不同氮肥水平下蚯蚓糞施用對水稻生長特性及產(chǎn)量的影響

趙春容 單雙呂 王玉梅 羅凱 周雪峰 黃敏 張恒棟 范龍 曹放波 陳佳娜 方升亮 鄒應斌

（湖南農(nóng)業(yè)大學南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙410128；*通訊作者：ybzou123@126.com）

不同氮肥水平下蚯蚓糞施用對水稻生長特性及產(chǎn)量的影響

趙春容 單雙呂 王玉梅 羅凱 周雪峰 黃敏 張恒棟 范龍 曹放波 陳佳娜 方升亮 鄒應斌*

（湖南農(nóng)業(yè)大學南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，長沙410128；*通訊作者：ybzou123@126.com）

以兩優(yōu)培九為材料，采用大田微區(qū)試驗，研究不同氮肥水平（N1，9 g/m2；N2，12 g/m2；N3，15 g/m2）下不同蚯蚓糞施用量（EC0，0；EC1，16.88 kg/m2；EC2，33.76 kg/m2）對水稻生長及產(chǎn)量形成的影響。結果表明，移栽40 d后EC2和EC1處理的莖蘗數(shù)均顯著高于EC0（P<0.05）；幼穗分化期和乳熟期EC0處理的SPAD值均顯著低于EC1和EC2處理（P<0.05）；齊穗期EC0處理的葉面積指數(shù)分別比EC1和EC2處理低32.7%和80.7%，地上部總干物質(zhì)量分別比EC1和EC2處理低30.6%和59.8%；成熟期有效穗數(shù)、地上部干物質(zhì)量和水稻產(chǎn)量均表現(xiàn)為EC2＞EC1＞EC0，EC2和EC1處理的有效穗數(shù)分別比EC0處理多41.5%和21.3%、地上部干物質(zhì)量分別比EC0處理高47.7%和25.8%、產(chǎn)量分別比EC0處理高35.4%和34.3%。由此可見，施用蚯蚓糞便可促進水稻分蘗，提高水稻葉面積、SPAD值和地上部干物質(zhì)量，進而提高水稻籽粒產(chǎn)量。

蚯蚓糞便；水稻；生長特性；產(chǎn)量

化肥、除草劑等科技成果的運用給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來效益的同時，也對環(huán)境產(chǎn)生了一系列負面影響。研究發(fā)現(xiàn)，蚯蚓在作物秸稈、動物畜禽糞便及工業(yè)廢棄物等有機廢棄物的分解、處理方面表現(xiàn)出很大的潛力[1-3]。蚯蚓不僅能夠分解多種污染環(huán)境的廢棄物，還能夠在將它們堆制、發(fā)酵、食用排出體內(nèi)形成蚯蚓糞。蚯蚓糞顆粒均勻，保水透氣能力比一般土壤高，具有較大的表面積和膠體網(wǎng)狀特性[4]。此外，蚯蚓糞還富含植物生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，包括N、P、K、Fe、Mo、Zn、C等元素和大量有益菌[5-7]，被廣泛應用于園藝作物[8-10]和農(nóng)藝作物[11-12]，并發(fā)揮了積極作用。有研究發(fā)現(xiàn)，將蚯蚓糞便添加到水稻育苗基質(zhì)中，秧苗的發(fā)根數(shù)量、根長、白根數(shù)、根鮮質(zhì)量和干物質(zhì)積累均得到提高[13-15]。蔡樹美等[16]采用盆栽試驗研究高、中、低氮水平下施用蚯蚓糞對水稻生長及根系活力的影響時發(fā)現(xiàn)，增施蚯蚓糞能明顯改善水稻根系與地上部生長，并能提高根系活力。前人探究蚯蚓糞便對水稻生長的影響主要集中在苗期和抽穗以前，對水稻產(chǎn)量形成的影響研究較少。且在以上試驗中，蚯蚓的糞便大都取自用牛糞、羊糞、豬糞等糞肥喂養(yǎng)的蚯蚓，取自于田間自然狀態(tài)（如油菜田）的蚯蚓糞便作為試驗材料目前還鮮有報道。本試驗以油菜田中的蚯蚓糞便為材料，在中、低氮水平下探究蚯蚓糞便施用對水稻生長及產(chǎn)量的影響，以期為今后合理利用蚯蚓糞便改良稻田土壤和提高水稻產(chǎn)量提供理論參考。

表1 試驗田土壤和蚯蚓糞化學特性

1 材料和方法

1.1 試驗材料和地點

于2016年在湖南農(nóng)業(yè)大學耘園基地進行大田微區(qū)試驗。微區(qū)采用PVC板圍成，面積為40 cm×40 cm。供試品種為雜交水稻兩優(yōu)培九。試驗中的蚯蚓糞便取自于油菜田。試驗田土壤和蚯蚓糞化學特性見表1。

1.2 試驗設計

采用裂區(qū)設計，氮肥處理為主處理，蚯蚓糞便處理為副處理，設9個重復；氮肥采用15N尿素（豐度：5.18%），設3個水平：N1，9 g/m2；N2，12 g/m2；N3，15 g/m2，用量分別相當于90、120、150 kg/hm2，按基肥占50%、蘗肥占30%、穗肥占20%的配比施用；蚯蚓糞便設3個水平：EC0，0；EC1，16.88 kg/m2；EC2，33.76 kg/m2，一次性基施。濕潤育秧，秧齡25 d，每個微區(qū)種植4叢，每叢1苗；磷肥用鈣鎂磷肥（P2O54.8 g/m2），一次性基施；鉀肥用氯化鉀（K2O 8.4 g/m2），按基肥50%、穗肥50%施用。其他管理按照當?shù)馗弋a(chǎn)栽培田。

圖1 不同處理對水稻分蘗發(fā)生的影響

圖2 蚯蚓糞施用對水稻劍葉SPAD值的影響

1.3 測定項目與方法

1.3.1 分蘗動態(tài)

從秧苗返青開始，每3 d計數(shù)1次分蘗。

1.3.2 葉片SPAD值

采用SPAD-502葉綠素儀，分別在分蘗中期、幼穗分化期、齊穗期、灌漿期、乳熟期測定樣品最上一片全展葉，每個微區(qū)選取4片，每片葉測3個點（上、中、下），取平均值作為該區(qū)域內(nèi)的SPAD測定值。

1.3.3 葉面積指數(shù)

于齊穗期，從不同處理的微區(qū)中選取具有代表性的水稻植株1叢，摘下綠色葉片，用LI-3000葉面積儀測定葉面積，并計算葉面積指數(shù)（LAI=葉片總面積/土地面積）。

1.3.4 干物質(zhì)量

于齊穗期和成熟期，從不同處理的微區(qū)中取水稻植株4叢，齊穗期將植株分成穗、葉、莖3部分，成熟期將植株分成實粒、秕粒、剩余地上部分，于105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，再于70℃烘至恒質(zhì)量后稱干物質(zhì)量。

1.3.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構成

于成熟期，從不同處理的微區(qū)中取水稻植株4叢，計數(shù)有效穗數(shù)，人工脫粒；用水選法分選出實粒和秕粒，分別稱重，稱出總質(zhì)量，秕粒全部計數(shù)，從實粒中稱取3份30 g樣品分別計數(shù)。計算每穗粒數(shù)、結實率、粒重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

采用Microsoft Excel 2003整理數(shù)據(jù)，Statistix 8.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，多重比較采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 對水稻分蘗發(fā)生的影響

由圖1可知，N1水平下，移栽后15～40 d，EC1處理的分蘗數(shù)最高，移栽40 d以后，EC2處理的分蘗數(shù)最高，在整個觀測時期EC0處理均為最低；N2水平下，移栽后15～28 d，EC0處理的分蘗數(shù)為最高，EC1處理分蘗數(shù)最低，移栽36 d以后EC2處理最高，EC0處理最低；N3水平下，移栽后15～36 d分蘗數(shù)均表現(xiàn)為EC0＞EC1＞EC2，移栽36 d以后分蘗數(shù)表現(xiàn)為EC2＞EC1＞EC0。總的來說，3種施氮水平下，移栽40 d后，莖蘗數(shù)表現(xiàn)為EC2＞EC1＞EC0。

2.2 對水稻葉片SPAD值的影響

從圖2可知，分蘗中期，EC1處理的SPAD值最高，為41.3，EC2處理的SPAD值最低，為39.9；幼穗分化期，EC0處理的SPAD值最低，比EC1處理低2.2，比EC2處理低3.2；齊穗期和灌漿期，EC0、EC1和EC2處理之間的SPAD值無顯著差異（P＞0.05）；乳熟期，EC2的SPAD值最高，比EC0處理高5.8，比EC1處理高1.8。

2.3 對水稻葉面積和地上部干物質(zhì)量的影響

由表2可知，齊穗期葉面積指數(shù)、地上部總干物質(zhì)量、葉干質(zhì)量、穗干質(zhì)量以及莖稈干質(zhì)量都表現(xiàn)為EC2＞EC1＞EC0。EC0處理的葉面積指數(shù)分別比EC1和EC2處理低32.7%和80.7%；地上部總干物質(zhì)量分別比EC1和EC2處理低30.6%和59.8%；葉干質(zhì)量分別比EC1和EC2處理低32.7%和71.0%；穗干質(zhì)量分別比EC1和EC2處理低17.6%和33.2%；莖稈干質(zhì)量分別比EC1和EC2處理低30.4%和56.5%。方差分析表明，中、低氮水平下施用蚯蚓糞便在齊穗期極顯著增大了水稻葉面積指數(shù)、提高了地上部干物質(zhì)量（p＜0.01），且增幅隨著蚯蚓糞便用量的增加而增加。

表2 齊穗期地上各部分干物質(zhì)量及葉面積指數(shù)

表3 中低氮水平下施用蚯蚓糞便對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構成的影響

2.4 蚯蚓糞施用對水稻產(chǎn)量和產(chǎn)量構成的影響

由表3可知，成熟期水稻產(chǎn)量、有效穗數(shù)、千粒重和地上部干物質(zhì)量均表現(xiàn)為EC2＞EC1＞EC0。EC2和EC1處理的產(chǎn)量分別比EC0處理高35.4%和34.3%；EC2和EC1處理的有效穗數(shù)分別比 EC0處理多 41.5%和21.3%；EC2和EC1處理的地上部干物質(zhì)量分別比EC0處理高47.7%和25.8%；EC2和EC1處理的千粒重平均比EC0處理高1.8%。但EC2處理的每穗粒數(shù)和結實率最低，分別為174粒和64.8%。方差分析表明，中、低氮水平下施用蚯蚓糞便極顯著提高了有效穗數(shù)、地上部干物質(zhì)量和產(chǎn)量（p＜0.01），且增幅隨著蚯蚓糞便用量的增加而增加。

3 結論與討論

本試驗結果表明，在中、低氮水平下施用蚯蚓糞便顯著增加了水稻產(chǎn)量。從產(chǎn)量構成上來看，有效穗數(shù)顯著提高是增產(chǎn)的主要原因。由表3可知，隨著蚯蚓糞便用量的增加，有效穗數(shù)增加。EC2和EC1處理的有效穗數(shù)均極顯著高于EC0處理（p＜0.01），分別高出41.5%和21.3%。但是，從圖1可知，在水稻移栽后40 d以內(nèi)，水稻植株分蘗速率不與蚯蚓糞便的添加量呈正相關，在N1水平下，移栽后40 d內(nèi)分蘗數(shù)最多的是EC1處理，而在N2和N3水平下，移栽后28 d內(nèi)分蘗數(shù)最多的是EC0處理。這與蔡樹美[16]的試驗結果不一致，可能是由于在本試驗中，試驗田基礎地力較好，加上油菜田中的蚯蚓糞便含氮量高導致微區(qū)富營養(yǎng)化，限制了水稻植株的分蘗，隨著水稻植株不斷生長對營養(yǎng)物質(zhì)的需求增多，蚯蚓糞便里面的營養(yǎng)物質(zhì)在水稻生長后期才被植株根系吸收從而發(fā)揮作用。

作物產(chǎn)量形成的實質(zhì)是源庫互作的過程[17]。由表2可知，蚯蚓糞便的施用增加了齊穗期水稻葉面積指數(shù)和地上各部分干物質(zhì)量，相當于同時增加了源、庫從而促使產(chǎn)量提高。同時，由圖2可知，在幼穗分化期和乳熟期，蚯蚓糞便的施用顯著提高了水稻劍葉SPAD值。SPAD值的大小反映了葉片含氮量和葉綠素含量[18－19]，同時也反映了該時期水稻葉片的光合能力。說明添加蚯蚓糞便能夠增強幼穗分化期和乳熟期的光合作用，從而促進水稻產(chǎn)量提高。由于本試驗是在大田微區(qū)條件下進行，不能完全等同于大田試驗，同時，供試品種只有1個，存在一定的局限性，因此有必要在大田試驗中采用不同品種作進一步研究。

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Effects of Earthworm Casts Application on Growth and Yield of Rice under Different Nitrogen Rate

ZHAO Chunrong,SHAN Shuanglü,WANG Yumei,LUO Kai,ZHOU Xuefeng,HUANG Min,ZHANG Hengdong,FAN Long,CAO Fangbo,CHEN Jiana,FANG Shengliang,ZOU Yingbin*
（Hunan Agricultural University/Southern Regional Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops,Changsha 410128,China;*Corresponding author:ybzou123＠126.com）

In order to explore the effects of earthworm casts on growth and yield of rice under different nitrogen application rate,a micro－plot field experiment was conducted under three levels of nitrogen fertilizer（N1,9 g/m2;N2，12 g/m2;N3，15 g/m2）and three levels of earthworm casts（EC0,0;EC1,16.88 kg/m2;EC2,33.76 kg/m2）.The results showed that the grain yield,effective panicle numbers and shoot dry weight under different nitrogen levels all ranked as EC2＞EC1＞EC0.The grain yield of EC2and EC1were higher than EC0by 35.4%and 34.3%,respectively.Compared with EC0,EC2and EC1had more effective panicle numbers by 41.5%and 21.3%, respectively.Above ground biomass of EC2and EC1were higher than EC0by 47.7%and 25.8%,respectively.The leaf area of EC0was lower than EC1and EC2by 7.1%and 21.4%,and shoot dry weight was lower than EC1and EC2by 30.6%and 59.8%,respectively at heading stage.The tiller numbers of EC2and EC1were significantly higher than EC0after transplanting for 40 days（P＜0.05）.As well as SPAD values in EC0was significantly lower than those in EC2and EC1at panicle initiation stage and milk－rape stage（P＜0.05）.However,there were no significant effect on nitrogen absorption from chemical fertilizer in rice growth period（P＞0.05）.The study indicated that applying appropriate amount of earthworm casts could increase the panicle rate,leaf area,SPAD value and shoot dry weight of rice which finally enhance the grain yield.

earthworm casts;rice;growth;yield

S511.062

A

1006-8082（2017）04-0067-04

2017－05－30