不同覆蓋方式下旱植水稻N、P、K吸收特性研究

卓儒洞，張玉燭，劉 洋

(1吉首大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，湖南張家界427000;2湖南省水稻研究所，長沙410125)

農(nóng)業(yè)因旱受災(zāi)呈現(xiàn)明顯的加重趨勢，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的威脅愈加突出[1，2]。近年來，我國農(nóng)業(yè)節(jié)水得到了較快發(fā)展，在一定程度上緩解了農(nóng)業(yè)水資源的供需矛盾，但與我國水資源短缺的形勢和社會發(fā)展的要求相比，農(nóng)業(yè)節(jié)水的發(fā)展速度和規(guī)模仍然嚴(yán)重滯后。實踐證明，采用各種節(jié)水技術(shù)，農(nóng)業(yè)節(jié)水增產(chǎn)效果十分明顯，如噴灌、微灌、渠道防滲及管道輸水可分別比漫灌節(jié)水50%，60% ～70%，20% ～30%[3～5]。覆膜旱作實行旱管旱長，是一種新型水稻節(jié)水栽培方式[6～8]。目前對覆蓋旱作水稻N、P、K吸收特性的研究頗少，相關(guān)研究主要集中于常規(guī)栽培模式。趙慶雷等研究認為，長期不同施肥模式顯著改變了0～20 cm土壤P素肥力特性和水稻對土壤P素的吸收利用，對20～40 cm土壤P素肥力影響不大[9]。馬力等認為長期施肥使水稻土表層有機碳含量顯著升高，施有機肥和秸稈還田較單施化肥更能促進表層有機碳累積[10]。本研究以不同覆蓋方式為處理，測定了旱作水稻各時期葉片、莖稈及稻谷中的N、P、K含量，分析了覆蓋方式對旱作水稻群體營養(yǎng)吸收特性的影響，并計算出全生育期的吸收量，以期為水稻旱作栽培技術(shù)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

供試材料為超級雜交稻P88S/1128，由湖南省雜交水稻研究中心提供。試驗于2009年在湖南省水稻研究所試驗地進行，5月15日播種，10月6日收割，全生育期共145 d。每公頃施復(fù)合肥(N∶P∶K為 12∶5∶8)500 kg、枯餅500 kg、尿素100 kg，移栽前作基肥一次性施入。常規(guī)大田育秧，采用旱作試驗，土壤自然曬干，用機械粉碎泥土后做廂旱作栽培。試驗設(shè)覆膜旱作(T1)、稻草覆蓋旱作(T2)和液體膜覆蓋(T3)3種覆蓋方式，以裸地旱作(CK)為對照。其中覆膜旱作于移栽前在廂面上覆蓋一層地膜，邊緣用泥土扎實壓緊，土壤含水量保持不低于60%;稻草覆蓋處理在分蘗期前將稻草均勻地鋪放于廂面，其密度以看不見泥土為標(biāo)準(zhǔn);液體膜覆蓋處理于分蘗盛期將液體膜以1∶1的比例對水，用噴霧器均勻噴灑于廂面，噴灑量為200 kg/hm2。各處理4次重復(fù)，小區(qū)面積為24 m2，栽植密度均為19.8 cm×26.4 cm，每穴2～3苗。于移栽、返青期(6月5日～6月12日)和抽穗揚花期(8月6日～8月18日)灌溉，灌溉期間保持田間3～5 cm的水層，其余栽培管理按常規(guī)高產(chǎn)栽培執(zhí)行。

1.2 測定方法

于分蘗末期、齊穗期、乳熟期和成熟期在大田隨機取樣，各小區(qū)取5株，分莖、葉、穗3部分殺青烘干后稱重。用粉樣機粉碎樣品后，N用凱氏定氮法，P用鉬銻抗比色法，K用火焰光度計進行分析測定。植株各器官礦質(zhì)元素吸收總量等于各器官干物質(zhì)重量乘以各器官中礦質(zhì)元素含量;植株礦質(zhì)元素積累總量等于成熟期各器官(莖、葉、穗)中積累量總和;成熟期單位面積積累總量等于成熟期單株積累量乘以單位面積株數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

一般數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用Excel 2003軟件分析，方差分析利用SPSS 13.0軟件采用One－Way ANOVA方法分析，多重比較用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 N、P、K 含量

圖1表明，旱植條件下，水稻植株N素總含量在整個生育期表現(xiàn)為先增后減的單峰變化趨勢，植株N素總含量從分蘗末期至齊穗期不斷增加，齊穗后開始漸減，成熟期降至最低。

圖1 旱植水稻各時期莖、葉、穗中全N含量

從不同器官中N素含量來看，分蘗末期稻草覆蓋處理莖稈、葉片 N素含量最高，分別為17.65、24.85 g/kg，表明稻草覆蓋栽培有效提高了分蘗期植株對N素營養(yǎng)的吸收，為大群體的建立打下基礎(chǔ);齊穗期莖稈和葉片中N素含量有所下降，其中地膜覆蓋處理的葉片N素含量下降幅度最小，與分蘗末期相比僅下降0.42 g/kg，而稻草、液膜、裸地覆蓋處理葉片中 N素含量大幅降低，分別下降了5.15、2.14和3.02 g/kg，限制了葉片光合作用的提高;乳熟期稻草覆蓋處理的莖、葉含N量高于其它處理;隨著葉片衰老，成熟期葉片N素含量大幅下降，與乳熟期相比地膜、稻草、液膜、不覆膜(CK)處理分別降低了 6.20、11.17、9.10 和 10.02 g/kg，而莖稈N素含量略有上升，提高了水稻抗倒伏能力。4種處理稻穗中N素含量都以齊穗期最高，在15.90～16.80 g/kg之間，乳熟期有所下降，之后又開始上升直至成熟收割。方差分析表明，齊穗期地膜覆蓋處理下葉片及莖稈中N含量顯著高于其他處理，成熟期CK的葉、莖、穗中的N素均低于3種覆蓋處理，其中與液膜覆蓋處理差異均達p＜0.05顯著水平。

圖2 旱植水稻各時期莖、葉、穗中全P含量

從圖2可以看出，整個生育期旱植水稻體內(nèi)P素總含量于分蘗末期至齊穗期逐漸增加，齊穗期增至最高，之后開始下降，直至成熟收割。從不同時期來看，分蘗末期莖稈P素含量較高，在4.16～4.72 g/kg之間，遠遠高于葉片;齊穗期葉片P素含量與分蘗末期相差不大，而莖稈中N素含量大幅下降，其中以不覆膜處理下降最為明顯，達0.95 g/kg之多;乳熟期間莖稈P素含量高于葉片和稻穗，稻穗中P含量地膜＞液膜＞稻草＞不覆膜;成熟期莖稈和葉片中P素含量都降至最低，稻穗P素含量顯著提高，其中以稻草處理最高，達3.70 g/kg，液膜覆蓋處理次之，不覆膜最低，為3.10 g/kg。葉片與莖稈中P素含量的變化有所不同，分蘗末期至乳熟期葉片中P含量變化不大，成熟期略有減少;莖稈中P含量分蘗末期最高，之后隨著生育進程呈遞減趨勢。葉片中P素含量在各個時期略有差異，但未達顯著水平;莖稈中處理差異較大，在齊穗期和乳熟期，稻草覆蓋處理均顯著高出液膜覆蓋和不腹膜處理;成熟期稻草覆蓋處理下稻穗中P素含量最高，且與其他處理差異顯著。結(jié)果表明，稻草覆蓋有利于P素營養(yǎng)向穗部轉(zhuǎn)運。

圖3表明，旱植水稻體內(nèi)K素含量以分蘗末期最高，齊穗期降至最低，乳熟期和成熟期又有所升高。從不同器官來看，葉片中K素含量在整個生育期內(nèi)變化幅度小，維持在11.68～17.14 g/kg之間;相對于葉片，莖稈的K素含量則變化明顯，分蘗末期含量高于其它幾個時期，最高的液膜覆蓋處理達到37.17 g/kg，齊穗期莖稈K素含量降至最低，后期又有所升高;稻穗中K素含量較低，其中齊穗期最高，4種處理間差異不明顯，乳熟期隨著稻穗明顯增重，對K素起到了稀釋作用，使得地膜、稻草、液膜和不覆膜處理的稻穗K素含量分別下降了48.6%、42.3%、47.6%和39.3%，成熟期稻穗K素含量降至最低，僅為2.40～3.08 g/kg。葉片中K素含量的處理間差異主要表現(xiàn)在前期(分蘗末期)和后期(成熟期)，而在中期(齊穗期、乳熟期)則差異不大;莖稈中K素含量在各個時期處理間均有較大差異，尤其在乳熟期間，不同處理間差異均達顯著水平;穗部中K素含量差異不明顯。

圖3 旱植水稻各時期莖、葉、穗中全K含量

2.2 N、P、K 積累量

從圖4可以看出，旱植水稻植株N、P、K營養(yǎng)元素在各個時期積累量占收獲期植株累積量的百分比隨著植株的生長發(fā)育進程呈線性增加。從不同生育階段來看，移栽至分蘗末期水稻吸收了大量N、P、K營養(yǎng)元素，其中N的吸收占了全生育期總吸收量的47.09% ～63.72%，P的吸收占了 46.06% ～65.67%，K的吸收占了69.19% ～80.16%。由此可見，移栽至分蘗末期是旱植水稻吸收營養(yǎng)元素的主要時期，尤其是對K的吸收，因此，移栽之前應(yīng)施足基肥，以滿足水稻前期生長對肥料的需求;分蘗末期至齊穗期間，旱植水稻對N、P的吸收仍維持在較高水平，吸收了全生育期20.37% ～26.44%的N素營養(yǎng)和22.59% ～46.17%的P素營養(yǎng)，而對K的吸收僅有全生育期吸收總量的10%左右;齊穗至乳熟期是K素的又一主要吸收時期，在此期間吸收了全期14.30% ～21.66%的K素營養(yǎng)，而對N、P的吸收不多;成熟期間旱植水稻對N、P、K營養(yǎng)元素仍有少量吸收。

圖4 旱植水稻N、P、K各時期積累百分量

從表1可以看出，所有覆蓋方式下，旱植水稻對N、P、K營養(yǎng)元素的吸收量均表現(xiàn)為K＞N＞P，被吸收的營養(yǎng)元素中56.77%～62.95%的N素和64.58% ～69.87%的P素轉(zhuǎn)運至穗部，而K素則主要儲存在莖稈中，占吸收量的69.94% ～72.58%;從不同栽培模式比較來看，地膜、稻草、液膜覆蓋處理對N、P、K營養(yǎng)元素的吸收量都顯著高于不覆膜對照，表明覆蓋栽培增強了旱植水稻對營養(yǎng)元素的吸收能力，其中以地膜覆蓋處理最為明顯。

表1 成熟期單位面積水稻植株N、P、K積累總量(kg/hm2)

3 小結(jié)

試驗研究表明，旱植水稻植株N、P、K營養(yǎng)元素各個時期的積累量占收獲期植株累積量的百分比隨著植株的生長發(fā)育進程呈線性增加，與安利等對鹽粳218的研究結(jié)果相似[11]。與對照相比，地膜、稻草、液膜覆蓋處理對N、P、K營養(yǎng)元素的吸收量都有所提高，尤其是地膜覆蓋栽培下，葉片對N素的吸收和莖稈對K素的吸收顯著提高，有利于增強群體光合能力和后期抗倒伏能力。

從積累進度來看，移栽至分蘗末期是旱植水稻吸收N、P、K營養(yǎng)元素的主要時期，其中 N、P、K 的吸收量占了全生育期總吸收量的47.09%～63.72%、46.06% ～65.67%和69.19% ～80.16%;分蘗末期至齊穗期間，旱植水稻對N、P的吸收較多，而對K的吸收很少;齊穗至乳熟期是K素吸收的又一主要時期;成熟期間旱植水稻對N、P、K營養(yǎng)元素僅有少量吸收。

[1]張家團，屈艷萍.近30年來中國干旱災(zāi)害演變規(guī)律及抗旱減災(zāi)對策探討[J].中國防汛抗旱，2008，18(5):47－52.

[2]王晗生，王青寧.保水劑農(nóng)用抗旱增效研究現(xiàn)狀[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2001，19(4):38－45.

[3]杜天軍.淺析我國水資源的現(xiàn)狀及發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)的必要性[J].中國西部科技，2009，8(36):59－60.

[4]戚鳳秀.淺談山地丘陵發(fā)展噴灌技術(shù)及應(yīng)用[J].科技致富向?qū)В?012，(20):292.

[5]孫夫建.灌區(qū)微灌節(jié)水技術(shù)措施研究[J].科技促進發(fā)展，2012，(2):175－176.

[6]劉 洋，張玉燭，王學(xué)華，等.水稻覆膜栽培研究現(xiàn)狀與展望[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，(2):55 －58.

[7]吳叔康，吳良歡.水稻覆膜旱作節(jié)水肥高產(chǎn)栽培技術(shù)研究及應(yīng)用[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報，2006，19(B09):152 －161.

[8]劉 洋，張玉燭，王學(xué)華，等.覆蓋方式對旱作水稻干物質(zhì)積累的影響[J].作物研究，2010，24(2):83－86.

[9]趙慶雷，王凱榮，馬加清，等.長期不同施肥模式對稻田土壤磷素及水稻營養(yǎng)的影響[J].作物學(xué)報，2009，35(8):1539－1545.

[10]馬 力，楊林章，慈 恩，等.長期不同施肥處理對水稻土有機碳分布變異及其礦化動態(tài)的影響[J].土壤學(xué)報，2009，(6):1050－1058.

[11]安 利，付立東，劉景云.氮磷鉀肥不同施入量對水稻新品種鹽粳218產(chǎn)量的影響[J].北方水稻，2011，41(2):21－24.