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膜下滴灌水稻苗期黄枯的机理研究

2016-01-10王培武李治远

北方水稻 2016年1期
关键词:播种期盐碱电导率

王培武,李治远

(新疆天源滴灌水稻研究院,乌鲁木齐 830000)

用地膜下滴灌的栽培方式种植水稻,由试验开始至今已有11年的种植历史了。2007年膜下滴灌水稻试验取得突破性进展,2008年在3.33 hm2面积上获得平均380 kg/667 m2的产量。由2009年开始实施机械化条件下膜下滴灌水稻栽培至今,曾在1.33 hm2面积上出现过739 kg/667 m2的高产例。但在膜下滴灌水稻试验推广的过程中大部分地块都出现过稻苗大面积黄化、成片枯死的现象(照片1)。特别是膜下滴灌水稻出苗至3叶1心期易发生生长停滞,叶色发黄的现象,发黄及生长停滞时间可达50天以上,严重时可至成片枯死,对生产危害极大。据田间调查,发黄的稻苗根系发育停滞(照片2),新根生长缓慢,至新根出现后黄苗情况才逐渐改善,新根不能出现的将逐渐枯死。

根据田间的观察,我们认为黄枯苗的发生可能与苗期的低温和土壤盐碱含量有关。为了验证出苗期低温和土壤盐碱对膜下滴灌水稻苗期黄枯苗的影响及相互关系,我们设计了膜下滴灌水稻播期试验,并对黄枯苗发生区域的土壤盐碱情况进行了调查,以确定播种至出苗期的气温变化及土壤含盐碱量与黄枯苗发生率之间的关系。

1 内容与方法

1.1 供试品种

宁粳28号。

1.2 供试地点

试验在新疆乌鲁木齐市新疆天源滴灌水稻研究院农场试验地内进行。供试土壤类型为荒漠灰钙土,土层平均厚度为35 cm,土层下部为卵石。pH值8~9,土壤有机质含量小于1%。

1.3 播期试验内容与调查方法

(1)播期试验使用6.25%亮盾悬浮种衣剂处理水稻种子,预防水稻立枯病。

(2)选择易发生黄枯苗的试验地实施播期试验。试验前调查试验地地表5 cm土层土壤的含盐量、电导率、pH值及Na、K等主要金属元素含量。水稻播期试验方法:试验地面积0.13 hm2,上一次播种、出苗、调查完成后在原地播下一期试验,共3个播期。播种期分别为2013年4月15日,5月10日和6月8日。用播种机播种,播种方式为一膜4组8行两滴灌带,组间行距10 cm×20 cm的宽窄行,连接行45 cm,膜宽1.3 m,播幅1.45 m,穴距 9 cm。播种后即滴水 30 m3/667 m2。水稻播种至出苗后5日内为出苗期,在出苗期后随机定6个样点调查黄枯苗数,每个样点为一膜8行,长度10穴,即每样点调查80穴,求出黄枯苗发生率,同时记录并比对气象局发布的播种期到出苗后5 d内每日最高和最低气温,以明确不同气温条件与黄枯苗发生率的关系。

(3)观察膜下滴灌水稻黄枯苗发病时期,病症,取样镜检、培养分离镜检。

1.4 黄枯苗发生率与土壤盐碱含量调查

膜下滴灌水稻田土壤含盐碱量的调查是在30.67 hm2的大田进行的。膜下滴灌水稻苗发生黄枯苗后,选择不同黄枯苗发生率的田块,定20点进行土壤取样和黄枯苗发生率调查。定点取样方法为:目测选择黄枯苗发生率差异较大的田块,取8行(一个播幅)为一个点,在各播幅中心20 cm行间距的中间位置定点,标注取样号后照相留存。取样时拨开地膜取5 cm深的土壤混合后进行土壤分析。离取样点最近的周边4行(每侧2行)每行10穴的黄枯苗发生率作为判定分级的标准。 测定:pH 值、全盐、电导率、Ca++、Mg++、K+、Na+、Cl-、HCO3-、有效硼、速效钾、速效磷、速效氮。

2 结果与分析

2.1 播期试验

2.1.1 取样镜检、培养分离镜检 对膜下滴灌水稻黄枯苗实施观察:黄枯苗植株矮化、叶子变黄、新根少或无新根,发生轻时,水稻苗变黄,发病中心成橘黄色,严重时水稻苗成片枯死。取黄枯苗根进行显微镜检查及组织培养,没有发现病原镰孢菌。证明了膜下滴灌水稻的黄枯苗是一种非微生物病原性病害。

2.1.2 土壤化验 播期试验地土壤化验结果显示,试验地的土壤是一种高pH值的盐渍土壤,化验结果见表1。

2.1.3 不同气温条件与黄枯苗发生率的关系 由表2、表3可以看出,在同样的土地条件和灌水条件下,随着播种期的延迟,日最高气温和日最低气温的增高,水稻的出苗速度加快,播种日至见苗日的时间、见苗日至出苗日(出苗80%以上)的时间也同样缩短。随着播种期的延后和气温的升高,黄枯苗的发生率也呈下降趋势。

表1 播期试验地土壤含盐碱情况分析

播期试验的黄枯苗发生情况如表3所示,随着播种期的推迟,膜下滴灌水稻出苗率由第一播期的79.5%提高到第二播期的 86.3%,第三播期的出苗率为88.7%,出苗时间由第一播期的18 d,第二播期的13 d到第三播期的5 d急速变短,黄枯苗的发生率也由第一播期的90.3%到第二播期的74.5%再到第三播期的3.6%而大幅度降低。

表3所示,随着播种时期的延迟,出苗所需日数缩短,出苗率提高,黄枯苗发生率降低的表现都与表2所示的播种至出苗期的日平均气温变化有关。随着播种期的延迟,越迟播种的处理,播种至出苗期间的平均温度也越高,第一播种期出苗期间最低最高气温的平均温度分别是8.6℃和21.3℃,而第二播种期出苗期间最低最高气温的平均温度分别是11.2℃和25.1℃,第三播种期出苗期间最低最高气温的平均温度分别为17.9℃和30.1℃。其气温的变化趋势与延迟播期所发生的出苗日数缩短、出苗率提高和黄枯苗发生率降低的变化有很高的相关性。

表3 膜下滴灌水稻播期试验黄枯苗发生率调查

我们对出苗期日气温变化的数据做了大于13℃的绝对积温的处理。3个播期试验出苗期的日最高气温大于13℃的绝对积温分别为200℃、230℃和188℃,该播期试验出苗期日最高气温大于13℃的绝对积温的变化趋势与膜下滴灌水稻的出苗速度、出苗率及黄枯苗的发生率的变化趋势没有相关性,但是日最低气温大于13℃的绝对积温的变化趋势与出苗速度、出苗率及黄枯苗的发生率的变化趋势有很高的相关性。3个播期试验出苗期,日最低气温大于13℃的绝对积温分别为-106℃、-34℃和54℃。数据显示,日最低气温大于13℃的绝对积温越高,其出苗率越高,出苗速度越快,发生黄枯苗的比率越小。

2.2 土壤盐碱含量与黄枯苗发生率的关系

目测选择黄枯苗发生率差异较大的田块,取8行(一个播幅)为一个样点,如照片3所示在各播幅中心20 cm行间距的中间位置定点,并标取样号后照相留存。根据照片统计黄枯苗的发生率,将黄枯苗发生程度分为4级。黄枯苗发生率不足调查总穴数的15%的为1级,黄枯苗发生率为调查总穴数的15%~50%的为2级,黄枯苗发生率为调查总穴数的51%~75%的为3级,黄枯苗发生率为调查总穴数的75%以上的为4级。经取样分析不同盐碱条件下黄枯苗发生情况如表4所示。

从表4中的数据可以看出,膜下滴灌水稻黄枯苗的发生率与土壤总含盐量,电导率,Cl-、Na+含量的相关系数为0.75以上的正相关,即说明土壤总含盐量、电导率及Cl-、Na+都会引起膜下滴灌水稻苗期发生黄枯苗。土壤含盐量越高,电导率越高,Cl-、Na+浓度越高,对膜下滴灌水稻发生黄枯苗的影响也越大。特别是Cl-、Na+的含量与膜下滴灌水稻黄枯苗的发生率的相关性在90%左右,比其他因素对膜下滴灌水稻黄枯苗发生率的影响更大。

表4 土壤盐碱含量与黄枯苗发生率的关系

由图 1、图 2 可以看出,土壤含盐(Na+、Cl-)量与膜下滴灌水稻的黄枯苗发生率具有直线型的相关关系。

表4的数据还显示,镁、钾、氮等盐类虽然其

3 结论与讨论

(1)播期试验的数据说明了低温和土壤盐分都是膜下滴灌水稻黄枯苗发生的原因,都可以促使膜下滴灌水稻的苗期产生黄枯苗甚至死苗。低温和土壤高盐分含量单独都可以促使膜下滴灌水稻发生黄枯苗,也可以相互加成促使膜下滴灌水稻黄枯苗发生的更严重。

(2)在气温对膜下滴灌水稻黄枯苗发生率的影响中,一日中低温的程度起着决定性的作用,而日平均气温的最高温度对膜下滴灌水稻黄枯苗的发生率影响不大。当播种至出苗期日最低气温大于13℃的绝对积温提高到一定值后,即便是在有土壤盐害因素存在的情况下,黄枯苗发生率也会大幅度降低。温度是影响植物种子发芽、出苗速度的关键因素之一,当然膜下滴灌水稻也不例外。特别是一日之中的低温,对出苗速度和壮苗影响颇大。出苗速度越慢,受土壤中盐分的影响就越大,土壤中盐分会影响膜下滴灌水稻出苗率和壮苗率,会促使水稻苗期发生黄枯苗。

选用生育期短的品种,用延迟播种的方法提高播种出苗期间最低气温的绝对积温,或可有效地降低盐碱地黄枯苗的发生率。

根据表3,第三播期试验的日最低气温大于13℃的绝对积温值在54℃时,黄枯苗发生率显著降低。据此我们设想能否在试验的基础上,对于不同品种的膜下滴灌水稻,用播种出苗阶段日最低气温大于13℃的绝对积温这个值来预测黄枯相关性不是很高,但都对黄枯苗的发生有影响。土壤pH值和硫酸根,碳酸氢根以及其他钙、磷等元素含量与膜下滴灌水稻的黄枯苗发生率没有相关性。苗的发生率,并据此来确定某个水稻品种的膜下滴灌栽培方式的最适宜播种期。

(3)土壤盐碱含量对膜下滴灌水稻黄枯苗发生率的影响很大,从表4可以看出起主要作用的并不是pH值,而是盐的浓度和电导率。虽然镁、钾、氮等盐类都对黄枯苗的发生具有一定的相关性,但土壤中Na+和Cl-的含量对膜下滴灌水稻黄枯苗的影响最大。

物理化学常识告诉我们土壤盐(钠、氯、镁、钾、氮等)类,就是土壤总盐浓度的构成物,也与土壤电导率有着直接的相关关系,所以土壤总盐浓度及土壤电导率的高低与膜下滴灌水稻黄枯苗的发生率有相关关系也就很好理解了。表4及图1、图2的数据告诉我们土壤中Na+和Cl-的含量即氯化钠盐的含量是影响膜下滴灌水稻发生黄枯苗的关键因素。

表4所示,土壤pH值的变化对膜下滴灌水稻初期生育以及黄枯苗的发生率影响不大,这个结果与其他学者对水田水稻的研究结果很不一致。水田水稻对pH值的变化十分敏感,水田水稻喜欢弱酸性的生长条件,pH值大于7时对水稻幼苗的生长就有明显的影响,但本试验表4的数据不支持这样的结论。这是否是因为在好氧条件下栽培的膜下滴灌水稻与在厌氧条件下栽培的水田水稻的差异呢?虽然仅由本试验还不能下这个结论,但本试验中膜下滴灌水稻表现出的这个现象值得更深入地去研究。

(4)综上所述,膜下滴灌水稻苗期黄枯苗的发生率与以氯离子和钠离子为中心的盐的含量有直接的高度相关关系。土壤盐分是造成膜下滴灌水稻苗期出现黄枯苗的元凶之一的这个结论已经由本试验得到证明。由于测定土壤电导率比测定土壤盐分浓度容易,因此可以考虑在进一步研究的基础上明确不同土壤条件,不同品种的膜下滴灌水稻苗期黄枯苗发生的土壤电导率的临界值,并以此作为膜下滴灌水稻地的土壤改良的目标值之一。

表4的数据中表示镁离子、钾离子和速效氮的浓度与膜下滴灌水稻苗期的黄枯苗发生率也有67%左右的相关性存在,但考虑到其相关性比总盐,电导率,氯离子和钠离子等因素的相关性低,同时钾离子和速效氮是作物所需的肥料,肥料对膜下滴灌水稻苗期的黄枯苗的发生率是否有负面影响,尚不能根据本试验就下结论,应该有更多更细致的试验来证明。但上述数据至少可以说明在盐碱地的条件下,膜下滴灌水稻出苗时期大量施用氮肥和钾肥不能起到促进水稻壮苗的积极意义。

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