冷浸田改良对水稻根系发育及产量的影响

2021-02-22 08:46张枝盛瞿和平秦晓银黄志谋
湖北农业科学 2021年1期
关键词:根系秸秆物质

杨 康,张枝盛,瞿和平,刘 伟,杨 汉,秦晓银,黄志谋

(1.咸宁市农业科学院,湖北 咸宁 437100;2.湖北省农业科学院粮食作物研究所,武汉 430064)

冷浸田是指受地下冷水浸渍而形成的一种低产水稻(Oryza sativaL.)田[1]。冷浸田具有地下土壤温度低、低氧、土壤通气性差的特性,使土壤有机质分解缓慢,潜在肥力无法充分利用,造成产量低下[2]。中国的冷浸田面积达346万hm2[3]。针对冷浸田进行定向改良,可以提高冷浸田的粮食单产水平。通过改良大面积存在的冷浸田是中国粮食增产、稳产的一个重要手段。

针对冷浸田的特性,学者们采取了一系列措施对其改良来提高单产水平,例如开沟排水、兴修水利等。有研究表明,在冷浸田使用化学调节剂可改善土壤氧化还原性,减少活性还原物质含量,提高根系活力[4,5]。在栽培措施方面,垄作模式可以有效改良冷浸田土壤特性,提高水稻产量[6,7]。

目前关于冷浸田改良的研究大多是从单项改良措施进行,缺乏各种措施相结合的研究。因此,本试验以湖北省鄂东南(红黄壤区)典型冷浸田为研究对象,在施化肥、秸秆还田的基础上配施微肥,并辅以挖沟排水,集成各改良措施形成一整套技术模式,研究该技术模式对水稻根系生长、干物质含量及产量的影响,为冷浸田改良治理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验地位于湖北省咸宁市咸安区汀泗桥镇赤岗村。供试水稻品种为泰优398,试验田为鄂东南(红黄壤区)典型冷浸田。

试验设置3个处理:①常规技术模式(CK),机插,秸秆还田,常规管理,底肥为化肥600 kg/hm2;②微肥技术模式(T1),机插,秸秆还田,底肥为化肥600 kg/hm2+锌肥 30 kg/hm2+硅肥 150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2;③暖田技术模式(T2),机插,秸秆还田,田间机械起厢,底肥为化肥600 kg/hm2+锌肥30 kg/hm2+硅肥150 kg/hm2+石灰1 500 kg/hm2。每个处理面积各0.27 hm2。

1.2 指标测定方法

1.2.1 根系形态测定 成熟期时每个处理取3穴水稻。以每穴水稻根为中心,挖取长、宽、深均为20 cm的土块,将挖取的土块装于70目的筛网袋中,洗根时先用流水缓慢冲洗,然后用农用压缩喷雾器冲洗干净。根系形态测定用根系分析系统(Win⁃RHIZO)进行分析。然后将根、茎和叶鲜样放置恒温箱内,105℃杀青 30 min,然后 75℃恒温烘 3~4 d,称量各部位干重,并计算根冠比。

1.2.2 产量性状考察 在苗期每小区选定10穴水稻调查基本苗、分蘖数,成熟期将10穴取样考种,调查有效穗数、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重,计算理论产量。

图1 3种模式下水稻不同生育期根系生长情况

1.3 数据处理

数据用Excel软件和R软件进行统计分析,用LSD法进行样本平均数的差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 不同模式下水稻根系生长差异

不同模式对冷浸田水稻根系生长的影响不一。由图1可知,各水稻根系的构成因子在不同模式下根系结构具有显著差异。T1、T2在水稻不同生长时期时各根系指标都优于CK,说明T1与T2可以显著改善土壤理化性质,提高水稻根系的生长发育能力,促进水稻植株的物质与营养运输;与T1相比,T2分蘖盛期的平均单株根系总长显著增长,成熟期的平均根直径、平均单株根表面积、平均单株根体积增大。综合分析认为,与CK相比,T2、T1可以显著提高水稻根系生长,T2效果最显著,T1次之。

2.2 不同模式下水稻干物质含量差异

由表1可知,与CK相比,T1株高、根干重显著增加,分别增加8.79%、67.79%,其他干物质指标与CK差异不显著,说明T1促进根系发育,有利于营养物质运输,提高水稻根干重。与CK相比,T2在各指标上都显著高于CK,其叶干重、茎干重、根干重分别比 CK高 60.08%、41.88%、89.07%,其中增长最大的是根干重,说明T2为水稻植株生长提供有利的生长环境,增加植株干物质累积,提高根冠比。

在叶干重、茎干重、单穗重上,T2要显著高于T1,而T1和CK无显著差异。在根干重上,3种模式的差异均达显著水平,其中T2最高,CK最低。综合分析认为,相比CK和T1,T2可以显著提高水稻干物质累计含量。

2.3 不同模式下水稻产量及产量构成因子差异

由表2可知,与CK相比,T1每穗实粒数、实际产量显著高于CK,分别达6.47%、12.98%,其他指标T1与CK间没有显著差异,说明T1能有效提高水稻实粒数,从而达到增产的目标;T2的分蘖数、单株有效穗和每穗实粒数要显著高于CK,分别达49.72%、20.00%、11.53%,增产达 21.42%,说明 T2更有利改善水肥管理,改良冷浸田土壤特性,促进分蘖,增加有效穗和实粒数,进而增加产量。

表1 3种模式下水稻植株株高及干物质含量表现

表2 3种模式下水稻产量及产量构成因子表现

3 讨论

冷浸田由于长期受冷水浸泡,形成了与其他类型中低产田不同的特点,概括起来是冷、烂、瘦、毒[8]。该类型土壤潜在肥力高,但速效养分少,地温低且缺氧条件下还原物质积累[9],如何利用土壤潜在肥力促进水稻生长成为学者们研究的对象。前人就肥料使用、水分管理、耕作模式、栽培措施、秸秆还田等不同方式改良冷浸田生态环境、提升作物产量潜力做了大量的研究,但都是从单方面调节生产因子来提升冷浸田的经济价值[10,11]。本试验通过集成前人关于冷浸田改良的研究成果[12-14],研究出一整套关于冷浸田改良的栽培措施,提出了挖沟排水、施碱改酸、微肥调控、秸秆还田的技术模式,被称之为暖田技术模式。该模式在根系发育、干物质积累、产量上具有明显优势,产量较CK显著提高,在咸宁市冷浸田中应用暖田技术模式可增产21.42%。

根系是植物在生长发育过程中吸收水分和养分的重要器官,健壮的根系能够为作物生长提供充足的养分和水分,保证作物高产。冷浸田由于长期渍水,导致土壤通透性差,氧气供应不足,对水稻根系造成了严重毒害作用,甚至在前期造成烂秧死苗现象[12]。目前在冷浸田改良对水稻根系的影响方面研究较少,本试验测定了成熟期的水稻根系形态,发现与CK相比,T2能够显著增加水稻根系总长、平均根直径、平均根表面积、根体积,促进根系生长发育。

综合来看,T1和T2可以显著改善水稻田间土壤理化性质,提高根系生长能力,增强根系发育,促进水稻营养物质运输效率,增加干物质含量,提高水稻产量,与 CK相比,T2增产 21.42%,T1增产12.98%。T2在改善土壤理化性质、提高根系生长、促进干物质含量方面要优于T1。综合而言,T1和T2是因地制宜提出的一套栽培措施,分别在根系发育、干物质积累上具有明显优势,产量较CK显著提高,这2种模式中,T2效果最显著,T1次之,故从冷浸田改良治理提升水稻产量、综合生产力及经济效益考虑,暖田技术模式(T2)在冷浸田耕种上具有显著优势。

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