長(zhǎng)江中游地區(qū)不同冬種復(fù)種方式下水稻產(chǎn)量和土壤氮素特征研究

楊濱娟, 王禮獻(xiàn), 袁嘉欣, 黃國(guó)勤

長(zhǎng)江中游地區(qū)不同冬種復(fù)種方式下水稻產(chǎn)量和土壤氮素特征研究

楊濱娟, 王禮獻(xiàn), 袁嘉欣, 黃國(guó)勤*

江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)科學(xué)研究中心, 南昌 330045

通過連續(xù)兩年的田間試驗(yàn), 研究長(zhǎng)江中游地區(qū)不同冬種復(fù)種方式下水稻產(chǎn)量和土壤氮素特征。結(jié)果表明: 與冬閑對(duì)照處理相比, 稻田冬種作物能夠改善水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素, 促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育, 獲得較高的群體干物質(zhì)重, 從而提高水稻產(chǎn)量, 年均產(chǎn)量顯著增加了0.15%—3.95%, 2014年早稻和晚稻產(chǎn)量均是大蒜-早稻-晚稻模式最高, 與冬閑對(duì)照相比, 分別顯著增加了2.91%和3.51%。分蘗期、抽穗期和灌漿期的銨態(tài)氮含量均是紫云英-早稻-晚稻模式達(dá)到最大, 分蘗盛期和灌漿期顯著高出其他處理8.33%—24.80%和12.06%—21.15%。早稻各生育期的微生物量氮均是紫云英-早稻-晚稻模式最高, 且除了成熟期外, 均與其他處理差異顯著, 增幅分別為7.64%—17.63%、12.29%—37.71%、2.98%—33.55%。綜合來看, 紫云英-早稻-晚稻和大蒜-早稻-晚稻這兩種種植模式表現(xiàn)較好, 對(duì)于提高水稻產(chǎn)量、維持土壤地力有積極效果, 是適合推廣應(yīng)用的雙季稻田冬季農(nóng)業(yè)開發(fā)循環(huán)模式。

冬種復(fù)種; 土壤氮素; 水稻產(chǎn)量; 長(zhǎng)江中游地區(qū)

0 前言

冬閑季節(jié)種植不同作物(綠肥和油料作物等)能改善雙季稻田因連年種植產(chǎn)生的土壤質(zhì)地下降的問題, 同時(shí)提高系統(tǒng)生產(chǎn)力, 減輕農(nóng)作物病蟲草害, 促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境污染治理[1-4]。高菊生等[5]研究表明, 與冬閑處理相比, 冬季種植作物(紫云英、油菜、黑麥草)的早、晚稻產(chǎn)量均有提高, 且稻谷年平均產(chǎn)量增加, 并提出紫云英-雙季稻是值得推廣的模式。王丹英等[6]研究表明, 油菜作綠肥還田能增加水稻有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和干物質(zhì)積累量。唐海明等[7]研究表明, 稻田冬季覆蓋作物的早、晚稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重比冬閑處理均有所增加, 黑麥草-雙季稻、紫云英-雙季稻、油菜-雙季稻和馬鈴薯-雙季稻的早稻產(chǎn)量分別增產(chǎn)4.55%、5.35%、1.28%、4.26%, 晚稻產(chǎn)量則分別提高3.85%、4.02%、1.40%、5.96%。王淳[8]研究發(fā)現(xiàn)雙季稻連作體系稻田土壤中氮素主要以銨態(tài)氮形式存在, 硝態(tài)氮含量很少, 隨著施氮量的增加, 0—40 cm土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的濃度及累積量明顯提高。因此, 合理發(fā)展不同復(fù)種模式, 能夠深入挖掘農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力, 有利于農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收, 促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源的循環(huán)高效利用。但目前, 不同復(fù)種模式中依然存在許多問題, 包括生產(chǎn)力下降、養(yǎng)分管理不合理、資源利用效率低和生態(tài)環(huán)境污染等, 所以尋求科學(xué)合理的復(fù)種模式, 對(duì)于增加作物產(chǎn)量、提高資源利用效率以及改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境具有重要意義。本研究通過田間試驗(yàn), 深入分析比較長(zhǎng)江中游地區(qū)不同冬種復(fù)種方式下水稻產(chǎn)量和土壤氮素特征, 探討稻田耕作措施對(duì)土壤氮素特征的影響, 為確定該地區(qū)土壤肥力水平, 建立農(nóng)田可持續(xù)的土壤管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2013年9月—2015年11月在地處贛東北典型雙季稻區(qū)的江西省萬年縣農(nóng)科所試驗(yàn)田(28°41′ N, 116°55′ E)進(jìn)行。萬年縣作為江西省農(nóng)業(yè)大縣, 區(qū)位優(yōu)勢(shì)明顯, 地貌特征表現(xiàn)為“六山一水二分田”。試驗(yàn)地屬于亞熱帶季風(fēng)氣候, 光照充足, 熱量資源豐富, 氣溫季節(jié)變化顯著。試驗(yàn)期間年平均氣溫18.6℃, 極端最高氣溫38.3℃, 極端最低氣溫-5℃; 年平均降雨量1906 mm; 年平均日照時(shí)長(zhǎng)1662.65 h; 年平均風(fēng)速1.3 m·s-1; 年無霜期260 d。試驗(yàn)前表層土壤(0—20 cm)肥力狀況為: pH值6.08, 有機(jī)質(zhì)41.81 g·kg-1, 全氮1.97 g·kg-1, 有效磷16.38 mg·kg-1, 速效鉀130.00 mg·kg-1, 有機(jī)碳24.25 g·kg-1, C/N比12.31, 陽離子交換量5.89 cmol·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料與田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理, 分別為處理A(CK): 冬閑-早稻-晚稻→冬閑-早稻-晚稻; 處理B: 紫云英-早稻-晚稻→紫云英-早稻-晚稻; 處理C: 油菜-早稻-晚稻→油菜-早稻-晚稻; 處理D: 大蒜-早稻-晚稻→大蒜-早稻-晚稻; 處理E: 紫云英-早稻-晚稻→油菜-早稻-晚稻。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 每個(gè)處理重復(fù)3次, 共15個(gè)小區(qū), 小區(qū)面積為66 m2(11 m×6 m), 小區(qū)周圍設(shè)置1.0—1.5 m的保護(hù)隔離帶, 試驗(yàn)前各區(qū)組土壤肥力狀況基本一致。具體試驗(yàn)處理見表1。

供試作物: 2014年早稻品種為“株兩優(yōu)09”, 2015年早稻品種為“欣榮08”, 晚稻品種均為“天優(yōu)華占”。紫云英品種均為“余江大葉籽”; 2014年油菜品種為“綿豐油18”, 2015年油菜品種為“贛油雜8號(hào)”; 大蒜品種均為“山東金鄉(xiāng)蒜”。

化肥用量: 早、晚稻施肥一致, 所用化肥為尿素(N 46%)330 kg?hm-2, 鈣鎂磷肥(P2O512%)420 kg?hm-2, 氯化鉀(K2O 60%)202.5 kg?hm-2, 分基肥、蘗肥、穗肥3次撒施。磷肥全部作基肥在水稻移栽前一次性施入, 分蘗肥在移栽后5—7 d 施用, 穗肥在主莖幼穗長(zhǎng)1—2 cm時(shí)施用; 水稻氮、鉀肥施用比例為基肥:分蘗肥:穗肥=5:3:2。紫云英于9月底撒播; 油菜于9月底播種, 育苗后移栽試驗(yàn)田; 大蒜于10月底或11月初播種。次年早稻移栽前15 d全部收割, 紫云英盛花期翻壓還田作綠肥, 油菜收獲油菜籽, 油菜秸稈作綠肥還田。早稻收獲后稻草全部還田, 晚稻收獲后稻草半量還田。冬季作物和早晚稻其他田間管理措施同一般大田栽培。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

注: “—”表示接茬。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

水稻考種與測(cè)產(chǎn) 于早晚稻成熟期每小區(qū)調(diào)查60穴, 計(jì)算單位面積有效穗數(shù), 按平均穗數(shù)取樣法每小區(qū)取5兜, 風(fēng)干后考種, 考查穗長(zhǎng)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成要素, 最后分小區(qū)單打?qū)嵤諟y(cè)產(chǎn)。在紫云英盛花期和油菜成熟期, 采用“五點(diǎn)取樣法”, 每點(diǎn)測(cè)1 m2, 測(cè)其秸稈鮮重, 然后烘干測(cè)其干重, 油菜籽和大蒜分小區(qū)單打?qū)嵤諟y(cè)產(chǎn)。

土壤養(yǎng)分測(cè)定 分別于早稻收獲期(2014年7月16日和2015年7月20日)和晚稻收獲期(2014年10月15日和2015年10月27日)采用“五點(diǎn)取樣法”采集土樣, 用土鉆(d=5 cm)取0—20 cm的土壤耕層土, 混合均勻, 風(fēng)干除去雜物過篩后, 用于測(cè)定土壤養(yǎng)分各指標(biāo)。測(cè)定方法[9]如下: 土壤pH值采用pH計(jì), 土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀法-濃硫酸外加熱法, 全氮采用半微量開氏定氮法, 堿解氮采用堿解擴(kuò)散法, 有效磷采用NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法, 速效鉀采用NH4OAc浸提-火焰光度法。

土壤氮素測(cè)定 于2015年早、晚稻分蘗期、抽穗期、灌漿期、收獲期用“五點(diǎn)取樣法”采集稻田耕作層(0—20 cm)土壤, 一部分于4℃冰箱內(nèi)冷藏, 用于測(cè)定土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、微生物量氮; 另一部分自然風(fēng)干, 用于測(cè)定土壤可礦化氮。土壤硝態(tài)氮采用紫外分光光度法[10]; 土壤銨態(tài)氮采用KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法[10]; 土壤微生物量氮采用氯仿熏蒸提取-茚三酮比色法[11]; 土壤可礦化氮采用厭氧培養(yǎng)法[12]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用SPSS17.0系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析, 采用單因素(one-way ANOVA)和Duncan法進(jìn)行方差分析和多重比較(=0.05)。利用Microsoft Excel 2010軟件作圖。圖表中數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同冬種復(fù)種方式下雙季稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素研究

2.1.1 水稻產(chǎn)量 如表2所示, 2014年處理D的早稻和晚稻產(chǎn)量均最高, 與冬閑對(duì)照相比, 分別顯著增加了2.91%、3.51%(<0.05)。2015年, 與冬閑對(duì)照相比, 稻田冬種各處理顯著增加了早稻產(chǎn)量(< 0.05), 增幅達(dá)2.23%—6.74%, 其中處理D的產(chǎn)量最高, 大小順序依次為D>B>E>C>A; 處理B、D、E的晚稻產(chǎn)量與冬閑對(duì)照差異顯著(<0.05), 其中處理B的產(chǎn)量最高, 為8160.00 kg?hm-2, 相比對(duì)照, 增產(chǎn)5.36%。從年平均產(chǎn)量來看, 冬種各處理均比冬閑對(duì)照有所提高, 增產(chǎn)幅度為0.15%—3.95%, 其中以冬種大蒜處理表現(xiàn)最好, 且與其他處理差異顯著(<0.05)。

2.1.2 水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素 由表3可以看出, 2014年各冬種處理的穗長(zhǎng)與冬閑處理間差異顯著(< 0.05), 增幅為4.50%—5.79%; 處理D的有效穗數(shù)較高, 較冬閑處理顯著提高了7.79%(<0.05)。晚稻方面, 穗長(zhǎng)和結(jié)實(shí)率最高的均是處理D, 且與對(duì)照處理差異顯著(<0.05)。2015年早稻處理D的有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率均達(dá)到最高, 且與對(duì)照處理差異顯著(<0.05), 分別增加了6.74%和3.33%; 水稻每穗粒數(shù)最高的是處理B, 與對(duì)照處理相比, 顯著增加了2.51(<0.05)。晚稻則是處理B的有效穗數(shù)較高, 其中處理B、D、E均與冬閑處理差異顯著(<0.05)。經(jīng)過兩年復(fù)種可以看出, 稻田冬種作物能夠促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育, 改善水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素, 從而提高水稻產(chǎn)量, 其中以紫云英-早稻-晚稻和大蒜-早稻-晚稻這兩種種植模式表現(xiàn)較好。

表2 稻田冬種復(fù)種對(duì)水稻產(chǎn)量的影響 (kg?hm-2)

注: 數(shù)據(jù)為3個(gè)重復(fù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤; 同列不同的字母分別表示差異達(dá)5%顯著水平。下同。

2.2 不同冬種復(fù)種方式下土壤養(yǎng)分研究

由表4可知, 2014年早稻處理B的堿解氮和處理D的速效鉀達(dá)到最大, 且與對(duì)照處理差異顯著(<0.05)。晚稻處理C的有機(jī)質(zhì)達(dá)到最大, 且與其他處理間差異顯著(<0.05), 高出3.81%—7.18%; 處理D的有效磷和速效鉀均顯著高于其他處理, 分別高出13.06—25.06%和15.17%—53.46%。2015年, 除了晚稻pH值是處理E達(dá)到最大以外, 早晚稻堿解氮、有效磷和速效鉀以及晚稻全氮均是處理D達(dá)到最大, 且與對(duì)照處理差異顯著(<0.05)。從年度均值來看, 除了pH值和有效磷以外, 冬種復(fù)種兩年后, 土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和速效鉀都有所提升, 分別增加了7.48%、0.76%、0.14%和40.78%。因此, 稻田冬種有利于土壤肥力的改善, 對(duì)于養(yǎng)分積累和吸收有促進(jìn)作用, 為水稻生長(zhǎng)發(fā)育提供養(yǎng)分支持, 從而獲得較高的水稻產(chǎn)量。

表3 稻田冬種復(fù)種對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

表4 稻田冬種復(fù)種對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

2.3 不同冬種復(fù)種方式下土壤氮素特征研究

2.3.1 土壤無機(jī)氮 由圖1可知, 由于水稻田長(zhǎng)期處于淹水和嫌氣狀態(tài), 早稻各生育期內(nèi)土壤硝態(tài)氮含量低于7 mg?kg-1, 并呈現(xiàn)出下降趨勢(shì), 且各處理在各生育期內(nèi)差異不顯著(0.05); 晚稻生育期內(nèi)土壤硝態(tài)氮含量低于6 mg?kg-1, 與早稻一致, 也呈現(xiàn)出下降趨勢(shì), 其中在抽穗期和成熟期都是處理E達(dá)到最大, 抽穗期處理D、E與處理A、B差異顯著(0.05), 增幅達(dá)到13.57%—36.93%; 成熟期, 除了處理D以外, 其他處理與冬閑對(duì)照差異顯著(0.05), 增幅為32.76%—64.37%。

注: 同列不同小寫字母表示同一年度不同處理間差異顯著(p<0.05), 下同。

Figure 1 Effect of winter crops and multiple cropping in paddy fields on NO3-N contents of soil in 2015

銨態(tài)氮方面(圖2), 早稻生育期內(nèi)銨態(tài)氮含量均有所增加, 在灌漿期達(dá)到最大值, 至成熟期又有小幅下降但各處理均高于分蘗期。分蘗期、抽穗期和灌漿期均是處理B達(dá)到最大, 分蘗盛期和灌漿期處理B與其他處理差異顯著(0.05), 增幅分別達(dá)8.33%—24.80%和12.06%—21.15%。晚稻生育期內(nèi)銨態(tài)氮含量與早稻呈現(xiàn)規(guī)律基本一致, 其中分蘗期處理C達(dá)到最高, 為18.53 mg?kg-1, 且與處理B、D、E差異顯著(0.05), 增幅為5.85%—20.74%; 抽穗期是冬閑對(duì)照處理達(dá)到最高, 僅與處理D差異顯著(0.05)。由此可知, 水稻田無機(jī)氮是以銨態(tài)氮為主, 一定程度上硝態(tài)氮與銨態(tài)氮呈現(xiàn)出此消彼長(zhǎng)的趨勢(shì)。

2.3.2 土壤可礦化氮、微生物量氮 由圖3可以看出, 早稻生育期內(nèi)可礦化氮含量呈現(xiàn)先增加再下降的規(guī)律, 至早稻成熟期各處理含量達(dá)到最低。分蘗期, 稻田冬種各處理均顯著高于冬閑對(duì)照處理(0.05), 增幅為28.31%—47.33%; 抽穗期和灌漿期都是處理B達(dá)到最高, 且均與冬閑對(duì)照處理差異顯著(0.05); 成熟期處理D的含量最高, 達(dá)到22.87 mg?kg-1, 且與冬閑對(duì)照處理、處理E差異顯著(0.05)。晚稻可礦化氮含量的變化規(guī)律與早稻一致, 抽穗期和灌漿期均是處理C最高, 與冬閑對(duì)照處理相比, 分別顯著提高了17.69%和25.92%(0.05); 到成熟期, 處理B的含量最高, 且各處理間差異顯著(0.05), 大小順序依次為B>C>E>D>A?？傮w而言, 冬種作物有利于土壤可礦化氮含量的提高, 以紫云英-早稻-晚稻復(fù)種模式表現(xiàn)較好。

由圖4可知, 水稻各生育期微生物量氮含量呈現(xiàn)先下降再增大的規(guī)律, 在各生育期內(nèi)分蘗期的微生物量氮含量最高。早稻各生育期均是處理B最高, 且除了成熟期外, 均與其他處理差異顯著(0.05), 增幅分別為7.64%—17.63%、12.29%—37.71%、2.98%—33.55%。晚稻微生物量氮含量的變化規(guī)律與早稻保持一致。其中分蘗期處理C最高, 與處理E、冬閑對(duì)照處理差異顯著(0.05); 抽穗期和灌漿期均是處理D達(dá)到最高, 灌漿期各冬種處理較冬閑對(duì)照均有顯著增加(0.05), 增幅為15.15%—18.81%; 至成熟期處理B的含量最高, 達(dá)到74.68 mg?kg-1, 處理B、D較冬閑處理分別顯著提高了5.81%、5.46%(0.05)。總體來講, 稻田冬種有利于提高土壤微生物量氮含量, 以紫云英-早稻-晚稻復(fù)種模式表現(xiàn)較好。

圖2 稻田冬種復(fù)種對(duì)土壤銨態(tài)氮含量的影響(2015)

Figure 2 Effect of winter crops and multiple cropping in paddy fields on NH4-N contents of soil in 2015

圖3 稻田冬種復(fù)種對(duì)土壤可礦化氮含量的影響(2015)

Figure 3 Effect of winter crops and multiple cropping in paddy fields on mineralizable nitrogen contents of soil in 2015

圖4 稻田冬種復(fù)種對(duì)土壤微生物量氮含量的影響(2015)

Figure 4 Effect of winter crops and multiple cropping in paddy fields on SMBN contents of soil in 2015

3 討論

合理的復(fù)種能促進(jìn)作物生產(chǎn)力的提高, 不同復(fù)種模式因種植作物不同導(dǎo)致作物生產(chǎn)力存在差異[13-15]。易鎮(zhèn)邪等[16]研究發(fā)現(xiàn)秸稈還田能夠顯著提高水稻葉面積、有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、粒葉比和干物質(zhì)積累量, 從而提高早稻產(chǎn)量, 其中紫云英-雙季稻、油菜-雙季稻處理的早稻產(chǎn)量要比冬閑分別高3.1%、1.8%, 晚稻產(chǎn)量則分別比對(duì)照處理高15.4%、11.0%, 而且紫云英處理增產(chǎn)效果要好于油菜處理。本研究結(jié)果與之類似, 與冬閑對(duì)照處理相比, 稻田冬種作物能夠改善水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素, 促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育, 獲得較高的群體干物質(zhì)重, 從而提高水稻產(chǎn)量, 年均產(chǎn)量顯著增加了0.15%—3.95%, 2014年早稻和晚稻產(chǎn)量均是大蒜-早稻-晚稻處理最高, 與冬閑對(duì)照相比, 分別顯著增加了2.91%和3.51%。

土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是作物最易吸收利用的氮素形態(tài), 能直接反映出土壤有效氮含量的多少[17-18]。馬力等[19]研究結(jié)果顯示長(zhǎng)期施肥或秸稈還田有利于紅壤水稻耕作層(0—20 cm)氮素的積累。白金順等[20]研究結(jié)果表明種植綠肥顯著改變了土壤無機(jī)氮的構(gòu)成, 不同處理均顯著降低了土壤硝態(tài)氮的含量, 而銨態(tài)氮含量呈增加趨勢(shì)。本研究中早、晚稻生育期內(nèi)土壤硝態(tài)氮含量分別低于7 mg?kg-1和6 mg?kg-1, 均呈現(xiàn)下降趨勢(shì), 這可能是水稻生長(zhǎng)吸收了土壤中的氮素。分蘗期、抽穗期和灌漿期的銨態(tài)氮含量均是紫云英-早稻-晚稻模式達(dá)到最大, 分蘗盛期和灌漿期與其他處理差異顯著(0.05), 增幅分別達(dá)8.33%—24.80%和12.06%—21.15%。銨態(tài)氮含量增加可能是硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化過來的, 有研究表明, 硝酸鹽的異化作用能促進(jìn)硝態(tài)氮向銨態(tài)氮轉(zhuǎn)化[21]。由此可知, 雙季稻田無機(jī)氮是以銨態(tài)氮為主, 一定程度上硝態(tài)氮與銨態(tài)氮呈現(xiàn)出此消彼長(zhǎng)的趨勢(shì)。

土壤可礦化氮來源于有機(jī)氮礦化釋放的氮素, 能反映出潛在土壤氮素的狀況。土壤微生物量氮是土壤微生物對(duì)氮素礦化與固持作用的綜合反映, 它是土壤活性氮素的重要儲(chǔ)備庫(kù), 也是植物氮素營(yíng)養(yǎng)的重要來源[17-18]。彭佩欽等[22]研究顯示有機(jī)無機(jī)肥配施能夠促進(jìn)易礦化氮庫(kù)和較難礦化氮庫(kù)的積累。本研究表明早稻生育期內(nèi)稻田土壤可礦化氮含量呈現(xiàn)先增大再下降, 至早稻成熟期各處理含量達(dá)到最低的趨勢(shì), 抽穗期和灌漿期都是紫云英-早稻-晚稻模式達(dá)到最高, 且均與冬閑對(duì)照處理差異顯著(0.05); 晚稻的變化規(guī)律與早稻一致, 成熟期也是紫云英-早稻-晚稻模式表現(xiàn)較好, 且各處理間差異顯著(0.05), 大小順序依次為B>C>E>D>A。這可能是冬季作物秸稈還田腐解及冬種施肥供應(yīng)了一定的氮素。土壤微生物量氮對(duì)于外界條件和人為活動(dòng)有更為靈敏的反應(yīng)[23-24]。本研究中水稻生育期內(nèi)微生物量氮含量呈現(xiàn)先下降再增大的規(guī)律, 水稻分蘗期各處理微生物量氮含量最高。早稻各生育期均是紫云英-早稻-晚稻模式最高, 且除了成熟期外, 均與其他處理差異顯著(0.05), 增幅分別為7.64%—17.63%、12.29%—37.71%、2.98%—33.55%。整體而言, 稻田冬種有利于提高土壤氮素含量, 維持土壤的肥力, 以紫云英-早稻-晚稻模式表現(xiàn)較好。

4 結(jié)論

稻田冬種復(fù)種能夠提高水稻產(chǎn)量。與冬閑對(duì)照處理相比, 稻田冬種作物能夠改善水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素, 促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育, 獲得較高的群體干物質(zhì)重, 從而提高水稻產(chǎn)量, 年均產(chǎn)量增產(chǎn)0.15%—3.95%, 以大蒜-早稻-晚稻表現(xiàn)較好。稻田冬種作物提高了無機(jī)氮、可礦化氮及微生物量氮含量, 對(duì)土壤地力的維持有積極效果, 以紫云英-早稻-晚稻模式表現(xiàn)較好?？偟膩砜? 紫云英-早稻-晚稻和大蒜-早稻-晚稻這兩種種植模式表現(xiàn)較好, 是適合推廣應(yīng)用的長(zhǎng)江中游雙季稻田冬季農(nóng)業(yè)開發(fā)循環(huán)模式。

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Study on different winter crops and multiple cropping patterns on rice yield and soil nitrogen characteristics in middle reaches of Yangtze River

YANG Binjuan, WANG Lixian, YUAN Jiaxin, HUANG Guoqin*

Research Center on Ecological Science, College of Agronomy, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China

The effects of different winter crops and multiple cropping patterns on rice yield and soil nitrogen characteristics in middle reaches of Yangtze River were evaluated in field trials for two consecutive years.Compared with the control, winter crops could improve rice yield components, promote the rice growth, obtain higher population dry matter, thus improve rice yield in paddy fields. The average annual yield significantly increased from 0.15% to 3.95%. In 2014, the yield of early rice and late rice was the highest under the pattern of garlic-early rice-late rice, which increased by 2.91% and 3.51% respectively compared with the control of winter fallow. The ammonium nitrogen content at tillering stage, heading stage and filling stage reached the maximum under the pattern of milk vetch-early rice-late rice, tillering stage and filling stage were 8.33%-24.80%, 12.06%-21.15% higher than other treatments. The microbial biomass nitrogen of early rice at each growth stage was the highest under the pattern of milk vetch-early rice-late rice. Besides the mature stage, there were significant differences between the pattern of milk vetch-early rice-late rice and other treatments on others stages, which increased 7.64%-17.63%, 12.29%-37.71% and 2.98%-33.55%, respectively. Overall, the planting patterns of milk vetch-early rice-late rice and garlic- rice-rice performed better, which had a positive effect on improving rice yield and maintaining soil fertility, which were suitable for popularization and application of cropping field agricultural development cycle mode in winter.

winter crops and multiple cropping; soil nitrogen; rice yield; in middle reaches of Yangtze River

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.06.009

S344.1; S153

A

1008-8873(2021)06-075-08

楊濱娟, 王禮獻(xiàn), 袁嘉欣, 等. 長(zhǎng)江中游地區(qū)不同冬種復(fù)種方式下水稻產(chǎn)量和土壤氮素特征研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(6): 75–82.

YANG Binjuan, WANG Lixian, YUAN Jiaxin, et al. Study on different winter crops and multiple cropping patterns on rice yield and soil nitrogen characteristics in middle reaches of Yangtze River[J]. Ecological Science, 2021, 40(6): 75–82

2020-05-07;

2020-05-18基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(32160528); 國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0300208); 國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD14B14-01)

楊濱娟, 博士, 研究方向?yàn)楦髦贫扰c農(nóng)業(yè)生態(tài), E-mail: yangbinjuan@jxau.edu.cn

通信作者:黃國(guó)勤, 教授, 博士, 研究方向?yàn)樽魑飳W(xué)、生態(tài)學(xué)、農(nóng)業(yè)發(fā)展與區(qū)域農(nóng)業(yè)、資源環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等, E-mail: hgqjxes@sina.com