煙稈生物炭對直播稻生長的影響

劉 丹, 婁惠婕, 馮章麗, 付輝燦, 陳 艷,吳亞男, 鄧力喜, 顏 雄, 隋常玲

(1.遵義師范學(xué)院生物與農(nóng)業(yè)科技學(xué)院, 貴州 遵義 563006;2.湄潭縣科技發(fā)展服務(wù)中心, 貴州 湄潭 564110; 3.遵義師范學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院, 貴州 遵義 563006)

直播稻具有省時、省工、機(jī)械化操作方便等優(yōu)點(diǎn)[1-2]。近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,城市建設(shè)加劇,城市規(guī)模擴(kuò)大,農(nóng)村人口大量轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致農(nóng)村勞動力缺乏,開展農(nóng)業(yè)輕簡化栽培勢在必行。特別是稻田除草技術(shù)的不斷完善和優(yōu)良抗性新品種的選育,為水稻直播種植提供了良好的技術(shù)基礎(chǔ)和效益動力,促使直播稻面積呈發(fā)展擴(kuò)大趨勢。

我國直播稻栽培已有數(shù)千年的歷史[3]。20世紀(jì)五六十年代,許多國營農(nóng)場在水稻生產(chǎn)上采用直播種稻,但由于當(dāng)時草害重,產(chǎn)量低,而后又改為大田移栽。為了充分發(fā)揮直播稻的生產(chǎn)潛力,研究者針對直播稻生產(chǎn)過程中存在的問題開展了相關(guān)研究。金千瑜等[4]對我國南方直播稻生產(chǎn)中遇到的若干問題及其技術(shù)對策進(jìn)行了研究,認(rèn)為目前限制南方地區(qū)直播稻發(fā)展的主要因素在品種、全苗保苗、抗倒伏、防除雜草以及農(nóng)藝農(nóng)機(jī)配套等技術(shù)環(huán)節(jié)上。劉利成等[5]分析了我國直播稻生產(chǎn)概況與品種選育策略,指出了直播稻在抗倒伏、出苗率、耐冷性、防治雜草以及生育期等方面存在的問題,并提出了培育“生育期適中、抗倒伏、耐低溫、耐低氧萌發(fā)”的適合直播的水稻新品種選育策略。由此可見,品種和技術(shù)是限制直播稻發(fā)展的關(guān)鍵。

目前,生物炭作為我國最具潛力新興產(chǎn)業(yè),受到研究者的廣泛關(guān)注。研究表明[6-7],適量的生物炭不僅能提高水稻的產(chǎn)量,而且能顯著提高莖稈抗折力。同時,生物炭對農(nóng)田雜草發(fā)生和土壤農(nóng)藥殘留也存在影響[8-9]。明確生物炭對直播稻的產(chǎn)量、抗性以及稻田雜草發(fā)生的影響,對于提升直播稻栽培技術(shù)水平意義重大。然而至今為止,有關(guān)生物炭在直播稻上的研究鮮見報(bào)道。因此,本實(shí)驗(yàn)采取盆栽直播的方式,研究了不同煙桿生物炭施入量和不同播種密度對直播稻生長的影響,以期為水稻直播輕簡化栽培技術(shù)發(fā)展尋求新的思路和提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以全國優(yōu)質(zhì)稻品種食味品質(zhì)鑒評優(yōu)質(zhì)秈稻金獎品種農(nóng)香42為材料,選用的煙稈生物炭(pH為9.18,C含量為48.30%,N含量為1.5%,全磷含量為2.38 g/kg,全鉀含量為24.37 g/kg),由貴州金葉豐農(nóng)藝科技有限公司生產(chǎn)提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2021年在遵義師范學(xué)院新蒲校區(qū)進(jìn)行,采用盆栽方式,塑料盆規(guī)格為直徑22 cm、深28.5 cm,每盆裝風(fēng)干土6 kg。

煙稈生物炭設(shè)置4個濃度梯度,分別為C 0(0 t/hm2)、C 5(5 t/hm2)、C 10(10 t/hm2)、C 20(20 t/hm2)。播種密度設(shè)置3個密度梯度,分別為M 1(5穴/盆)、M 2(10穴/盆)、M 3(20穴/盆)。在播種前,將煙稈生物炭施入盆中,使其與土壤充分混勻,播種時挑選籽粒飽滿的種子,按照不同密度均勻的播于盆中,每個處理3次重復(fù)。其他栽培管理同當(dāng)?shù)匾话闵a(chǎn)田。

1.3 試驗(yàn)測定內(nèi)容與方法

播種后,于分蘗期(6月5日)開始進(jìn)行分蘗動態(tài)測定,每隔7 d調(diào)查一次,至分蘗盛期為止。

在第一次調(diào)查分蘗時,對調(diào)查的水稻植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記,下一次調(diào)查在標(biāo)記的植株上進(jìn)行。每盆調(diào)查2穴,每個處理調(diào)查3盆。于水稻分蘗期和齊穗期利用SPAD-502 plus葉綠素儀測定葉片葉綠素含量,每個處理測定2盆,每盆選取水稻2穴,測定其倒一葉的上部、中部和下部三處,并計(jì)算平均值作為SPAD測定值。于成熟期進(jìn)行考種,在每個處理中選取長勢一致的5個稻穗,室溫放置至恒重后,進(jìn)行穗部農(nóng)藝性狀調(diào)查。調(diào)查的指標(biāo)包括穗長、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、結(jié)實(shí)率以及千粒重等7個性狀。調(diào)查方法參照韓龍植等編著的《水稻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[10]進(jìn)行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙稈生物炭對直播稻分蘗動態(tài)的影響

由表1可知,施入煙稈生物炭對直播稻農(nóng)香42的分蘗存在影響,其中C 20濃度的煙稈生物炭抑制農(nóng)香42的生長(圖1)。同一煙稈生物炭濃度下,隨著播種密度的增加,農(nóng)香42分蘗數(shù)呈減少趨勢,且C 5分蘗數(shù)減少的幅度大于C 10。在相同播種密度下,除高播種密度M 3外,其他兩個密度(M 1、M 2)時農(nóng)香42最大分蘗數(shù)均表現(xiàn)為C 5>C 0>C 10。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),施入煙稈生物炭影響直播稻農(nóng)香42生育進(jìn)程。在M 1時,煙稈生物炭導(dǎo)致直播稻分蘗盛期延遲,在C 5時分蘗盛期為7月3日,而C 10時分蘗盛期為7月10日;在M 2密度時,直播稻在C 5和C 0的分蘗盛期時間相同,為7月3日,但C 10的分蘗盛期卻延遲到7月10日。在M 3時,直播稻在C 5、C 10和C 0的分蘗盛期時間相同,均為6月26日。

注:A、B、C、D依次代表煙稈生物炭濃度為C 0、C 5、C 10、C 20。

表1 煙稈生物炭對直播稻分蘗動態(tài)的影響

2.2 煙稈生物炭對直播稻葉片葉綠素含量的影響

對直播稻農(nóng)香42分蘗期和齊穗期葉片葉綠素含量進(jìn)行測定。由表2可知,在分蘗期,煙稈生物炭處理后農(nóng)香42葉片葉綠色SPAD降低,同一煙稈生物炭濃度下,不同播種密度的農(nóng)香42葉片SPAD值變化趨勢一致,表現(xiàn)為M 1播種密度時葉片SPAD最大,M 3播種密度時葉片SPAD最小。在齊穗期,高濃度煙稈生物炭(C10)處理能夠增加葉片SPAD值,且不同濃度煙稈生物炭表現(xiàn)存在差異,其中C 5表現(xiàn)為M 1播種密度時的葉片SPAD值最大,而C 10表現(xiàn)為M 3播種密度時的葉片SPAD值最大。

表2 煙稈生物炭對不同時期直播稻葉片SPAD的影響

2.3 煙稈生物炭對直播稻穗部性狀的影響

由表3可知,施入煙稈生物炭對農(nóng)香42成熟期主要農(nóng)藝性狀存在影響。除結(jié)實(shí)率和千粒重2個性狀外,同一煙稈生物炭濃度下的穗長、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、穗粒數(shù)以及實(shí)粒數(shù)等5個性狀均表現(xiàn)為M 1>M 2>M 3。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),同一播種密度下不同煙稈生物炭濃度對農(nóng)香42農(nóng)藝性狀的影響也存在差異,其中C 10 M 1處理時穗長、二次枝梗數(shù)和實(shí)粒數(shù)最大,C 5 M 3、C 5 M 1處理時,結(jié)實(shí)率和千粒重最大。

表3 煙稈生物炭對直播稻重要農(nóng)藝性狀的影響

3 結(jié)論與討論

近年來,隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)要素的變革,水稻輕簡化栽培已成為水稻產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方式。水稻直播是開展輕簡化栽培的重要途徑,為了充分發(fā)揮直播稻栽培技術(shù)優(yōu)勢,前人已對直播稻在氮素吸收利用[11]、免耕、秸稈還田[12]以及土壤調(diào)理劑配施[13]等方面開展了相關(guān)研究。

生物炭作為一種理想的土壤調(diào)理劑,目前有關(guān)其在直播稻中的研究還很少見。張明達(dá)等[14]分析了生物炭對直播稻根系的調(diào)控機(jī)理,發(fā)現(xiàn)適量的生物炭能夠提供直播稻根系需要的大部分元素,促進(jìn)其根系數(shù)量、長度以及對元素的吸收能力,進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量。李夏雯[13]研究表明,水稻旱直播在稻殼生物炭和稻殼生物炭+硅調(diào)理劑+腐植酸配合施用處理的綜合作用較好,在節(jié)水30%灌溉下效果佳。本研究結(jié)果表明,5 t/hm2煙稈生物炭有利于直播稻生長,20 t/hm2煙稈生物炭抑制直播稻的生長。

郭琴波等[15]研究表明,施入不同濃度生物炭對水稻理論產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率影響顯著,但是對穗粒數(shù)影響不顯著。本研究結(jié)果表明,施入煙稈生物炭能夠增加直播稻農(nóng)香42的穗長、二次枝梗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重,但一次枝梗數(shù)和穗粒數(shù)卻小于不施加煙稈生物炭,研究結(jié)果與前人相符。此外,本研究還發(fā)現(xiàn),施入煙稈生物炭影響直播稻生育進(jìn)程,低播種密度時農(nóng)香42的分蘗盛期延緩,分析原因可能與生物炭的理化性質(zhì)和作用效果有關(guān),有待于后續(xù)研究驗(yàn)證。