干湿交替灌溉与减施磷肥对水稻产量的影响研究

发布时间：2020-04-27 12:12

【摘要】：水分和磷肥是影响作物生长的重要因素。前人研究表明,不同灌溉方式对土壤磷浓度有较大影响,但不同灌溉方式影响土壤磷浓度进而调控水稻产量的研究较少。为了明确水磷耦合对水稻产量的影响,本实验以“中嘉早17”水稻品种为实验材料,通过结合不同灌溉方式(正常灌溉:CF,0 kpa;轻度干湿交替灌溉:FAWD,-15 kpa;以及重度干湿交替灌溉:AWSD,-30 kpa)及施磷处理(当地施磷水平:NP,90 kg ha~(-1);减施磷肥处理:RP,45kg ha~(-1);以及不施磷肥处理:LP,0 kg ha~(-1)),研究干湿交替灌溉与减施磷肥对水稻产量的影响,主要结果如下:1.在RP、LP处理下,3种灌溉方式中(CF、FAWD、AWSD)FAWD的产量最高,AWSD产量最低,而在NP处理中,CF、FAWD产量显著高于AWSD,且CF、FAWD相互间差异不显著;在FAWD、AWSD处理中,RP处理产量最高,而CF产量随施磷量的增加而显著增加。水稻穗数及每穗粒数在CF结合NP、FAWD结合NP和FAWD结合RP这3个处理中相互间差异不显著,但分别显著高于其他处理,而在FAWD及RP处理下水稻产量最高。不同施磷处理下,相较于CF处理,水稻水分利用效率在FAWD处理下显著提高,在NP、RP、LP处理下分别提高33.3%、40.1%、38.8%;在相同灌溉方式下,相较于NP处理,RP处理下水稻磷籽粒生产效率在CF、FAWD、AWSD处理中分别增加73.4%、100%和92.2%,同理,磷肥利用效率分别增加29.4%、66.7%和14.4%,而磷收获指数分别增加0.57%、2.8%和1.9%;以上结果表明在FAWD及减施磷肥处理可以增加水稻产量,同时提高水分利用率和磷肥利用率。2.在NP处理下,3种灌溉方式中水稻根际有效磷含量在AWSD和FAWD间差异不显著,但都显著高于CF,分别高出27.7%、26.02%;且在RP处理下,AWSD显著高于CF和FAWD,分别高出40.5%、57.6%,但CF和FAWD间差异不显著;而在LP处理下,AWSD处理中水稻根际有效磷含量最高,FAWD其次,CF最低,但仅AWSD显著高于CF,约高出82.4%。为了进一步分析土壤磷组分的变化,我们进行了土壤磷分级测定。结果表明,在CF、AWSD处理下,Resin-Pi浓度随施磷量的下降而降低,而在FAWD处理中,Resin-Pi浓度在RP中显著增加;在RP、LP处理中NaHCO_3-Pi浓度随土壤干燥程度增加而增加,但在NP处理下,在3种灌溉方式中FAWD浓度最高,其次AWSD,CF的浓度最低;同时,在NP、RP处理下,相较于CF、AWSD处理,HCl-P浓度在FAWD中显著降低,但在LP处理下,HCl-P浓度随土壤干燥程度增加而显著降低。以上结果表明适度干湿交替处理可以促进土壤中难溶态磷向可溶态磷的转化,进而增加土壤中有效磷的浓度,促进植株对土壤中有效磷的吸收利用。3.在CF处理中,磷使用量的减少导致细菌总群落和Delta-and GammaProteobacteria、Verrucomicrobia群落规模显著增加,与CF处理中酸性磷酸酶活性变化趋势保持一致,而与土壤中有效磷含量相反;而在AWSD中,土壤中LP处理有效磷含量显著降低,而Verrucomicrobia群落规模在LP处理下显著增加;因此,干湿交替处理下合理施肥对土壤中的微生物种群规模有显著影响。综上所述,适度干湿交替及减施磷肥处理可以维持水稻产量,提高水分利用效率及磷肥利用率。此外,适度干湿交替及减施磷肥处理能通过促进土壤可溶性磷转化及微生物多样性等途径提高土壤可溶性磷浓度,进而维持水稻产量,这对于我们进一步从节水灌溉角度理解水肥高效利用机制具有重要意义。
【图文】：

图 1-1 1997 年-2017 年我国水稻种植面积及总产量变化[7]Fig.1-1 Cultivated area and total yield of rice production in China from 1997 to 2017[7]水资源丰富但同时地广人多的话题似乎一直困扰着我国科研工作者，因为这导致我国大部分地区单位面积耕地所拥有的水量较低，据统计，近年来，我均所拥有的水资源持续下降，，导致受旱的耕地面积快速增长，已达到大约亿亩[8, 9]。同时全球严重的环境污染，气温升高，冰川融化，导致土壤严重污水资源短缺，而这些都迫使我们快速实现水稻高产低耗的目标，同时这也促

图 2-1 灌溉示意图Fig. 2-1 Irrigation schematic如图 2-2 不同灌溉方式，水稻灌溉用水水量（m灌m）0100200300400500600700NPRPLPa aabbbc c c
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S511

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本文编号：2642243