不同地形下冷浸田水稻施肥响应特性研究

不同地形下冷浸田水稻施肥响应特性研究

冷湿地是长江以南水稻区广泛分布的一片低产水，其中福建省约占全省耕地总面积的16.7%。地下水位高、土温低、还原性有毒物质多、有效养分低、土体构型发育不良等为冷浸田的主要特征。但另一方面,冷浸田土壤有机质含量丰富,预示着其改造潜力较大。福建人多地少,耕地资源十分有限,耕地总体质量不高,随着城市建设的快速发展,一些良田被占用,耕地面积呈逐年下降的态势,因而改造包括现有冷浸田在内的中低产田,提升农田生产力,是解决当前福建人地矛盾紧张的重要举措。肥料是作物的粮食,在我国粮食安全中发挥着不可替代的支撑作用。从发生地形看,福建冷浸田主要发生在山垅田与平洋田2种地形区域,二者种植水稻对施肥的响应,及其与非冷浸田的响应差异是研究和改良冷浸田地力的重要内容。本文以福建闽侯典型冷浸田为例,以相应的非冷浸田为参照系,通过田间试验,研究施肥对水稻生长发育的影响,以期明确冷浸田的自然生产力与社会生产力(施肥管理)差异及其相互关系,进而为冷浸田改良提供科学依据。1土壤类型及产量测定试验设在农业部福建耕地保育科学观测实验站(闽侯县白沙镇溪头村,经度119°04′E,纬度26°13′N)。根据土壤发育地形特点,土壤类型分为:(1)平洋冷浸田(烂泥层厚度25~30cm,属浅脚型烂泥田);(2)平洋灰泥田(非冷浸田);(3)山垅冷浸田(烂泥层厚度35~50cm,属深脚型烂泥田);(4)山垅黄泥田(非冷浸田)。其中(1)与(2)发育于平洋垅口,(3)与(4)发育于山垅垅中,各土壤类型处于同一小流域中,供试土壤性状见表1。各土壤类型分为施肥与不施肥(CK)2个处理。每处理3次重复,随机区组排列。每小区面积6m2,统一种植“丰两优1号”126丛。施肥处理每667m2统一施N8kg,P2O53.2kg,K2O5.6kg,磷肥全部基施,氮肥一半做基肥,一半作分蘖肥,钾肥作分蘖肥施。单季稻于2012年6月30日插秧,10月5日收割。为方便田间操作,对冷浸田进行必要的田间排水管理。试验前取基础土样测定土壤养分。在水稻分蘖期,定期每周观测同一株水稻分蘖数。每处理测定10株。采收时,每小区取5个点的谷粒,用去离子水清洗干净,于105℃杀青15min,65℃烘干24h至恒重,扬去空秕粒。籽粒用不锈钢高速万能磨样机粉碎(FW80),过0.5mm尼龙筛网,混匀后置于封口袋中保存。用于分析籽粒养分与淀粉含量。基础地力贡献率(%)=[不施肥处理水稻籽粒产量/常规施肥处理水稻籽粒产量(NPK)]×100%;肥料农学效率(每千克肥料增产量)=(施肥处理水稻籽粒产量-不施肥处理水稻籽粒产量)/施肥量(NPK)土壤与植株养分按常规方法测定,DPS处理软件对数据进行方差分析。2结果与分析2.1不同施肥条件对冷浸田水稻蝌蚪数的影响由图1可知,不施肥条件下,不同类型稻田水稻分蘖期分蘖数均以冷浸田较低,非冷浸田较高,而施肥均提高了不同类型稻田水稻分蘖数。从7月21日至8月19日5次观测的分蘖数来看,与不施肥相比,施肥的山垅冷浸田水稻分蘖数增加1.6~5.8穗·丛-1,黄泥田增加0.6~3.2穗·丛-1,平洋冷浸田增加1.6~6.4穗·丛-1,灰泥田增加2.4~5.0穗·丛-1,表明在水稻分蘖期,施肥对冷浸田水稻生长的敏感性要高于相应的非冷浸田,其中施肥对山垅冷浸田的水稻分蘖前期的分蘖数影响更为明显,而对平洋冷浸田分蘖后期的分蘖数影响更为明显。这可能是由于山垅冷浸田所处地形林荫蔽日,日照时间短,生育前期气温较低,磷素有效性差,因而施肥对山垅冷浸田水稻分蘖前期的影响要比平洋冷浸田更为敏感。2.2不同类型稻田施肥对水稻穗数和产量的影响施肥均提高了不同土壤类型的水稻籽粒产量(图2、3)。山垅冷浸田、山垅黄泥田、平洋冷浸田、平洋灰泥田水稻籽粒产量分别提高76.5%、57.6%、59.0%、43.5%,增产均达显著差异水平。冷浸田(包括山垅冷浸田与洋面冷浸田)的基础地力较非冷浸田低,但冷浸田施肥的水稻籽粒产量增幅要高于相应非冷浸田15.5~18.9个百分点。这与分蘖期的水稻分蘖趋势基本一致。另外,山垅冷浸田基础地力低于平洋冷浸田,但施肥的山垅冷浸田水稻籽粒产量却高于平洋冷浸田,表明山垅冷浸田水稻施肥敏感性要高于平洋冷浸田。此外,不论施肥与否,均以平洋灰泥田的产量最高,表现出该类型土壤较高的生产力水平。这也是冷浸田类型改良攻关的方向。从产量经济性状来看(表2),不同类型稻田施肥均显著提高了成熟期水稻的有效穗数,增幅达20.5%~38.8%,其中以平洋灰泥田增幅最为明显。山垅冷浸田施肥与不施肥处理的有效穗与千粒重均低于黄泥田,每穗实粒数显著高于黄泥田。平洋冷浸田的水稻千粒重低于灰泥田,而每穗实粒数高于灰泥田。2.3基础地力贡献率从基础地力贡献率来看,冷浸田的基础地力贡献率要低于相应的非冷浸田(表3),其中山垅冷浸田基础地力贡献率较黄泥田低7个百分点,平洋冷浸田较灰泥田低6.8个百分点。从施肥农学效率来看,冷浸田的施肥农学效率高于非冷浸田,发育于山垅与平洋的冷浸田分别比相应的黄泥田与灰泥田每千克肥料分别提高3.2kg与0.1kg水稻籽粒产量。2.4非冷浸田山东南角冷浸田由表4可知,施肥对籽粒养分的影响在土壤类型上表现趋势不一。但无论施肥与否,冷浸田籽粒N、P、K含量均高于相应的非冷浸田(山垅冷浸田P除外),其中山垅冷浸田的籽粒氮含量显著高于黄泥田,平洋冷浸田施肥条件下的钾含量显著高于灰泥田。这可能与冷浸田产量较低,养分含量相对浓缩有关。从表5可知,无论施肥与否,冷浸田籽粒淀粉含量均低于相应的非冷浸田,但未达到显著水平,说明长期还原下的冷浸田对籽粒淀粉含量累积可能造成不利影响,具体原理有待进一步研究。3农田生产力与施肥量本研究表明,冷浸田的基础地力贡献率比相应的非冷浸田低6.8~7.0个百分点,而施肥农学效率分别比相应的非冷浸田每千克肥料提高0.1~3.2kg籽粒产量,说明施肥是挖掘冷浸田生产潜力的重要措施。由于冷浸田磷钾养分含量普遍较低,有别于一般高产的农田土壤,本研究是参考一般非冷浸田的施肥方法,而针对冷浸田的优化施肥方法以进一步提高农田生产力等值得进一步研究。另外,有研究表明,良好的基础地力是高产施肥的基础,本研究在洋面田上冷浸田与非冷浸田的研究结果与前人研究基本一致,而对山垅田而言,山垅冷浸田基础地力产量(即不施肥产量)较黄泥田低133.4kg·hm-2,但等量施肥条件下产量较黄泥田增产676.2kg·hm-2,即冷浸田较低的地力水平施肥后反而获得更高的产量,其原因可能是黄泥田也属福建省一种主要的中低产田,除了养分肥力较低外,还存在土壤黏重、板结等不良限制因素,施肥还不足以发挥其生产潜力。值得一提的是,本试验条件下,冷浸田通过施肥水稻产量可达7500kg·hm-2以上,这一方面得益于高产品种,另一方面与福建稻区近年来多