论文部分内容阅读
目的：水稻膜下滴灌是干旱背景下，由新疆天业集团公司首先提出的新型栽培技术，具有显著的节水和增产效应。然而，水稻旱作后土壤条件和田间生态条件发生了重大改变，这些改变对水稻生长发育和养分需求以及产量形成的影响还了解不多。本文研究膜下滴灌条件下，水稻干物质及养分积累动态及不同施氮量、不同施氮策略对水稻生长和产量的影响，与常规淹灌模式下生理生态特征的差异。探明膜下滴灌水稻高产机理及养分积累规律，为膜下滴灌水稻栽培技术推广应用提供配套的施肥技术和理论依据。方法：试验于2011年-2012年在新疆天业农业研究所（小区试验）和石河子大学农学院试验站（盆栽试验）同时进行。供试水稻材料为T-04，施肥策略试验在总N肥投入量为270kg/hm2的基础上，设置基施：分蘖肥：促花肥：保花肥比例分别为：促花肥为主：15：30：40：15、分蘖肥为主：25：40：30：5、基肥为主:40：15：35：10，分别记为S1、S2、S3；施氮量对水稻生长发育的影响设计了0（N0）、210(N210)、300(N300)、390(N390)、480(N480)kg/hm2五个氮肥水平（2012年）；小区试验通过调查分蘖动态、叶面积指数、干物质及养分积累动态、产量形成等研究不同产量水平下膜下滴灌水稻养分吸收规律、生理响应及施肥策略对水稻产量形成的影响。盆栽模拟试验一设计了淹灌（FI）和膜下滴灌（DI）两种灌溉方式及根际（RS）与非根际（BS）两个取样位置的双因素试验，旨在探明两种灌溉方式下水稻根际与非根际土壤生育期养分变化动态。盆栽试验二设计了淹灌（FI）和膜下滴灌（DI）两种灌溉方式及不施氮肥（N0）、施氮肥（N1）两个施氮水平的双因素试验，研究不同灌溉方式下水稻干物质积累、根系活性、根系形态等生理生态响应的差异。结果：1)膜下滴灌水稻干物质及氮、磷、钾快速积累时间分别在出苗后66.7-99.5天、56.0-88.1天、68.9-105.2天和61.6-95.6天，且随施氮量增加，干物质和氮、磷、钾的最大积累潜力及最大积累速率逐渐增加，快速积累时间逐渐减少。在干物质积累和养分吸收快速积累规律上表现出，快速积累开始时间依次为氮、钾、干物质，磷最晚，快速积累结束时间呈同样规律。2)随施氮量增加，干物质及氮磷钾积累量表现出增加的趋势。施氮量390kg/hm2具有最大干物质和氮磷钾积累潜力，过量施氮无助于膜下滴灌水稻的生长和养分吸收。同时，随施氮量增加，膜下滴灌水稻的氮素干物质生产效率（NDMPE）、氮素农学利用率（NAE）及氮素偏生产力（NPF）逐渐降低，390kg/hm2的施氮水平下氮肥吸收利用率（NRE）最高（50.53%）。膜下滴灌水稻施氮量与产量呈极显著二次相关，理论最高产量为10154.2kg/hm2，最高产量施氮量为438.4kg/hm2，经济最佳施氮量为419.3kg/hm2。3)施肥策略对膜下滴灌水稻的最大茎蘖数和干物质积累量影响不显著，但显著影响水稻有效穗数及成穗率。施肥策略S1（基肥：分蘖肥：促花肥：保花肥=15:30:40:15）具有最高产量（9657.7kg/hm2），表明氮肥后移，即减少基肥施用量，增加追肥比例，有利于膜下膜下滴灌水稻高产。4)由于前期覆膜增温效应，DI处理在分蘖期地上部干物质重显著高于FI处理，根系干重无显著差异，在生育中期DI地上部干物质量显著低于FI，但成熟期时，两种灌溉方式下地上部及根系干物质重无显著差异。施氮显著提高水稻的干物质重，但对地上部的促进作用比对根系的促进作用更显著。5)齐穗期前，两种灌溉方式根系氧化力差异不显著，齐穗期及以后DI处理根系氧化力显著高于FI处理。DI处理根长、根长密度极显著高于FI处理，根直径极显著低于FI处理，但两处理根体积、总吸收面积、活跃吸收面积、比表面、活跃吸收面积比等无显著差异。N1处理根长、根粗、根表面积、体积、根长密度等一系列根系群体指标均高于N0处理。6)DI处理土壤中铵态氮及有效锰含量显著低于FI处理，但硝态氮、有效钾、有效锌的含量却显著高于FI处理，有效磷含量在两种灌溉模式下无显著差异。硝态氮及有效锌在根际富集，而铵态氮、有效钾、有效锰在根际随生育期逐渐衰减，生育期中根际与非根际中磷的有效含量未表现出显著差异。结论：膜下滴灌处理水稻根系较常规淹灌更长、更细，但根系群体吸收面积、活跃吸收面积无显著差异，在生育后期根系仍具有较强活力。膜下滴灌处理铵态氮、有效锰含量低于常规淹灌处理，但硝态氮、有效钾、有效锌含量较高，有效磷含量在两种灌溉模式下无显著差异。与常规淹灌相比，膜下滴灌处理土壤养分状况更佳。出苗后56-105d是膜下滴灌水稻干物质和氮、磷、钾快速积累期，对应水稻分蘖盛期至齐穗期，应加强水肥管理。在生育中期较易受到水分胁迫，生长较慢，但后期生长优势强，不易早衰，有利于高产。施氮促进膜下滴灌水稻生长及养分吸收，但过量施氮不利于产量形成。氮肥后移有助于提高水稻成穗率，从而提高水稻的产量。