薛欣欣[1]2016年在《水稻钾素营养特性及钾肥高效施用技术研究》文中指出钾是植物生长发育过程中必需的大量元素之一,在水稻的生命活动中广泛参与植株体光合作用、CO2的同化率、蛋白质合成、细胞渗透调节、气孔运动、酶活化、有机酸代谢及抗逆反应、籽实品质及产量形成等过程。伴随高产水稻品种的推广种植、复种指数的提高、肥料施用比例的失衡以及我国可溶性钾肥资源的严重紧缺,造成我国南方稻田土壤钾素出现严重亏缺,进而限制了水稻产量。在当前生产条件下,本文系统地研究了不同供钾水平下不同水稻品种的钾素营养特性及建立了钾素营养诊断指标;明确了不同水稻品种的钾肥适宜用量以及钾素效率差异;阐明了氮钾肥平衡施用及其在水稻生长发育过程中的互作效应;探讨了水稻-油菜轮作体系中维持作物产量及土壤肥力的钾肥适宜用量以及合理的运筹方式,以期为我国南方、特别是湖北省水稻生产中的钾素养分高效管理及农业可持续发展提供理论参考及技术支撑。主要研究结果如下。(1)适量施用钾肥显着增加水稻地上部干物质积累量、钾素积累量以及二者在各器官的积累量。水稻地上部干物质和钾素积累与移栽后天数符合Logistic生长曲线模型。干物质积累速率和钾素积累速率均随生育进程呈单峰变化特征,干物质最大积累速率出现时间平均为移栽后67.8 d,而钾素最大积累速率出现时间平均为移栽后44.0 d。施用钾肥使钾素快速积累持续时间延长了3.0 d,钾素最大积累速率增加了3.0 kg/(hm2·d)。施用钾肥明显降低了叶片和籽实器官钾素分配比例,增加了叶鞘和茎秆钾素分配比例,对根部钾素分配比例无明显影响;水稻生育期钾素积累主要集中在分蘖始期至齐穗期,占成熟期积累量的83.6%。(2)第二功能叶片钾含量以及顶1叶和顶4叶钾含量比值(LBKR1/4)均可作为水稻钾素营养诊断的指标。水稻主茎叶片和叶鞘的钾含量存在明显的叶位空间差异,各叶位钾含量对施钾量的响应程度表现为下部叶片(叶鞘)>上部叶片(叶鞘)、叶鞘>叶片。主茎各叶位叶片和叶鞘钾含量均与植株吸钾量和产量有显着的相关关系;基于第二功能叶稳定性和采样便捷性等特点,倘若以水稻主茎从上往下的第二功能叶作为诊断部位,以最佳产量的95%作为产量临界值标准,本研究条件下,当第二功能叶钾含量在分蘖初期、分蘖盛期、有效分蘖临界期、拔节期、孕穗期和齐穗期分别低于1.34%、1.58%、1.98%、2.09%、1.33%和1.27%时,则水稻植株处于钾素缺乏水平,需要补充钾肥以维持其正常的钾素需求。另外,LBKR1/4与植株吸钾量及稻谷产量也均具有极显着的指数关系,利用LBKR1/4作为水稻钾营养诊断指标可以消除因生育期不同而造成的差异;当各生育期的LBKR1/4>1.10时,需要补施钾肥,否则存在减产的风险。(3)在土壤缺钾条件下,增施钾肥显着提高稻谷产量,平均增幅为18.9%。不同水稻品种的适宜钾肥用量存在较大差异,变幅为67.6~164.0 kg K2O/hm2。各品种百千克籽粒需钾量随供钾水平的增加而显着增加,在不施钾和施钾处理下的变幅分别为1.05~1.62 kg和1.40~3.59 kg。各品种钾素利用效率随供钾水平增加而显着降低。根据缺钾胁迫下的稻谷产量以及钾素利用效率、施钾增产率和钾肥适宜用量等指标对8个水稻品种的钾效率进行评价,可以得出华安3号(NO.4)和金优527(NO.7)属于高产高效且高响应易满足型品种,该类型品种可以在土壤供钾水平较低的地区种植,通过少量施用钾肥,可以获得较高的水稻产量和钾肥效率以及达到节约钾肥资源的目的。(4)与氮钾肥均不施用的处理相比,氮钾肥配施处理下两年的稻谷增幅最高可分别达42.2%和62.9%;氮钾肥配比为180 kg N/hm2和120 kg K2O/hm2较为合理,其与单施氮肥和单施钾肥相比,稻谷增幅分别为17.6%和41.1%。氮钾肥合理配施通过增加每穗粒数来提高稻谷产量,其直接通径系数为1.017,总通径系数为0.920。氮钾交互效应对稻谷产量及钾素吸收量均具有显着的影响。氮钾肥合理配施显着提高肥料利用率,氮、钾肥用量分别为180 kg N/hm2和120 kg K2O/hm2时的肥料利用率较高,氮肥和钾肥农学利用率分别为12.6 kg/kg和13.5 kg/kg,吸收利用率分别为51.5%和83.9%。随钾肥用量的增加及生育期的推进,水稻叶片SPAD值对氮肥施用的响应程度随之增加;缺氮加快下部叶片的黄化与衰老。缺钾在施氮条件下造成叶片中可溶性糖大量积累,进而导致比叶重增加;水稻叶色(叶绿素含量)在不施氮条件下不受缺钾的影响,而在施氮条件下,缺钾造成水稻叶片单位质量及单位叶面积氮含量和叶绿素含量显着增加,则为田间条件下水稻叶色呈现暗绿的主要原因,从而影响生育期氮素植株营养诊断。(5)不同生态区水稻-油菜轮作条件下,施用钾肥可增加作物产量;油菜产量增幅(7.0~32.6%)明显大于水稻产量增幅(2.8~9.1%),且作物产量增幅均随种植年限的延长而增加。在第一个轮作周期内的作物产量增幅在各试验点间的大小顺序表现为:蕲春(砂质粘土)>武穴(壤土)>赤壁(粉质粘壤)>荆州(粉砂粘壤)。作物产量增幅与初始土壤速效钾和缓效钾含量呈显着的负相关关系(P<0.05)。从不同试验点轮作后的钾素表观平衡情况可以看出,不管施钾与否,轮作周期总的钾素表观平衡均表现为亏损状态,变幅为133.0~962.2 kg K/hm2,但通过施用钾肥缓解这种负平衡,并且在不同试验点K2水平时,钾素亏缺水平在允许亏缺范围内。在连续种植条件下,不施钾和低钾处理的土壤交换性钾和非交换性钾含量始终低于施钾处理。不同试验点,水稻和油菜季钾肥用量在90~180 kg K2O/hm2条件下可以获得较高产量及维持0~20 cm和20~40 cm的土壤钾含量。(6)水稻-油菜轮作系统中,水稻季钾肥的后效比油菜季钾肥后效明显。对于轮作系统而言,K90-45处理(水稻季和油菜季各施用90 kg K2O/hm2和45 kg K2O/hm2)和K90-90(水稻季和油菜季各施用90 kg K2O/hm2)处理的作物产量、农学利用率和吸收利用率均较高;然而K90-45处理相比K90-90处理,可适当减少轮作系统中钾肥的施用量。综合来看,在钾肥资源紧缺的情况下,稻-油轮作系统中钾肥施用可以遵循水稻季偏施,油菜季减量的原则。
王强盛[2]2009年在《水稻钾素营养的积累特征及生理效应》文中认为钾是水稻植株含量最丰富的主要营养元素之一,对水稻的生长和发育有着明显地促进作用,参与了水稻体内多种酶的活化、物质合成、同化物运输、水分代谢、光合作用及离子平衡等植株生理生化过程,对提高水稻养分吸收利用效率、增加水稻产量、改善稻米品质具有十分重要的作用。本试验在大田和盆栽条件下,通过基肥、穗肥和前后运筹的钾素管理方式,研究了施钾量对不同类型水稻植株养分吸收、转运和利用的影响,分析了钾素水平对不同类型水稻光合生理及防御系统的影响,探讨了钾素用量对不同类型水稻茎秆生物力学和机械强度的影响,揭示了钾肥运筹对不同类型水稻产量及品质的影响,明确了分蘖期和孕穗期植株不同器官钾素分布特征及与分蘖发生率、产量构成的关系。主要研究结果如下：(1)在大田缺钾土壤上,适量施钾增加了水稻产量和经济系数,增产幅度为4.56-14.77%,提高了不同类型水稻糙米率、整精米率等加工品质以及稻米蛋白质含量,降低了垩白度等外观品质和稻米直链淀粉含量,改善了稻米淀粉粘滞性谱特征值,过低或过高施钾则降低了水稻产量、影响了稻米品质。另外,钾素基肥和促花肥的分次施用,能够进一步降低稻米垩白度和直链淀粉含量,提高胶稠度,从而改善稻米品质。(2)施钾提高了水稻不同生育时期植株含钾率和群体吸钾量；水稻不同生育阶段以拔节期到抽穗期吸钾数量和比例最大,施钾提高了这一阶段的吸钾数量和比例；不施钾肥和施钾过多,造成拔节前吸钾比例较大,从而抑制分蘖发生；施钾使植株钾素快速累积的平均速率和最大速率增大,但快速积累的起止时间和持续时间缩短；施钾提高了水稻抽穗期和成熟期叶片、茎鞘和穗的钾素分配量及茎鞘分配比例,但降低了叶片分配比例,并且不同器官组织中茎鞘分配量差异最大；随施钾量增加,水稻钾素回收效率、利用指数和植株钾生产效率降低,钾素农学效率、生理效率和生理指数则先升后降,以钾素生理指数、生理效率与产量的相关性较高；适量施钾能够显着提高水稻钾素利用效率。另外,钾素基肥和促花肥的分次施用,能够明显增加拔节至抽穗的吸钾数量和比例,提高实粒数、结实率和稻谷产量。(3)施钾提高了水稻不同生育阶段植株吸氮量,其中以拔节期到抽穗期氮素积累增量最大,但吸氮比例下降；施钾增加了水稻抽穗到成熟期的植株吸氮量和吸收比例,促进了抽穗后氮素转运量和转运率,提高了氮素在不同器官分配量及叶片、穗分配比例,但降低了茎鞘分配比例；施钾提高了植株对肥料氮吸收,基肥氮素利用率、全生育期氮素利用率和氮素收获指数显着增长,但降低了植株氮生产效率；在大田缺钾土壤上以12kg/667m2K2O处理氮素积累量、转运量和转运率以及不同器官氮素分配量最大,基肥氮素利用效率、植株对肥料氮吸收量和全生育期氮素利用率最大,但拔节期到抽穗期氮素吸收比例、茎鞘氮素分配比例和植株氮生产效率最低。(4)施钾提高了水稻齐穗后20天植株高效叶的SPAD、净光合速率和气孔导度,增强了叶片的Fv/Fm、Fo及OPS Ⅱ、qP等叶绿素荧光参数,增大了光合关键酶RuBPCase活性和抗氧化系统的SOD和POD活性,降低了叶片MDA含量,在大田缺钾土壤上以12kg/667m2K2O处理叶片光合特性最强。(5)施钾提高了水稻株高和茎秆长度,增大了水稻单茎重和茎秆强度；施钾缩短了基部节间的长度,增加了基部节间的粗度、干物质重和节间充实度；施钾增加了基部节间的断面模数、横切面积、茎壁厚度、茎壁面积和大、小维管束数量及面积；施钾增加了茎秆的弯曲力矩、弯曲应力、机械强度和秆型指数,降低了茎秆系数和倒伏指数；施钾提高了基部节间的可溶性糖、淀粉、纤维素、木质素含量及植株C/N；相同类型水稻品种茎秆抗折力与茎秆长度、粗度、单茎重、茎秆充实度和节间物理性状、生物力学、碳水化合物含量正相关,与基部节间长度、茎秆系数和倒伏指数呈负相关；在大田缺钾土壤上以12kg/667m2K2O处理茎秆强度最大、倒伏指数最小(6)在缺钾土壤上,基肥施钾提高水稻植株不同器官含钾率和K/N,以叶鞘含钾率和K/N变化量最大；增大了植株不同叶片和叶鞘含钾率及K/N,以顶3鞘变化数量最高；随着水稻叶龄的增长,分蘖发生所需的植株K/N增大,基肥适当施钾有利于提高植株K/N,但过低或过高的K/N降低了分蘖发生率。穗肥施钾提高了植株不同器官含钾率和K/N,以叶鞘含钾率及K/N变化最大；增大了不同部位叶片和叶鞘含钾率及K/N,以顶3鞘变化最大；水稻颖花量、实粒数和产量随叶片、叶鞘和植株K/N增加而先增大后降低,其中植株不同器官、不同部位以叶鞘和顶3鞘与产量性状相关性最大。(7)相同钾素处理的不同类型水稻,常规粳稻的产量大于杂交粳稻,拔节期到成熟期吸钾比例、钾素快速累积的起止时间和持续时间及钾素生理效率、生理指数、植株钾生产效率高于杂交粳稻,但群体吸钾量、钾素快速累积的最大速率和平均速率、茎鞘钾素分配量及比例、钾素回收效率低于杂交粳稻；常规粳稻的氮素利用效率大于杂交粳稻,抽穗后的光合效应强于杂交粳稻；常规粳稻基部节间长度、粗度、断面模数、横切面积、茎壁厚度、茎壁面积、机械强度及碳水化合物含量低于杂交粳稻,但基部节问充实度、秆型指数和茎秆系数高于杂交粳稻。
曹云英[3]2009年在《高温对水稻产量与品质的影响及其生理机制》文中指出随着全球温室效应的增加,高温已成为危害水稻生产的主要逆境之一。研究水稻高温危害的机理与对策对稳定和促进粮食生产有重要意义。本研究以耐热性品种/品系(黄华占、T226和082)和热敏感品种/品系(双桂1号、T219和协青早B)为材料,研究了高温对耐热性不同品种产量和品质的影响及其生理机制以及喷施化学物质、灌溉和施肥等措施对减轻水稻高温危害的作用。主要结果如下:1.高温对水稻产量形成的影响及其生理原因减数分裂期高温处理明显降低了每穗颖花数、结实率、粒重和产量,抽穗-灌浆早期高温处理降低了结实率和粒重而导致产量显着下降,耐热品种下降幅度小于热敏感品种,灌浆中期高温处理对产量影响较小。高温处理显着降低各供试品种弱势粒及热敏感品种强势粒的受精率、结实率、充实度和受精籽粒千粒重,对耐热品种强势粒的影响较小。抽穗-灌浆早期高温处理影响大于灌浆中期。在高温胁迫下较低的叶片温度,较强的根系活力和抗氧化保护系统能力,较高的叶片光合速率、抗氧化物质抗坏血酸(ASA)和还原型谷胱苷肽(GSH)含量和幼穗中核糖核酸(RNA)含量,较低的叶片丙二醛(MDA)含量和活性氧(O2.-)生成速率和幼穗中乙烯释放速率,是耐热品种产量较高的重要生理原因。2、高温对稻米品质及胚乳结构的影响抽穗-灌浆早期高温胁迫明显降低了稻米的加工品质,缩短了稻米的胶稠度,增加了稻米的直链淀粉含量、垩白度和蛋白质含量。灌浆中期高温处理对稻米品质影响相对较小。高温增加了稻米中的醇溶蛋白及稻米营养元素。抽穗-灌浆期高温处理使热敏感品种双桂1号胚乳中复粒和单粒淀粉体的体积变小且彼此差异变大,排列变疏松;复粒淀粉体变少,单粒淀粉体变多;对耐热品种黄华占影响较小。高温处理愈早,对胚乳结构的影响愈大,弱势粒大于强势粒,双桂1号大于黄华占。3、水稻内源激素对高温的响应高温胁迫降低了叶片、幼穗和籽粒中的玉米素(Z)、玉米素核苷(ZR)和吲哚乙酸(IAA)含量,增加了脱落酸(ABA)含量,弱势粒内源激素增加或减少的幅度大于强势粒。抽穗-灌浆早期高温处理对激素的影响大于灌浆中期处理。高温胁迫下耐热品种的Z+ZR、IAA和ABA含量高于热敏感品种。籽粒中的Z+ZR,IAA和ABA含量及ABA/(Z+ZR+IAA+ABA)与籽粒灌浆速率均呈极显着的正相关。表明Z+ZR,IAA和ABA对籽粒的充实具有调节作用。较高的Z+ZR、IAA和ABA含量及ABA/(Z+ZR+IAA+ABA)是耐热品种的重要生理特征。4、水稻内源多胺与强、弱势粒灌浆的关系及对高温的响应(1)灌浆早期强势粒比弱势粒具有较高的游离亚精胺(Spd)和精胺(Spm)含量;多胺最大含量与籽粒最大灌浆速率及籽粒重量呈极显着正相关。外源Spd和Spm可以极显着提高弱势粒灌浆速率和粒重,表明多胺参与调节籽粒灌浆过程,弱势粒发育较差可能与其较低的多胺含量有关。(2)高温胁迫降低了耐热品种和热敏感品种叶片中游离Spd含量,降低的幅度热敏感品种大于耐热品种;增加了游离Spm含量和耐热品种幼穗中游离Spd含量,增幅耐热品种大于热敏感品种,而游离腐胺(Put)的变化与器官和品种有关。抽穗-灌浆早期高温处理增加了灌浆前期籽粒的游离多胺含量,明显提高了多胺高峰值,且弱势粒高峰增幅大于强势粒,热敏感品种大于耐热品种;降低了灌浆中后期弱势粒中的游离Spd和Spm含量。灌浆中期高温处理降低了处理前期籽粒的游离多胺含量,增加了后期游离多胺的含量,弱势粒影响大于强势粒。表明苗期和减数分裂期叶片和幼穗中Spd和Spm含量变化稳定,有利于抵抗高温危害。5.高温对水稻籽粒中一些酶活性的影响抽穗-灌浆早期高温胁迫显着降低了热敏感品种籽粒ATP酶活性,灌浆中期高温则提高了耐热品种的籽粒ATP酶活性。抽穗-灌浆早期高温处理明显提高了双桂1号、T219和T226的ADP焦磷酸化酶(AGPase)、可溶性淀粉合成酶(SSS)和异淀粉酶(ISA)活性,增加了淀粉含量,而灌浆中期高温处理则相反;抽穗-灌浆期高温处理明显降低了这3个品种的颗粒结合淀粉合成酶(GBSS)活性及直链淀粉占总淀粉的相对比率,显着增加了Q酶活性。灌浆中期高温处理明显增加了黄华占品种GBSS和SSS活性及直链淀粉占总淀粉的相对比率,对AGPase、ISA和Q酶活性及淀粉含量无明显影响。高温对籽粒ATPase和Q酶活性的影响在强、弱势粒间亦有差异。表明高温对籽粒酶活性的影响因高温处理时期、品种的耐热性、籽粒的粒位以及酶的种类不同而有较大差异。在高温下耐热品种籽粒中具有较高的ATPase、GBSS和Q酶活性。6、高温对水稻叶片蛋白质表达的影响高温胁迫导致叶片中蛋白质的变化呈多样性,有新蛋白质产生或一些蛋白质不表达、表达量上调或下调,两品种各处理时期表现不尽一致。总体表现为耐热品种蛋白质表达变化小于热敏感品种。质谱分析表明,差异蛋白质主要与光合作用、信号转导有关和特征未知蛋白,该类蛋白质在热敏感品种中表现为不表达或表达量下降,而耐热品种则表现有新增的蛋白质或蛋白质表达量上调。表明在高温下蛋白质的表达与品种的耐热性有密切关系。7、减轻水稻高温危害的调控技术(1)高温胁迫下喷施油菜素内酯(BR)能够诱导稻苗内活性氧保护酶系统的活性或表达,能有效地减轻高温对稻苗的伤害。BR处理后稻苗对高温的应答机制,在耐热性不同的品种间存在差异;减数分裂期喷施Spd、ABA、BR能降低高温胁迫下叶片中超氧阴离子(O2.-)生成速率,增加叶片中Z+ZR、IAA和ABA含量,提高幼穗中Spd和Spm含量,降低幼穗中put含量,提高了每穗粒数、结实率、粒重和产量。(2)与对照(穗分化期施0.46 g N pot-1)相比,高温下增施穗肥(0.92 g N pot-1)及穗粒肥兼施(穗分化期及始穗期各0.46 g N pot-1)提高了黄华占和双桂1号的产量。增施穗肥提高了黄华占的出糙率、精米率和整精米率;穗粒肥兼施提高了黄华占的精米率,降低了两品种胶稠度;增施穗粒肥黄华占和双桂1号增加了蛋白质含量,降低了垩白米率和垩白度;增施穗肥有利于黄华占品种食味品质的提高。(3)在相同温度下,与水层灌溉相比,轻干湿交替灌溉显着增加了结实率、千粒重和产量,增加了出糙率、精米率和整精米率,降低了垩白米率和垩白度,崩解值增大,消减值减小,重干湿交替灌溉的结果则相反。说明结实期高温胁迫下轻干湿交替灌溉可以增加产量和改善稻米品质。
周春火[4]2012年在《不同复种方式对水稻生长发育和土壤肥力影响研究》文中进行了进一步梳理为了探讨紫云英+双季稻(ZDD)、油菜+双季稻(YDD)、冬闲+双季稻(XDD)叁种复种方式下土壤性状变化、水稻生长发育和氮素养分吸收利用规律,采用田间实验和室内分析的方法,于2009-2011年就叁种不同复种方式下土壤理化和生物学性状、水稻生长发育、水稻营养特性和不同复种方式下氮肥运筹对水稻生长的影响等方面进行了较为系统的研究。主要研究结果如下：1.不同复种方式对稻田土壤特性的影响冬种紫云英和油菜有利于土壤物理性状改善。土壤容重降低,总孔隙度、毛管孔隙度和毛管持水量上升,冬种紫云英对耕层土壤肥力的增加和保持有积极意义。与冬闲相比,冬种紫云英和油菜均有提高早稻生育前、中期土壤温度的作用。冬种紫云英和油菜有利于土壤养分含量的增加；冬种油菜对提高土壤磷的含量作用明显；但冬种紫云英会导致还原性物质增加,pH和Eh值下降。土壤中叁大微生物总量冬种紫云英>冬种油菜>冬闲,差异达极显着水平。2.不同复种方式对水稻生长发育的影响在施肥量相同前提下,与冬种油菜和冬闲相比,紫云英与化肥配合提高了水稻单位面积有效穗和每穗粒数,并显着提高水稻产量；促进水稻干物质积累,提高水稻干物质表观输出率和转换率,显着提高水稻根系的总干重。冬种紫云英和油菜有利于水稻抽穗期和抽穗后15天颖花伤流量增加,较好切合籽粒灌浆需求,提高籽粒灌浆速率。叶面积指数、群体光合势、总库容量和群体势粒比均呈ZDD>YDD>XDD,且均与产量显着正相关。粒叶比XDD>YDD>ZDD,与产量呈显着负相关。3.不同复种方式水稻营养特性研究冬种紫云英有利于水稻对氮、磷和钾素养分的积累,冬种油菜对水稻磷的吸收效果明显。生产100kg籽粒所需的N、K20的需要量ZDD最高,XDD最小；P205需要量为YDD>ZDD>XDD。氮素干物质生产效率、稻谷生产效率ZDD低于YDD、XDD,而氮素吸收利用效率高于YDD、 XDD。两年早、晚稻氮吸收总量、磷吸收总量、钾吸收总量与产量显着正相关。4.不同复种方式下氮肥用量对水稻生长发育的影响在施氮量为0-180kg/hm2范围内,不同复种方式产量均随施肥量的增加而显着增加。当施氮量超过180kg/hm2时,产量显着降低。ZDD早、晚稻最高产量分别比YDD、XDD高12.5%、9.3%和6.4%、12.5%。不同复种方式干物质积累量均随氮肥用量的增加而增加。早、晚稻干物质积累量平均值呈ZDD>YDD、XDD,冬种紫云英和油菜有利于水稻干物质积累。随着氮肥用量的增加,不同复种方式早、晚稻生产100kg籽粒所需要的氮量也逐渐增加。氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率平均值ZDD
杭晓宁[5]2014年在《稻作方式和秸秆还田对稻麦产量和温室气体排放的影响研究》文中进行了进一步梳理在过去的100年,全球地表平均温度已经上升了0.74℃(0.56℃-0.92℃),预计到本世纪末升高幅度将达到1.8-4.0℃。大气温度升高的主要原因之一是由于人类活动导致的温室气体排放剧烈增加。温室气体减排已经成为减缓气候变化的关键措施,CH_4和N_2O被认为是仅次于CO2的最主要的温室气体。农田生态系统是重要的温室气体排放源,其中CH_4主要来源于稻田,N_2O主要来自旱地系统。因此,研究农田生态系统,尤其是水旱轮作生产体系下的温室气体排放显得尤为必要。目前国内有关农田温室气体的排放研究主要基于常规生产方式下的单季作物,而有关周年尺度下的研究鲜有报道。本文以我国华东地区稻麦轮作系统为研究对象,在秸秆还田与不还田条件下,研究了水稻机械旱直播、机械水直播和机插秧对稻田和后季麦田的温室气体排放及排放强度,探讨了稻麦周年生产力及温室气体排放特征和强度,综合评价了稻麦周年生产的经济效益和碳足迹。本文还分析了不同稻作方式和秸秆还田对稻麦物质积累与转运和氮素利用效率的影响,以及对水稻倒伏性状及稻米品质的影响。本研究将为我国现代稻作理论与技术创新提供重要参考,为稻麦轮作区应对气候变化的作物增产、农民增收和农田温室气体减排的协调提供理论与技术支撑。田间试验从2010水稻季开始,到2012大麦收获结束。试验设水稻机插秧、机械旱直播和机械水直播叁种稻作方式,秸秆全量还田和秸秆不还田两种还田模式,共六个处理,既分别为旱直播+秸秆不还田(MDS)、旱直播+秸秆还田(MDSS)、水直播+秸秆不还田(MWS)、水直播+秸秆还田(MWSS)、插秧+秸秆不还田(MTP)和插秧+秸秆还田(MTPS)。每个处理设3个重复,每个重复小区面积为10m*15m,以便于机械化操作。机械水直播和机插秧处理采用的是干湿交替的水分管理式;而旱直播采用的是全生育期厢沟浸润灌溉方式,即播种前田块不灌水,每隔叁米开挖灌水沟(宽25cm,深30cm),播种后,淹灌一天即落干,以后的全生育期内保持沟内满水而厢面上没有明显的水层。主要研究结果如下:(1)机械旱直播下水稻产量与机插秧水稻相当,但显着高于机械水直播产量。以2010年水稻为例,与MWS相比,MDS和MTP的产量分别增加了 8.2%和12.0%,而MDSS、MWSS和MTPS的产量分别较对照增加了 8.0%、-6.1%和10.2%,且差异显着。两年的试验结果表明在旱直播水稻的产量构成因子中,除有效穗数外,其他因子差异均不显着,因此,有效穗数可能是决定旱直播水稻产量的关键因素,在一定程度上增加旱直播水稻的有效穗数可以弥补穗粒数和千粒重的降低。不同稻作方式和秸秆田还田下,后季大麦的产量差异不显着。(2)不同稻作方式下,水稻茎杆的倒伏指数表现为机插秧<旱直播<水直播;两种直播方式下稻米品质均有不同程度的下降。在秸秆还田的条件下,水直播倒伏指数比旱直播、机插秧分别高37.95%和52.39%;在秸秆不还田时,分别高5.93%和7.43%。秸秆还田降低了机插秧和旱直播的倒伏指数,但提高了水直播下的水稻倒伏指数。种植方式对倒伏指数的影响达到了极显着水平(P<0.01),种植方式和秸秆还田的互作效应对倒伏指数的影响也达到了显着水平(P<0.05)。与水直播相比,水稻机械旱直播后具有茎粗、茎壁厚、株高较矮、断面模数小和弯曲应力高的特点,最终表现为植株抗倒伏能力较强。秸秆还田对稻米的品质并无显着影响,稻米外观品质和加工品质对不同种植方式的响应趋势不一致。而稻米直链淀粉含量在机械水直播和机械旱直播下均有下降的趋势;分别降低了 2.7%和3.2%。MTP处理下稻米蛋白质含量最高,分别较MDS和MWS高1.6%和0.2%。(3)叁种种植方式下,机插秧水稻的氮素利用率均表现为最高,表现为机插秧>机械旱直播>机械水直播,且机插秧较旱直播、水直播分别高1.5%和15.8%。秸秆还田后,氮肥的干物质生产效率和产谷率都有所提高,在机械旱直播下,两者分别提高了 1.8%和2.3%;机械水直播中分别提高了 5.7%和16.2%;在机插秧中分别提高了1.2%和2.3%,这说明秸秆还田可以提高水稻的氮素利用效率。秸秆还田后,MDSS和MTPS处理下后季大麦氮肥的干物质生产效率和产谷率有所提高,在机械旱直播处理下,两者分别提高了 7.9%和6.1%;在机插秧处理下分别提高了 17.9%和20.6%;但在机械水直播处理下分别降低了 8.8%和10.3%。(4)机械旱直播和机插秩生产方式下稻田的CH_4排放差异显着,N_2O排放差异不显着。机械旱直播显着减少了稻田CH_4的排放,但N_2O排放呈现递增趋势。以2010年为例,CH_4的累积排放量分别在MDS,MDSS,MWS,MWSS,MTP and MTPS中分别是 80.97、28.41、256.03、329.76、321.76 和 488.76 kg ha-1 单位产量的累计排放量在MTPS 中最高,分别较MDS、MDSS、MWS、MWSS 和 MTP 高 437.7%、1467.1%、58.65%、16.45%和64.9%。在100年的时间尺度上,机插秧和机械水直播稻田各处理的CH_4和N_2O排放的综合GWP要显着高于机械旱直播稻田,不同种植方式下的GHGI差异也达到极显着水平。以上结果表明,机械旱直播相对于机插秧水稻在维持水稻产量的同时,可以大幅度降低稻田温室气体排放。(5)不同稻作方式和秸秆还田下,后季麦田CH_4的吸收和N_2O的排放不同。CH_4吸收在水直播处理下最大,而在旱直播中最小,但差异不显着。在所有处理下,N_2O排放均受降雨影响较大。在秸秆还田的条件下比较叁种稻作方式对后季大麦田N_2O排放的影响发现,MTPS>MDSS>MWSS,而在秸秆不还田的条件下,则是MWS>MTP>MDS。水稻机插秧和水直播后的麦季的GWP低于水稻机械旱直播后的大麦GWP。秸秆还田显着降低后季麦田N_2O的排放,在旱直播、水直播和机插秧中,秸秆还田下N_2O排放分别降低了41.35%、50.56%和34.41%。(6)从周年效应来看,水稻旱直播的稻麦周年GWP显着低于水稻机插秧和水直播的GWP;秸秆还田提高稻麦周年GWP。利用碳足迹理论及研究方法评价发现,水稻旱直播下稻麦周年生产碳足迹显着小于水直播和机插秧,降幅分别达到40.90%和67.99%。旱直播下,秸秆还田没有提高稻麦种植的周年碳足迹。水稻机插秧下全年碳足迹中CH_4、氮肥、灌溉和N_2O排放中分布较多,其中CH_4排放占比超过叁分之二,达67.2%;而水稻机械旱直播下的碳足迹,则是氮肥、磷肥和N_2O排放占主导地位,其中氮肥占比超过30%。
宁大伟[6]2010年在《江汉平原油菜—水稻轮作制度下施肥效果及经济效益的研究》文中研究表明油菜-水稻轮作制是长江中下游最具代表性和分布最广泛的耕作制度之一。近年来,随着栽培制度的变革、产量潜力水平的提高及作物品种的更新换代,作物对肥料的依赖性在加强,对养分管理的要求在不断提高。本课题以湖北省油菜水稻轮作制为研究对象,研究了氮、磷、钾肥对轮作制度中作物产量、养分吸收和累积、作物品质、养分平衡、土壤养分变化、肥料利用率、经济效益及施肥量的影响,得出如下主要结果。1.施用氮、磷、钾肥显着增加了油菜和水稻产量。与不施肥处理相比,施氮90～360 kg/hm2、磷45～180 kg/hm2、钾60～240 kg/hm2分别使油菜增产576～1219kg/hm2、100～328kg/hm2、205～433kg/hm2,其中以氮、磷、钾肥用量为180kg/hm2、90kg/hm2、120kg/hm2时效果最好,分别增产1155kg/hm2、328kg/hm2、433kg/hm2;施氮90～360 kg/hm2、磷22.5～90 kg/hm2、钾30～120 kg/hm2使水稻增产1490～3224kg/hm2、1084～1184kg/hm2、211～728kg/hm2，其中氮、磷、钾用量为180kg/hm2、45kg/hm2、60 kg/hm2时,分别增产2646kg/hm2、1184kg/hm2、728kg/hm2,取得最佳增产效果。2.施用氮、磷、钾肥促进了油菜、水稻养分的吸收,增加了作物养分累积量。增加一种肥料用量可以提高该种养分的累积量,但过多会对其他养分的吸收累积产生一定的抑制作用。从成熟期各部位养分分配看,油菜氮、磷主要累积在籽粒中,钾主要累积在茎杆和果荚中。水稻氮、磷累积在稻谷中,钾累积在茎杆中。3.施肥显着改善了油菜、水稻品质。对于油菜,氮肥提高了油酸、蛋白质含量,降低芥酸含量；磷肥提高了硫甙含量；钾肥提高含油量。对于水稻,氮肥提高了精米率和蛋白质含量,降低了直链淀粉含量；磷肥提高精米率和碱消值；钾肥提高精米率、蛋白质含量和碱消值。4.油菜-水稻轮作中,施氮360kg/hm2(油菜180kg/hm2～水稻180kg/hm2),磷135kg/hm2 (90kg/hm2-45kg/hm2),钾180kg/hm2 (120kg/hm2-60kg/hm2)时,产量最高,为油菜2654kg/hm2,水稻9544 kg/hm2,此时农田养分平衡状况表现为氮素盈余143.0 kg/hm2、磷素盈余100.6 kg/hm2、钾素亏缺163.1 kg/hm2。油菜在返青期氮、钾累积量最高,抽薹期磷素累积量最高；稻氮、钾在抽穗期累积量最高,磷素的累积高峰稍向后移,发生在抽穗至成熟这一段时间之内。5.施肥能有效提高油菜、水稻的肥料利用率。油菜-水稻轮作中,施氮360 kg/hm2 (180 kg/hm2～180 kg/hm2),施磷135 kg/hm2 (90 kg/hm2～45 kg/hm2),施钾180 kg/hm2 (120 kg/hm2～60 kg/hm2),氮磷钾肥利用率最高,分别为35.30%、16.88%和36.38%,6.氮、磷、钾合理配合施用使油菜、水稻生产获得了较高的经济效益。油菜-水稻轮作中,施氮360 kg/hm2 (180 kg/hm2～180 kg/hm2),施磷135 kg/hm2 (90 kg/hm2～45 kg/hm2),施钾180 kg/hm2 (120 kg/hm2～60 kg/hm2),经济效益最高,与不施肥处理相比,每公顷分别为增收7937元、2808元和1571元。7.在本试所代表区域,推荐施肥量为,油菜季N233-285kg/hm2 P2O583～101 kg/hm2、K2O106～130kg/hm2。水稻季N242-314kg/hm2、P2O540～62 kg/hm2、K2O 45～67kg/hm2。
龙继锐[7]2008年在《超级杂交稻节氮高效栽培生理生化特性及关键技术研究》文中提出随着超级杂交稻的广泛推广应用,日益凸现出二个重要问题:一是超级杂交稻需肥量大,引起水稻生产上氮化肥用量的大幅增长,过量的化肥造成了一系列社会和环境问题;二是由于栽培技术不配套,品种超高产潜力一直难以发挥。为此,我们以超级杂交一季稻为对象,以节氮高效栽培为目标,采用大阳试验方式,开展了一系列超级杂交稻节氮增效栽培试验研究。主要研究结果如下:1.湖南省超级杂交一季稻产量和氮肥施用现状湖南省超级杂交一季稻产量在7.50～9.75t/hm~2之间,施氮量225.0～240.0kg/hm~2(折纯氮),最高施氮量超过270.0kg/hm~2,属高施氮水平。加强超级杂交稻一季稻氮肥管理,减少施氮总量、提高产量空间较大。超级杂交一季稻节氮栽培施氮基准水平为225.0kg/hm~2。2.超级杂交中籼稻氮高效利用基因型差异比较与筛选不同基因型组合的氮收获指数、氮素转运指数、氮籽粒生产效率和100kg籽粒需氮量变异大小次序是:氮收获指数＞氮素转运指数＞氮籽粒生产效率＞100kg籽粒需氮量。氮响应度变幅-2.86～31.06kg/kg。试验组合可以分为3种类型,第Ⅰ类:氮高效型。氮高效型又可以分为2种类型,即高效吸收利用型和耐低氮型。第Ⅱ类:适氮高产型。第Ⅲ类:高氮高产型。3.缓/控释肥等不同类型肥料氮利用效率的比较与评价缓释尿素(SCU)、缓释复合肥(CCF)、微生物肥(LPK/MF)、高效复合肥(LNPK)等肥料产量、氮肥利用率均较普通尿素不同程度提高。肥料SCU表现突出,2种氮水平下均较普通尿素显着增产,增幅分别为14.7%～23.9%和10.3%～11.9%,其氮肥生理利用率(PE)超过40kg/kg、农学利用率(AE)在23kg/kg以上,分别比普通尿素提高7个、8个百分点。同种肥料节氮处理高峰苗显着降低,成穗效率显着提高,中后期根系活力强、光合效率高,库充实较好,不显着减产。氮肥利用率也提高,氮肥生产力(PFP)、氮肥生理利用率(PE)、农学利用率(AE)、氮素籽粒生产效率(NGPE)、氮收获指数(NIH)分别较等氮处理提高20%、3.4～7.2%、3.6～9.6%、4.5～8.5%、10%。4.不同节氮栽培条件下超级杂交稻群体发育、物质生产、产量、养分吸收利用、氮肥利用效率和土壤氮积累效应节氮幅度提高水稻分蘖发生速度降低,同最大茎蘖增长速率下降,日茎蘖增长饱和期(茎蘖同增长速率为0时间)提前,分蘖终止期提早,分蘖总数下降,前期生长略显不足,有效穗数减少,一定范围内(节氮40%内,氮量135kg/hm~2)减少不显着,高峰苗数显着降低,成穗率大幅度提高。群体生产率(CGR)随氮水平增加而提高。最大CGR变化幅度为17.51～35.89 kg.hm~(-2).d~(-1)。分蘖-幼孕分化穗、穗分化-孕穗、孕穗-齐穗、齐穗-成熟4个阶段水稻CGR与产量相关系数依次为0.6324(P＞0.05)、0.7894(P＞0.05)、0.9722(P＜0.01)、0.9359(P＜0.01)。节氮幅度提高水稻生长干物质积累量减少。生长前期处理差异不显着,生长中期差异加大,一定节氮范围内(节氮40%,氮量135kg/hm~2),减少不显着。抽穗后,节氮处理生物产量明显降低,但其茎鞘物质输出率和转换率均显着提高。产量随施氮量增加呈单峰曲线变化,以节氮20%(180kg/hm~2)处理最高,达到12.0t/hm~2。植株对NPK的吸收均有2个高峰,吸收总量均随施氮量增加而增加,齐穗后植株还能吸收30%左右的氮素;植株吸收磷素以移栽到分蘖中期吸收最多;钾素吸收高峰在生育后期,节氮可提高生育后期植株钟素吸收比例。节氮大幅度提高氮肥利用率。节氮20%～60%RE超过42%、AE在20kg/kg以上、PE超过38kg/kgN,NHI在67%以上,100kg籽粒需氮量1.53～2.19kg之间。土壤总氮、速效氮量均随施氮量增加而提高。低氮处理土壤总氮和速效氮量均大幅下降;中氮处理两者均基本持平;高氮处理则均大幅增加。节氮能降低土壤速效磷水平,一定范围内节氮土壤钾含量不显着降低,并能提高有机质含量,减轻环境压力。5.不同节氮栽培条件下超级杂交稻生理生化、光合作用特性施氮量与叶片叶绿素含量呈显着正相关;叶片单位叶绿素的光合作用效率随施氮量增加先升高后降低;节氮能提高叶片单位叶绿素的光合作用效率。根系活力、叶片NR、GS、CAT等酶活性均随施氮量增加先增后降;MDA含量随施氮量增加呈先减后增变化。生育期后移根系活力、CAT酶活性均下降,MDA含量与此相反,GS、NR酶活性则先高后低,均以齐穗期最高。增施氮肥能提高剑叶净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs);细胞间隙C02浓度(Ci)则随施氮量增加先降后升。适宜节氮能提高水稻叶片最大光合速率、降低光抑制系数、提高叶片光饱和点,不影响或不显着影响叶片捕光能力。叶片光合电子传递(ETR)、有效量子产量(EQY)和光化学猝灭系数(qP),非光化学猝灭系数(NPQ)均受氮用量和光照强度双重影响;节氮能提高水稻叶片ETR、EQY和qP,氮肥过低或过高都会产生相反作用,NPQ随施氮量增加而提高:ETR、EQY、qP随生育期推进而提高,NPQ则相反。6.超级杂交一季稻节氮栽培关键技术平原地区超级杂交中稻节氮栽培策略:主攻有效穗,兼顾穗粒数和粒重。节氮栽培最佳施氮量135～180kg/hm~2,N:P:K=1:0.4～0.7:0.9～1.2,移栽密度为18.0～21.0万蔸/hm~2。超级杂交稻节氮栽培技术要点:品种氮高效、氮肥控缓释、壮秧栽小苗、小蔸适稀植、水肥长藕合、综合控病虫、防倒保高产。
李宏亮[8]2017年在《缓控释肥类型及其运筹对迟熟中粳水稻产量与品质形成的影响》文中研究说明试验于2014-2015年在姜堰市沈高镇河横水稻综合展示基地内进行,前茬小麦,土壤类型为潴育型水稻土,以大穗型品种甬优2640和穗数型品种南粳9108为材料,270 kg hm-2纯氮条件下,选用了树脂包衣、硫包衣和脲甲醛3种缓控释肥类型,设置了缓控释肥料与尿素同时基施、缓控释肥料基施后尿素分蘖期施用2种施用方式,以常规尿素定量分施为对照(CK)。系统研究了不同缓控释肥料类型、缓控释肥料运筹方式对迟熟中粳水稻产量形成、养分吸收利用特点和品质的影响,以期为缓控释肥料的因种施用提供科学依据。主要研究结果如下:1.缓控释肥料的应用在甬优2640中无增产效应。主要因为甬优2640穗大粒多,与普通尿素定量分施处理相比,相对集中在前中期的肥效难以满足后期籽粒灌浆的物质生产需求,发挥增产优势。而在南粳9108中,脲甲醛肥料基施+尿素分蘖期施处理比CK增产5.2-5.9%,树脂包衣肥料基施+尿素分蘖期施和脲甲醛肥料+尿素一次性基施处理与CK产量相当的同时可减少施肥次数。2种运筹方式中,以缓控释肥料基施后尿素分蘖期施用处理更容易获得高产,3种缓控释肥料类型中,产量呈现脲甲醛肥料>树脂包衣肥料>硫包衣肥料。与缓控释肥料与尿素同时基施处理相比,缓控释肥料基施后分蘖期施用尿素,可有效增加植株茎蘖数,提高成穗率和最终穗数,植株在各个生育时期的叶面积指数大、光合势强,增加了干物质和氮素的积累。脲甲醛肥料基施+尿素分蘖期施处理之所以能在南粳9108种获得增产,是因为脲甲醛肥料的肥效在植株生长的中后期依然能相对稳定释放,配合尿素的分蘖期施用,既保证了前期分蘖的发生,又能保证高峰苗后稳定的茎蘖数和群体叶面积指数,从而使得植株在拔节后各阶段的光合势和物质积累量大,氮肥利用率高,获得高产。由此可见,针对不同产量形成特性的水稻品种,优选缓控释肥料类型基施的同时,分蘖期配合速效肥料的施用,可获得既省工又增产的效果。2.在本试验条件下,与普通尿素定量分施处理(CK)相比,缓控释肥料处理在播种-拔节阶段的氮素积累量和积累比例增加,而拔节-抽穗和抽穗-成熟阶段的氮素积累量和积累比例有所降低,仅在南粳9108中,拔节-抽穗和抽穗-成熟阶段,脲甲醛肥料基施+尿素分蘖期施处理与CK氮素积累量和积累比例相当。2种运筹方式中,以缓控释肥料基施后尿素分蘖期施用处理更容易增加植株在生育中后期的氮素积累。与缓控释肥料与尿素同时基施处理相比,缓控释肥料基施后分蘖期施用尿素,可提高氮肥回收利用率和氮素农学利用率,增加氮素籽粒生产效率,提高植株各生育阶段的叶绿素含量(SPAD值)。磷、钾元素吸收和氮素吸收具有协同作用。与其它类型缓控释肥料相比,脲甲醛肥料的肥效在植株生长的前中后期能相对稳定释放,其基施配合尿素的分蘖期施用,既保证了植株在各生育阶段氮素的合理积累,也促进了磷、钾元素的阶段性吸收,从而增加了水稻植株对氮、磷、钾的协同吸收利用。3.在本试验条件下,与普通尿素定量分施处理(CK)相比,缓控释肥料处理提高了碾磨品质,但未达到显着水平;降低了垩白粒率和垩白度,显着改善了外观品质;降低了蛋白质含量,增加了直链淀粉含量,提高了最高黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值和回复值,降低了消减值,最终提高了蒸煮食味品质。2种运筹方式中,以缓控释肥料与尿素同时基施有利于提高糙米、精米率和整精米率,降低垩白粒率和垩白度,降低蛋白质含量的同时提高直链淀粉含量,增加最高黏度、最终黏度崩解值和回复值的同时降低消减值,从而提高稻米的蒸煮食味品质。尽管缓控释肥料基施后分蘖期施用尿素,可以提高水稻产量,但品质有变劣的趋势。与其它类型缓控释肥料相比,脲甲醛肥料的肥效在植株生长的前中后期能相对稳定释放,其基施配合尿素的分蘖期施用,尽管保证了水稻中后期的氮素吸收和物质积累,从而提高产量,但却降低了稻米的加工品质和外观品质,增加了籽粒蛋白质含量的同时降低了蒸煮食味品质。
严奉君[9]2015年在《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》文中研究表明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着的提高有效穗数、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,均表现出极显着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着的增产效应,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着或极显着的正相关(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的氮肥运筹均能显着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,均显着提高了稻米品质；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着的提高麦秆、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,以麦秆覆盖最为显着。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均有显着的影响。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,能够显着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。
孙园园[10]2010年在《水分胁迫和氮素形态对不同基因型水稻生长和氮素吸收的影响及其生理机制》文中认为水分和氮素营养是影响水稻生长发育、养分吸收以及产量形成的两个关键因素。目前,节水稻作、提高氮肥利用效率已成为农业生产研究的热点。随着水稻节水管理措施的实施,各种土壤生态环境发生变化,导致土壤硝态氮含量显着增加,进而改变了土壤中铵态氮和硝态氮这两种矿质氮源的比例,可能使硝态氮成为水稻最重要的氮源形态。因此,开展水分胁迫条件及不同形态氮素对水稻生长发育、氮代谢生理、氮素吸收及利用影响的系统性研究具有重要意义。本研究以不同基因型代表性稻种(冈优527、扬稻6号、中旱3号、农垦57)为材料,采用水培、盆钵土培、微区试验,进行不同水分胁迫程度和不同氮素形态的处理,分析了水分胁迫及氮素形态对不同基因型水稻生长发育、氮素吸收及产量形成的影响及其生理机制。主要结果如下：1.种子引发对水分胁迫下不同基因型稻种萌发及幼苗生理特性的影响不同基因型稻种经水引发及聚乙二醇(PEG)渗透胁迫引发处理均能降低稻种丙二醛(MDA)含量,促进可溶性总糖的降解,加快稻种内部糖代谢进程,提高稻种内部相溶性溶质脯氨酸(Pro)及可溶性蛋白质(SP)含量,也有利于提高苯丙氨酸解氨酶(PAL)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)的活性,引发效果较为明显。且适度的PEG引发稻种的效果明显好于水引发处理,杂交籼稻在PEG浓度为20%的条件下引发效果最优,而常规粳型水稻在PEG浓度为10%-15%的引发条件下效果较好,但超出最高PEG引发浓度的阀值,会对稻种产生迫害,影响其正常萌发。引发处理后的稻种对不同程度水分胁迫程度的响应表明,适当强度的引发处理后,在水分胁迫下利于激发稻种物质代谢、利于各水稻品种的萌发、幼苗形态指标及保护性酶等生理指标相对于其他水分胁迫均有显着提高,而严重的水分胁迫环境下均不利于稻种的萌发；表明了引发处理虽能提高水分胁迫条件下种子活力,但稻种激发自身对外界萌发环境的协调能力也是有限的,且不同品种间也存在明显差异,籼稻优于粳稻。2.水分胁迫对水稻苗期生长的影响适度水分胁迫(PEG≤5%、水势≥-0.05 MPa)不影响氨基酸态氮(AA-N)、可溶性蛋白含量以及硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、和谷氨酸脱氢酶(GDH)、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)及谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性；但对硝态氮的吸收和积累有一定刺激作用,并显着降低幼苗净光合速率和干物质累积。相关分析表明,净光合速率的降低对茎叶干物质累积的影响明显大于水稻体内通过代谢抵御外界不良环境的正效应,导致茎叶干物质积累降低。当高水分胁迫强度(PEG≥10%、水势≤-0.15 MPa),不同氮素形态的含量、氮代谢关键酶以及净光合速率显着降低；而且根器官对水分胁迫的敏感程度明显大于叶片。表明水稻幼苗中不同氮素形态的含量、氮代谢关键酶以及净光合速率与水分胁迫强度密切相关；同时也表明了水分胁迫通过对一些氮代谢关键酶--NR、GS、GOGAT、GDH、GOT和GPT活性的影响进而影响氮代谢过程,且氮代谢关键酶活性的强弱与幼苗体内不同形态的氮含量、吸氮量、干物质累积及根系活力等均存在显着相关性。3.适度水分胁迫下增硝营养对不同基因型水稻苗期生长及生理特性的影响正常水分供应条件下,适当的提高硝态氮肥的比例(铵硝配比为50：50),不影响各营养器官中AA-N、可溶性蛋白含量、净光合速率、氮素吸收以及NR、GS、GOGAT、和GDH、GOT及GPT活性,并能促进水稻叶及根中硝态氮含量增加,但硝态氮肥比例>50%,会导致各生理及代谢指标的显着降低,均不利于不同基因型水稻的生长；而适度的水分胁迫下,适当增加硝态氮比例(铵硝配比为50：50)相对于非水分胁迫、纯铵态氮肥处理,更有利于提高功能叶净光合速率、各种氮代谢酶活性,促进渗透调节物质和氮素的积累,能发挥以水促肥的优势,进而促进水稻的生长。此外,不同基因型水稻生长在适度水分胁迫下对增硝营养的响应程度差异显着,籼稻与粳稻相比,杂交籼稻和常规籼稻相比,常规粳型早稻与常规粳型水稻相比,前者在对硝态氮的吸收、各种氮代谢酶活性、净光合速率、氮素吸收利用上均表现出更为明显的优势,同品种耐旱性规律一致。4.不同形态氮肥下结实期水分胁迫对水稻生理特性及产量的影响结实期适度土壤水势(Ψsoil=-25 kPa)处理下,铵硝配比50：50处理较纯铵态氮处理产量增加显着,适当增加硝态氮比例可缓解土壤水分不足所造成的对产量的不利影响。各铵硝配比处理下,穗长、一、二次枝梗数及着粒密度随水分胁迫程度的增加均呈先增后降的趋势,且在-25 kPa土水势时最大,二次枝梗数的下降受土壤水势影响最大,因此,适度的水分胁迫下,在确保增加穗长和保持适宜一次枝梗数的基础上,结合适宜的铵硝配比50：50,可增加二次枝梗数,提高高效叶面积率及着粒密度,提高增产潜能。此外,在土壤水势0 kPa--25 kPa适当增加硝态氮肥比例,有利于促进结实期茎鞘物质转运、提高净光合速率、伤流强度、抗衰老酶活性,还有利于促进稻株氮累积量的提高,但与纯铵态氮处理间未达到显着水平,与纯硝态氮处理间均达到显着水平,而Ψsoil≤-50 kPa增硝的优势减弱,相反增加铵态氮肥的比例(本试验铵硝配比100：0处理)更有利于缓解剑叶净光合速率、抗衰老酶活性的显着降低。5.不同基因型水稻对氮素形态及结实期适度水分胁迫的反应各处理因子对产量及产量构成的影响因素中,不同基因型对其影响最强,氮素形态次之,结实期土壤水势最小。两因素互作对其的交互作用中,不同基因型和氮素形态间的交互作用对其影响最大。不同基因型品种、结实期土壤水势和氮素形态叁因素交互作用只对产量存在极显着的交互效应。适度的水分胁迫(Ψsoil=-25 kPa)和适当的增加硝态氮肥比例(铵硝配比为50：50),均有利于不同基因型水稻对铵态氮肥及硝态氮肥的协同吸收与利用,缓解由于水分胁迫所造成的不利影响,能显着促进产量的提高；但也不能过多的提高硝态氮肥的比例,其结果可能抑制水稻对铵态氮肥的吸收,加重水分和氮肥的双重胁迫,导致减产。不同水氮处理下,各品种产量表现为杂交籼稻>常规籼稻,常规粳型水稻>常规粳型早稻(分蘖能力差,有效穗较少)。此外,不同基因型水稻生长在适度土壤水势胁迫下对不同形态氮肥的响应程度差异显着,铵硝配比≥50%处理下,籼稻与粳稻相比,杂交籼稻和常规籼稻相比,常规粳型旱稻与常规粳型水稻,前者在收获指数、氮吸收及利用效率、各种氮代谢酶活性、净光合速率、茎鞘贮藏同化物的运转及提高抗衰老酶活性等方面上均表现出一定的优势,但在适度土壤水势胁迫下,铵硝配比<50%的处理,杂交籼稻和常规粳型旱稻为抵御外界不良生长环境,其体内在对各氮代谢酶及抗衰老酶活性的调控能力上较其他品种更具有优势。
参考文献：
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