不同栽培和灌溉方式對(duì)冷浸稻田還原性物質(zhì)及水稻生長(zhǎng)的影響

劉 杰，羅尊長(zhǎng)，肖小平，余崇祥，洪 曦，孫 耿，唐海明

(湖南省土壤肥料研究所，長(zhǎng)沙 410125)

冷浸田是指長(zhǎng)期受水浸漬的一類(lèi)水田［1，2］，主要分布在山區(qū)丘陵谷地、平原湖沼低洼地，以及山塘、水庫(kù)堤壩的下部等區(qū)域。屬潛育型水稻土，土壤剖面構(gòu)型的主要特征是發(fā)育有藍(lán)灰色的潛育層(G)。土壤受積滯水分的長(zhǎng)期浸漬，土體封閉于靜水狀態(tài)下，難以通氣與氧化;同時(shí)，在易分解的有機(jī)物還原影響下，使土壤及積滯水的Eh值下降，土壤中的Fe、Mn處于還原低價(jià)狀態(tài)，土體顯青色或青黑色［3］。地下水位高，冷、爛、酸、毒、瘦及潛在肥力不能發(fā)揮是冷浸田的重要特征［4］。

興修水利、開(kāi)溝排水等工程措施是改良冷浸田的基本策略，也是發(fā)揮其他改良措施的前提條件。陳士平等［5］研究認(rèn)為，采用塑料波紋管改造山區(qū)冷浸田，可使耕層土壤除漬、土體收縮、水溫和土溫升高、理化性狀改善，最終水稻增產(chǎn)29.7%。朱玲玲［6］研究認(rèn)為，以石砌工程措施為中心，并結(jié)合栽培管理措施改良冷浸田，可提高水稻產(chǎn)量。沈秀英等［7］采用“W”模式改造冷浸田，即在冷浸田里挖地成溝，形成壟溝相間、高壟低溝的“W”模式，也能達(dá)到增產(chǎn)效果。前人大多著眼于起壟栽培［8，9］或濕潤(rùn)灌溉［10～12］單項(xiàng)技術(shù)研究，而較少采用栽培和灌溉組合的農(nóng)藝措施。本研究結(jié)合起壟栽培和濕潤(rùn)灌溉技術(shù)，探討其對(duì)冷浸田還原性物質(zhì)的消減和水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，以期為改良冷浸型中低產(chǎn)稻田，提高水稻產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及施肥管理

試驗(yàn)地點(diǎn)位于湖南省瀏陽(yáng)市鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)柏樹(shù)村。試驗(yàn)田為冷浸田。試驗(yàn)前耕層土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分性狀為:pH 5.1，有機(jī)質(zhì)含量 30.0 g/kg，全氮 1.8 g/kg，全磷0.5 g/kg，全鉀 20.1 g/kg，堿解氮 168 mg/kg，有效磷0.2 mg/kg，速效鉀32 mg/kg。試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理:①起壟栽培濕潤(rùn)灌溉;②起壟栽培常規(guī)灌溉;③平田栽培濕潤(rùn)灌溉;④平田栽培常規(guī)灌溉。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積53 m2。小區(qū)間作田埂分開(kāi)，并覆膜。

早稻施氮肥為尿素，按純氮165 kg/hm2施用;磷肥為過(guò)磷酸鈣，按P2O590 kg/hm2施用;鉀肥為氯化鉀，按K2O 105 kg/hm2施用。磷肥做基肥一次性施用;氮肥和鉀肥分基肥和追肥施用，氮肥基肥∶追肥∶追肥=6∶2∶2，追肥分別在分蘗期(移栽后一個(gè)星期)和孕穗期追施，鉀肥基肥∶追肥=1∶1。晚稻施氮肥為尿素，按純氮180 kg/hm2施用;磷肥為過(guò)磷酸鈣，按P2O572 kg/hm2施用;鉀肥為氯化鉀，按K2O 126 kg/hm2施用。磷肥做基肥一次性施用;氮肥和鉀肥分基肥和追肥施用，氮肥基肥∶追肥∶追肥=6∶2.5∶1.5，鉀肥基肥∶追肥 =1∶1。

1.2 起壟栽培濕潤(rùn)灌溉管理

拋秧前，在田四周開(kāi)圍溝，深25 cm，寬30 cm，每隔1.5～2 m開(kāi)一條排水溝，深20 cm，寬25 cm，將開(kāi)溝泥土放入廂面并整平。采用濕潤(rùn)灌溉，插秧后灌水5 cm，促其返青。返青后將水排至田面，讓其自然落干，直至田面開(kāi)絲坼，或當(dāng)溝內(nèi)水位干至距離田表5～7 cm時(shí)，再灌水至田面。如此往復(fù)，保持土壤濕潤(rùn)。

1.3 取樣及分析測(cè)定方法

在作物生長(zhǎng)期間定期觀(guān)測(cè)作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，每5 d觀(guān)測(cè)一次莖蘗數(shù)。于成熟期收獲測(cè)定水稻產(chǎn)量，每小區(qū)取樣5穴帶回室內(nèi)考察產(chǎn)量構(gòu)成因素。于水稻分蘗盛期，用S型多點(diǎn)取樣法采集0～20 cm耕層土壤樣品，分別過(guò)2 mm篩和0.149 mm篩，用于分析測(cè)定。

土壤還原性物質(zhì)總量測(cè)定采用重鉻酸鉀氧化法，土壤活性還原物質(zhì)含量測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法，亞錳測(cè)定采用高碘酸鉀比色法，亞鐵測(cè)定采用鄰菲羅啉或 α，α'－聯(lián)吡啶比色法［13］。

于水稻分蘗盛期測(cè)定葉綠素含量和根系活力。葉綠素含量及根系活力均采用常規(guī)法測(cè)定［14］。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel和 SPSS 16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培與灌溉方式對(duì)冷浸田土壤還原性物質(zhì)的影響

從表1可見(jiàn)，濕潤(rùn)灌溉處理的土壤還原物質(zhì)總量和活性還原物質(zhì)含量均低于常規(guī)灌溉處理，亞鐵和亞錳離子含量均以起壟栽培濕潤(rùn)灌溉處理最低。起壟栽培結(jié)合濕潤(rùn)灌溉還原物質(zhì)總量、活性還原物質(zhì)和亞鐵含量分別為13.04、5.04和6.07 cmol/kg，比平栽常規(guī)灌溉分別降低了15.9%、21.9%和18.2%?？梢?jiàn)，起壟栽培結(jié)合濕潤(rùn)灌溉能明顯消減土壤還原性物質(zhì)毒害。

表1 各處理的土壤還原性物質(zhì)含量(cmol/kg)比較

2.2 不同栽培與灌溉方式對(duì)冷浸田早稻分蘗的影響

從圖1可見(jiàn)，起壟栽培和濕潤(rùn)灌溉都能促進(jìn)早稻分蘗。分蘗末期以平田栽培處理分蘗數(shù)較低，平均為24個(gè)/穴，起壟栽培濕潤(rùn)灌溉處理分蘗數(shù)最多，達(dá)30個(gè)/穴，增加了25%。

圖1 各處理的早稻分蘗動(dòng)態(tài)

2.3 不同栽培與灌溉方式對(duì)冷浸田水稻葉綠素含量的影響

從表2可見(jiàn)，早晚稻分蘗旺盛期，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量均以平田栽培濕潤(rùn)灌溉處理最高，該處理早稻葉綠素總量達(dá)6.24 mg/g，晚稻葉綠素總量達(dá)5.47 mg/g;其次是起壟栽培濕潤(rùn)灌溉處理，其早稻葉綠素總量為5.89 mg/g，晚稻葉綠素總量為5.43 mg/g?？梢?jiàn)，起壟栽培對(duì)水稻葉綠素合成影響不大，而濕潤(rùn)灌溉能有效促進(jìn)水稻分蘗期葉綠素合成，從而為提高水稻光合速率奠定基礎(chǔ)。

表2 不同栽培和灌溉方式下水稻葉綠素含量(mg/g)

2.4 不同栽培與灌溉方式對(duì)冷浸田早稻根系活力的影響

起壟栽培結(jié)合濕潤(rùn)灌溉明顯提高了水稻根系活力。起壟栽培結(jié)合濕潤(rùn)灌溉處理水稻根系活力達(dá)133.4 μg/g·h，分別比起壟栽培常規(guī)灌溉(109.2 μg/g·h)、平田栽培濕潤(rùn)灌溉(101.3 μg/g·h)和平田栽培常規(guī)灌溉(76.1 μg/g·h)高出約22%、32%和75%。

2.5 不同栽培與灌溉方式對(duì)冷浸田水稻產(chǎn)量的影響

從表3可見(jiàn)，早稻起壟栽培濕潤(rùn)灌溉處理產(chǎn)量最高，達(dá)6 150.0 kg/hm2，比平田栽培常規(guī)灌溉處理增產(chǎn)10.8%，較平田栽培濕潤(rùn)灌溉處理增產(chǎn)8.3%，增產(chǎn)達(dá)極顯著水平。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，起壟栽培濕潤(rùn)灌溉技術(shù)明顯提高了早稻有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率，說(shuō)明在早稻季低溫、浸水的條件下，采取起壟栽培并結(jié)合濕潤(rùn)灌溉對(duì)冷浸田早稻增產(chǎn)有促進(jìn)作用。

晚稻起壟栽培濕潤(rùn)灌溉處理產(chǎn)量為6 370.5 kg/hm2，而平田栽培常規(guī)灌溉處理產(chǎn)量較高，達(dá)6 706.5 kg/hm2，起壟栽培濕潤(rùn)灌溉處理較平田栽培常規(guī)灌溉處理減產(chǎn)5%，主要是起壟栽培濕潤(rùn)灌溉處理的有效穗數(shù)較低。

表3 不同栽培和灌溉方式下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

3 討論與結(jié)論

與平田栽培常規(guī)灌溉比較，起壟栽培濕潤(rùn)灌溉的冷浸田土壤活性還原物質(zhì)含量和亞鐵含量分別降低21.9%和18.2%，還原性物質(zhì)毒害的障礙因子得到消減，冷浸田的氧化性能得到提升，從而使得水稻葉綠素總量增加38%，根系活力提高75%。水稻光合作用的增強(qiáng)和地下部養(yǎng)分吸收能力的提高，促使早稻分蘗數(shù)增加25%，水稻籽粒干物質(zhì)積累量增加，結(jié)實(shí)率提高，最終增產(chǎn)10.8%。這與朱青等［15］的試驗(yàn)結(jié)果一致，說(shuō)明起壟栽培結(jié)合濕潤(rùn)灌溉方式是適合于冷浸田早稻增產(chǎn)的農(nóng)水管理措施。

采取起壟栽培結(jié)合濕潤(rùn)灌溉技術(shù)明顯提高了早稻有效分蘗數(shù)、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量，但卻降低了晚稻的有效分蘗數(shù)，可能因當(dāng)年晚稻分蘗期遇上干旱，氣溫很高，濕潤(rùn)灌溉技術(shù)不易控制，當(dāng)水位干至土層下7 cm時(shí)，覆水不足，導(dǎo)致土溫隨氣溫變化影響很大，過(guò)高的土溫不適宜于水稻分蘗生長(zhǎng)，且根系區(qū)缺水也會(huì)影響植物營(yíng)養(yǎng)元素通過(guò)質(zhì)流對(duì)水稻的供給，導(dǎo)致晚稻產(chǎn)量降低［16］，尚需進(jìn)一步開(kāi)展試驗(yàn)研究。

［1］唐先來(lái).冷浸田的低產(chǎn)原因及改良措施［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，13(3):78.

［2］焦加國(guó)，張惠娟，賀大連.我國(guó)冷浸田的特性及改良措施［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40(7):4247－4248.

［3］林增泉，陳家駒，鄭仲登.冷浸田的特性和改良途徑［J］.福建農(nóng)業(yè)科技，1980(6):4 －6.

［4］徐培智，解開(kāi)治，劉光榮，等.冷浸田開(kāi)溝排水技術(shù)規(guī)程［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012(21):91－92.

［5］陳士平，吳華成，周發(fā)明.塑料波紋管改造山區(qū)冷浸田技術(shù)研究［J］.土壤肥料，2001(6):42－43.

［6］朱玲玲.冷浸型稻田的低產(chǎn)因素與改良技術(shù)［J］.江西農(nóng)業(yè)科技，1997(5):33－35.

［7］沈秀英，蔡道雄，榮和大，等.冷浸田“W”模式改造效益初探［J］.湖北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1994，14(1):59－63.

［8］朱宏斌，黃仁健，張星才，等.冷浸田水稻全程地膜覆蓋濕潤(rùn)栽培技術(shù)研究［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2002，30(1):42－44.

［9］唐曉紅，羅友進(jìn)，趙 光，等.長(zhǎng)期壟作對(duì)水稻土腐殖質(zhì)特性的影響［J］.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26(20):106－112.

［10］尚治安，李 昱，杜治國(guó)，等.濕潤(rùn)灌溉加速生土熟化研究［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2001(6):132－135.

［11］陳國(guó)林，王兆騫.水稻濕潤(rùn)灌溉的節(jié)水效應(yīng)研究［J］.浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，23(2):123－127.

［12］鄒應(yīng)斌.長(zhǎng)江流域雙季稻栽培技術(shù)發(fā)展［J］.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44(2):254 －262.

［13］鮑士旦.土壤農(nóng)化分析(第三版)［M］.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［14］李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［15］朱 青，盧 松，陳正剛，等.亞鐵對(duì)水稻分蘗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響［J］.耕作與栽培，2012(6):1－2.

［16］張世春，聶 曉，王毅勇，等.淺水灌溉對(duì)寒地井灌稻田溫度和產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響［J］.東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39(12):86－89.