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水稻强化栽培农艺性状及其生态环境效应的研究

赵利梅  
【摘要】: 水稻强化栽培体系(the System of Rice Intensification,SRI)是一项新的节水栽培技术体系,近年来在国际上引起了强烈的反响,而且争论的焦点主要集中于该项技术体系的增产效应。为了评价该技术体系的产量效应及其对环境生态的影响,从2004到2006年,连续三年进行了田间试验研究。2004年试验设置了水稻强化栽培、覆膜旱作、裸地旱作、常规水作、覆膜强化栽培五个处理,其中,覆膜强化栽培包括三个移栽密度,分别为25cm×30cm、25cm×25cm、25 cm×17 cm;2005年设置了水稻强化栽培与常规水作两个处理;2006年采用裂区设计,设置了水稻强化栽培与常规水作两个主处理,0kghm~(-2)(NO)、80kghm~(-2)(N1)、160kghm~(-2)(N2)、240 kg hm~(-2)(N3)四个施氮量为副处理。各处理重复3次。以常规水作为对照,对三种节水栽培方式(水稻强化栽培、覆膜旱作、裸地旱作)水稻生长发育特性和产量性状,对水稻强化栽培方式下稻田土壤氨挥发、土壤生物学特性、节水效果与水分生产效率、养分吸收利用特性、氮肥利用率进行了研究;并且对强化栽培覆盖地膜的产量效应进行了探讨。主要结果如下: 1.三种节水栽培方式以裸地旱作对水稻干旱胁迫比较严重,其分蘖数、株高、功能叶叶绿素、干物质积累量、根系干重、有效穗、结实率、千粒重显著降低,比常规水作减产44.8%。覆膜旱作促进分蘖的发生,由于成穗率较低,穗型较小,千粒重降低,产量比常规水作降低23.9%。成熟期,覆膜旱作稻株高显著降低,功能叶叶绿素、干物质积累量、根系干重与常规水作差异不大。与常规水作相比,强化栽培促进分蘖的发生,显著提高了有效穗;生育后期功能叶叶绿素、单株干物质积累量、根系干重显著提高,株高无显著差异。2004到2006年,三年数据表明强化栽培产量均有提高,较常规水作分别增产26.4%、11.5%、6.4%~48.4%,有效穗大幅度提高,千粒重、结实率无显著差异,穗粒数显著降低。 2.常规水作与强化栽培产量增加幅度随着施氮量增加明显下降。强化栽培在施氮量80 kg hm~(-2)产量最高,但与施氮量160 kg hm~(-2)的产量没有显著性差异。常规水作在施氮量160 kg hm~(-2)产量最高。与常规水作比较,在施氮量0和80 kghm~(-2)下,强化栽培方式显著提高了稻谷产量,而在160和240 kg hm~(-2),两种栽培方式产量差异不显著。 3.与常规水作相比,强化栽培促进了水稻对养分(N、P、K)的吸收,单株养分吸收总量显著高于常规水作。成熟期,各器官中N、P、K的吸收累积量均高于常规水作,而且N、P、K在籽粒中的分配比例分别比常规水作高5.0%、2.0%、3.0%,在叶片中N、P、K的分配比例比常规水作分别低6.7%、7.3%、12.2%。强化栽培显著提高了N、P、K的产谷效率,分别比常规水作提高21.9%、19.3%、17.0%。 4.无论是常规水作还是强化栽培,随着施氮量的增加,植株吸氮量增加,氮素在穗中的分配比例却下降,而且氮肥农学利用率和偏生产力降低。强化栽培稻氮肥利用率受氮肥施用量影响显著。在施氮量80 kg hm~(-2)水平,强化栽培氮肥农学利用率比常规水作提高47.9%;在施氮量160 kg hm~(-2)、240 kg hm~(-2)水平却显著低于常规水作,分别低44.7%、70.9%。与常规水作相比,不同氮肥水平下,强化栽培均提高了氮肥偏生产力。栽培方式与氮肥施用量的交互作用对氮肥利用率的影响显著。 5.水稻强化栽培对氨挥发动态变化趋势没有影响,但促进了氨的挥发损失,氨挥发损失总量比常规水作平均提高了25.2%。在三次施肥时期,氨挥发损失量为:基肥>分蘖肥>孕穗肥,施用基肥是氨挥发损失的主要时期。 6.与常规水作比较,3种节水栽培方式均有很好的节水效果。2004年,覆膜旱作、裸地旱作总耗水量比常规水作分别节约672.8 mm和631.0 mm,覆膜旱作显著提高了总水分利用效率和灌溉水利用率,但裸地旱作总水分利用率与常规水作差别不大。强化栽培总耗水量在2004、2005、2006年分别比常规水作节约461.5 mm、476.5 mm、830.3 mm,达33.9%、26.9%、36.9%;灌溉水利用率分别提高195.6%、90.1%、130.5%,总水分利用率分别提高91.3%、54.5%、93.5%。在一定范围内施用氮肥可以显著提高水分利用率。 7.与常规水作比较,强化栽培增加了土壤细菌、真菌、放线菌数量;增加了土壤微生物量碳、微生物量氮含量;增加了生育后期土壤微生物量磷含量;提高了分蘖期土壤脲酶、碱性磷酸酶、转化酶、过氧氢酶活性;增加了土壤碱解氮含量,有效磷含量差异不显著。 8.覆膜强化栽培可以促进分蘖的发生,增加有效穗数,但穗粒数、千粒重降低;单株干物质量显著高于常规水作,群体干物质量高于常规水作或持平。而且随着密度的增加,覆膜强化栽培有效穗、穗粒数、结实率降低;单株干物质量增加,群体干物质量降低。与常规水作相比,不同的移栽密度产量效应不同。在本试验的三种密度中,25 cm×30 cm、25 cm×25 cm产量比常规水作分别增加10.3%、3.7%,25 cm×17 cm比常规水作减产1.2%。 综上所述,水稻强化栽培促进水稻的分蘖发生、提高有效穗、根系发达、在生育后期功能叶仍具有较高的叶绿素含量;促进了植株对养分的吸收,提高了养分在籽粒中的分布,增产作用显著;而且在低的施氮量下,增产作用较大。水稻强化栽培有利于土壤生物学特性的提高,节水效果显著,对于水稻生产的可持续发展具有重要意义,但该法采用干湿灌溉的水分管理方式促进了稻田土壤氨的挥发,因此,在水稻强化栽培中合理的氮肥管理至关重要。


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