煙稈生物炭對直播稻生長的影響

劉 丹, 婁惠婕, 馮章麗, 付輝燦, 陳 艷,吳亞男, 鄧力喜, 顏 雄, 隋常玲

(1.遵義師范學院生物與農業科技學院, 貴州 遵義 563006;2.湄潭縣科技發展服務中心, 貴州 湄潭 564110; 3.遵義師范學院資源與環境學院, 貴州 遵義 563006)

直播稻具有省時、省工、機械化操作方便等優點[1-2]。近年來,隨著我國經濟的快速發展,城市建設加劇,城市規模擴大,農村人口大量轉移,導致農村勞動力缺乏,開展農業輕簡化栽培勢在必行。特別是稻田除草技術的不斷完善和優良抗性新品種的選育,為水稻直播種植提供了良好的技術基礎和效益動力,促使直播稻面積呈發展擴大趨勢。

我國直播稻栽培已有數千年的歷史[3]。20世紀五六十年代,許多國營農場在水稻生產上采用直播種稻,但由于當時草害重,產量低,而后又改為大田移栽。為了充分發揮直播稻的生產潛力,研究者針對直播稻生產過程中存在的問題開展了相關研究。金千瑜等[4]對我國南方直播稻生產中遇到的若干問題及其技術對策進行了研究,認為目前限制南方地區直播稻發展的主要因素在品種、全苗保苗、抗倒伏、防除雜草以及農藝農機配套等技術環節上。劉利成等[5]分析了我國直播稻生產概況與品種選育策略,指出了直播稻在抗倒伏、出苗率、耐冷性、防治雜草以及生育期等方面存在的問題,并提出了培育“生育期適中、抗倒伏、耐低溫、耐低氧萌發”的適合直播的水稻新品種選育策略。由此可見,品種和技術是限制直播稻發展的關鍵。

目前,生物炭作為我國最具潛力新興產業,受到研究者的廣泛關注。研究表明[6-7],適量的生物炭不僅能提高水稻的產量,而且能顯著提高莖稈抗折力。同時,生物炭對農田雜草發生和土壤農藥殘留也存在影響[8-9]。明確生物炭對直播稻的產量、抗性以及稻田雜草發生的影響,對于提升直播稻栽培技術水平意義重大。然而至今為止,有關生物炭在直播稻上的研究鮮見報道。因此,本實驗采取盆栽直播的方式,研究了不同煙桿生物炭施入量和不同播種密度對直播稻生長的影響,以期為水稻直播輕簡化栽培技術發展尋求新的思路和提供基礎數據支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗以全國優質稻品種食味品質鑒評優質秈稻金獎品種農香42為材料,選用的煙稈生物炭(pH為9.18,C含量為48.30%,N含量為1.5%,全磷含量為2.38 g/kg,全鉀含量為24.37 g/kg),由貴州金葉豐農藝科技有限公司生產提供。

1.2 試驗設計

試驗于2021年在遵義師范學院新蒲校區進行,采用盆栽方式,塑料盆規格為直徑22 cm、深28.5 cm,每盆裝風干土6 kg。

煙稈生物炭設置4個濃度梯度,分別為C 0(0 t/hm2)、C 5(5 t/hm2)、C 10(10 t/hm2)、C 20(20 t/hm2)。播種密度設置3個密度梯度,分別為M 1(5穴/盆)、M 2(10穴/盆)、M 3(20穴/盆)。在播種前,將煙稈生物炭施入盆中,使其與土壤充分混勻,播種時挑選籽粒飽滿的種子,按照不同密度均勻的播于盆中,每個處理3次重復。其他栽培管理同當地一般生產田。

1.3 試驗測定內容與方法

播種后,于分蘗期(6月5日)開始進行分蘗動態測定,每隔7 d調查一次,至分蘗盛期為止。

在第一次調查分蘗時,對調查的水稻植株進行掛牌標記,下一次調查在標記的植株上進行。每盆調查2穴,每個處理調查3盆。于水稻分蘗期和齊穗期利用SPAD-502 plus葉綠素儀測定葉片葉綠素含量,每個處理測定2盆,每盆選取水稻2穴,測定其倒一葉的上部、中部和下部三處,并計算平均值作為SPAD測定值。于成熟期進行考種,在每個處理中選取長勢一致的5個稻穗,室溫放置至恒重后,進行穗部農藝性狀調查。調查的指標包括穗長、穗粒數、實粒數、一次枝梗數、二次枝梗數、結實率以及千粒重等7個性狀。調查方法參照韓龍植等編著的《水稻種質資源描述規范和數據標準》[10]進行。

1.4 數據處理

采用Excel軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 煙稈生物炭對直播稻分蘗動態的影響

由表1可知,施入煙稈生物炭對直播稻農香42的分蘗存在影響,其中C 20濃度的煙稈生物炭抑制農香42的生長(圖1)。同一煙稈生物炭濃度下,隨著播種密度的增加,農香42分蘗數呈減少趨勢,且C 5分蘗數減少的幅度大于C 10。在相同播種密度下,除高播種密度M 3外,其他兩個密度(M 1、M 2)時農香42最大分蘗數均表現為C 5>C 0>C 10。進一步分析發現,施入煙稈生物炭影響直播稻農香42生育進程。在M 1時,煙稈生物炭導致直播稻分蘗盛期延遲,在C 5時分蘗盛期為7月3日,而C 10時分蘗盛期為7月10日;在M 2密度時,直播稻在C 5和C 0的分蘗盛期時間相同,為7月3日,但C 10的分蘗盛期卻延遲到7月10日。在M 3時,直播稻在C 5、C 10和C 0的分蘗盛期時間相同,均為6月26日。

注:A、B、C、D依次代表煙稈生物炭濃度為C 0、C 5、C 10、C 20。

表1 煙稈生物炭對直播稻分蘗動態的影響

2.2 煙稈生物炭對直播稻葉片葉綠素含量的影響

對直播稻農香42分蘗期和齊穗期葉片葉綠素含量進行測定。由表2可知,在分蘗期,煙稈生物炭處理后農香42葉片葉綠色SPAD降低,同一煙稈生物炭濃度下,不同播種密度的農香42葉片SPAD值變化趨勢一致,表現為M 1播種密度時葉片SPAD最大,M 3播種密度時葉片SPAD最小。在齊穗期,高濃度煙稈生物炭(C10)處理能夠增加葉片SPAD值,且不同濃度煙稈生物炭表現存在差異,其中C 5表現為M 1播種密度時的葉片SPAD值最大,而C 10表現為M 3播種密度時的葉片SPAD值最大。

表2 煙稈生物炭對不同時期直播稻葉片SPAD的影響

2.3 煙稈生物炭對直播稻穗部性狀的影響

由表3可知,施入煙稈生物炭對農香42成熟期主要農藝性狀存在影響。除結實率和千粒重2個性狀外,同一煙稈生物炭濃度下的穗長、一次枝梗數、二次枝梗數、穗粒數以及實粒數等5個性狀均表現為M 1>M 2>M 3。進一步分析發現,同一播種密度下不同煙稈生物炭濃度對農香42農藝性狀的影響也存在差異,其中C 10 M 1處理時穗長、二次枝梗數和實粒數最大,C 5 M 3、C 5 M 1處理時,結實率和千粒重最大。

表3 煙稈生物炭對直播稻重要農藝性狀的影響

3 結論與討論

近年來,隨著社會經濟發展和農業產業要素的變革,水稻輕簡化栽培已成為水稻產業可持續發展的重要方式。水稻直播是開展輕簡化栽培的重要途徑,為了充分發揮直播稻栽培技術優勢,前人已對直播稻在氮素吸收利用[11]、免耕、秸稈還田[12]以及土壤調理劑配施[13]等方面開展了相關研究。

生物炭作為一種理想的土壤調理劑,目前有關其在直播稻中的研究還很少見。張明達等[14]分析了生物炭對直播稻根系的調控機理,發現適量的生物炭能夠提供直播稻根系需要的大部分元素,促進其根系數量、長度以及對元素的吸收能力,進而提高水稻產量。李夏雯[13]研究表明,水稻旱直播在稻殼生物炭和稻殼生物炭+硅調理劑+腐植酸配合施用處理的綜合作用較好,在節水30%灌溉下效果佳。本研究結果表明,5 t/hm2煙稈生物炭有利于直播稻生長,20 t/hm2煙稈生物炭抑制直播稻的生長。

郭琴波等[15]研究表明,施入不同濃度生物炭對水稻理論產量、千粒質量、有效穗數和結實率影響顯著,但是對穗粒數影響不顯著。本研究結果表明,施入煙稈生物炭能夠增加直播稻農香42的穗長、二次枝梗數、實粒數、結實率和千粒重,但一次枝梗數和穗粒數卻小于不施加煙稈生物炭,研究結果與前人相符。此外,本研究還發現,施入煙稈生物炭影響直播稻生育進程,低播種密度時農香42的分蘗盛期延緩,分析原因可能與生物炭的理化性質和作用效果有關,有待于后續研究驗證。