麦秸还田对水稻前期生长的影响及其机制研究

发布时间：2020-06-20 03:46

【摘要】：麦秸还田种植水稻已经成为稻麦两熟地区水稻种植的主要模式,在稻麦两熟地区,因为换茬时间的限制,麦秸还田后立即栽种水稻,土壤对秸秆的转化与水稻的生长同时进行,从而导致秸秆转化的一系列反应与水稻生长出现矛盾,特别是在水稻生长初期,往往会带来生长的明显影响,其影响机制及其调节措施的研究开展很少。本研究以麦秸还田条件下的水稻生长特征观察为切入点,以三个杂交稻和三个常规粳稻为供试材料,设置秸秆不还田,半量还田和全量还田三个秸秆处理,并配合基蘖肥施氮量处理,从水稻的生长反应及其生理表现、土壤理化性质的变化等方面解析秸秆还田对水稻初期生长的影响机制,并分析品种反应的差异,获得秸秆还田条件下早发快长品种的生长特征的认识。主要结果如下:1.盆栽条件下,秸秆还田对水稻的初期生长显示明显的生长抑制作用,在地上部和地下部的生长形态均可见显著表现。不同分蘖肥水平下,秸秆还田与不还田对照的处理差异依然保持一致。秸秆还田处理下,水稻分蘖的发生受到明显抑制,生长初期的株高、叶片SPAD值以及光合速率等都显著低于不还田对照,秸秆还田对水稻生长前期根系性状和根系活力也产生不利效应,导致在抽穗期和成熟期的干物质积累也受到了影响。但在大田,初期一定程度的生长抑制,可以得到较快的生长恢复,在结实期显示更好的生长态势,表现出秸秆还田对大田水稻产量的正向效应。2.盆栽试验条件下秸秆还田对水稻的产量产生了一定的影响。对产量效应的主要抑制作用表现在最终穗数显著低于不还田处理。秸秆还田后,每穗粒数表现增加,水稻结实率和千粒重的影响不显著,供试品种表现一致。与大田表现相比,盆栽试验条件放大了秸秆还田的不利作用,但依然表明秸秆还田的不利效应主要集中在生长前期的个体生长,导致前期稻株分蘖不足,对产量容易产生穗数上的不良效应。3.随着分蘖肥的增加,水稻的生长和生理特性都明显改善,供试品种增产趋势表现一致。分蘖肥增加明显促进水稻前期分蘖的发生,增加了最终穗数。基蘖肥水平的上升提高了水稻植株的叶片SPAD值、光合速率和根长、根直径、根系氧化力等地上部和地下部的生长水平和生理活性、促进了同化物质积累。由此可见,通过基蘖肥的增加,可以明显改善水稻的前期生长,从而提高产量。但另一方面,在本试验的盆栽条件下,基蘖肥的增加并没有显著缩小秸秆还田和不还田的产量差异,各肥料水平下秸秆还田产量依然显著低于不还田。4.秸秆还田对土壤还造成显著的影响。在还田条件下,土壤pH,土壤氧化还原电位(Eh)显著降低,水稻收获15天后,土壤中氮元素、钾元素和磷元素含量明显比不还田高,半量还田和全量还田比不还田对照氮含量分别增加14.2%、27.4%,钾含量增加27.9%、22.2%,磷含量增加8.1%、6.0%。移栽后15天秸秆还田处理土壤Eh在-200mv上下,非常不利于水稻根系生长。可见秸秆还田处理在水稻生长初期的不利效应在土壤中可能主要集中在土壤Eh的降低和释放的有害物质(导致pH下降的有机酸为主)上。5.秸秆还田对水稻初期生长的不利效应在水稻品种间存在差异。在杂交稻中,扬两优6号受秸秆还田抑制作用较明显,而籼粳杂交稻甬优2640对秸秆还田不利效应相对不敏感,前期茎蘖数和最终产量降低幅度较小;在常规粳稻中,淮稻5号比南粳5055受抑制少,前期茎蘖数和产量降低幅度较小。常规粳稻和杂交稻相比,杂交稻前期相对更敏感,分蘖的发生受到更明显的抑制作用,但其中甬优2640根系生长受到的抑制作用比淮稻5号更小,并且后期恢复能力强。总体上看,秸秆还田适应性较好的品种,在秸秆还田条件下根系生长活力较强,根系发育较好,地上部生长受抑制较小,植株恢复生长过程较短。6.在水培试验的培养液中添加不同浓度的有机酸,各个品种的株高、根长、叶绿素含量、干物重基本都是先略微上升再下降。当浓度升高到C4(2.5*10-4N)时,各品种生长特征值开始显著下降,对幼苗根系的影响比地上部影响大。四个品种中,有机酸浓度增高对扬两优6号的抑制作用较强,在C4浓度下,该品种根长相对生长率最低,而甬优2640根长相对生长率最高,这与盆栽试验中,秸秆还田对扬两优6号前期生长抑制作用最强,甬优2640根系生长受影响程度最低的结果一致。猜测未来可用C4浓度培养液种植水稻幼苗,从而检测品种是否适合秸秆还田,相关研究有待进一步完善。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511;S141.4
【图文】：

两优,生长状态,不良状态,死苗

图２）显示了淮稻５号和两优陪九在移栽后１５天的生长状态

茎蘖动态,分蘖肥,秸秆还田

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