn)量的影響

從圖1可以看出,美香占2號除了在400 OPS與OPBS施肥條件下其產(chǎn)量均高于莉香占。美香占2號在8種施肥方式下的產(chǎn)量范圍為4 591～8 744 kg/hm2,產(chǎn)量由高到低可分高、中、低3類:在200 OPS施肥方式下產(chǎn)量最高,為8 744 kg/hm2;在300 OPS、OPS與OPB條件下,產(chǎn)量居中,為6 213～6 955 kg/hm2,美香占2號產(chǎn)量在這3種施肥方式下沒有明顯差異;在100 OPS、OP、400 OPS、OPBS條件下,美香占2號產(chǎn)量較低,為4 591～5 045 kg/hm2,在這4種施肥方式下產(chǎn)量沒有明顯差異。

對莉香占而言,其產(chǎn)量范圍為3 772～6 876 kg/hm2,由高到低可以分為4類:在200 OPS施肥方式下莉香占產(chǎn)量仍然最高,為6 876 kg/hm2;在400 OPS施肥方式條件下,莉香占產(chǎn)量排第2,為5 811 kg/hm2;在300 OPS、OPS、OP與OPBS條件下,莉香占產(chǎn)量范圍為4 583～4 930 kg/hm2,這4種施肥方式下莉香占產(chǎn)量沒有明顯差異;在OPB與100 OPS施肥條件下產(chǎn)量較低,為3 772～4 739 kg/hm2。顯然,美香占2號和莉香占在不同施肥方式下產(chǎn)量表現(xiàn)不同,表明不同品種對施肥方式具有個性化差異。

在200 OPS施肥條件下,美香占2號和莉香占產(chǎn)量均達(dá)到最高值,且美香占2號產(chǎn)量高于莉香占,表明200 OPS施肥方式是稻蝦共作較合適的施肥方式,同時,美香占2號是稻蝦共作模式中較合適的水稻品種。

2.2 不同施肥方式對美香占2號和莉香占水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響比較

從表2可以看出,不同施肥方式對2個品種產(chǎn)量構(gòu)成因子影響稍有不同。千粒質(zhì)量范圍為 16.8～18.8 g,在OP與OPBS施肥條件下千粒質(zhì)量較低。實粒數(shù)范圍為82.0～137.9粒/穗,在 300 OPS 與 OPS施肥條件下,美香占2號具有較高的每穗實粒數(shù);在100 OPS和400 OPS施肥條件下,每穗實粒數(shù)較低。單株分蘗數(shù)范圍為13.8～23.0,在200 OPS施肥條件下單株分蘗數(shù)最高;其余施肥條件下美香占2號單株分蘗數(shù)沒有顯著差異。株高范圍為103.5～124.5 cm,在300 OPS施肥條件下美香占2號株高最高;而在OP、400 OPS、OPB和 OPS施肥條件下,美香占株高較低。綜合考慮產(chǎn)量及其構(gòu)成因子,采用差異字母賦值加權(quán)法 (ISVCT) 對各種施肥方式進(jìn)行綜合評價[6],美香占2號8種處理施肥方式由優(yōu)到劣順序依次為:200 OPS>300 OPS>OPS>OPB>100 OPS>OP>400 OPS=OPBS。對美香占2號水稻品種來說,前4種施肥方式,即 200 OPS、300 OPS、OPS及OPB,其產(chǎn)量均超過 6 213 kg/hm2,是稻蝦共作較適合的施肥方式。

表2 不同施肥方式對美香占2號和莉香占水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

對于莉香占而言,千粒質(zhì)量范圍為17.5～20.9 g,在100 OPS、OP、OPB與OPBS施肥條件下千粒質(zhì)量較低。實粒數(shù)范圍為102.1～129.2粒/穗,在OPBS、300 OPS及OPB施肥條件下每穗實粒數(shù)較高,在其余施肥條件下每穗實粒數(shù)較低,且無顯著差異。單株分蘗數(shù)范圍為13.5～19.0,在OPBS施肥條件下單株分蘗數(shù)最高。株高范圍為102.5～120.5 cm,在200 OPS與 300 OPS及OPS施肥條件下莉香占株高較高;在OP施肥條件下株高最低?？紤]產(chǎn)量及其構(gòu)成因子,采用差異字母賦值加權(quán)法(ISVCT)對各種施肥方式進(jìn)行綜合評價,莉香占8種處理施肥方式由優(yōu)到劣順序依次為:200 OPS>400 OPS>300 OPS>OPBS>OPS>OPB>OP>100 OPS。對莉香占水稻品種而言,前2種施肥方式,即200 OPS 與400 OPS,其產(chǎn)量均超過 5 811 kg/hm2,也是稻蝦共作較適合的施肥方式。

美香占2號和莉香占綜合表現(xiàn)盡管在不同施肥條件下不盡相同,但2個品種在200 OPS施肥條件下都具有最佳的表現(xiàn)效果,表明200 OPS施肥條件是在稻蝦共作條件下較好的施肥方式。

2.3 不同施肥方式對土壤理化性質(zhì)的影響

從表3可以看出,不同施肥條件下稻田土壤理化性質(zhì)不同。對于pH值來說,其范圍為5.99～8.00。在200 OPS施肥條件下,具有較低的pH值;而在OPB、100 OPS及300 OPS的施肥條件下,具有較高的pH值,這是由于生物炭能提高土壤pH值及土壤本底pH水平差異造成的。

表3 不同施肥方式對稻田土壤理化性質(zhì)的影響

EC值范圍為148.0～525.0 μS/cm,在200 OPS、300 OPS、100 OPS與OP施肥條件下,具有較低的EC值, 其中100 OPS施肥條件下的EC值最低; 而在OPB、OPS與OPBS施肥條件下具有較高的EC值,其中在OPBS施肥條件下的EC值最高。土壤有機質(zhì)含量范圍為9.206～15.102 g/kg;在100 OPS、200 OPS及300 OPS施肥條件下,具有較低的有機質(zhì)含量,而在OPS、OPB、400 OPS及OPBS施肥條件下具有較高的有機質(zhì)含量,這表明生物炭及有機肥可以提高土壤有機質(zhì)含量。土壤容重范圍為1.339～1.921 g/cm3,在200 OPS與300 OPS施肥條件下具有較高的土壤容重;而在OPS、100 OPS及400 OPS施肥條件下具有較低的土壤容重?？偪紫抖确秶鸀?.579～0.839,其中在200 OPS、OPS及400 OPS施肥條件下具有較高的孔隙度;而在100 OPS施肥條件下具有較低的孔隙度。持水孔隙度范圍為0.558～0.736,在200 OPS、OPS及400 OPS施肥條件下具有較高的持水孔隙度;而在OPB、100 OPS施肥條件下具有較低的持水孔隙度。通氣孔隙度范圍為0.021～0.119,在OPB及OPBS施肥條件下具有較高的通氣孔隙度,而在OP、100 OPS及400 OPS施肥條件下具有較低的通氣孔隙度,這表明有機質(zhì)可以增加土壤通氣孔隙度。在土壤總孔隙度一定情況下,通氣孔隙度過高,持水孔隙度相對就較低,根會處在較干旱條件下,導(dǎo)致發(fā)育不良;而通氣孔隙度過低,根系會處于淹水狀態(tài)下,導(dǎo)致根系呼吸不良。因此,通氣孔隙度與持水孔隙度之比一定要合適。

2.4 不同施肥方式對土壤養(yǎng)分含量的影響

從圖2可以看出,不同施肥方式下稻田土壤養(yǎng)分含量不同。稻田堿基氮含量范圍為46.0～ 113.0 mg/kg,速效鉀含量范圍為37.0～93.0 mg/kg,而有效磷含量范圍為13.0～29.3 mg/kg。在 200 OPS 施肥條件下,堿解氮含量為78.0 mg/kg,有效磷含量為29.3 mg/kg,速效鉀含量為75.0 mg/kg。由于2個品種均在200 OPS施肥條件下具有最高產(chǎn)量,因此以200 OPS施肥條件下氮、磷、鉀含量為參照評價其他施肥條件下的養(yǎng)分含量。

在300 OPS施肥條件下土壤速效鉀含量比 200 OPS 施肥條件高,而堿解氮和有效磷含量較 200 OPS 施肥條件低。在OPS 與OPB施肥條件下,速效鉀含量低于200 OPS施肥條件。而在 100 OPS 與OP施肥條件下,氮磷鉀含量均明顯低于 200 OPS 施肥條件,表明在100 OPS與OP施肥條件下養(yǎng)分嚴(yán)重不足。在400 OPS施肥條件速效鉀含量仍低于200 OPS施肥條件。

在OPBS施肥條件下,土壤中磷鉀含量均與 200 OPS 施肥條件接近,甚至其土壤中堿解氮含量比200 OPS施肥條件下還高。但在OPBS施肥條件下,有機質(zhì)含量及pH值顯著高于200 OPS施肥條件,而土壤容重顯著低于200 OPS施肥條件。

2.5 水稻產(chǎn)量性狀及土壤理化性質(zhì)相關(guān)分析

從表4可以看出,美香占2號產(chǎn)量與每穗實粒數(shù)、單株分蘗數(shù)、土壤容重呈顯著或極顯著正相關(guān),與pH值、有機質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與千粒質(zhì)量、總孔隙度、速效鉀含量也呈一定的正相關(guān)趨勢,盡管沒有達(dá)到顯著水平。

從表4可以看出,莉香占產(chǎn)量與千粒質(zhì)量、總孔隙度、持水孔隙度、有效磷含量呈顯著或極顯著正相關(guān),與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)。美香占2號千粒質(zhì)量與有機質(zhì)、堿解氮含量呈一定程度負(fù)相關(guān),盡管沒有達(dá)到顯著程度。莉香占千粒質(zhì)量與株高、土壤容重、持水孔隙度、速效鉀含量呈顯著或極顯著正相關(guān),與有機質(zhì)含量呈顯著負(fù)相關(guān),與pH值、EC值也表現(xiàn)出一定的負(fù)相關(guān),盡管沒有達(dá)到顯著程度。美香占2號每穗實粒數(shù)與土壤容重、通氣孔隙度呈顯著或極顯著正相關(guān);與有機質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān),與速效鉀呈正相關(guān),但均未達(dá)到顯著水平。莉香占每穗實粒數(shù)與單株分蘗數(shù)、EC值、通氣孔隙度、速效鉀含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。美香占2號單株分蘗數(shù)與pH值呈極顯著負(fù)相關(guān),與EC值、有機質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān)。而莉香占單株分蘗數(shù)與有效磷含量呈極顯著正相關(guān)。美香占2號株高與有機質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與土壤容重、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)。莉香占的株高與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān),與pH值呈顯著負(fù)相關(guān),與總孔隙度、通氣孔隙度呈正相關(guān)。土壤pH值與總孔隙度、持水孔隙度及有效磷含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)。土壤EC值與有機質(zhì)含量、通氣孔隙度及堿基氮含量呈極顯著正相關(guān)。土壤總孔隙度與持水孔隙度、堿解氮含量呈極顯著正相關(guān),與通氣孔隙度、有效磷含量呈顯著正相關(guān)。土壤有機質(zhì)含量與堿解氮含量呈極顯著正相關(guān),這表明有機質(zhì)越多,土壤養(yǎng)分越高;與土壤容重呈極顯著負(fù)相關(guān),表明有機質(zhì)具有一定的疏松土壤作用。土壤容重與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān),這可能是由于高密度土壤具有更好保肥效果。通氣孔隙度與堿解氮、速效鉀含量呈極顯著正相關(guān),這可能是由于氧氣量增加,促進(jìn)土壤微生物對有機質(zhì)的有氧發(fā)酵,導(dǎo)致釋放無機養(yǎng)分所致。

表4 水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子、土壤物理化性質(zhì)相關(guān)分析

3 討論與結(jié)論

3.1 稻蝦共作條件下最適合的水稻品種及施肥方式

本研究中2個水稻品種在稻蝦共作條件下,美香占2號最高產(chǎn)量為8 744 kg/hm2,莉香占最高產(chǎn)量為6 876 kg/hm2。2個品種在相同的施肥條件下存在種間差異。首先,美香占2號與莉香占在 200 OPS 施肥條件下產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因子對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率不同。美香占2號產(chǎn)量在200 OPS施肥條件下高于莉香占。相關(guān)分析表明, 美香占2號的產(chǎn)量與每穗實粒數(shù)、單株分蘗數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān),莉香占產(chǎn)量主要與千粒質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)。其次,美香占2號與莉香在養(yǎng)分需求量上存在明顯差異。在一定范圍內(nèi),美香占2號產(chǎn)量與有機質(zhì)含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(-0.64),而莉香占與有機質(zhì)含量呈負(fù)相關(guān),相關(guān)性沒有達(dá)到顯著水平。這也可以解釋同樣在400 OPS和OPBS施肥條件下, 莉香占產(chǎn)量均顯著高于美香占2號。最后,2個水稻品種生育期不同。到123 d水稻收獲時,美香占2號葉色比莉香占更黃,即美香占2號生育期比莉香占更短。這些表明美香占2號可以作為稻蝦共作條件下本地區(qū)較適合的水稻推廣品種。

同時,在8種施肥方式中,在200 OPS施肥條件美香占2號與莉香占產(chǎn)量均達(dá)到最高,表明在稻蝦共作條件下,以有機肥(3 000 kg/hm2)與磷肥(300 kg/hm2)及土壤改良劑(750 kg/hm2)組合能夠使土壤理化性質(zhì)及水稻養(yǎng)分量達(dá)到生長要求,保持水稻較高的產(chǎn)量,是當(dāng)?shù)氐疚r共作較適合的施肥方式。

3.2 不同施肥方式對土壤理化性質(zhì)與水稻產(chǎn)量比較

本試驗使用8種施肥方式(OP、OPS、OPB、OPBS、100 OPS、200 OPS、300 OPS、400 OPS)進(jìn)行稻蝦種養(yǎng)試驗。前4種施肥方式(OP、OPS、OPB、OPBS)主要探索單一組分如土壤改良劑(S)或生物炭(OPB)及其組合(BS)對土壤改良及水稻生長效果;后4種施肥方式(100 OPS、200 OPS、300 OPS、400 OPS)主要研究有機肥的劑量效應(yīng)對土壤理化條件及水稻生長影響。從表3可以看出,同OP施肥條件下相比,生物炭(OPB)能顯著提升土壤pH值、EC值及土壤通氣孔隙度,但顯著降低土壤容重,對提升土壤有機質(zhì)含量沒有顯著效果。土壤改良劑(OPS)能顯著提升土壤EC值、有機質(zhì)含量、總孔隙度、持水孔隙度和通氣孔隙度,但顯著降低土壤pH值和土壤容重,這是由于腐熟的土壤改良劑含有較多的腐植酸導(dǎo)致的。同OP施肥條件下相比,生物炭和土壤改良劑組合(OPBS)也能顯著提升土壤EC值、有機質(zhì)含量及土壤通氣孔隙度,顯著降低土壤pH值和土壤容重。因此,生物炭和土壤改良劑對土壤改良效果不完全相同。如果在酸性土壤中,可以考慮添加生物炭以提升pH值;而在堿性土壤中比較適合使用土壤改良劑,可以降低土壤的pH值,同時土壤改良劑還可以顯著提升土壤的有機質(zhì)含量和養(yǎng)分含量。

從美香占2號產(chǎn)量上看,施肥方式OPB與OPS對水稻產(chǎn)量具有相同增產(chǎn)效果,2種施肥方式下產(chǎn)量均顯著高于OP施肥方式。而美香占2號產(chǎn)量在OPBS施肥方式下與在OP施肥方式下沒有明顯差別。這表明施用單一組分(B或S)對土壤改良效果優(yōu)于兩者組合(BS)。

從有機肥劑量效應(yīng)上看,比較5種施肥方式(OPS、100 OPS、200 OPS、300 OPS、400 OPS)下的土壤理化性質(zhì)和水稻產(chǎn)量。以O(shè)PS施肥方式為參照,4種施肥方式(100 OPS、200 OPS、300 OPS、400 OPS)主要在EC值、有機質(zhì)含量和土壤容重方面有顯著差異。EC值在施肥方式OPS和400 OPS下顯著高于其他3種施肥方式,而OPS和400 OPS施肥方式的EC值沒有顯著差異。施肥方式 200 OPS 和300 OPS的EC值居中,兩者沒有顯著差異,100 OPS施肥方式的EC值最低。

從有機質(zhì)含量方面看,施肥方式200 OPS和300 OPS有機質(zhì)含量顯著低于其他3種施肥方式(OPS、100 OPS、400 OPS)。

從土壤容重方面看,施肥方式200 OPS和 300 OPS 土壤容重顯著高于其他3種方式施肥方式。EC值是用來測量溶液中可溶性鹽濃度的,一般可以粗略衡量土壤養(yǎng)分含量。但過高的EC值對植物產(chǎn)生毒害;另外,有機質(zhì)含量與土壤容重呈負(fù)相關(guān),土壤容重過低導(dǎo)致保水保肥能力變差。土壤容重也影響土壤的孔隙度與孔隙大小分布以及穿透阻力,影響植株根系的延展,進(jìn)而影響煙株對土壤養(yǎng)分的吸收[9]。因此,并不是有機質(zhì)含量越高產(chǎn)量就越高,糧食產(chǎn)量在一定范圍內(nèi)與有機質(zhì)含量的多少呈正態(tài)分布[18]。

從美香占2號產(chǎn)量角度,以O(shè)PS施肥方式為參照,比較4種施肥方式(100 OPS、200 OPS、300 OPS、400 OPS)下的水稻產(chǎn)量。在200 OPS施肥方式下,美香占2號具有最高的產(chǎn)量,而在300 OPS施肥方式下其產(chǎn)量與在OPS施肥方式下沒有顯著差異,而在在100 OPS和400 OPS施肥方式下美香占2號產(chǎn)量均明顯低于OPS施肥方式下的產(chǎn)量。而對于莉香占而言,在400 OPS施肥方式下其產(chǎn)量明顯高于OPS施肥方式下的產(chǎn)量,這表明莉香占較美香占2號養(yǎng)分需求量更大。

對水稻產(chǎn)量影響較大的因素主要是土壤的pH值、EC 值、有機質(zhì)施用量和土壤容重。參照本研究的高產(chǎn)施肥條件(200 OPS),當(dāng)?shù)赝寥赖膒H值應(yīng)保持在5.99左右,EC值應(yīng)保持在263 μS/cm左右,有機質(zhì)施用量在9.913 g/kg左右,土壤容重在 1.847 g/cm3左右,能夠保證較高的水稻產(chǎn)量。

3.3 陸泉沙島稻田土壤肥力與有機質(zhì)含量的關(guān)系

本試驗在中山市陸泉沙島稻田實施。陸泉沙島屬于江中島嶼,稻田灌溉水直接來自經(jīng)沙質(zhì)土過濾滲入的江水,稻田土壤偏沙壤土。有報道顯示,全國農(nóng)田耕層土壤有機質(zhì)平均含量為24.65 g/kg[10]。本研究測定的中山市陸泉沙島稻田耕層有機質(zhì)含量范圍在9.913～15.102 g/kg,故陸泉沙島稻田土壤有機質(zhì)含量非常低,需要大量補充有機質(zhì)與肥料。有報道顯示,土壤有機質(zhì)含量與產(chǎn)量之間具有顯著正相關(guān)性[11]。中山市陸泉沙島稻田土壤容重在1.339～1.921 g/cm3之間。一般來說,沙土、沙壤土容重 1.2～1.8 g/kg。土壤容重增大,土壤緊實度增大,抑制根系的生長,繼而影響植株地上部生長[16-17],而土壤容重過低則保肥保水性變差。本研究中施用了有機肥,也補充一定量的腐熟的土壤改良劑和生物炭。土壤改良劑是以綠化廢棄物為原料,經(jīng)過粉碎堆肥腐熟的物料,含有大量腐殖酸和一定量氮磷鉀養(yǎng)分,能夠降低土壤pH值[6]。生物炭本身含有大量的堿性物質(zhì),具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),可改變土壤的孔隙性及提高土壤pH 值[11-15]。一般在偏酸性環(huán)境下有利于植物吸收養(yǎng)分。因此,在陸泉沙島稻田不宜添加生物炭,更適合添加腐熟土壤改良劑和有機肥。

總之,本研究主要獲得以下結(jié)論:美香占2號與莉香占2個水稻品種在200 OPS施肥條件下均達(dá)到最高產(chǎn)量,且美香占2號產(chǎn)量明顯高于莉香占。美香占2號養(yǎng)分需求量低于莉香占。美香占2號是本地區(qū)稻蝦共作較適合的推廣品種。200 OPS施肥方式是本地區(qū)較適合的施肥方式。生物炭可以提高土壤pH值和土壤通氣孔隙度,但不能提高土壤總孔隙度和持水孔隙度。土壤改良劑可以降低土壤pH值,全面提高土壤總孔隙度、持水孔隙度及通氣孔隙度。土壤中單獨施用土壤改良劑或生物炭優(yōu)于兩者組合施用。