不同栽培方式对水稻产量和氮肥利用效率的影响

摘要

水稻是我国最主要的粮食作物之一。随着经济发展和城市化进程的推进，人口不断增加、耕地面积减少，需要不断增加粮食单产。另一方面，随着产量的增加，需要加大水肥资源的投入。作物产量的不断提高是否必须依赖于资源的大量投入，作物高产与资源高效利用是否能够协同发展？这一直是国内外关注和研究的热点。本研究以杂交粳稻甬优2640和常规粳稻武运粳24号为材料，设置了未施氮处理(0N)、当地常规栽培（对照）、增密减氮、精确灌溉、施有机肥、土壤深翻和施蚯蚓粪等7种不同栽培方式，分析其对水稻产量及其构成因素、生长发育与生理、氮素吸收与利用效率、稻田温室气体排放和稻米品质的影响。主要结果如下:
　　1、水稻群体生长发育特性与生理特性
　　两品种在增密减氮、精确灌溉、施有机肥、土壤深翻和施蚯蚓粪处理下的平均产量分别为10.23 t hm-2、11.47 thm-2、12.1 thm-2、12.77t hm-2和10.77t hm-2，较当地常规栽培增长10.5％～37.8％。与当地常规栽培相比，增密减氮、精确灌溉、施有机肥、土壤深翻和施蚯蚓粪的茎蘖成穗率显著提高，叶面积指数、有效叶面积率和高效叶面积率、花后剑叶光合速率和叶绿素含量、抽穗和成熟期的干物质积累量显著增加。上述四种栽培方式还提高了水稻粒叶比、根干重和根系氧化力。说明通过栽培技术的集成优化可以改善水稻群体质量，改善源库关系，获得更高产量。
　　2、水稻氮肥利用效率
　　与当地常规栽培相比，增密减氮、精确灌溉、施有机肥、土壤深翻和施蚯蚓粪的水稻氮肥吸收利用率分别提高了15.6％、23.48％、52.9％、30.3％和46％，氮肥农学利用率分别提高了50.9％、122.1％、152.3％、114.8％和166.4％。精确灌溉和施有机肥显著提高了抽穗至成熟期氮素转运量和运转率。表明通过对栽培技术的集成与优化，能够同时大幅提高水稻产量和养分吸收利用效率。
　　3、水稻灌籽粒浆特性
　　精确灌溉促进了弱势粒籽粒灌浆，增加了弱势粒灌浆最大速率，提前了弱势粒灌浆峰值的时间，提高了弱势粒粒重。说明栽培技术的集成可以促进超级稻弱势粒灌浆，提高结实率。
　　4、稻田温室气体排放特性
　　在整个生育期内，甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的排放变化趋势在各栽培方式下基本一致。精确灌溉、施用有机肥和土壤深翻均较对照显著降低了全球增温潜势(GWP)，显著降低单位产量的GWP。上述3种栽培方式的GWP降低主要由于显著降低了CH4的排放，说明通过栽培技术的集成和优化，不仅可以提高产量和养分利用效率，而且还可以获得较好的环境效益。
　　5、稻米品质
　　与当地常规栽培相比，土壤深翻和施有机肥显著增加了稻米的精米率、整精米率、蛋白质含量，降低了垩白米率、垩白面积和垩白度，直链淀粉含量没有显著差异，说明土壤深翻和施有机肥可以改善稻米的加工品质、外观品质、营养品质。
　　以上结果表明，土壤深翻和施有机肥栽培方式可以优化前中期的群体质量，扩大库容;提高叶片光合势和根系活性，促进花后光合同化物向籽粒运转，进而显著提高产量、改善稻米品质和养分利用效率，并减少生产单位产量的环境代价。

目录

论文说明

摘要

1 引言

1．1 我国水稻氮肥利用效率和施肥技术

1．2 水稻节水灌溉技术

1．3 水稻高产群体特征

1．3．1 叶面积动态

1．3．2 茎蘖动态

1．3．3 粒叶比

1．3．4 干物质积累动态

1．3．5 根干重与根冠比

1．3．6 非结构性碳水化合物(NSC)

1．3．7 强弱势粒灌浆特性

1．4 稻米品质

1．5 温室气体排放

1．6 本研究的目的、意义和技术路线

1．6．1 存在问题

1．6．2 研究内容及意义

1．6．3 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验地点与栽培情况

2．2 试验设计

2．3 取样与测定

2．3．1 茎蘖动态

2．3．2 干物重及叶面积

2．3．3 植株非结构性碳水化合物

2．3．4 叶片SPAD值和光合速率

2．3．5 强、弱势粒灌浆

2．3．6 植株氮含量

2．3．7 稻田温室气体

2．3．8 考种与计产

2．3．9 稻米品质测定

2．4 数据处理

3 结果与分析

3．1 产量及其构成因素

3．2 农艺与生理性状

3．2．1 茎蘖动态及茎蘖成穗率

3．2．2 干物质积累

3．2．3 叶面积指数(LAI)

3．2．4 粒叶比

3．2．5 茎鞘中非结构性碳水化合物(NSC)的转运

3．2．6 花后剑叶光合特性

3．2．7 根干重、根冠比及根系氧化力

3．2．8 籽粒灌浆动态

3．3 氮素吸收与利用

3．3．1 吸氮收量与氮肥利用效率

3．3．2 氮素转运

3．4 温室气体排放

3．4．1 温室气体排放通量

3．4．2 全球增温潜势

3．5 稻米品质

4．1 讨论

4．1．1 不同栽培方式的群体生长发育特性与质量指标

4．1．2 不同栽培方式的氮肥吸收利用率

4．1．3 不同栽培方式下的稻田温室气体排放

4．1．4 不同栽培方式下的水稻籽粒品质

4．2 结论

4．2．1 本研究主要结论

4．2．2 本研究创新点

4．2．3 本研究存在的问题与建议

参考文献

致谢

附录

声明