养分综合管理对稻油轮作氮素利用、产量及品质的影响

发布时间：2020-07-05 06:41

【摘要】：水稻和油菜是中国主要的粮油作物,其产量高低直接关系到我国的粮油安全。国内外学者从育种、栽培、施肥等方面就如何获得水稻和油菜高产做了大量研究,但这些工作主要集中在单一技术研究方面,对养分综合调控技术研究甚少。合理施肥与土壤培育技术结合是实现作物绿色高产高效的重要保障。近年来,长江上游稻油轮作体系氮肥施用过量或利用不当,导致氮肥利用率降低,活性氮损失严重,环境问题日益突出。低土壤有机质及某些土壤养分缺乏等限制了作物产量潜力的增加。同时,农户对养分综合管理技术的采用率低下。基于此,本文以西南地区水稻-油菜轮作为供试作物系统,通过田间研究法,系统研究了不同养分综合管理措施(增施硅肥、硼肥以及生物有机肥和秸秆还田)对稻油轮作中作物氮素同化吸收、作物产量品质及水稻土土壤肥力的影响,阐明了不同养分综合管理下水稻季和油菜季不同生育时期氮素生理特性、养分吸收和转运特点、以及作物产量和品质的响应,同时通过养分平衡提出合理的养分综合管理措施,从而进一步丰富和补充了水稻-油菜轮作的养分调控机理,达到了作物增产增效的目标,同时也为长江上游生态安全提供了技术保障。主要研究结果如下:(1)与不施氮处理(CK)相比,养分综合管理措施能显著提高水稻和油菜功能叶可溶性蛋白、游离氨基酸和叶绿素含量以及氮代谢关键酶的活性。在整个生育期内水稻和油菜功能叶可溶性蛋白、游离氨基酸和叶绿素含量均呈现生育前期高于生育后期,且水稻以拔节期最高,油菜以苗期或蕾薹期最高。总体上看,养分综合管理Ⅳ(Z4)处理的可溶性蛋白、游离氨基酸和叶绿素含量最优,且较农民习惯施肥(FFP)处理均有不同程度的提高。Z4处理可显著提高水稻生长前期硝酸还原酶(NR)活性,养分综合管理Ⅳ(Z3)和Z4处理显著提高了整个生育期内油菜NR活性。养分综合管理措施对水稻和油菜整个生育期内谷氨酰胺合成酶(GS)活性提升效果不是很明显。不同处理水稻和油菜主要生育时期功能叶可溶性蛋白、游离氨基酸、叶绿素、NR活性、GS活性与N浓度均存在显著或极显著关系。(2)养分综合管理措施对水稻和油菜干物质的积累具有促进作用。在整个生育期内,水稻和油菜干物质积累量均呈现增加趋势。从总体上来看,Z4处理干物质积累量优于FFP处理,为作物高产打下了物质基础。与CK相比,养分综合管理措施能明显提高作物籽粒氮素含量。水稻季和油菜季地上部氮素积累量在成熟期均以Z4处理最优。水稻季氮肥偏生产力和氮肥农学利用率均呈现Z4Z3Z2(养分综合管理Ⅱ)Z1(养分综合管理Ⅰ)FFP的变化趋势;油菜季氮肥偏生产力和氮肥农学利用率均呈现Z4Z3FFPZ2Z1的变化趋势;其中Z3和Z4处理达到了氮肥增效的目的。养分综合管理措施能明显提高水稻季和油菜季营养时期至生殖时期氮磷钾的转运量与转运率,降低茎秆养分残留,增加养分向籽粒中的转运。(3)与CK相比,养分综合管理对水稻和油菜产量以及产量构成因子均有不同程度的增加。水稻和油菜产量均以Z4处理最好。其中,Z4处理水稻产量达到8636.50kg.hm~(-2),比FFP处理显著增加了763.00kg.hm~(-2);Z4处理油菜产量达到2742.62kg.hm~(-2),与FFP处理产量无显著差异。作物产量构成因子回归方程表明,水稻产量主要受有效穗数和每穗粒数的影响,油菜产量主要主要受单株角果数和每角粒数的影响。养分综合管理措施可改善作物品质。与FFP相比,Z3和Z4处理对水稻籽粒粗蛋白和直链淀粉含量均有不同程度的提高,Z4处理对油菜籽含油率含量有明显提高作用。(4)与CK相比,FFP处理和养分综合管理措施均显著提高了水稻收获后土壤耕层的全氮含量,且提高幅度为48.08%-52.88%。油菜收获后,Z4处理土壤全氮含量显著高于其余处理。Z3和Z4处理有效改善了水稻季中后期氮素供应,Z4处理也有效地提高了油菜中后期氮素供应。与FFP处理相比,养分综合管理措施可显著提高水稻季土壤微生物量氮含量65.29%-106.14%。油菜季养分综合管理措施对微生物量氮的效应表现为:Z3Z4Z2Z1FFP。与CK相比,养分综合管理措施提高了水稻季和油菜季收获后土壤速效养分含量(碱解氮、有效磷、速效钾),但土壤pH无明显差异。与FFP处理相比,养分综合管理措施土壤有机质均有不同程度的提高。在水稻-油菜轮作中,水稻季土壤每个处理均氮素亏缺,油菜季FFP处理和养分综合措施均氮素盈余;除水稻季Z3和Z4处理外,其余处理磷素基本都有盈余;两季作物所有处理钾素均有严重亏缺。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511;S565.4
【图文】：

综合管理技术,养分资源

图 1-1 协调作物高产与环境保护的养分资源综合管理技术研究与应用Fig. 1-1 Research and application of integrated nutrient Resources management Technologyfor crop high yield and environmental protection1.2 水稻和油菜养分综合管理研究进展氮素是氨基酸、蛋白质、叶绿体等物质的主要构成要素, 与植物的干物质累积和叶片的光合作用有很高的相关关系, 是植物生长发育和产量形成的重要元素。含氮化合物的合成和转化是植物体内重要的代谢过程。在植物氮代谢的过程中，无机氮首先被同化为营养性氮，进而又被合成为功能性和结构性氮[21,22]。氮素的分配随作物生长中心的转移而变化，氮素在植物营养生长阶段促进营养器官的生长以及与光合作用有关蛋白的合成，在生殖生长阶段，植物营养器官中积累的氮素向成熟器官的库转运，再合成贮藏蛋白[23]。氮代谢主要影响作物核酸和蛋白质的合成，对作物品质影响很大。植物组织中含氮化物的含量随着植物的生理状况及环境条件的不同而发生变化，所以测定含氮化物含量，对研究植物的氮素吸收、运输和代谢规律以及农产品的品质、营养价值等具有一定的意义[24]。

技术路线框架

西南大学硕士学位论文.4 技术路线结合国内外水稻和油菜高产和养分高效利用的最新研究动态与发展趋势，采农户调研、田间土壤理化性质测定和文献分析相结合的方法，初步提出重庆水和油菜高产高效的最佳养分综合管理技术。采用的技术路线框架见图 2-1。

【参考文献】