秸秆覆盖与水氮管理对水稻产量与米质及土壤理化性质的影响

发布时间：2017-04-26 10:02

  本文关键词：秸秆覆盖与水氮管理对水稻产量与米质及土壤理化性质的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为探究秸秆覆盖与水、氮管理对提高水稻产量、改善稻米品质以及土壤理化性质的机制。本研究以超级稻F优498为材料,在总施氮量为135 kg/hm2条件下,设置3个试验：(1)秸秆覆盖与氮肥运筹对水稻产量、米质以及土壤理化性质的影响。即,设置不同作物秸秆覆盖：小麦秸秆、油菜秸秆和无秸秆覆盖；与不同氮肥运筹模式：基肥：蘖肥：穗肥分别为5：3：2、3：3：4、3：1：6,以不施氮肥为对照；(2)不同土壤肥力下麦秆还田与氮肥运筹对水稻产量、米质以及土壤理化性质的影响。即,设置高、低土壤肥力下,麦秆覆盖与不同氮肥运筹模式：基肥：蘖肥：穗肥分别为5：3：2、3：3：4、3：1：6,以不施氮肥为对照；(3)灌溉方式与秸秆覆盖氮肥优化管理模式对水稻产量、米质以及土壤理化性质的影响。即,设置不同灌溉模式：淹灌、干湿交替灌溉、旱作；与不同秸秆覆盖氮肥运筹优化管理模式：小麦秸秆覆盖、油菜秸秆覆盖和无秸秆覆盖与氮肥优化配置基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4。系统研究了秸秆覆盖与水、氮管理对水稻产量形成、米质、秸秆腐熟及氮素释放率、土壤理化性质以及水稻各生育时期氮素吸收及利用效率的影响；并探讨各生育时期根系生长与氮素利用及产量形成间的关系；以及结实期剑叶SPAD值与稻米品质的形成关系进行分析。主要研究结果如下：1.秸秆覆盖与水氮管理模式对水稻产量及构成因子的影响 麦秆、油菜秆覆盖,较无秸秆覆盖能够显著的提高有效穗数、穗粒数以及产量,且麦秆覆盖优于油菜秆覆盖；高土壤肥力下麦秆覆盖优于低土壤肥力,其中麦秆覆盖增产幅度为4.7%～9.4%,油菜杆覆盖增产幅度为0.6%～6.5%；且与基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4氮肥运筹模式搭配时,均表现出极显著的增产效应与水分利用效率。而在不同灌溉模式下,干湿交替模式能有效提高水稻有效穗数、产量及水分利用效率,淹灌模式次之。而在淹灌及干湿交替灌溉下,麦秆覆盖搭配基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4氮肥管理模式,相对其他秸秆与氮肥运筹组合均具有最显著的增产效应,尤其以干湿交替灌溉下,麦秆覆盖配套的基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4氮肥管理(施氮量为135kg hm-2)模式为本研究最适秸秆覆盖下最优的水氮配套优化模式；而在旱作下,则以油菜秸秆覆盖搭配基肥：蘖肥：穗肥3：3：4氮肥管理模式最佳。2.秸秆覆盖与水氮管理对水稻植株生长的影响 麦秆、油菜秆覆盖对水稻生育前期干物质积累及氮素吸收、根系干重及形态构建均有一定的抑制作用,且油菜秆覆盖抑制作用强于麦秆覆盖；但在中后期能够有效的减缓根系的衰老,提高干物质积累与茎鞘物质的转运,促进氮素的吸收利用,并能协调结实期剑叶SPAD,提高叶片光合能力,其氮素总积累量增幅为2.0%-11.8%。在不同土壤肥力下,低土壤肥力下麦秆覆盖对拔节前植株的干物质及氮素积累的抑制作用较高土壤肥力下增强,而在中后期对植株的干物质积累及氮素吸收促进作用较高土壤肥力下有所提高,但其总的积累量有所降低。各秸秆覆盖下,增加基蘖肥的施用比例能够有效的缓解秸秆覆盖对植株生长的抑制,但过高的基蘖肥施用比例会导致生育后期氮素的供应不足,加速根系的衰老,进而减少植株的物质积累,本研究以基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4为最佳。在不同灌溉模式下,干湿交替灌溉能有效的促进各时期干物质积累及氮素吸收,提高植株茎鞘物质转运及氮素利用效率；而淹水灌溉次之；且淹水与干湿交替灌溉下麦秆覆盖搭配基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4氮肥运筹管理模式均能够有效协调各时期氮素供应,协调地上、地下部的生长,进而提高干物质积累及氮素吸收利用效率；而在旱作下则以油菜秆覆盖最佳。相关性分析表明,秸秆覆盖与氮肥运筹下主要生育时期根干重、根体积、总根长与产量及氮素吸收利用均存在显著或极显著的正相关(r=0.38*-0.78**),尤其以齐穗期的根体积与总根长、根干重与氮素累积、产量及氮素回收利用率的相关性最高。3.秸秆覆盖与水氮管理对稻米品质的影响 麦秆、油菜秆覆盖均较无秸秆覆盖,能大幅提高稻米蛋白质含量、胶稠度,降低垩白度以及垩白粒率；从整体来看,麦秆覆盖优于油菜秆覆盖。而在高、低土壤肥力下麦秆覆盖也均大幅提高了稻米品质,其中高土壤肥力下麦秆覆盖优于低土壤肥力下麦秆覆盖处理,且麦秆、油菜秆覆盖搭配基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4的氮肥运筹,以及与基肥：蘖肥：穗肥为5：3：2的氮肥运筹均能显著的提高稻米的整体品质,但高土壤肥力以基肥：蘖肥：穗肥为5：3：2的氮肥运筹方式为最佳；而低土壤肥力可适当提高氮肥后移比例以基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4的氮肥运筹方式为最佳。而在不同灌溉模式下,干湿交替灌溉与旱作模式提高了稻米的加工品质以外观品质,但干湿交替灌溉优于旱作模式。麦秆、油菜秆覆盖搭配基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4运筹模式时,均显著提高了稻米品质；但以干湿交替灌溉与旱作模式下麦秆覆盖对米质改善最佳。在水稻叶片SPAD值与米质相关性研究表明,水稻灌浆期剑叶SPAD值与米质各指标均有明显的相关关系,表明适当调节水稻灌浆期SPAD值,能够有效的改善稻米品质。4.秸秆覆盖与水氮管理对秸秆腐熟及氮素释放的影响 麦秆、油菜秆腐熟及氮素释放均呈前快后慢的规律。但两者在各时期腐熟及氮素释放规律则有所差异。较油菜秆,在生育前期麦秆的腐熟量与腐熟速率明显降低,但在生育中后期则明显增加；而在氮素释放量及释放速率方面,麦秆则在各时期均较油菜秆有所增加。高土壤肥力下麦秆腐熟及氮素释放均较低土壤肥力高。提高基蘖肥的使用比例能够显著的提高麦秆、油菜秆腐熟及氮素的释放,但以基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4的氮肥运筹配施下,具有较为平稳的腐熟及氮素释放速率,以及较高的总腐熟及氮素释放量。而在不同灌溉模式下,在生育前期,淹灌及干湿交替灌溉具有较高的腐熟及氮素释放,但在生育中后期则较旱作模式有所降低；而秸秆覆盖与基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4的氮肥运筹配施时,各生育时期麦秆在腐熟量及腐熟率方面均较油菜秆低,但氮素释放量及释放率则大幅提高。5.秸秆覆盖及水氮管理对稻田土壤理化性质的影响 麦秆、油菜秆覆盖明显降低了各生育时期稻田耕层土壤pH,但秸秆覆盖也有效的降低了各时期土壤pH的变幅,以麦秆覆盖最为显著。高、低土壤肥力下麦秆覆盖均能降低耕层土壤pH,且秸秆覆盖下各氮肥运筹对土壤pH均有显著的影响。而在土壤全氮方面,秸秆的氮素释放能提高前中期0～10cm土壤全氮含量,且麦秆、油菜秆覆盖也能明显促进耕层土壤氮素的向下移动,提高10～20cm土壤全氮含量；但基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4的氮肥运筹模式能够平衡植株氮素吸收与土壤氮素含量。而在不同灌溉模式下,淹灌模式下各土层土壤全氮含量均有所增加,旱作模式次之；且麦秆、油菜秆覆盖与基肥：蘖肥：穗肥为3：3：4的氮肥配施模式,能够显著提高各土层土壤全氮含量与植株的氮素吸收,进而实现氮素的高效利用以及土壤氮素平衡。
【关键词】：水稻 秸秆覆盖 氮肥运筹 灌溉模式 产量 米质 土壤理化性质
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-13
• 前言13-14
• 1 文献综述14-24
• 1.1 秸秆还田在水稻生产上的应用研究进展14-18
• 1.1.1 稻田秸秆还田的方式与还田量研究15-16
• 1.1.2 稻田秸秆还田对水稻产量形成的影响16-17
• 1.1.3 稻田还田秸秆的腐熟与养分释放效率17
• 1.1.4 秸秆还田对稻田土壤理化性质以及相关酶活性的影响17-18
• 1.1.5 秸秆还田对稻米品质的影响18
• 1.2 秸秆还田与氮肥运筹在水稻生产上的应用研究进展18-22
• 1.2.1 秸秆还田与氮肥运筹对水稻生长与产量的影响19-20
• 1.2.2 秸秆还田与氮肥运筹对水稻水肥利用效率的影响20
• 1.2.3 秸秆还田与氮肥运筹对稻田土壤理化性质及酶活性的影响20-21
• 1.2.4 秸秆还田与氮肥运筹对稻米品质的影响21-22
• 1.3 秸秆还田与不同灌溉模式在水稻生产上的研究进展22-24
• 1.3.1 秸秆还田与不同灌溉模式对水稻生长及产量的影响22-23
• 1.3.2 秸秆还田与不同灌溉模式对水肥利用效率的影响23
• 1.3.3 秸秆还田与不同灌溉模式对稻田理化性质与酶活性的影响23
• 1.3.4 秸秆还田与不同灌溉模式对稻米品质的影响23-24
• 2 研究目的及内容24-26
• 2.1 研究目的24
• 2.2 研究内容24-25
• 2.3 拟解决的关键问题25
• 2.4 技术路线25-26
• 3 试验方案26-32
• 3.1 试验材料与设计26-30
• 3.1.1 试验地点及供试材料26
• 3.1.2 试验设计26-30
• 3.2 试验测定项目及方法30-32
• 3.2.1 土壤养分测定项目与方法30
• 3.2.2 水稻植株测定项目与方法30-32
• 4 结果与分析32-62
• 4.1 秸秆覆盖与水氮管理对水稻产量形成及米质的影响32-54
• 4.1.1 秸秆覆盖与水氮管理对水稻产量及其构成因子的影响32-35
• 4.1.2 秸秆覆盖与水氮管理对水稻各生育时期根系生长的影响35-41
• 4.1.3 秸秆覆盖与水氮管理对水稻各生育时期干物质积累的影响41-44
• 4.1.4 秸秆覆盖与水氮管理对水稻氮素累积及利用的影响44-48
• 4.1.5 秸秆覆盖与水氮管理水稻结实期SPAD的影响48-51
• 4.1.6 秸秆覆盖与水氮管理对稻米品质的影响51-54
• 4.2 秸秆覆盖与水氮管理对秸秆腐熟速率的影响54-58
• 4.2.1 秸秆覆盖与氮肥运筹对秸秆腐熟的影响54-55
• 4.2.2 不同土壤肥力下麦秆覆盖与氮肥运筹对麦秆腐熟的影响55-56
• 4.2.3 灌溉方式与秸秆覆盖氮肥运筹优化管理模式对秸秆腐熟的影响56-58
• 4.3 秸秆覆盖与水氮管理对稻田耕层土壤理化性质的影响58-62
• 4.3.1 秸秆覆盖与水氮管理对稻田耕层土壤pH的影响58-59
• 4.3.2 秸秆覆盖与水氮管理对稻田土壤氮素平衡的影响59-62
• 5 讨论62-73
• 5.1 秸秆覆盖与水氮管理对水稻产量形成及米质的影响及关系62-69
• 5.1.1 秸秆覆盖与水氮管理对水稻产量的影响62-63
• 5.1.2 秸秆覆盖与水氮管理对水稻氮素积累及利用效率的影响63-65
• 5.1.3 秸秆覆盖与水氮管理对水稻各时期地上部分生长的影响65-67
• 5.1.4 秸秆覆盖与水氮管理对水稻各时期地下部生长的影响67-68
• 5.1.5 秸秆覆盖与水氮管理对稻米品质的影响68-69
• 5.2 秸秆覆盖与水氮管理对秸秆腐熟及氮素释放速率的影响69-70
• 5.3 秸秆覆盖与水氮管理对稻田土壤理化性质的影响70-72
• 5.4 秸秆覆盖与水氮管理关键技术及其生理机制调控72-73
• 6 结论73
• 7 本研究的创新点73-74
• 8 本研究存在的问题及进一步设想74-75
• 参考文献75-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文83

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