吉林省鹽堿稻區不同栽培模式對土壤性質及水稻生長的影響

馬 巍，侯立剛*，齊春艷，王 涵，劉 亮，孫洪嬌，劉曉亮，郭晞明，隋鵬舉

(1.吉林省農業科學院水稻研究所，吉林 公主嶺 136100)

我國既是世界上最大的稻米生產國，也是最大的消費國。近年來，由于城市化進程的不斷加快，大量優質耕地被占用，而后備補充的耕地資源則以水熱、區位、地形條件相對較差的中低產田為主。數據顯示，目前我國中低產田的面積約占全國耕地總面積的78.5%，而大面積中低產田的存在正是造成了我國水稻單位面積產量低且不穩的主要原因。

吉林省是我國主要的粳稻生產基地，其中低產田土壤類型主要以鹽堿耕地型為主。研究表明，合理的土壤耕作方式可改善耕層的土壤結構，調節土壤中水、肥、氣、熱之間的關系，為水稻根系的發育創造良好的環境和條件[1]。而根系是水稻吸收養分和水分的重要器官，其生長發育狀況與地上部器官的建成和最終產量形成密切相關[2-3]。因此，針對吉林省鹽堿土壤障礙因素，進行區域耕作方式改良，集成特有栽培模式，是提高吉林省中低產田糧食產量的重要途徑。目前，提升水稻產量的研究多偏重于耕作方式[4-6]、栽插密度[7-8]、施肥水平[9]及灌溉方式[10-11]等單因子效應，而通過多因子集成于優化，提升水稻產量的研究卻鮮有報道。本文通過建立秸稈還田土壤耕作方式，調節施肥措施，提高水稻后期抗逆性，研究不同栽培模式對吉林省鹽堿稻區土壤物理性質、根系活力及產量的影響，旨在為構建吉林省中低產田水稻高產栽培模式提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2010～2011年在吉林省農業科學院水稻研究所公主嶺輕度鹽堿稻區試驗田(Ⅰ)和前郭中度鹽堿稻區試驗田(Ⅱ)進行，供試土壤基本理化性質見表1。以吉林省常規栽培品種吉粳111和超級稻吉粳88為供試材料。

1.2 試驗設計

4月19日播種，5月20日移栽，采用30 cm×13 cm移栽密度，單株移栽。設3種栽培模式處理。

A.傳統灌水精耙栽培(對照)。秋翻不留茬還田，春季土壤化凍15 cm左右時，采用旋耕機旱旋整平，鎮壓并打碎垡塊，旋地同時施底肥，將肥均勻揚在田面，移栽前3～5 d灌水泡田精耙整地。總氮施用量 200 kg·hm-2，按照基肥∶分蘗肥∶穗肥∶粒肥=4∶3∶2∶1 比例施用；磷肥(P2O5)施用量 80 kg·hm-2，作基肥一次施用，鉀肥施用量為60 kg·hm-2，基肥和穗肥各50%施用。除生育中期進行適時曬田外，其余時間保持田間3～5cm水層，直到收獲前10 d左右停止灌溉。

B.旱平免水耙栽培。春翻時借助激光平地儀進行田面平整，泡田后不進行水耙整地，施肥和水分管理同A處理。

C.三增綜合栽培。收割時留茬，留茬高度為20～30 cm，采用五鏵犁翻埋。施肥方法上采取不施分蘗肥，補肥施用時間前移，多施穗肥，按照基肥∶補肥∶穗肥∶粒肥=4∶2∶3∶1 比例施用。其他均同 B處理。

以上各處理重復3次，采用隨機區組排列，每個小區面積80 m2。

1.3 測定項目

用環刀法測定土壤容重、總孔隙度；采用DDS-307A型電導率儀測定土壤電導率；水溶性有機碳采用島津TOC-5000 A測定；在水稻最高分蘗期(MT)、抽穗期(HD)、灌漿期(FL)取樣，用α-NA氧化法測定根系氧化力。水稻成穗率及產量構成因素的調查方法參照韓龍植[12]編著的《水稻種質資源描述規范和數據標準》。

1.4 數據統計分析

采用Excel進行數據整理和作圖，用DPS 7.0軟件進行統計分析。

表1 供試土壤基本理化性質

2 結果與分析

2.1 不同栽培模式對土壤性質的影響

由表2可知，無論是低度鹽堿稻區還是中度鹽堿稻區，不同栽培模式對土壤性質的影響趨勢基本相同，從土壤總孔隙度來看，三增綜合栽培＞旱平免水耙栽培＞傳統灌水精耙栽培，其中三增綜合栽培土壤總孔隙度顯著高于旱平免水耙栽培和傳統灌水精耙栽培，平均增加16.8%和62.7%。從土壤電導率和土壤容重來看，表現為三增綜合栽培＜旱平免水耙栽培＜傳統灌水精耙栽培，其中三增綜合栽培土壤容重低于旱平免水耙栽培和傳統灌水精耙栽培，且達到顯著水平，平均降低5.5%和7.3%。

從表2還可以看出，不同栽培模式對不同鹽堿稻區土壤水溶性有機碳的影響趨勢相一致，具體表現為三增綜合栽培＞旱平免水耙栽培＞傳統灌水精耙栽培，其中三增綜合栽培土壤水溶性有機碳顯著高于旱平免水耙栽培和傳統灌水精耙栽培，平均增加42.9%和52.8%。而旱平免水耙栽培土壤有機碳雖高于傳統灌水精耙栽培，但未達到顯著水平。

表2 不同栽培模式對土壤性質的影響

2.2 不同栽培模式對水稻成穗率的影響

由圖1可見，輕度鹽堿稻區水稻成穗率明顯大于中度鹽堿稻區。在輕度鹽堿稻區，旱平免水耙栽培處理下，吉粳111和吉粳88的成穗率為82.6%和84.6%，三增綜合栽培條件下，兩品種成穗率為83%和86.3%，與傳統灌水精耙栽培條件相比均有小幅增加，但差異不顯著；在中度鹽堿稻區，三增綜合栽培條件下，兩品種成熟率為80.2%和80.9%，顯著高于旱平免水耙栽培和傳統精耙栽培，而旱平免水耙栽培兩品種水稻成穗率雖大于傳統灌水精耙栽培，但未達到顯著水平。

圖1 不同栽培模式對水稻成穗率的影響

2.3 不同栽培模式對水稻根系活力的影響

由圖2可知，不同鹽堿程度稻區，水稻根系氧化活力不同，表現為輕度鹽堿稻區＞中度鹽堿稻區。不同生育時期水稻根系氧化能力不同，其中最高分蘗期根系氧化活力最大，隨著生育進程，水稻的根系氧化活力呈下降趨勢。輕度鹽堿稻區，三增綜合栽培各生育期根系活力均最大，如吉粳111和吉粳88在最高分蘗期、抽穗期、灌漿期的根系氧化活力分別為 2963μg·α-Na·h-1和 3254μg·α-Na·h-1、2221μg·α-Na·h-1和 2682μg·α-Na·h-1、1597μg·α-Na·h-1和 1935μg·α-Na·h-1，比旱平免水耙栽培增加 23.3%和 15.2%、9.0%和 15.1%、27.3%和 38.1%，而比傳統精耙栽培增加 24.4%和20.9%、21.4%和 15.4%、29.2%和 28.6%；中度鹽堿稻區，三增綜合栽培兩品種各生育期根系活力仍高于旱平免水耙栽培和傳統精耙栽培。

圖2 不同栽培模式對水稻根系活力的影響

2.4 不同栽培模式對水稻產量及構成因素的影響

由表3可知，不同鹽堿稻區水稻產量不同，產量表現為輕度鹽堿稻區＞中度鹽堿稻區；輕度鹽堿地，三增綜合栽培條件下，吉粳111和吉粳88的實際產量為 1 0698.2 kg·hm-2和 1 1075.6 kg·hm-2，比傳統精耙栽培增加22.3%和20.6%，而旱平免水耙栽培條件下，兩品種實際產量較傳統精耙栽培雖有小幅增加，但增幅均較小，且未達到顯著水平；中度鹽堿地，三增綜合栽培條件下，兩品種的實際產量比旱平免水耙栽培增加了23.2%和27.5%，比傳統精耙栽培增加了40.3%和32.8%。綜合產量構成因素來看，三增綜合栽培的產量顯著提升主要是由于單位面積穗數和每穗實粒數的顯著增加。

表3 不同栽培模式對水稻水稻產量構成因素的影響

3 討論

土壤物理性狀是土壤的重要特性之一，是影響農業生產的綜合因素。而容重是土壤的重要物理性狀，是衡量土壤緊實程度的一個指標。研究認為，降低土壤容重，增加土壤孔隙度，改善土壤結構，有利于作物的根系生長，提高水稻產量[6]。本研究結果表明，與傳統灌水精耙栽培相比較，三增綜合栽培和旱平免水耙栽培均可降低中低鹽堿稻區土壤容重和電導率，提高土壤總孔隙度；從改良土壤效果來看，表現為三增綜合栽培＞旱平免水耙栽培＞傳統灌水精耙栽培，究其原因可能與三增綜合栽培和旱平免水耙栽培均采用了旱平耕作方式，免去了水耙環節，減少了土壤結構破壞程度有關。

黃耀和孫文娟[13]通過對近20年來中國大陸農田表土有機碳含量的研究認為，農田土壤有機碳含量的增加主要由于秸稈還田、有機肥的施用以及少(免)耕技術的推廣。而在土壤有機碳中起到重要作用的是水溶性有機碳，它是土壤微生物可以直接利用的有機碳源[14]。在影響水溶性有機碳(WSOC)含量的各因素中，施肥對土壤WSOC的含量有很大的影響，Chantigny等[15]研究表明，施氮肥會減少土壤中WSOC的含量。Liang等[16]也得出了相同結論；而施秸稈和有機肥則會提高土壤中WSCO的含量[17-18]。本研究結果表明，無論是低度鹽堿稻區還是中度鹽堿稻區，與傳統灌水精耙栽培相比，三增綜合栽培可顯著提高土壤水溶性有機碳，而旱平免水耙栽培雖有提高，但差異不顯著。由于3種栽培模式無機肥施用總量相同，因此，三增綜合栽培中水溶性碳的顯著增加主要歸因于秸稈還田的栽培措施。

研究證實水稻結實率、粒重、產量等與中后期根系功能關系密切[19]。杜永等[20]研究認為抽穗后期根系活力強，有利于水稻高產目標的實現。本研究結果表明，與傳統灌水精耙栽培相比較，在不同程度鹽堿稻區，三增栽培和旱平免水耙栽培均可提高水稻成穗率、根系活力及產量，其中尤以三增栽培效果顯著。具體表現為三增綜合栽培＞旱平免水耙栽培＞傳統灌水精耙栽培。綜合產量構成因素來看，三增綜合栽培的產量顯著提升主要與單位面積穗數和每穗實粒數的增加有關。

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