不同冬種模式對土壤物理性質(zhì)和后茬雜交水稻產(chǎn)量的影響

王玲莉 許桂玲 馮躍華 歐達 蘇衛(wèi) 王曉珂 彭金鳳 羅強鑫 韓志麗 盧葦 陳勇

摘 要：為探討不同冬種模式對土壤物理性質(zhì)和后茬雜交水稻產(chǎn)量的影響，于2017-2019在貴州省綏陽縣進行了5種冬種模式（A：冬閑-水稻;B：油菜-水稻;C：蔬菜-水稻;D：馬鈴薯-水稻;E：綠肥-水稻）的試驗。結(jié)果表明，冬種作物各處理的后茬雜交水稻實收產(chǎn)量均高于冬閑處理，增幅為3.71%～8.48%，其中以冬種蔬菜和綠肥處理的后茬雜交水稻實收產(chǎn)量增產(chǎn)效果較明顯，增幅分別達到8.48%、7.6%;盡管不同冬種模式下后茬雜交水稻有效穗數(shù)、千粒重及結(jié)實率差異不顯著，但其每穗總粒數(shù)存在顯著差異，且B、C、D、E均顯著高于A。除綠肥-水稻模式外，其他模式的耕層容重之間均無顯著差異;油菜-水稻和蔬菜-水稻模式有利于提高耕層土壤毛管孔隙度和毛管持水量。綜上，相比其他冬種模式，蔬菜-水稻模式是一種較好的模式，他能夠改善土壤的物理性質(zhì)和提高后茬雜交水稻的產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：冬種模式;雜交水稻;土壤物理性質(zhì);產(chǎn)量;每穗總粒數(shù)

Abstract：In order to explore the effects of different winter planting patterns on soil physical properties and yield of succeeding hybrid rice， five winter planting patternst were carried out in Suiyang County， Guizhou Province during 2017 to 2019 （A： winter fallow-rice; B： rape-rice; C： vegetable- rice; D： potato-rice; E： green manure-rice） . The results showed that the yield of hybrid rice after winter planting was higher than that of winter fallow treatment， with an increase of 3.71% ～ 8.48%. Among them， the actual yield of the subsequent hybrid rice treated with winter vegetables and green manure was more effective. The increase rate reached 8.48% and 7.6%， respectively. Although there were no significant differences in the effective panicle number， 1000-grain weight and seed setting rate of hybrid rice under different winter planting modes， there were significant differences in the total grains per panicle， and B， C， D and E treatment were significantly higher than that of A. Except for green manure - rice model， there was no significant difference in bulk density of cultivated layer in other models. The rape - rice and vegetable - rice models were beneficial to improve soil capillary porosity and capillary moisture capacity. In conclusion， compared with other winter planting patterns， the vegetable - rice model is a better model， which could improve the physical properties of soil and increase the yield of hybrid rice.

Keywords：winter planting mode; hybrid rice; soil physical properties; yield; total grains per panicle

農(nóng)田的合理輪作是循環(huán)農(nóng)業(yè)有效推廣運用的耕作栽培措施，不僅可提高作物產(chǎn)量，還可提高農(nóng)田利用率，減少農(nóng)藥、化肥的使用，使作物之間相互促進形成良性循環(huán)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中養(yǎng)地與用地結(jié)合[1-4]，選擇不同冬種模式已成為發(fā)展現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)的一項重要栽培措施。

許多學者研究表明，不同稻田復種輪作方式下水稻的生長發(fā)育情況和土壤特性存在明顯差異。黃國勤[3]、王人民[4]、熊云明[5]研究表明，稻田水旱可使土壤物理性狀得到改善，隨著耕種年限的增加，土壤的容重下降，孔隙度增加，土壤通透性大大增強。高菊生等[6]研究表明，冬種綠肥能提高水稻產(chǎn)量，易鎮(zhèn)邪[7]、王禮獻[8]、周春火[8]研究表明，稻田冬種作物能夠改善水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素，促進水稻生長發(fā)育，獲得較高的群體干物質(zhì)重，從而提高水稻產(chǎn)量。

目前貴州省水稻種植區(qū)主要以單季水稻連作為主，稻田冬閑面積大、復種指數(shù)低[10]，長期的連作制度加上化肥、農(nóng)藥等化學制品的過量使用，容易導致土壤養(yǎng)分失去平衡，土壤酶活性降低、稻田生態(tài)環(huán)境惡化等問題，從而造成土地可持續(xù)利用的能力下降，進而影響了作物的產(chǎn)量與品質(zhì)[11-12]。因此，本研究在稻田復種輪作的條件下，設(shè)計了冬閑、油菜、蔬菜、馬鈴薯、綠肥5種冬種模式，以考察和比較不同冬種模式下水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成，并分析其對耕層土壤物理性狀的影響，探索高效、高產(chǎn)的種植模式，旨在促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，增加農(nóng)民收入，為貴州循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017—2019年連續(xù)3年在貴州省綏陽縣風華鎮(zhèn)銀堡村秦家壩（N27°93′、E107°10′）進行。該地區(qū)屬亞熱帶季風氣候，全年總輻射量約為3475MJ/m2，年平均日照時數(shù)僅為1053.1h，平均氣溫在11.5～17.5℃之間，無霜期>280d，年平均降雨量在900～1250mm。該試驗地水源充足，排灌方便，適宜種植多種農(nóng)作物。試驗田主要肥力性狀如下：

1.2 試驗材料

供試水稻品種為‘中優(yōu)808，馬鈴薯品種為‘費烏瑞它，綠肥品種為‘紫云英，油菜品種為‘油研817，蔬菜品種為‘上海青（Brassica chinensis L. ）。試驗供試氮肥為尿素（N 46.4%），磷肥為過磷酸鈣（P2O516%），鉀肥為氯化鉀（K2O60%）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5個處理：處理A為冬閑—水稻（CK），處理B為油菜—水稻，處理C為蔬菜—水稻，處理D為馬鈴薯—水稻，處理E為綠肥—水稻，每個處理重復3次，隨機區(qū)組排列，共15個小區(qū)，小區(qū)面積為30m2，重復間留寬50cm的走道。

蔬菜和油菜于每年9月下旬育苗，10月下旬移栽，均單苗移栽。蔬菜行株距為50cm×20cm，氮肥、磷肥和鉀肥的施用量分別按純N105kg/hm2、P2O590kg/hm2、K2O120kg/hm2，全部基施，蔬菜于次年的1月中下旬收獲，蔬菜收獲鮮嫩部分后老葉全部還田。油菜行株距為50cm×40cm，氮肥處理采用分次施肥法，基肥、苗肥、蕾苔肥施氮量分別105kg/hm2、52.5kg/hm2、52.5kg/hm2;磷肥和鉀肥用量分別按P2O590kg/hm2、K2O120kg/hm2，全部基施，油菜于次年的5月中下旬收獲，油菜收獲籽粒后，油菜秸稈全部粉碎還田。綠肥與蔬菜油菜移栽時撒播，播種量30kg/hm2，不施任何肥料，于次年盛花期翻壓還田。馬鈴薯于每年1月上旬播種，行株距為60cm×20cm，穴播，氮肥處理采用分次施肥法，基肥和追肥施氮量分別為186kg/hm2、46.5kg/hm2;磷肥和鉀肥施用量分別為P2O596kg/hm2、K2O262.5kg/hm2，全部基施，馬鈴薯于每年的5月中下旬收獲，收獲塊莖后，其余莖葉全部還田。

水稻于每年4月上旬育秧，5月下旬移栽，行株距為30cm×16.67cm，單本移栽。氮肥用量按純N150kg/hm2，采用分次施肥法，基肥（35%）、分蘗肥（20%）、促花肥（30%）和保花肥（15%）;磷肥用量按P2O596kg/hm2，全部基施;鉀肥用量按K2O135kg/hm2，基肥和促花肥兩次對半施用。水稻于每年的9月中下旬收獲，水稻收獲籽粒后，稻草不還田。稻田管理同一般大田，并及時控制病蟲草害。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成

水稻成熟期于每小區(qū)收割99穴，作為測產(chǎn)樣，脫粒曬干風選后稱取30g，采用烘干法測定稻谷的實際含水量，按13.5%水分折算水稻的實收產(chǎn)量。同時，每小區(qū)按平均莖蘗數(shù)選取代表性植株6穴考種，考察產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.4.2 土壤物理性質(zhì)的測定

土壤樣品于2019年10月23日水稻收獲后采集。在每小區(qū)分0～7cm、7～14cm、14～21cm三層取土樣，用環(huán)刀法測容重，用環(huán)刀浸泡法測毛管孔隙度和毛管持水量，用經(jīng)驗公式Tp（%）=93.947-32.995Bd（Tp為總孔隙度，Bd為容重）計算總孔隙度，通氣孔隙度為總孔隙度與毛管孔隙度之差[13]。

1.5 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用SAS9.0軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冬種模式對后茬雜交水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2可知，除2018年處理B以外，不同年度各冬種模式的后茬水稻實收產(chǎn)量均高于冬閑田。2017年，處理B、C、D、E差異不顯著，但均顯著高于處理A，其中，以處理E產(chǎn)量最高，達8068kg/hm2;2018年，處理A與處理C、E達到顯著性差異，而處理B、D差異不顯著，以處理E產(chǎn)量最高，達到8906.8kg/hm2;2019年，處理A與處理B、C達到顯著性差異，而與處理D、E差異不顯著，以處理C產(chǎn)量最高，達到9209.87kg/hm2;從3年的平均產(chǎn)量來看，處理B、C、D、E均顯著高于A處理，其中，處理C的產(chǎn)量最高，顯著高于B、D，而與處理E無顯著差異。綜上所述，冬種作物能夠提高水稻產(chǎn)量，達到增產(chǎn)效果。

水稻產(chǎn)量受有效穗數(shù)、結(jié)實率等因素影響。由表2可知，有效穗數(shù)方面，2017年、2019年各處理之間差異性不顯著;2018年以處理B最高，與處理C、E差異顯著，而與處理A、D差異不顯著;從3年平均值來看，處理B最高，但與其他處理無顯著性差異。每穗總粒數(shù)方面，2017年，處理B顯著高于其它處理，處理C、D、E差異不顯著，但顯著高于處理A;2018年，處理A與處理C達到顯著性差異，而與處理B、D、E差異不顯著;2019年各處理之間差異性不顯著;從3年平均值來看，處理B、C、D、E均顯著高于A處理，且處理B、C、D、E之間無顯著差異，其中以處理B最高。結(jié)實率方面，2018年、2019年各處理之間差異不顯著;2017年，以處理A最高，與處理D、E有顯著性差異，而與處理B、C差異不顯著;從3年平均值來看，以處理A最高，但各處理之間差異不顯著。千粒重方面，不同年份各處理之間差異不顯著;從3年平均值來看，以處理B最高，但各處理之間差異不顯著。綜上所述，冬種作物各處理的后茬雜交水稻每穗總粒數(shù)均高于冬閑田，而有效穗數(shù)、結(jié)實率及千粒重差異不顯著，表明不同處理間水稻產(chǎn)量的差異主要是每穗總粒數(shù)不同所致。以處理B的產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)較好，但由于自然災害的影響，實際產(chǎn)量不高。

2.2 不同冬種模式對土壤物理特性的影響

2.2.1 土壤容重

土壤容重是重要的土壤物理性狀指標之一，能夠反映土壤養(yǎng)分在土壤中的運移和土壤的持水性能[14]。如圖1所示，土壤容重隨土層加深呈增加的趨勢。各處理在0～14cm的土壤容重沒有顯著差異。處理E在14～21cm的土壤容重顯著高于其他處理，且與其他處理無顯著性差異。處理B在0～7cm、7～14cm的土壤容重最小，可能是因為油菜秸稈還田量較大，未分解的聚集在土壤表層。

2.2.2 土壤毛管孔隙度和毛管持水量

土壤中良好的孔隙分布，有利于土壤生物的活動、有機質(zhì)的分解和土壤養(yǎng)分的活化[14]。由表3可知，不同處理對不同土層的毛管孔隙度影響各不相同。在0～7cm各處理之間的毛管孔隙度差異不顯著;處理B在7～14cm的毛管孔隙度最大，顯著高于處理D、E，而與處理A、C差異不顯著;處理B在14～21cm的毛管孔隙度最大，顯著高于處理E，而與處理A、C、D差異不顯著。與14～21cm的毛管孔隙度均值相比，0～7cm、7～14cm的毛管孔隙度的增幅分別為9%、9.48%。

土壤中的毛管水是土壤中最寶貴的水分，它可以通過毛管作用左右上下移動，將水分從補給處循著土壤的毛管孔隙輸送到作物根系周圍，被作物直接吸收利用，并溶解有各種營養(yǎng)物質(zhì)，成為土壤溶液主體[15]。由表3可知，各處理在不同土層的毛管持水量有一定顯著性差異，處理B在0～7cm、7～14cm、14～21cm的毛管持水量均大于其它處理，增幅分別為3.14%～9.78%、2.66%～12.79%、7.25%～17.07%。與14～21cm的毛管持水量均值相比，0～7cm、7～14cm的毛管持水量的增幅分別為18.6%，20.28%。

整體來看，0～7cm、7～14cm的毛管孔隙度和毛管持水量均大于14～21cm的毛管孔隙度和毛管持水量。處理B、C在0～21cm的土壤毛管孔隙度和毛管持水量，盡管與冬閑田差異不顯著，但仍高于冬閑田，表明在一定程度上冬種油菜和蔬菜能提高土壤毛管孔隙度和毛管持水量，而冬種馬鈴薯在0～21cm土壤毛管孔隙度和毛管持水量小于冬閑田，可能是處理A冬季雜草還田量較大造成。

2.2.3 土壤通氣孔隙度

如圖2所示，不同處理對不同土層的通氣孔隙度各不相同，各處理之間存在一定的顯著差異性。在0～7cm，處理B的通氣孔隙度最高，與處理C、D、E有顯著性差異，而與處理A差異不顯著;在7～14cm，處理D的通氣孔隙度最高，顯著高于A、B，而與C、E差異不顯著;在14～21cm，處理A的通氣孔隙度顯著高于處理B，而與處理C、D、E差異不顯著。

綜合來看，冬種油菜的0～7cm土壤通氣孔隙度最高，而其7～14cm、14～21cm的土壤通氣孔隙度最低，這可能是油菜秸稈還田量較大，主要富集在表層造成的。冬種蔬菜、馬鈴薯和紫云英在7～14cm的土壤通氣孔隙度大于冬閑田，可能是秸稈還田以后翻壓富集在土壤7～14cm造成的。

3 結(jié)論與討論

不同冬種模式對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成、土壤物理性質(zhì)均有不同程度的影響。已有研究表明稻田冬種可提高水稻產(chǎn)量[5-9]。本試驗中，不同冬種作物的水稻實收產(chǎn)量均高于冬閑田，產(chǎn)量表現(xiàn)為C>E>D>B>A，增幅為3.71%～8.48%，其中冬種蔬菜和綠肥的水稻實收產(chǎn)量較冬閑田分別增加8.48%、7.6%;從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，不同冬種作物后茬水稻每穗總粒數(shù)顯著高于冬閑處理，但對有效穗數(shù)、結(jié)實率和千粒重無顯著差異。這與前人的研究略有差異[8-9]，這種差異受地理自然環(huán)境影響。

土壤是最重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料和最珍貴的自然資源，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之本[16]。土壤結(jié)構(gòu)對于土壤肥力的評價十分重要，物理狀況良好的土壤對于作物的生長和品質(zhì)有明顯提升作用。本試驗研究表明，不同冬種模式對不同土層深度的影響各不相同。隨著土壤深度的增加，土壤的容重呈增加的趨勢，而毛管孔隙度呈減小的趨勢。本試驗中，油菜-水稻模式整體的土壤容重最低，在0～7cm的土壤通氣孔隙度最大，7～14cm、14～21cm的土壤通氣孔隙度最小，其主要原因可能是前茬作物油菜秸稈還田量多，腐化程度緩慢，富集在表層，導致土壤疏松，孔隙增多;油菜-水稻和蔬菜-水稻模式在0～21cm土壤毛管孔隙度和毛管持水量大于冬閑田，表明在一定程度上冬種油菜和蔬菜能提高土壤毛管孔隙度和毛管持水量，而馬鈴薯-水稻模式在0～21cm土壤毛管孔隙度和毛管持水量小于冬閑田，造成這一種結(jié)果的原因可能是因為處理A冬季雜草還田量較大的緣故。與前人的結(jié)果略有差異[4-5，8-9]。相比其他冬種模式，蔬菜-水稻模式是一種較好的模式，能夠改善土壤的物理性質(zhì)和提高后茬雜交水稻的產(chǎn)量。

本試驗通過對不同冬種模式的探究，綜合對產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成因素及土壤物理性狀的分析，認為蔬菜-水稻模式是一種較好的冬種模式。本文僅從水稻產(chǎn)量和土壤物理特性方面進行研究，還可以從冬季作物產(chǎn)量及經(jīng)濟效益方面開展探討，究竟何種冬種模式更適合，有待進一步研究。

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