油菜秸秆还田对不同水稻品种秧苗前期生长的影响

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  摘要[目的]探究油菜秸秆还田对不同水稻品种秧苗前期生长发育的影响。[方法]通过裂区试验设计,以油菜秸秆不同还田方式为主处理,水稻品种为副处理,分析油菜秸秆不还田、覆盖还田以及翻埋还田对宜香优2115和德优4727生长发育的影响。[结果]不同水稻品种在油菜秸秆翻埋还田处理下均表现为,秧苗前期的分蘖数、根长、叶面积指数及地上部分干重低于对照与秸秆覆盖还田;相同还田方式下,德优4727在所有观测时期的分蘖数、根长、叶面积指数及地上部分干重均高于宜香优2115。[结论]秸秆翻埋还田造成水稻僵苗,由于不同水稻品种对秸秆还田方式的响应不同,为适应机械化操作,生产上应推广适宜秸秆翻埋还田的水稻品种。
  关键词秸秆还田;秧苗;品种;生长发育
  中图分类号S318;S511文献标识码A文章编号0517-6611(2017)22-0020-05
  Abstract[Objective] This study aims to explore the effects of rape straw returning to field on earlystage seedling growth and development of different rice varieties. [Method] Through a split plot experiment design, different rape straw returning methods were used as the principle treatment, and the rice varieties were treated as the assistant treatment. The effects of nonreturning, mulching and overturning of rape straw on the growth and development of Yixiangyou 2115 and Deyou 4727 were analyzed. [Result] When rape straw overturning to field was used, the tiller number, root length, leaf area index and above ground dry weight in earlystage seedlings were lower than those of control and straw mulching group, regardless of rice variety. When the same treatment method was used, the tiller number, root length, leaf area index and above ground dry weight of Deyou 4727 were higher than those of Yixiangyou 2115 during all observation periods. [Conclusion] Straw overturning to field caused runt seedlings, as different rice varieties had various responses to straw returning methods. In order to meet the mechanized operations, rice varieties adapted to straw overturning to field could be popularized in rice production.
  Key wordsStraw returning;Rice seedlings;Variety;Growth and development
  油菜秸稈是农作物生产系统中一项重要的生物资源[1]。我国每年产生大量的油菜秸秆,随着农民生活水平的提高,油菜秸秆的炊用价值逐渐丧失,大量被露天焚烧,造成严重的资源浪费与环境污染。因此,油菜秸秆就地转化成为一个急需解决的农业问题[2-3]。近年来,随着农业机械化水平的提高,油菜碎秆直接还田技术由于具有便于机械化操作、省工省时等特点易被农户接受。同时,由于油菜秸秆还田能够增加土壤有机质、改善土壤结构、促进微生物活力和植物根系的发育等,有利于培肥地力、促进增产增收[4]。
  然而,有研究表明,油菜秸秆直接还田会引起水稻前期生长不良,僵苗现象严重[5],该问题的存在,一定程度上影响了秸秆还田技术的应用与推广。前人研究表明,秸秆还田对水稻秧苗前期生长产生的不良影响主要是由于秸秆还田恶化了秧苗生长的土壤环境[6]。不同水稻品种对逆境胁迫的响应不同[7]。目前关于秸秆翻埋还田对不同水稻品种的影响研究较少。该试验以油菜秸秆不还田为对照,研究油菜秸秆覆盖还田、翻埋还田对不同的水稻品种生长发育的影响,以期为秸秆科学还田以及水稻的高产栽培提供理论依据。
  1材料与方法
  1.1试验地概况
  试验于2016年4—9月在西南科技大学农场(104.7° E,31.5° N;海拔582 m)进行,该地区气候属于亚热带季风性湿润气候,年平均气温约16.3 ℃,年平均降水量为963.2 mm,年日照时数约1 298.1 h,年無霜期约272 d。试验田前茬作物为油菜,试验前取0~20 cm土壤测定其主要理化性状,土壤容重为1.5 g/cm3,有机质含量为13.3 g/kg,有效氮含量为89.2 mg/kg,有效磷含量为8.0 mg/kg,有效钾含量为63.9 mg/kg,土壤pH为7.1。
  1.2试验设计   试验采用裂区设计,主因素为秸秆还田方式,设置油菜秸秆不还田(CK)、覆盖还田(RM)和翻埋还田(RI)3个水平,副因素为水稻品种,设置宜香优2115(品种1)和德优4727(品种2)2个水平,随机区组设计,每组设置4个重复,共24个小区,小区面积为12.14 m2。播种前每个小区施用0.73 kg复合肥(折合600 kg/hm2,N∶P2O5∶K2O=19∶10∶6),其中,50%作基肥施用,另外50%作分蘖肥施用;每个小区秸秆还田量为8 kg(折合6 750 kg/hm2)。具体方法为:前茬油菜收获后,将RM与CK处理的秸秆移出田块,使用微耕機对所有试验田进行耕作,其中,RI处理的油菜秸秆随耕作过程返还给土壤,翻埋深度15~20 cm;RM处理在水稻栽插后第3天(6月1日),将之前移出的油菜秸秆覆盖于田面水稻行间。2个供试水稻品种于4月10日采用旱地育秧,5月29日选取大小均匀的秧苗进行移栽。各小区内每个品种栽种4行,每行25株,共100株,移栽时采用宽窄行栽插,宽行50 cm,窄行25 cm,株距17 cm。各小区间采用防水隔板隔离,以防渗水渗肥,小区靠道路边设置保护行。从水稻移栽至6月25日,保持田面2~3 cm 水层,6月26日开始晒田,7月16日晒田结束,后期田间管理按照农户常规管理方式进行。
  1.3样品采集与测定
  从水稻移栽5 d后(6月5日)开展测定工作,至7月1日结束。每隔7 d在各个小区内随机选取3株水稻进行分蘖数、根长、叶面积指数[叶面积指数=叶长×最大叶宽×校正系数(0.75)]及地上部干重的测定。取样时,以水稻植株为中心,取长15 cm、宽10 cm、深20 cm的土块,装于尼龙网袋中,用流水将根系泥土冲洗干净,然后用滤纸吸干附着的水。
  1.4数据分析
  采用Office 2016对数据进行处理,SPSS 22.0软件对试验数据进行统计分析。
  2结果与分析
  2.1方差分析
  对所有观测时期的数据进行方差分析(表1),秸秆不同还田方式与不同水稻品种对分蘖数、根长、叶面积指数及地上部干重在观测时期都存在显著或不显著的差异,然而秸秆还田方式与品种间的互作效应在所有观测时期均不显著。因此,秸秆还田方式与水稻品种之间不存在互作效应。
  2.2秸秆不同还田方式对水稻前期生长发育的影响
  2.2.1
  秸秆还田方式对水稻分蘖数的影响。从图1可以看出,秸秆翻埋还田处理下的水稻分蘖数均低于秸秆覆盖还田与秸秆不还田(对照)。其中,秸秆翻埋还田处理下,品种1与品种2的分蘖数均在6月12日显著低于对照(P<0.05),品种1的分蘖数在6月19日显著低于覆盖还田(P<0.05)。秸秆覆盖还田与对照总体上差异不显著,仅品种2的分蘖数在6月12日显著低于对照(P<0.05)。
  2.2.2
  秸秆还田方式对水稻根长的影响。从图2可以看出,秸秆翻埋还田处理下的水稻根长均低于秸秆覆盖还田与对照。其中,秸稈翻埋还田处理下,品种1的根长在7月1日显著低于秸秆覆盖还田(P<0.05),品种2的根长在6月19日显著低于对照(P<0.05)。秸秆覆盖还田与对照总体上差异不显著,仅品种2的根长在6月19日显著低于对照(P<0.05)。
  2.2.3
  秸秆还田方式对水稻叶面积指数的影响。从图3可以看出,秸秆翻埋还田处理下的水稻叶面积指数均低于秸秆覆盖还田与对照。秸秆翻埋处理下,品种1的叶面积指数在6月19日、7月1日均显著低于秸秆覆盖还田(P<0.05),品种2的叶面积指数在6月12日显著低于对照(P<0.05)。总体来看,秸秆覆盖还田与对照差异不显著,仅品种1的叶面积指数在6月19日显著高于对照(P<0.05)。
  2.2.4
  秸秆还田方式对水稻地上部干重的影响。从图4可以看出,秸秆翻埋还田处理下的地上部干重均低于秸秆覆盖还田与对照。秸秆翻埋还田处理下,品种1和品种2的地上部干重在6月19日均显著低于秸秆覆盖还田(P<0.05);品种1的地上部干重在6月12日、6月19日、7月1日均显著低于对照(P<0.05)。秸秆覆盖还田与对照相比差异不显著。
  2.3同一秸秆处理方式对不同水稻品种前期生长发育的影响
  2.3.1
  秸秆不还田处理下不同水稻品种的分蘖数、根长、叶面积指数及地上部干重。由图5可得,秸秆不还田处理下,2种水稻分蘖数、根长、叶面积指数及地上部干重的变化趋势基本一致,但品种2的各项生长指标均高于品种1;其中品种2的分蘖数、根长、叶面积指数在6月12日、6月19日均显著高于品种1(P<0.05)。
  2.3.2
  秸秆覆盖还田对不同水稻品种分蘖数、根长、叶面积指数及地上部干重的影响。由图6可得,秸秆覆盖还田处理下,品种2的各项生长指标均高于品种1,但差异较小;品种2的分蘖数、根长及地上部干重在6月12日均显著高于品种1(P<0.05)。
  2.3.3
  秸秆翻埋还田对不同水稻品种分蘖数、根长、叶面积指数及上部干重的影响。由图7可得,秸秆翻埋还田处理下,两个水稻品种的生长趋势大致相同,但品种2的各项生长指标均高于品种1;品种2的叶面积指数及地上部干重在6月12日、7月1日均显著高于品种1(P<0.05)。
  3讨论
  秸秆还田引起水稻僵苗的现象普遍存在[8],水稻僵苗现象具体表现为根系生长缓慢,返青、分蘖迟缓,分蘖少,植株长势弱小[5,9]。该研究结果表明,秸秆翻埋还田降低了2个水稻品种的分蘖数、根长、叶面积指数及地上部分干重,表明秸秆翻埋还田对水稻前期生长发育有抑制作用,会引起水稻僵苗现象。这些结论与前人的研究结论较为一致。该试验中秸秆覆盖还田对水稻前期生长发育的影响与秸秆不还田相比无显著差异,可能是由于试验开展年限较短以及与前人施肥等田间管理措施存在差异。引起秸秆翻埋还田与覆盖还田处理下水稻秧苗生长差异的原因可能是由于油菜秸秆翻埋还田的腐解速率大于覆盖还田[10],在连续淹水的情况下,土壤中的微生物分解秸秆释放养分的同时也厌氧分解产生大量有害物质,而有害物质的积累会对水稻秧苗产生不利影响[11-13];同时水稻在常规栽培下,秸秆覆盖还田的碳、氮、磷的释放速率要明显高于秸秆翻埋还田[14],亦可能导致秸秆翻埋还田处理下引起水稻僵苗现象更明显。   不同水稻品种对逆境胁迫的响应不同[15-16]。在秸秆还田条件下,不同水稻品种生长发育也不尽相同。陶诗顺等[17-18]研究表明,秸秆还田可以不同程度缩短不同水稻品种的生育期;田间茎蘖数、叶面积指数及干物质积累量等指标在不同品种间也存在差异。该试验中,秸秆翻埋还田下的水稻前期分蘖数、根长、叶面积指数及地上部干重较秸秆不还田有所降低,秸秆覆盖还田下变化不明显,但水稻德优4727在所有秸秆处理方式下的各项生长指标均高于宜香优2115。由此可见,不同水稻品种对秸秆还田方式的响应有所不同。由于秸秆翻埋还田更易于机械化操作、便于推广,生产上可选育和应用适应于秸秆翻埋还田的水稻品种。
  4结论
  油菜秸秆翻埋还田处理下,2个水稻品种的分蘖数、根长、叶面积指数及地上部干物质重量均低于秸秆不还田与秸秆覆盖还田;相同还田方式下,德优4727在所有观测时期的分蘖数、根长、叶面积指数及地上部分干重均高于宜香优2115。生产上,为适应机械化操作,应选育和推广适宜秸秆翻埋还田的水稻品种。
  参考文献
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