小麥秸稈覆蓋與氮肥配施對(duì)水稻根系生長(zhǎng)、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

沈亞麗 （江蘇省泰州市高港區(qū)大泗鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心 225328）

施菊芹 （江蘇省泰州市高港區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì) 225328）

小麥秸稈覆蓋與氮肥配施對(duì)水稻根系生長(zhǎng)、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響

沈亞麗 （江蘇省泰州市高港區(qū)大泗鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心 225328）

施菊芹 （江蘇省泰州市高港區(qū)農(nóng)業(yè)委員會(huì) 225328）

為高效利用秸稈資源，解決秸稈焚燒帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，泰州市姜堰地區(qū)開(kāi)展了小麥秸稈覆蓋與氮肥配施對(duì)水稻根系生長(zhǎng)、產(chǎn)量和氮肥利用效率的影響試驗(yàn)。結(jié)果表明，相對(duì)于不覆蓋小麥秸稈的處理，秸稈覆蓋與氮肥（基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥為5∶3∶2）配施，雖因秸稈覆蓋產(chǎn)生的化感作用抑制了水稻根系的生長(zhǎng)（除根體積外），但水稻產(chǎn)量仍最高，達(dá)8 725.3 kg/hm2，且氮肥表觀利用率高達(dá)42.5%。

小麥秸稈覆蓋；水稻；根系；產(chǎn)量；氮肥利用率

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量較世界其他發(fā)展中國(guó)家高，2011年我國(guó)農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量為8.63億t，占世界農(nóng)作物秸稈總產(chǎn)量的30%[1]。由于作物秸稈中含有大量的N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素，因此，秸稈還田對(duì)保持土壤水分和提高土壤肥力及確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。然而，近年來(lái)隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展、農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移、農(nóng)民收入水平的提高，農(nóng)民為了便利，通常將農(nóng)田殘余的秸稈進(jìn)行焚燒處理，不僅污染了環(huán)境，也浪費(fèi)了寶貴的資源，如秸稈中的有機(jī)質(zhì)與氮素經(jīng)過(guò)高溫焚燒，幾乎全部以氣態(tài)形式損失掉，其他元素磷、鉀的殘留也僅為70%左右。同時(shí)，由于秸稈堆漚制成的有機(jī)肥迅速減少，化肥用量持續(xù)增加（尤其是氮肥），導(dǎo)致了肥料利用率低，例如，我國(guó)蘇南地區(qū)的施氮量高達(dá)300 kg/hm2，但化肥氮的利用率平均只有30%左右[2]。研究表明，農(nóng)作物秸稈還田既可提高秸稈資源化利用率與氮肥利用率，減少環(huán)境污染，又能均衡土壤陽(yáng)離子成分，改善土壤pH和理化性狀，提高作物品質(zhì)和氮肥利用率[3]。目前，姜堰地區(qū)關(guān)于秸稈覆蓋還田的應(yīng)用研究較少，因此，筆者研究了該地區(qū)小麥秸稈覆蓋與氮肥配施對(duì)水稻根系生長(zhǎng)、產(chǎn)量及氮肥利用率的影響，以期達(dá)到保水節(jié)肥、高產(chǎn)高效的目的，并為麥稻制兩熟地區(qū)秸稈還田技術(shù)體系提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年5～10月設(shè)在泰州市姜堰區(qū)一農(nóng)民責(zé)任田內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤pH 6.3、有機(jī)質(zhì)含量20.9g/kg、全氮1.7g/kg、堿解氮81.4 mg/kg、速效磷12.2 mg/kg、有效鉀110.8 mg/kg。

試驗(yàn)采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，以秸稈覆蓋還田為主區(qū)、氮肥運(yùn)籌為副區(qū)。試驗(yàn)設(shè)小麥秸稈覆蓋（S1）和無(wú)秸稈覆蓋(S0)兩個(gè)主區(qū)，還田的小麥秸稈切成2～5 cm小段，還田量為5 000 kg/hm2。試驗(yàn)田的施氮量為150 kg/hm2，設(shè)基肥∶拔節(jié)肥∶孕穗肥分別為5∶3∶2（N1）、2∶3∶5（N2）、不施氮（N0）對(duì)照3個(gè)副區(qū)，移栽后10 d施用分蘗肥，水稻倒4葉期施穗肥。磷肥（過(guò)磷酸鈣，含P2O512%）施用量為90 kg/hm2，鉀肥（氯化鉀，含K2O 60%）施用量為120 kg/ hm2，磷、鉀肥全部作基肥一次性施入。每處理重復(fù)4次，每小區(qū)面積20 m2，小區(qū)間筑寬30 cm的田埂，并用塑料薄膜包裹，以防串水串肥。

供試水稻品種為“武運(yùn)粳24號(hào)”，6月6日移栽，每穴3株，行間距20 cm×28 cm。所有處理按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣灌溉、中期采用“夠苗曬田”的方式進(jìn)行水分管理，并確保灌水量一致，其他田間管理均按大面積生產(chǎn)進(jìn)行。

1.2 測(cè)定與計(jì)算方法

于水稻成熟期、小區(qū)收獲前，每小區(qū)取與各小區(qū)平均莖蘗數(shù)一致的水稻植株5株，調(diào)查水稻分蘗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等性狀。各小區(qū)按實(shí)收株數(shù)計(jì)產(chǎn)。

水稻根系調(diào)查：于水稻分蘗期（移栽后20 d）、拔節(jié)期、孕穗期和成熟期，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)選取有代表性水稻4株，并以水稻為中心用直徑20 cm的土鉆取30 cm深的土柱。取出的土柱放入孔徑0.5 mm的尼龍網(wǎng)袋中，用水輕輕沖洗直至泥土全部沖干凈。所獲得的根系用酒精浸泡帶回實(shí)驗(yàn)室，并盡快用根系掃描儀（Expression 10 000 XL）及相關(guān)分析軟件測(cè)定總根長(zhǎng)、根尖數(shù)、根直徑及根表面積等相關(guān)指標(biāo)。

同時(shí)，將地上部帶回實(shí)驗(yàn)室用105 ℃殺青30 min，75℃烘干至恒重，烘干的樣品粉碎后過(guò)0.2 mm篩，經(jīng)硫酸雙氧水消煮后測(cè)定植株體內(nèi)的氮含量。

數(shù)據(jù)用SAS統(tǒng)計(jì)軟件及Excel統(tǒng)計(jì)表分析。供試公式：氮肥表觀利用率（%）=[（施氮區(qū)植株吸氮量-無(wú)氮區(qū)植株吸氮量）/施氮量]×100；氮肥農(nóng)學(xué)利用率（kg/kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)產(chǎn)量）/施氮量；氮肥生理利用率（kg/ kg）=（施氮區(qū)產(chǎn)量-無(wú)氮區(qū)產(chǎn)量）/（施氮區(qū)植株吸氮量-無(wú)氮區(qū)植株吸氮量）。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻根系生長(zhǎng)的差異

試驗(yàn)結(jié)果表明（見(jiàn)表1），秸稈覆蓋與氮肥配合施用對(duì)水稻根系生長(zhǎng)具有顯著影響，在水稻不同生長(zhǎng)時(shí)期，其根系的生長(zhǎng)表現(xiàn)存在差異。從水稻總根長(zhǎng)來(lái)看，秸稈覆蓋可增加分蘗期和孕穗期水稻的根長(zhǎng)，但到成熟期后，秸稈覆蓋處理相對(duì)不覆蓋處理的總根長(zhǎng)有所下降；從不同氮肥運(yùn)籌比例看，分蘗期無(wú)論是秸稈覆蓋還是不覆蓋，均以N1處理的總根長(zhǎng)最長(zhǎng)，可見(jiàn)在基肥中供應(yīng)充足的氮肥有利于水稻發(fā)根。秸稈覆蓋可增加水稻根系直徑，但不同氮肥運(yùn)籌處理間差異不顯著，且水稻不同生育期根直徑的變化基本一致。根表面積的變化趨勢(shì)與總根長(zhǎng)一致，即覆蓋秸稈有利于增加水稻根系表面積，分蘗期和孕穗期以N1處理根表面積最大，成熟期以N2處理根表面積最大。分蘗期和孕穗期根表面積最大的均為S1N1處理，而成熟期根表面積最高的則為S1N2處理。成熟期S1N2處理的根體積最大，為55.9 cm3。不同處理的根干重差異不大，總體而言，不覆蓋秸稈處理略高于秸稈覆蓋處理。

2.2 農(nóng)藝性狀的差異

試驗(yàn)結(jié)果表明（見(jiàn)表2），秸稈覆蓋顯著提高了水稻的有效穗數(shù)，S1N2處理的有效穗數(shù)高達(dá)187萬(wàn)穗/hm2。不同處理間每穗粒數(shù)變化不大。與有效穗數(shù)的變化趨勢(shì)相反，秸稈覆蓋降低了籽粒結(jié)實(shí)率，以不施肥處理的結(jié)實(shí)率較高。總體而言，千粒重隨施氮量的增加而下降。從水稻產(chǎn)量來(lái)看，S1N1處理的產(chǎn)量最高，為8 725.3 kg/hm2，相對(duì)于S1N0處理和S0N0處理分別增產(chǎn)21.1%和31.9%，產(chǎn)量差異顯著；氮肥后移的S1N2處理的產(chǎn)量相對(duì)于S1N1處理有所降低，但差異不顯著。

表1 秸稈覆蓋及氮肥配施對(duì)水稻根系生長(zhǎng)的影響

表2 秸稈覆蓋及氮肥配施對(duì)水稻產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

2.3 氮積累與氮肥利用率的差異

由表3表明，氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻不同生長(zhǎng)時(shí)期氮積累量的影響不同，移栽-分蘗期無(wú)論覆蓋秸稈與否，氮積累最多的均為基肥比例高的N1處理，且以S1N1處理的氮積累最高，為36.9 kg/hm2，相對(duì)S0N0處理增加65.5%；而到了分蘗-拔節(jié)、拔節(jié)-成熟期，氮積累則以后期追肥的N2處理最高，但仍表現(xiàn)為秸稈覆蓋處理的增幅較大；從最終的總氮積累量來(lái)看，后期追肥處理的氮積累最高，以S1N2處理最高，為179.8 kg/hm2。同時(shí)，后期追肥比例越大，氮肥表觀利用率越高，S1N2的處理氮肥表觀利用率高達(dá)48.6%，但生理利用率卻明顯下降。

表3 秸稈覆蓋及氮肥配施對(duì)水稻氮積累量與氮肥利用率的影響

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，在秸稈覆蓋條件下，水稻分蘗期各處理的總根長(zhǎng)還能高于對(duì)應(yīng)的不覆蓋處理，但到成熟期后，水稻根干重等根系各項(xiàng)指標(biāo)（除根體積外）均低于不覆蓋處理，證明秸稈覆蓋產(chǎn)生的化感作用抑制了水稻根系的生長(zhǎng)[4]；同樣秸稈覆蓋處理下，在分蘗期，基肥比例大的N1處理的水稻總根長(zhǎng)、根表面積及根體積等指標(biāo)均較高，但到成熟期后，重施穗肥的N2處理的水稻根系生長(zhǎng)各指標(biāo)有所緩解。秸稈覆蓋能顯著提高水稻的產(chǎn)量，但僅依靠秸稈覆蓋不能滿足水稻生長(zhǎng)的氮需求，仍需要一定的氮肥投入，這是因?yàn)樾←溄斩捥嫉雀撸⑸锔庑枰拇罅康牡剩虼嗽诮斩捀采w前提下，增加氮肥基肥比例有利于提高水稻產(chǎn)量，這與前人的研究結(jié)果一致[5]，也再次證明了氮肥基肥的重要性，以S1N1處理產(chǎn)量最高，為8 725.3 kg/hm2。同時(shí)，秸稈覆蓋處理水稻的總氮素積累、氮素表觀利用率均比無(wú)秸稈覆蓋的處理高，這與當(dāng)前研究一致[6]；然而在不同氮肥運(yùn)籌條件下，追肥比例大的N2處理的氮肥表觀利用率較基肥比例大的N1處理高，主要是因?yàn)樗竞笃诟瞪L(zhǎng)已完成，后期追肥越多，其吸收利用效率越高。

綜合分析，小麥秸稈覆蓋雖影響了水稻根系生長(zhǎng)，但有助于水稻干物質(zhì)和氮素的積累，提高了氮肥利用率。綜合考慮，以在秸稈覆蓋前提下，基肥∶分蘗肥∶孕穗肥為5∶3∶2的氮肥運(yùn)籌模式為最優(yōu)，增加了水稻有效穗數(shù)，提高了水稻抽穗至成熟期的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率與氮肥利用率，且產(chǎn)量最高，適合在泰州市姜堰地區(qū)推廣應(yīng)用。

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2016-07-08