鄂東南冷浸稻田養(yǎng)分特征及水稻合理栽培措施研究

徐祥玉　張明祥　張敏敏　劉曄　袁家富　熊又升

摘要：通過對(duì)鄂東南丘陵區(qū)冷浸稻田和正常稻田的對(duì)比調(diào)查取樣，研究冷浸稻田的主要營(yíng)養(yǎng)障礙因子；通過大田試驗(yàn)，研究冷浸稻田適宜的起壟規(guī)格和插秧密度，為冷浸稻田改良提供技術(shù)支持。結(jié)果表明，與正常稻田相比較，冷浸稻田土壤pH較高，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮含量與正常稻田基本一致；冷浸稻田速效磷、速效鉀含量明顯偏低，是主要的營(yíng)養(yǎng)障礙因子。起壟可以明顯提高冷浸稻田產(chǎn)量，合理的起壟高度和寬度分別為15 cm和120 cm，冷浸稻田插秧密度30 cm×15 cm為最佳。

關(guān)鍵詞：冷浸稻田；養(yǎng)分特征；栽培；鄂東南

中圖分類號(hào)：S311；S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）22-5535-05

Abstract：The main nutrition obstacle factors of cold waterlogged paddy field were studied by field investigation， sampling soil and analysis in Southeasten Hubei. Suitable ridging specifications and planting density in cold waterlogged paddy field were studied through field experiment to provide technical support for improvements. The results showed that， compared with normal paddy field， the pH of cold waterlogged paddy field was higher， and the contents of organic matter， total nitrogen， total phosphorus and total potassium of cold waterlogged paddy field were basically identical with normal paddy field. The effective phosphorus and potassium were lower in cold waterlogged paddy field than normal paddy field， and they were main nutrient obstacle factor. Ridging could increase the rice yield obviously， and reasonable ridge height and width were 15 cm and 120 cm， respectively. The suitable planting density was 30 cm×15 cm.

Key words： cold waterlogged paddy field； nutrient characteristic； cultivation； Southeastern Hubei

冷浸稻田是指長(zhǎng)期受水浸漬，以“冷、爛、毒、瘦”為特征的水田，在中國(guó)土壤分類系統(tǒng)中歸屬于人為土綱人為水成土亞綱水稻土類。冷浸稻田是廣泛分布在我國(guó)江南地區(qū)的低產(chǎn)水田的一個(gè)主要類型，全國(guó)約有346萬hm2，占全國(guó)稻田面積的15.07%，占低產(chǎn)稻田面積的44.2%[1]。

20世紀(jì)五六十年代中國(guó)曾經(jīng)大規(guī)模進(jìn)行過冷浸稻田的改良研究，也已有大量相關(guān)報(bào)道[2]。近年來中國(guó)在稻田施肥方面有大量研究報(bào)道，但主要集中在長(zhǎng)期定位試驗(yàn)和高產(chǎn)稻田，對(duì)低產(chǎn)田關(guān)注甚少。由于冷浸稻田產(chǎn)量較低、耕作難度大、勞動(dòng)力成本投入高，加上改革開放以來農(nóng)村勞動(dòng)力大量輸出，導(dǎo)致大量農(nóng)田無人耕種，冷浸稻田大面積撂荒。冷浸稻田有機(jī)質(zhì)含量高、增產(chǎn)潛力巨大，因此如果對(duì)冷浸稻田加以有效利用，對(duì)保證中國(guó)糧食產(chǎn)量具有重大意義。由于長(zhǎng)期的拋荒，導(dǎo)致一些潛育化水稻土冷浸程度加劇，因此通過調(diào)查明確冷浸稻田養(yǎng)分特征，制定合理水稻栽培措施顯得尤為重要。本研究以鄂東南低丘區(qū)冷浸稻田為研究對(duì)象，通過對(duì)3個(gè)代表性區(qū)域的冷浸稻田進(jìn)行取樣調(diào)查，分析冷浸稻田和對(duì)應(yīng)的正常稻田的養(yǎng)分特征，同時(shí)進(jìn)行冷浸稻田壟作措施和密度試驗(yàn)的大田試驗(yàn)，以期為冷浸稻田的改良和提高糧食產(chǎn)量提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查取樣

通過前期的資料查閱，選定黃石市陽(yáng)新縣、黃岡市浠水縣、咸寧市咸安區(qū)作為鄂東南冷浸稻田代表性區(qū)域，2011年底進(jìn)行取樣調(diào)查，調(diào)查信息見表1。以泥腳小于20 cm、有明顯犁底層、田面無銹水的普通稻田為正常稻田，以有明顯冷水來源、耕層爛糊且泥腳較深（大于30 cm）或無明顯犁底層但有明顯的潛育化特征的稻田為冷浸稻田。每個(gè)區(qū)域選擇1個(gè)正常稻田和3個(gè)冷浸稻田取樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)取8～10個(gè)點(diǎn)混合，制成混合樣，分析土壤理化性質(zhì)。

1.2 大田試驗(yàn)

為了明確冷浸稻田水稻栽培模式，在黃石市陽(yáng)新縣白沙鎮(zhèn)土庫(kù)村進(jìn)行大田試驗(yàn)，從壟作和密度兩個(gè)方面進(jìn)行，具體信息見表2。其中土壤基本理化性狀為2011年第一次安排試驗(yàn)時(shí)的基礎(chǔ)性狀。

試驗(yàn)區(qū)年均氣溫16.8 ℃，無霜期263 d，年均日照時(shí)數(shù)1 897.1 h，日照率44%，年均降水量1 389.6 mm。所有試驗(yàn)肥料用量均為N：P2O5∶K2O=180∶90∶120 kg/hm2，肥料品種為尿素、過磷酸鈣和氯化鉀，70%氮肥、100%磷鉀肥全部作為基肥施用，30%氮肥作為分蘗肥在移栽后15 d左右施入。2011年所有試驗(yàn)水稻品種為Ⅱ-航優(yōu)2，2012年為廣兩優(yōu)558。2011年5月20日施肥，6月16日追肥，5月21日插秧，9月底收獲；2012年5月4日施肥，5月20追肥，5月5日插秧，9月中旬收獲。

收獲期每小區(qū)取5兜進(jìn)行考種，各處理均按小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010、SPSS 17.0和Sigmaplot 12.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕層土壤性質(zhì)

土壤養(yǎng)分狀況見表3。表3表明，冷浸稻田pH平均值為6.26，正常稻田pH平均值為5.82。與正常稻田相比較，冷浸稻田耕層土壤pH明顯較高，這與柴娟娟等[1]的結(jié)果并不一致。具體分析可以發(fā)現(xiàn)，在調(diào)查取樣的6個(gè)點(diǎn)中，陽(yáng)新縣和浠水縣的4個(gè)取樣點(diǎn)冷浸稻田pH高于或等于正常田，而咸安區(qū)的2個(gè)樣點(diǎn)中有1個(gè)樣點(diǎn)冷浸稻田明顯低于正常田，說明鄂東南大部分冷浸稻田土壤pH高于正常稻田，這可能和冷浸稻田土壤常年泡水有關(guān)，土壤pH隨土壤含水量升高而升高，在酸性土壤中這種趨勢(shì)尤為明顯[3]。這主要是由于淹水后土壤耕層黏粒降低，吸附性氫離子與電極表面接觸機(jī)會(huì)減少，也有可能是淹水后土壤在厭氣條件下形成還原性碳酸鐵、碳酸錳而呈堿性，溶解度較大，導(dǎo)致土壤pH升高[3]。

冷浸稻田土壤有機(jī)質(zhì)含量平均值為31.85 g/kg，正常稻田為27.93 g/kg（n=6）；冷浸稻田全氮含量平均值為0.21%，正常稻田為0.19%；冷浸稻田全磷為0.10%，正常稻田為0.09%；冷浸稻田全鉀為1.81%，正常稻田為1.91%?？梢钥闯?，冷浸稻田土壤有機(jī)質(zhì)和全氮含量稍高于正常田，而全磷和全鉀含量基本一致（表3），這和前人研究是相似的[1]。從土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[4]看，冷浸稻田和正常田有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量均達(dá)到豐富或極豐富水平。

冷浸稻田土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量平均值分別為186.21、5.61、58.78 mg/kg，正常田分別為198.08、9.27、73.17 mg/kg，冷浸稻田平均含量均低于正常田，其中速效磷和速效鉀明顯低于正常田，參照土壤養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[4]，速效磷和速效鉀肥力水平較低，均屬于缺乏或極缺范疇，表明不論是正常稻田還是冷浸稻田，在水稻生產(chǎn)過程中要注重磷鉀肥料的施用，尤其是冷浸稻田中，更要強(qiáng)調(diào)磷鉀肥的施用。

2.2 壟作措施對(duì)冷浸稻田水稻產(chǎn)量的影響

2.2.1 不同起壟高度對(duì)產(chǎn)量的影響 由表4可知，2011年當(dāng)起壟高度為15 cm（LG15）時(shí)，除了千粒重之外各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)均高于對(duì)照，穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量均為最高；而當(dāng)起壟高度為10 cm（LG10）和20 cm（LG20）時(shí)，有效穗、理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量均高于對(duì)照。從整體看，穗實(shí)粒數(shù)是決定產(chǎn)量高低的關(guān)鍵因素。從2012數(shù)據(jù)看，LG15處理理論產(chǎn)量最高，實(shí)際產(chǎn)量與LG10接近并高于其他處理。結(jié)合兩年數(shù)據(jù)可以看出，LG15處理連續(xù)增產(chǎn)較多。

2.2.2 不同起壟寬度對(duì)產(chǎn)量的影響 由表5可知，起壟處理理論產(chǎn)量和實(shí)際產(chǎn)量都要高于CK處理，LK60、LK90和LK120相比CK分別增產(chǎn)472.5、804.0和805.5 kg/hm2，LK90和LK120增產(chǎn)量相當(dāng)，分別達(dá)到14.15%和14.18%。同時(shí)從表5可以看出，壟寬措施主要通過增加有效穗和穗粒數(shù)提高作物產(chǎn)量。

2.2.3 壟作對(duì)產(chǎn)量的影響 由表6可知，起壟不同寬度和不同高度結(jié)合后水稻產(chǎn)量得到顯著提高，不同壟作組合主要通過提高有效穗來提高作物產(chǎn)量，其中LZ120/15增產(chǎn)效果最為顯著。

2.2.4 插秧密度對(duì)產(chǎn)量的影響 由表7可知，不同移栽密度對(duì)產(chǎn)量影響較大，不論從理論產(chǎn)量上還是大田實(shí)際產(chǎn)量，30 cm×15 cm處理產(chǎn)量最高，30 cm×20 cm處理產(chǎn)量最低，最高產(chǎn)量比最低產(chǎn)量高16.7%（理論）和11.5%（實(shí)際）。從考種性狀看，30 cm×15 cm處理千粒重最高，30 cm×20 cm處理千粒重最低。可以看出，在同樣施肥條件下，不同移栽密度主要通過提高千粒重來提高水稻產(chǎn)量。

3 討論

冷浸稻田屬于低產(chǎn)稻田，其土壤具有有機(jī)質(zhì)含量高、速效養(yǎng)分含量低、養(yǎng)分活化度不夠、有毒物質(zhì)累積多、結(jié)構(gòu)差、溫度低等特點(diǎn)[5]，導(dǎo)致水稻根系發(fā)育不良、分蘗減少、養(yǎng)分吸收差、產(chǎn)量低[6]。壟作栽培是中國(guó)農(nóng)業(yè)耕作的兩大體系之一[7，8]，在中國(guó)已有兩千多年的歷史[9，10]。不同生態(tài)條件、不同地形地貌、不同作物等均對(duì)壟作栽培技術(shù)產(chǎn)生不同的影響。有研究者將壟作栽培類型作了5類劃分[7]，壟作栽培能為水稻生長(zhǎng)發(fā)育提供一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境[11]，成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。近年來，由于與立體種養(yǎng)模式相結(jié)合，水稻壟作栽培也成為一種重要的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式。

本研究表明，不論是起壟高度、起壟寬度等單項(xiàng)技術(shù)，還是綜合技術(shù)，均可明顯提高水稻產(chǎn)量。水稻產(chǎn)量由各種產(chǎn)量構(gòu)成因素共同決定，只有各產(chǎn)量因素在高水平上協(xié)調(diào)統(tǒng)一，才可能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。水稻壟作栽培增產(chǎn)的一個(gè)主要原因是有效利用邊際效應(yīng)，優(yōu)化和協(xié)調(diào)群體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)田間的通風(fēng)透光效率[12]，提高水溫、土溫和群體光能利用率，從而增加分蘗數(shù)、成穗率、結(jié)實(shí)率和千粒重，提高產(chǎn)量[13，14]。壟作栽培也有利于田間中耕除草殺蟲，增產(chǎn)效果明顯[15]。

壟作栽培能改善稻田土壤性質(zhì)，協(xié)調(diào)水肥氣熱，改善水稻根系的生長(zhǎng)環(huán)境，從而起到提高水稻產(chǎn)量的作用。壟作栽培能增加土壤的通氣性，減少有毒還原性物質(zhì)[16]，降低土壤熱容量，增高土溫和水溫[17]，提高土壤有機(jī)質(zhì)的含量和土壤有機(jī)無機(jī)質(zhì)復(fù)合度，形成良好的土壤結(jié)構(gòu)[18]，加大水稻根系活動(dòng)層的容量，促進(jìn)根系向下伸長(zhǎng)，同時(shí)使壟埂土壤保持較穩(wěn)定的毛管水狀態(tài)，利于通氣、熱量傳導(dǎo)和養(yǎng)分輸送[19]。一般認(rèn)為，壟作栽培能提高土壤微生物活力以及各種酶的活性，加速養(yǎng)分的釋放[20]， 其中速效氮的含量增加顯著，有利于當(dāng)年作物生長(zhǎng)與高產(chǎn)[21]。

合理的密度能使群體和個(gè)體協(xié)調(diào)生長(zhǎng)，起到增加穗重和穗粒數(shù)的作用，提高成穗率，使有效穗和最高分蘗數(shù)達(dá)到合理的比例（1.0∶1.5以內(nèi)）。合理的密度還能增大綠葉面積，提高光能利用率，同時(shí)能提高群體的通風(fēng)透光效率，降低濕度，避免病蟲害發(fā)生，有效提高產(chǎn)量。田先雷等[22]研究表明，分蘗數(shù)隨插秧密度增加而減少，合理的插秧密度可以顯著提高穗粒數(shù)[23]，本研究表明，合理的密度能提高千粒重，過大或過小的移栽密度均達(dá)不到最高產(chǎn)量。

4 結(jié)論

鄂東南地區(qū)冷浸稻田土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀均含量豐富且與正常稻田基本一致，而速效磷、速效鉀含量較低，是主要的營(yíng)養(yǎng)障礙因子；壟作可以明顯提高冷浸稻田水稻產(chǎn)量，合理的起壟高度和寬度分別為15 cm和120 cm；水稻插秧密度應(yīng)該保持30 cm×15 cm左右較為適宜。

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