吉林省盐碱稻区不同栽培模式对土壤性质及水稻生长的影响

马 巍，侯立刚*，齐春艳，王 涵，刘 亮，孙洪娇，刘晓亮，郭晞明，隋鹏举

(1.吉林省农业科学院水稻研究所，吉林 公主岭 136100)

我国既是世界上最大的稻米生产国，也是最大的消费国。近年来，由于城市化进程的不断加快，大量优质耕地被占用，而后备补充的耕地资源则以水热、区位、地形条件相对较差的中低产田为主。数据显示，目前我国中低产田的面积约占全国耕地总面积的78.5%，而大面积中低产田的存在正是造成了我国水稻单位面积产量低且不稳的主要原因。

吉林省是我国主要的粳稻生产基地，其中低产田土壤类型主要以盐碱耕地型为主。研究表明，合理的土壤耕作方式可改善耕层的土壤结构，调节土壤中水、肥、气、热之间的关系，为水稻根系的发育创造良好的环境和条件[1]。而根系是水稻吸收养分和水分的重要器官，其生长发育状况与地上部器官的建成和最终产量形成密切相关[2-3]。因此，针对吉林省盐碱土壤障碍因素，进行区域耕作方式改良，集成特有栽培模式，是提高吉林省中低产田粮食产量的重要途径。目前，提升水稻产量的研究多偏重于耕作方式[4-6]、栽插密度[7-8]、施肥水平[9]及灌溉方式[10-11]等单因子效应，而通过多因子集成于优化，提升水稻产量的研究却鲜有报道。本文通过建立秸秆还田土壤耕作方式，调节施肥措施，提高水稻后期抗逆性，研究不同栽培模式对吉林省盐碱稻区土壤物理性质、根系活力及产量的影响，旨在为构建吉林省中低产田水稻高产栽培模式提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2010～2011年在吉林省农业科学院水稻研究所公主岭轻度盐碱稻区试验田(Ⅰ)和前郭中度盐碱稻区试验田(Ⅱ)进行，供试土壤基本理化性质见表1。以吉林省常规栽培品种吉粳111和超级稻吉粳88为供试材料。

1.2 试验设计

4月19日播种，5月20日移栽，采用30 cm×13 cm移栽密度，单株移栽。设3种栽培模式处理。

A.传统灌水精耙栽培(对照)。秋翻不留茬还田，春季土壤化冻15 cm左右时，采用旋耕机旱旋整平，镇压并打碎垡块，旋地同时施底肥，将肥均匀扬在田面，移栽前3～5 d灌水泡田精耙整地。总氮施用量 200 kg·hm-2，按照基肥∶分蘖肥∶穗肥∶粒肥=4∶3∶2∶1 比例施用；磷肥(P2O5)施用量 80 kg·hm-2，作基肥一次施用，钾肥施用量为60 kg·hm-2，基肥和穗肥各50%施用。除生育中期进行适时晒田外，其余时间保持田间3～5cm水层，直到收获前10 d左右停止灌溉。

B.旱平免水耙栽培。春翻时借助激光平地仪进行田面平整，泡田后不进行水耙整地，施肥和水分管理同A处理。

C.三增综合栽培。收割时留茬，留茬高度为20～30 cm，采用五铧犁翻埋。施肥方法上采取不施分蘖肥，补肥施用时间前移，多施穗肥，按照基肥∶补肥∶穗肥∶粒肥=4∶2∶3∶1 比例施用。其他均同 B处理。

以上各处理重复3次，采用随机区组排列，每个小区面积80 m2。

1.3 测定项目

用环刀法测定土壤容重、总孔隙度；采用DDS-307A型电导率仪测定土壤电导率；水溶性有机碳采用岛津TOC-5000 A测定；在水稻最高分蘖期(MT)、抽穗期(HD)、灌浆期(FL)取样，用α-NA氧化法测定根系氧化力。水稻成穗率及产量构成因素的调查方法参照韩龙植[12]编著的《水稻种质资源描述规范和数据标准》。

1.4 数据统计分析

采用Excel进行数据整理和作图，用DPS 7.0软件进行统计分析。

表1 供试土壤基本理化性质

2 结果与分析

2.1 不同栽培模式对土壤性质的影响

由表2可知，无论是低度盐碱稻区还是中度盐碱稻区，不同栽培模式对土壤性质的影响趋势基本相同，从土壤总孔隙度来看，三增综合栽培＞旱平免水耙栽培＞传统灌水精耙栽培，其中三增综合栽培土壤总孔隙度显著高于旱平免水耙栽培和传统灌水精耙栽培，平均增加16.8%和62.7%。从土壤电导率和土壤容重来看，表现为三增综合栽培＜旱平免水耙栽培＜传统灌水精耙栽培，其中三增综合栽培土壤容重低于旱平免水耙栽培和传统灌水精耙栽培，且达到显著水平，平均降低5.5%和7.3%。

从表2还可以看出，不同栽培模式对不同盐碱稻区土壤水溶性有机碳的影响趋势相一致，具体表现为三增综合栽培＞旱平免水耙栽培＞传统灌水精耙栽培，其中三增综合栽培土壤水溶性有机碳显著高于旱平免水耙栽培和传统灌水精耙栽培，平均增加42.9%和52.8%。而旱平免水耙栽培土壤有机碳虽高于传统灌水精耙栽培，但未达到显著水平。

表2 不同栽培模式对土壤性质的影响

2.2 不同栽培模式对水稻成穗率的影响

由图1可见，轻度盐碱稻区水稻成穗率明显大于中度盐碱稻区。在轻度盐碱稻区，旱平免水耙栽培处理下，吉粳111和吉粳88的成穗率为82.6%和84.6%，三增综合栽培条件下，两品种成穗率为83%和86.3%，与传统灌水精耙栽培条件相比均有小幅增加，但差异不显著；在中度盐碱稻区，三增综合栽培条件下，两品种成熟率为80.2%和80.9%，显著高于旱平免水耙栽培和传统精耙栽培，而旱平免水耙栽培两品种水稻成穗率虽大于传统灌水精耙栽培，但未达到显著水平。

图1 不同栽培模式对水稻成穗率的影响

2.3 不同栽培模式对水稻根系活力的影响

由图2可知，不同盐碱程度稻区，水稻根系氧化活力不同，表现为轻度盐碱稻区＞中度盐碱稻区。不同生育时期水稻根系氧化能力不同，其中最高分蘖期根系氧化活力最大，随着生育进程，水稻的根系氧化活力呈下降趋势。轻度盐碱稻区，三增综合栽培各生育期根系活力均最大，如吉粳111和吉粳88在最高分蘖期、抽穗期、灌浆期的根系氧化活力分别为 2963μg·α-Na·h-1和 3254μg·α-Na·h-1、2221μg·α-Na·h-1和 2682μg·α-Na·h-1、1597μg·α-Na·h-1和 1935μg·α-Na·h-1，比旱平免水耙栽培增加 23.3%和 15.2%、9.0%和 15.1%、27.3%和 38.1%，而比传统精耙栽培增加 24.4%和20.9%、21.4%和 15.4%、29.2%和 28.6%；中度盐碱稻区，三增综合栽培两品种各生育期根系活力仍高于旱平免水耙栽培和传统精耙栽培。

图2 不同栽培模式对水稻根系活力的影响

2.4 不同栽培模式对水稻产量及构成因素的影响

由表3可知，不同盐碱稻区水稻产量不同，产量表现为轻度盐碱稻区＞中度盐碱稻区；轻度盐碱地，三增综合栽培条件下，吉粳111和吉粳88的实际产量为 1 0698.2 kg·hm-2和 1 1075.6 kg·hm-2，比传统精耙栽培增加22.3%和20.6%，而旱平免水耙栽培条件下，两品种实际产量较传统精耙栽培虽有小幅增加，但增幅均较小，且未达到显著水平；中度盐碱地，三增综合栽培条件下，两品种的实际产量比旱平免水耙栽培增加了23.2%和27.5%，比传统精耙栽培增加了40.3%和32.8%。综合产量构成因素来看，三增综合栽培的产量显著提升主要是由于单位面积穗数和每穗实粒数的显著增加。

表3 不同栽培模式对水稻水稻产量构成因素的影响

3 讨论

土壤物理性状是土壤的重要特性之一，是影响农业生产的综合因素。而容重是土壤的重要物理性状，是衡量土壤紧实程度的一个指标。研究认为，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，改善土壤结构，有利于作物的根系生长，提高水稻产量[6]。本研究结果表明，与传统灌水精耙栽培相比较，三增综合栽培和旱平免水耙栽培均可降低中低盐碱稻区土壤容重和电导率，提高土壤总孔隙度；从改良土壤效果来看，表现为三增综合栽培＞旱平免水耙栽培＞传统灌水精耙栽培，究其原因可能与三增综合栽培和旱平免水耙栽培均采用了旱平耕作方式，免去了水耙环节，减少了土壤结构破坏程度有关。

黄耀和孙文娟[13]通过对近20年来中国大陆农田表土有机碳含量的研究认为，农田土壤有机碳含量的增加主要由于秸秆还田、有机肥的施用以及少(免)耕技术的推广。而在土壤有机碳中起到重要作用的是水溶性有机碳，它是土壤微生物可以直接利用的有机碳源[14]。在影响水溶性有机碳(WSOC)含量的各因素中，施肥对土壤WSOC的含量有很大的影响，Chantigny等[15]研究表明，施氮肥会减少土壤中WSOC的含量。Liang等[16]也得出了相同结论；而施秸秆和有机肥则会提高土壤中WSCO的含量[17-18]。本研究结果表明，无论是低度盐碱稻区还是中度盐碱稻区，与传统灌水精耙栽培相比，三增综合栽培可显著提高土壤水溶性有机碳，而旱平免水耙栽培虽有提高，但差异不显著。由于3种栽培模式无机肥施用总量相同，因此，三增综合栽培中水溶性碳的显著增加主要归因于秸秆还田的栽培措施。

研究证实水稻结实率、粒重、产量等与中后期根系功能关系密切[19]。杜永等[20]研究认为抽穗后期根系活力强，有利于水稻高产目标的实现。本研究结果表明，与传统灌水精耙栽培相比较，在不同程度盐碱稻区，三增栽培和旱平免水耙栽培均可提高水稻成穗率、根系活力及产量，其中尤以三增栽培效果显著。具体表现为三增综合栽培＞旱平免水耙栽培＞传统灌水精耙栽培。综合产量构成因素来看，三增综合栽培的产量显著提升主要与单位面积穗数和每穗实粒数的增加有关。

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