黑龍江省不同類型土壤對(duì)龍慶稻1號(hào)氮素養(yǎng)分吸收與累積的影響

王秋菊，張玉龍，趙宏亮，陳慶復(fù)，劉 軍，李明賢

（1.沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，沈陽(yáng) 110161；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，哈爾濱 150086；3.黑龍江北大荒米業(yè)集團(tuán)有限公司，哈爾濱 150090）

土壤是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，提供植物生長(zhǎng)發(fā)育所需的各種養(yǎng)分，不同類型土壤理化特性不同，供應(yīng)作物生長(zhǎng)的養(yǎng)分存在差異，必然影響作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收與分配[1-3]。因此，了解不同類型土壤養(yǎng)分供應(yīng)的能力，因地制宜、合理配方施肥，發(fā)揮作物最大的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的主要任務(wù)之一。黑龍江省地域遼闊，水稻種植土壤類型多樣，不同類型土壤在水稻生長(zhǎng)期間養(yǎng)分變化特征及對(duì)水稻養(yǎng)分吸收與分配的影響，目前還未見(jiàn)報(bào)道。本文以黑龍江省四個(gè)水稻種植區(qū)土壤樣本為供試材料，采用盆栽法，研究不同類型土壤在水稻生長(zhǎng)期間氮素養(yǎng)分含量及變化特征，同時(shí)探討不同類型土壤對(duì)水稻氮素養(yǎng)分吸收與累積量的影響，明確黑龍江省不同類型土壤氮素變化特點(diǎn)及對(duì)作物氮素吸收的影響，為不同類型土壤如何培肥地力提供可靠的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試土壤

供試土壤采自黑龍江省五個(gè)不同種植水稻地區(qū)，分別是五常民樂(lè)鄉(xiāng)的黑土、八五四農(nóng)場(chǎng)九隊(duì)的白漿土、呼蘭區(qū)的草甸土、蘭西長(zhǎng)江鄉(xiāng)的鹽堿土；采樣深度為0～20 cm。供試土壤的理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 不同類型土壤的理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of different type soils

1.1.2 供試品種

供試品種為龍慶稻1號(hào)，是由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院培育的品種，2010年通過(guò)黑龍江省品種審定，該品種對(duì)土壤養(yǎng)分反應(yīng)敏感，具有喜肥特性。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因子設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因子為不同土壤類型，試驗(yàn)于2009～2010年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院盆栽試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行。盆栽所用盆缽為平均直徑25 cm，相當(dāng)于大田面積0.05 m2、高30 cm的塑料盆，每盆裝土約15 kg。4月15日播種大田育秧，5月25日移栽秧苗至盆缽，每盆2株，相當(dāng)于大田插秧規(guī)格25.6 cm×10 cm，每一處理（土壤類型）10盆，共50盆。

各盆施肥、灌水方法一致，施用肥料分別為氮肥、磷肥和鉀肥，純氮135 kg·hm-2，純磷69 kg·hm-2，純鉀81 kg·hm-2，氮肥各時(shí)期施用比例為基肥∶分蘗肥∶穗肥為5∶3∶2，磷肥作基肥用，鉀肥作基肥和穗肥分別為60%和40%；灌水方法采用淺、濕、干間歇灌溉方式；施肥量及灌水量各盆一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分測(cè)定項(xiàng)目與方法

于水稻分蘗期盛期、孕穗拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期開(kāi)始取樣，即從6月20日開(kāi)始，每隔20 d取耕層0～20 cm土壤樣品，直到成熟期9月10日為止。每類土樣取3盆，經(jīng)風(fēng)干后磨碎，將磨碎后土樣過(guò)1 mm網(wǎng)篩，過(guò)篩后的樣品保存待測(cè)。

土壤全氮采用凱氏定氮法測(cè)定；土壤全磷用氫氟酸-高氯酸消煮，鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤全鉀用氫氟酸-高氯酸消煮，火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤堿解氮用擴(kuò)散吸收法測(cè)定；土壤速效磷用碳酸氫鈉浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；土壤速效鉀用火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.3.2 植株養(yǎng)分測(cè)定與方法

在水稻各時(shí)期取土樣的同時(shí)，取具有代表性的水稻植物樣3株，用蒸餾水洗凈后，把植株葉、莖鞘、根、穗各器官分開(kāi)進(jìn)行制樣，各樣品在105℃下進(jìn)行殺青30 min，于80℃下烘至全干，并稱取干重。烘干后樣品用超速粉碎機(jī)分別粉碎后，過(guò)100目篩，保存待測(cè)。

植株全氮采用過(guò)氧化氫-硫酸消化，凱氏定氮法測(cè)定。

積累量=某生育期單位面積植株氮（磷、鉀）的積累量[4]；

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

文中圖表所列試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為兩年測(cè)得結(jié)果的算術(shù)平均值。采用Excel和DPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型土壤氮素變化特點(diǎn)

土壤全氮含量在水稻各生育期變化幅度不大，從6月20日開(kāi)始土壤全氮含量稍有下降，到7月30日達(dá)最低值，8月20日開(kāi)始氮素含量整體上升，到9月10日成熟期又下降。土壤中全氮含量各時(shí)期均為白漿土＞草甸土＞黑土＞鹽堿土（見(jiàn)圖1）。

土壤堿解氮含量在水稻各生育期變化幅度較大，土壤堿解氮含量在水稻各生育期變化特點(diǎn)與土壤全氮變化趨勢(shì)一致，到成熟期最低，不同類型土壤堿解氮含量順序?yàn)榘诐{土＞草甸土＞黑土＞鹽堿土（見(jiàn)圖2）。

圖1 不同類型土壤全氮?jiǎng)討B(tài)變化Fig.1 Dynamics of nitrogen of different soils

圖2 不同類型土壤堿解氮?jiǎng)討B(tài)變化Fig.2 Dynamics of alkali-hydrolyzable N of different soils

2.2 不同類型土壤對(duì)龍慶稻1號(hào)氮素吸收及累積量的影響

水稻植株氮含量在各取樣時(shí)期不同類型土壤之間差異達(dá)極顯著水平，在成熟期差異不顯著，植株各生育期氮含量從6月20日開(kāi)始逐漸降低，到8月20日達(dá)最低，植株氮在水稻生育進(jìn)程中逐漸向莖部和穗部轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致水稻植株整體氮含量降低，成熟期轉(zhuǎn)移到穗部，因此，水稻在成熟期含氮量稍有升高，與王慧等研究結(jié)果一致[5]，不同類型土壤水稻植株氮含量與土壤中氮含量變化趨勢(shì)一致。氮含量較高的土壤，植株中氮含量也較高，順序分別為白漿土＞草甸土＞鹽堿土＞黑土（見(jiàn)圖3）。

植株氮累積量在水稻生育過(guò)程中呈逐漸增加趨勢(shì)，到9月10號(hào)達(dá)最高值，四類土壤以氮素累積量大小順序?yàn)榘诐{土＞草甸土＞黑土＞鹽堿土（見(jiàn)圖4）。

圖3 水稻氮素含量動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamics of rice nitrogen

圖4 水稻氮素累積量動(dòng)態(tài)變化Fig.4 Dynamics of rice nitrogen accumulated amount

2.3 不同類型土壤對(duì)龍慶稻1號(hào)氮素含量的影響分析

通過(guò)逐步回歸分析建立不同類型土壤在水稻生長(zhǎng)期間土壤全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀與水稻氮素含量的回歸方程模型如下：

從回歸分析方程可看出，草甸土土壤堿解氮、全磷、速效磷含量是影響龍慶稻1號(hào)氮素含量的因子，從表2各因子通徑分析結(jié)果中可看出，土壤堿解氮含量及速效磷含量與水稻氮素含量呈負(fù)相關(guān)，土壤全磷含量對(duì)龍慶稻1號(hào)的影響最直接，并隨土壤全磷含量的升高而升高；黑土龍慶稻1號(hào)的氮素含量與土壤全氮、速效磷、全鉀直接相關(guān)，土壤全氮和全鉀促進(jìn)龍慶稻1號(hào)對(duì)氮素的吸收，而速效鉀含量高低與龍慶稻1號(hào)氮素含量呈負(fù)相關(guān)，且作用較強(qiáng)；鹽堿土影響龍慶稻1號(hào)氮素含量的因子是土壤全氮、速效磷和速效鉀，全氮對(duì)龍慶稻1號(hào)作用最強(qiáng)并呈正相關(guān)，速效磷和速效鉀含量與龍慶稻1號(hào)氮素含量呈負(fù)相關(guān)；白漿土對(duì)龍慶稻1號(hào)的影響因子為土壤速效磷、全鉀、速效鉀含量，土壤速效鉀和全鉀與鹽堿土上龍慶稻1號(hào)氮素含量呈正相關(guān)，速效磷含量則與龍慶稻1號(hào)氮素含量呈負(fù)相關(guān)。

表2 植株氮素含量影響因子通徑分析Table 2 Path analysis of impact factors of plant nitrogen

2.4 不同類型土壤對(duì)龍慶稻1號(hào)氮素累積量的影響因素分析

通過(guò)逐步回歸分析建立不同類型土壤在水稻生長(zhǎng)期間土壤全氮、堿解氮、全磷、速效磷、全鉀、速效鉀與龍慶稻1號(hào)氮素累積量的回歸方程模型如下：

從對(duì)不同類型土壤氮素累積量回歸分析方程來(lái)看，草甸土氮素累積量與土壤全氮、速效磷和速效鉀有關(guān)，從表3通徑分析結(jié)果中可看出，草甸土速效鉀含量與龍慶稻1號(hào)的氮素累積量呈正相關(guān)，而土壤全氮和速效磷與龍慶稻1號(hào)的氮素累積量呈負(fù)相關(guān)；黑土的全磷、速效磷、速效鉀與龍慶稻1號(hào)的氮素累積量有關(guān)，其中土壤全磷和速效磷含量與龍慶稻1號(hào)的氮素累積量呈負(fù)相關(guān)，速效鉀含量與氮素累積量呈正相關(guān)，全磷和速效鉀含量對(duì)龍慶稻1號(hào)氮素累積量作用較強(qiáng)；鹽堿土土壤全氮、全磷、全鉀含量與龍慶稻1號(hào)氮素累積量有關(guān)，鹽堿土土壤全氮含量與龍慶稻1號(hào)氮素累積量呈正相關(guān)，全磷和全鉀含量與龍慶稻1號(hào)氮素累積量呈負(fù)相關(guān)；白漿土土壤龍慶稻1號(hào)氮素累積量與土壤全磷和速效鉀含量有關(guān)，并均呈負(fù)相關(guān)。

表3 植株氮素累積量影響因子通徑分析Table 3 Path analysis of impact factors of plant nitrogen accumulated amount

3 討論與結(jié)論

不同類型土壤全氮和堿解氮含量從6月20日開(kāi)始下降，到7月30日達(dá)到最低，8月20日又有所升高，9月10日成熟期又下降，這種變化趨勢(shì)主要與水稻前期施入大量基肥和分蘗肥有關(guān)，在水稻分蘗期，植株莖、葉、根迅速增長(zhǎng)，這時(shí)期需要大量的氮素供應(yīng)才能滿足作物的生長(zhǎng)需要，土壤全氮、堿解氮再次出現(xiàn)升高與后期追施穗肥有關(guān)；各類土壤中全氮含量在水稻生長(zhǎng)過(guò)程中均以白漿土＞草甸土＞黑土＞鹽堿土，堿解氮含量為白漿土＞草甸土＞黑土＞鹽堿土，不同類型土壤全氮和堿解氮含量有差異，這與土壤本身特性有關(guān)[5-7]。

不同類型土壤含氮量不同，影響水稻植株對(duì)氮的吸收，植株含氮量與土壤含氮量呈正相關(guān)，這與大量研究結(jié)果一致[4,8]，但并未呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，說(shuō)明龍慶稻1號(hào)水稻氮素含量并不只受土壤氮素含量的高低影響，也受土壤中其他養(yǎng)分含量的制約，通過(guò)逐步回歸分析得出，不同類型土壤影響龍慶稻氮素含量的影響因子不同，各因子之間的相互作用也不同，這可能與不同類型土壤本身理化性質(zhì)有關(guān)。目前，對(duì)于氮、磷、鉀對(duì)植株對(duì)氮素吸收研究結(jié)果也不盡一致，黃立華等研究認(rèn)為，氮、磷、鉀對(duì)植株氮素吸收具有促進(jìn)作用，氮磷鉀合理配施對(duì)作物有增產(chǎn)作用[9-10]。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，氮、磷互作能夠促進(jìn)水稻植株對(duì)氮素的吸收，氮、鉀互作降低植株對(duì)氮素的吸收[11]。

不同類型土壤龍慶稻1號(hào)氮素累積量也不同，龍慶稻1號(hào)氮素累積量順序?yàn)榘诐{土＞草甸土＞黑土＞鹽堿土，四類土壤對(duì)龍慶稻1號(hào)的氮素累積量影響因子也不相同。各因子的相互作用也不一致，不同類型土壤對(duì)植株氮素含量和累積量的影響因子也不同，水稻植株氮素累積量與植株生物量與土壤氮含量具有正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.9[12-14]。氮素含量較高的土壤，植株生長(zhǎng)茂盛，干物質(zhì)積累量多，單位面積水稻生物產(chǎn)量高，氮素積累量高。生物量是決定水稻氮素累積量的主要因子，不同類型各土壤因子不僅影響植株氮素含量，同時(shí)也對(duì)水稻生物產(chǎn)量產(chǎn)生影響。因此，不同類型土壤對(duì)龍慶稻1號(hào)的氮素含量和氮素累積量的影響因子存在差異。

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