不同栽培和灌溉方式對冷浸稻田還原性物質(zhì)及水稻生長的影響

劉 杰，羅尊長，肖小平，余崇祥，洪 曦，孫 耿，唐海明

(湖南省土壤肥料研究所，長沙 410125)

冷浸田是指長期受水浸漬的一類水田［1，2］，主要分布在山區(qū)丘陵谷地、平原湖沼低洼地，以及山塘、水庫堤壩的下部等區(qū)域。屬潛育型水稻土，土壤剖面構(gòu)型的主要特征是發(fā)育有藍灰色的潛育層(G)。土壤受積滯水分的長期浸漬，土體封閉于靜水狀態(tài)下，難以通氣與氧化;同時，在易分解的有機物還原影響下，使土壤及積滯水的Eh值下降，土壤中的Fe、Mn處于還原低價狀態(tài)，土體顯青色或青黑色［3］。地下水位高，冷、爛、酸、毒、瘦及潛在肥力不能發(fā)揮是冷浸田的重要特征［4］。

興修水利、開溝排水等工程措施是改良冷浸田的基本策略，也是發(fā)揮其他改良措施的前提條件。陳士平等［5］研究認為，采用塑料波紋管改造山區(qū)冷浸田，可使耕層土壤除漬、土體收縮、水溫和土溫升高、理化性狀改善，最終水稻增產(chǎn)29.7%。朱玲玲［6］研究認為，以石砌工程措施為中心，并結(jié)合栽培管理措施改良冷浸田，可提高水稻產(chǎn)量。沈秀英等［7］采用“W”模式改造冷浸田，即在冷浸田里挖地成溝，形成壟溝相間、高壟低溝的“W”模式，也能達到增產(chǎn)效果。前人大多著眼于起壟栽培［8，9］或濕潤灌溉［10～12］單項技術(shù)研究，而較少采用栽培和灌溉組合的農(nóng)藝措施。本研究結(jié)合起壟栽培和濕潤灌溉技術(shù)，探討其對冷浸田還原性物質(zhì)的消減和水稻生長及產(chǎn)量的影響，以期為改良冷浸型中低產(chǎn)稻田，提高水稻產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計及施肥管理

試驗地點位于湖南省瀏陽市鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)柏樹村。試驗田為冷浸田。試驗前耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分性狀為:pH 5.1，有機質(zhì)含量 30.0 g/kg，全氮 1.8 g/kg，全磷0.5 g/kg，全鉀 20.1 g/kg，堿解氮 168 mg/kg，有效磷0.2 mg/kg，速效鉀32 mg/kg。試驗設(shè)4個處理:①起壟栽培濕潤灌溉;②起壟栽培常規(guī)灌溉;③平田栽培濕潤灌溉;④平田栽培常規(guī)灌溉。隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，共12個小區(qū)，小區(qū)面積53 m2。小區(qū)間作田埂分開，并覆膜。

早稻施氮肥為尿素，按純氮165 kg/hm2施用;磷肥為過磷酸鈣，按P2O590 kg/hm2施用;鉀肥為氯化鉀，按K2O 105 kg/hm2施用。磷肥做基肥一次性施用;氮肥和鉀肥分基肥和追肥施用，氮肥基肥∶追肥∶追肥=6∶2∶2，追肥分別在分蘗期(移栽后一個星期)和孕穗期追施，鉀肥基肥∶追肥=1∶1。晚稻施氮肥為尿素，按純氮180 kg/hm2施用;磷肥為過磷酸鈣，按P2O572 kg/hm2施用;鉀肥為氯化鉀，按K2O 126 kg/hm2施用。磷肥做基肥一次性施用;氮肥和鉀肥分基肥和追肥施用，氮肥基肥∶追肥∶追肥=6∶2.5∶1.5，鉀肥基肥∶追肥 =1∶1。

1.2 起壟栽培濕潤灌溉管理

拋秧前，在田四周開圍溝，深25 cm，寬30 cm，每隔1.5～2 m開一條排水溝，深20 cm，寬25 cm，將開溝泥土放入廂面并整平。采用濕潤灌溉，插秧后灌水5 cm，促其返青。返青后將水排至田面，讓其自然落干，直至田面開絲坼，或當(dāng)溝內(nèi)水位干至距離田表5～7 cm時，再灌水至田面。如此往復(fù)，保持土壤濕潤。

1.3 取樣及分析測定方法

在作物生長期間定期觀測作物的生長發(fā)育狀況，每5 d觀測一次莖蘗數(shù)。于成熟期收獲測定水稻產(chǎn)量，每小區(qū)取樣5穴帶回室內(nèi)考察產(chǎn)量構(gòu)成因素。于水稻分蘗盛期，用S型多點取樣法采集0～20 cm耕層土壤樣品，分別過2 mm篩和0.149 mm篩，用于分析測定。

土壤還原性物質(zhì)總量測定采用重鉻酸鉀氧化法，土壤活性還原物質(zhì)含量測定采用高錳酸鉀滴定法，亞錳測定采用高碘酸鉀比色法，亞鐵測定采用鄰菲羅啉或 α，α'－聯(lián)吡啶比色法［13］。

于水稻分蘗盛期測定葉綠素含量和根系活力。葉綠素含量及根系活力均采用常規(guī)法測定［14］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel和 SPSS 16.0進行數(shù)據(jù)分析，用Duncan法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培與灌溉方式對冷浸田土壤還原性物質(zhì)的影響

從表1可見，濕潤灌溉處理的土壤還原物質(zhì)總量和活性還原物質(zhì)含量均低于常規(guī)灌溉處理，亞鐵和亞錳離子含量均以起壟栽培濕潤灌溉處理最低。起壟栽培結(jié)合濕潤灌溉還原物質(zhì)總量、活性還原物質(zhì)和亞鐵含量分別為13.04、5.04和6.07 cmol/kg，比平栽常規(guī)灌溉分別降低了15.9%、21.9%和18.2%。可見，起壟栽培結(jié)合濕潤灌溉能明顯消減土壤還原性物質(zhì)毒害。

表1 各處理的土壤還原性物質(zhì)含量(cmol/kg)比較

2.2 不同栽培與灌溉方式對冷浸田早稻分蘗的影響

從圖1可見，起壟栽培和濕潤灌溉都能促進早稻分蘗。分蘗末期以平田栽培處理分蘗數(shù)較低，平均為24個/穴，起壟栽培濕潤灌溉處理分蘗數(shù)最多，達30個/穴，增加了25%。

圖1 各處理的早稻分蘗動態(tài)

2.3 不同栽培與灌溉方式對冷浸田水稻葉綠素含量的影響

從表2可見，早晚稻分蘗旺盛期，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均以平田栽培濕潤灌溉處理最高，該處理早稻葉綠素總量達6.24 mg/g，晚稻葉綠素總量達5.47 mg/g;其次是起壟栽培濕潤灌溉處理，其早稻葉綠素總量為5.89 mg/g，晚稻葉綠素總量為5.43 mg/g。可見，起壟栽培對水稻葉綠素合成影響不大，而濕潤灌溉能有效促進水稻分蘗期葉綠素合成，從而為提高水稻光合速率奠定基礎(chǔ)。

表2 不同栽培和灌溉方式下水稻葉綠素含量(mg/g)

2.4 不同栽培與灌溉方式對冷浸田早稻根系活力的影響

起壟栽培結(jié)合濕潤灌溉明顯提高了水稻根系活力。起壟栽培結(jié)合濕潤灌溉處理水稻根系活力達133.4 μg/g·h，分別比起壟栽培常規(guī)灌溉(109.2 μg/g·h)、平田栽培濕潤灌溉(101.3 μg/g·h)和平田栽培常規(guī)灌溉(76.1 μg/g·h)高出約22%、32%和75%。

2.5 不同栽培與灌溉方式對冷浸田水稻產(chǎn)量的影響

從表3可見，早稻起壟栽培濕潤灌溉處理產(chǎn)量最高，達6 150.0 kg/hm2，比平田栽培常規(guī)灌溉處理增產(chǎn)10.8%，較平田栽培濕潤灌溉處理增產(chǎn)8.3%，增產(chǎn)達極顯著水平。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，起壟栽培濕潤灌溉技術(shù)明顯提高了早稻有效穗數(shù)和結(jié)實率，說明在早稻季低溫、浸水的條件下，采取起壟栽培并結(jié)合濕潤灌溉對冷浸田早稻增產(chǎn)有促進作用。

晚稻起壟栽培濕潤灌溉處理產(chǎn)量為6 370.5 kg/hm2，而平田栽培常規(guī)灌溉處理產(chǎn)量較高，達6 706.5 kg/hm2，起壟栽培濕潤灌溉處理較平田栽培常規(guī)灌溉處理減產(chǎn)5%，主要是起壟栽培濕潤灌溉處理的有效穗數(shù)較低。

表3 不同栽培和灌溉方式下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

3 討論與結(jié)論

與平田栽培常規(guī)灌溉比較，起壟栽培濕潤灌溉的冷浸田土壤活性還原物質(zhì)含量和亞鐵含量分別降低21.9%和18.2%，還原性物質(zhì)毒害的障礙因子得到消減，冷浸田的氧化性能得到提升，從而使得水稻葉綠素總量增加38%，根系活力提高75%。水稻光合作用的增強和地下部養(yǎng)分吸收能力的提高，促使早稻分蘗數(shù)增加25%，水稻籽粒干物質(zhì)積累量增加，結(jié)實率提高，最終增產(chǎn)10.8%。這與朱青等［15］的試驗結(jié)果一致，說明起壟栽培結(jié)合濕潤灌溉方式是適合于冷浸田早稻增產(chǎn)的農(nóng)水管理措施。

采取起壟栽培結(jié)合濕潤灌溉技術(shù)明顯提高了早稻有效分蘗數(shù)、結(jié)實率和產(chǎn)量，但卻降低了晚稻的有效分蘗數(shù)，可能因當(dāng)年晚稻分蘗期遇上干旱，氣溫很高，濕潤灌溉技術(shù)不易控制，當(dāng)水位干至土層下7 cm時，覆水不足，導(dǎo)致土溫隨氣溫變化影響很大，過高的土溫不適宜于水稻分蘗生長，且根系區(qū)缺水也會影響植物營養(yǎng)元素通過質(zhì)流對水稻的供給，導(dǎo)致晚稻產(chǎn)量降低［16］，尚需進一步開展試驗研究。

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