不同栽培和灌溉方式对冷浸稻田还原性物质及水稻生长的影响

2014-12-05罗尊长肖小平余崇祥唐海明

作物研究 2014年5期

刘杰，罗尊长，肖小平，余崇祥，洪曦，孙耿，唐海明

(湖南省土壤肥料研究所，长沙 410125)

冷浸田是指长期受水浸渍的一类水田［1，2］，主要分布在山区丘陵谷地、平原湖沼低洼地，以及山塘、水库堤坝的下部等区域。属潜育型水稻土，土壤剖面构型的主要特征是发育有蓝灰色的潜育层(G)。土壤受积滞水分的长期浸渍，土体封闭于静水状态下，难以通气与氧化;同时，在易分解的有机物还原影响下，使土壤及积滞水的Eh值下降，土壤中的Fe、Mn处于还原低价状态，土体显青色或青黑色［3］。地下水位高，冷、烂、酸、毒、瘦及潜在肥力不能发挥是冷浸田的重要特征［4］。

兴修水利、开沟排水等工程措施是改良冷浸田的基本策略，也是发挥其他改良措施的前提条件。陈士平等［5］研究认为，采用塑料波纹管改造山区冷浸田，可使耕层土壤除渍、土体收缩、水温和土温升高、理化性状改善，最终水稻增产29.7%。朱玲玲［6］研究认为，以石砌工程措施为中心，并结合栽培管理措施改良冷浸田，可提高水稻产量。沈秀英等［7］采用“W”模式改造冷浸田，即在冷浸田里挖地成沟，形成垄沟相间、高垄低沟的“W”模式，也能达到增产效果。前人大多着眼于起垄栽培［8，9］或湿润灌溉［10～12］单项技术研究，而较少采用栽培和灌溉组合的农艺措施。本研究结合起垄栽培和湿润灌溉技术，探讨其对冷浸田还原性物质的消减和水稻生长及产量的影响，以期为改良冷浸型中低产稻田，提高水稻产量提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计及施肥管理

试验地点位于湖南省浏阳市镇头镇柏树村。试验田为冷浸田。试验前耕层土壤基础养分性状为:pH 5.1，有机质含量 30.0 g/kg，全氮 1.8 g/kg，全磷0.5 g/kg，全钾 20.1 g/kg，碱解氮 168 mg/kg，有效磷0.2 mg/kg，速效钾32 mg/kg。试验设4个处理:①起垄栽培湿润灌溉;②起垄栽培常规灌溉;③平田栽培湿润灌溉;④平田栽培常规灌溉。随机区组设计，3次重复，共12个小区，小区面积53 m2。小区间作田埂分开，并覆膜。

早稻施氮肥为尿素，按纯氮165 kg/hm2施用;磷肥为过磷酸钙，按P2O590 kg/hm2施用;钾肥为氯化钾，按K2O 105 kg/hm2施用。磷肥做基肥一次性施用;氮肥和钾肥分基肥和追肥施用，氮肥基肥∶追肥∶追肥=6∶2∶2，追肥分别在分蘖期(移栽后一个星期)和孕穗期追施，钾肥基肥∶追肥=1∶1。晚稻施氮肥为尿素，按纯氮180 kg/hm2施用;磷肥为过磷酸钙，按P2O572 kg/hm2施用;钾肥为氯化钾，按K2O 126 kg/hm2施用。磷肥做基肥一次性施用;氮肥和钾肥分基肥和追肥施用，氮肥基肥∶追肥∶追肥=6∶2.5∶1.5，钾肥基肥∶追肥 =1∶1。

1.2 起垄栽培湿润灌溉管理

抛秧前，在田四周开围沟，深25 cm，宽30 cm，每隔1.5～2 m开一条排水沟，深20 cm，宽25 cm，将开沟泥土放入厢面并整平。采用湿润灌溉，插秧后灌水5 cm，促其返青。返青后将水排至田面，让其自然落干，直至田面开丝坼，或当沟内水位干至距离田表5～7 cm时，再灌水至田面。如此往复，保持土壤湿润。

1.3 取样及分析测定方法

在作物生长期间定期观测作物的生长发育状况，每5 d观测一次茎蘖数。于成熟期收获测定水稻产量，每小区取样5穴带回室内考察产量构成因素。于水稻分蘖盛期，用S型多点取样法采集0～20 cm耕层土壤样品，分别过2 mm筛和0.149 mm筛，用于分析测定。

土壤还原性物质总量测定采用重铬酸钾氧化法，土壤活性还原物质含量测定采用高锰酸钾滴定法，亚锰测定采用高碘酸钾比色法，亚铁测定采用邻菲罗啉或 α，α'－联吡啶比色法［13］。

于水稻分蘖盛期测定叶绿素含量和根系活力。叶绿素含量及根系活力均采用常规法测定［14］。

1.4 数据分析

采用 Excel和 SPSS 16.0进行数据分析，用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同栽培与灌溉方式对冷浸田土壤还原性物质的影响

从表1可见，湿润灌溉处理的土壤还原物质总量和活性还原物质含量均低于常规灌溉处理，亚铁和亚锰离子含量均以起垄栽培湿润灌溉处理最低。起垄栽培结合湿润灌溉还原物质总量、活性还原物质和亚铁含量分别为13.04、5.04和6.07 cmol/kg，比平栽常规灌溉分别降低了15.9%、21.9%和18.2%。可见，起垄栽培结合湿润灌溉能明显消减土壤还原性物质毒害。

表1 各处理的土壤还原性物质含量(cmol/kg)比较

2.2 不同栽培与灌溉方式对冷浸田早稻分蘖的影响

从图1可见，起垄栽培和湿润灌溉都能促进早稻分蘖。分蘖末期以平田栽培处理分蘖数较低，平均为24个/穴，起垄栽培湿润灌溉处理分蘖数最多，达30个/穴，增加了25%。

图1 各处理的早稻分蘖动态

2.3 不同栽培与灌溉方式对冷浸田水稻叶绿素含量的影响

从表2可见，早晚稻分蘖旺盛期，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量均以平田栽培湿润灌溉处理最高，该处理早稻叶绿素总量达6.24 mg/g，晚稻叶绿素总量达5.47 mg/g;其次是起垄栽培湿润灌溉处理，其早稻叶绿素总量为5.89 mg/g，晚稻叶绿素总量为5.43 mg/g。可见，起垄栽培对水稻叶绿素合成影响不大，而湿润灌溉能有效促进水稻分蘖期叶绿素合成，从而为提高水稻光合速率奠定基础。

表2 不同栽培和灌溉方式下水稻叶绿素含量(mg/g)

2.4 不同栽培与灌溉方式对冷浸田早稻根系活力的影响

起垄栽培结合湿润灌溉明显提高了水稻根系活力。起垄栽培结合湿润灌溉处理水稻根系活力达133.4 μg/g·h，分别比起垄栽培常规灌溉(109.2 μg/g·h)、平田栽培湿润灌溉(101.3 μg/g·h)和平田栽培常规灌溉(76.1 μg/g·h)高出约22%、32%和75%。

2.5 不同栽培与灌溉方式对冷浸田水稻产量的影响

从表3可见，早稻起垄栽培湿润灌溉处理产量最高，达6 150.0 kg/hm2，比平田栽培常规灌溉处理增产10.8%，较平田栽培湿润灌溉处理增产8.3%，增产达极显著水平。从产量构成因素来看，起垄栽培湿润灌溉技术明显提高了早稻有效穗数和结实率，说明在早稻季低温、浸水的条件下，采取起垄栽培并结合湿润灌溉对冷浸田早稻增产有促进作用。

晚稻起垄栽培湿润灌溉处理产量为6 370.5 kg/hm2，而平田栽培常规灌溉处理产量较高，达6 706.5 kg/hm2，起垄栽培湿润灌溉处理较平田栽培常规灌溉处理减产5%，主要是起垄栽培湿润灌溉处理的有效穗数较低。

表3 不同栽培和灌溉方式下水稻产量及产量构成

3 讨论与结论

与平田栽培常规灌溉比较，起垄栽培湿润灌溉的冷浸田土壤活性还原物质含量和亚铁含量分别降低21.9%和18.2%，还原性物质毒害的障碍因子得到消减，冷浸田的氧化性能得到提升，从而使得水稻叶绿素总量增加38%，根系活力提高75%。水稻光合作用的增强和地下部养分吸收能力的提高，促使早稻分蘖数增加25%，水稻籽粒干物质积累量增加，结实率提高，最终增产10.8%。这与朱青等［15］的试验结果一致，说明起垄栽培结合湿润灌溉方式是适合于冷浸田早稻增产的农水管理措施。

采取起垄栽培结合湿润灌溉技术明显提高了早稻有效分蘖数、结实率和产量，但却降低了晚稻的有效分蘖数，可能因当年晚稻分蘖期遇上干旱，气温很高，湿润灌溉技术不易控制，当水位干至土层下7 cm时，覆水不足，导致土温随气温变化影响很大，过高的土温不适宜于水稻分蘖生长，且根系区缺水也会影响植物营养元素通过质流对水稻的供给，导致晚稻产量降低［16］，尚需进一步开展试验研究。

［1］唐先来.冷浸田的低产原因及改良措施［J］.安徽农学通报，2007，13(3):78.

［2］焦加国，张惠娟，贺大连.我国冷浸田的特性及改良措施［J］.安徽农业科学，2012，40(7):4247－4248.

［3］林增泉，陈家驹，郑仲登.冷浸田的特性和改良途径［J］.福建农业科技，1980(6):4 －6.

［4］徐培智，解开治，刘光荣，等.冷浸田开沟排水技术规程［J］.广东农业科学，2012(21):91－92.

［5］陈士平，吴华成，周发明.塑料波纹管改造山区冷浸田技术研究［J］.土壤肥料，2001(6):42－43.

［6］朱玲玲.冷浸型稻田的低产因素与改良技术［J］.江西农业科技，1997(5):33－35.

［7］沈秀英，蔡道雄，荣和大，等.冷浸田“W”模式改造效益初探［J］.湖北农学院学报，1994，14(1):59－63.

［8］朱宏斌，黄仁健，张星才，等.冷浸田水稻全程地膜覆盖湿润栽培技术研究［J］.贵州农业科学，2002，30(1):42－44.

［9］唐晓红，罗友进，赵光，等.长期垄作对水稻土腐殖质特性的影响［J］.中国农学通报，2010，26(20):106－112.

［10］尚治安，李昱，杜治国，等.湿润灌溉加速生土熟化研究［J］.水土保持学报，2001(6):132－135.

［11］陈国林，王兆骞.水稻湿润灌溉的节水效应研究［J］.浙江农业大学学报，1997，23(2):123－127.

［12］邹应斌.长江流域双季稻栽培技术发展［J］.中国农业科学，2011，44(2):254 －262.