施氮量对川东南冬水田稻鱼共作系统下杂交稻产量和土壤养分的影响

【目的】利用川东南冬水田区连续多年稻鱼共作系统,研究施氮(N)量对免耕栽培杂交稻产量形成和土壤养分的影响,为制定稻鱼共作系统下免耕栽培杂交稻长期、合理的氮肥管理策略提供理论依据。【方法】于2018—2022年在川东南冬水田区开展了5年大田定位试验,供试杂交稻品种为蓉优1015和内6优103,耕作方式为免耕。设置N 0、45、90、135 kg/hm^(2)4个施氮水平,分别记作N_(0)、N_(45)、N_(90)、N_(135)。在水稻收获期,调查杂交稻产量及产量构成因素,分析0—20 cm土层土壤全量和速效氮、磷、钾含量,以及有机质含量和pH,通过回归分析,研究施氮量与水稻产量和土壤养分因子含量变化之间的关系。【结果】稻鱼共作系统下,年份、施氮量对杂交稻产量及产量构成的影响达极显著水平。5年间,杂交稻产量与施氮量均呈极显著正相关(r=0.9070^(**)~0.9720^(**)),与低氮量处理N_(45)相比,N_(90)和N_(135)处理杂交稻产量分别增加了6.37%~26.53%、9.11%~25.11%,单位面积有效穗数和每穗粒数也显著增加。而N_(90)处理杂交稻产量与N_(135)处理相当或更高。逐步回归分析结果表明,杂交稻产量构成(单位面积有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重)与产量的偏相关系数达显著或极显著水平(t=2.20*~9.17^(**))。通径分析结果表明,杂交稻单位面积有效穗数和每穗粒数对产量的直接贡献(分别为0.8754和0.4987)和总贡献(分别为0.6364和0.3598)较大,表明单位面积有效穗数和每穗粒数是影响产量的主要因素。在N_(0)、N_(45)处理下,土壤全氮、碱解氮含量随稻鱼共作年限的增加而下降,而在N_(90)、N_(135)处理下随稻鱼共作年限的增加而增加。土壤全氮、碱解氮含量随施氮量增加而提高,而全磷、全钾、速效磷、速效钾含量则随施氮量增加而下降。杂交稻产量与土壤养分含量呈极显著正相关,可见提高磷素、钾素供给能力是稻鱼共作系统杂交稻高产的重要基础。【结论】川东南冬水田区稻鱼共作系统下,年施氮90 kg/hm^(2)可以提高杂交水稻的单位面积有效穗数和每穗粒数,进而维持甚至提高水稻产量。连续施用中、高量氮肥还可以提升土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾含量,且随稻鱼共作年限延长呈增加趋势;土壤pH值则随稻鱼共作年限延长呈下降趋势。

不同类型冬水田土壤中厌氧甲烷氧化古菌的垂直分布

【目的】厌氧甲烷氧化古菌是厌氧条件下减少甲烷排放的关键微生物,在全球碳素循环中发挥着重要作用,但其在不同类型冬水田土壤中的垂直分布规律尚不清楚。【方法】利用qPCR和16S rRNA测序技术,选择厌氧甲烷氧化古菌的特异性引物DP397F(q)/DP569R(q)和DP142R/DP779R,探究潴育型和潜育型冬水田的耕作层、犁底层和潴育层/潜育层中厌氧甲烷氧化古菌的丰度和生态位分布。【结果】两种类型水稻土中存在大量厌氧甲烷氧化古菌,且古菌丰度值在4.82×106~9.30×107copies/g干土,菌群丰度及其多样性水平均呈现出潴育层/潜育层>犁底层>耕作层。相关性分析表明,两种类型冬水田厌氧甲烷氧化古菌丰度均与pH值呈显著正相关(P<0.05),与SOM、WC和NH4+-N呈显著负相关(P<0.05);厌氧甲烷氧化古菌氧化速率均与SOM、NH4+-N呈显著负相关(P<0.05)。【结论】潴育型冬水田厌氧甲烷氧化古菌多样性高于潜育型冬水田厌氧甲烷氧化古菌多样性,但厌氧甲烷氧化古菌丰度值则相反。两个采样点厌氧甲烷氧化古菌群落结构多样性和丰度值均呈现出随土层深度增加而增加。厌氧甲烷氧化反应在全球甲烷调控和减少海洋和淡水生态系统甲烷释放方面发挥着重要作用,对全球碳素循环具有重要意义。

四川冬水田的历史变迁

四川冬水田的发展史大致可分为清代的兴起与扩展,民国的继承与发展,新中国的改造与缩减三大阶段。水稻种植规模的大小、劳动生产率的高低、水利设施的多少均是影响冬水田发展的因素之一。以往提高农业产出的是改造冬水田的动因;现今提倡恢复冬水田又是出于其水利、生态湿地价值的考虑。冬水田作为一项大规模的水利工程,其之于四川农业、环境乃至气候的作用不容小视。

川东南冬水田杂交中稻进一步高产的栽培策略

以18个杂交中稻组合为材料,研究了川东南冬水田杂交中稻进一步高产的策略及其栽培技术。结果表明,根据该地区日照条件差的生态特点,采用稀植足肥促进扩＂库＂增＂源＂的高产栽培策略,即通过超稀植降低苗峰,改善群体光照条件,提高成穗率,适当降低有效穗数,大幅度提高每穗着粒数,在保持高产适宜叶面积指数条件下扩大库容量;增施氮肥补充光合源,保证在高粒叶比情况下有较好的籽粒充实度。核心技术是栽秧9.0万穴hm^-2、施氮210 kg。2004年、2005年生产示范分别比传统高产栽培技术增产11.86%-18.31%和14.32%-17.76%,其中超高产田验收产量高达10.81-11.05 t·hm^-2,创该生态区杂交中稻高产历史纪录。

耕种制度对西南地区冬水田甲烷排放的影响

1995年5月15日～1997年5月15日两年在田间条件下研究我国西南地区冬水田甲烷排放量及耕种制度的影响。结果表明：冬水田水稻生长期甲烷排放通量在0．47～171．12mg／m2·h间，平均值达33．91mg／m2·h并且在每年长达250～280天的非水稻生长期内仍在排放甲烷，排放通量在2．51～54.52mg／m2·h间，平均为13.24mg／m2·h，使得冬水田甲烷年累积排放量高达165．82g／m2，是目前世界上各类稻区各类利用方式下甲烷排放量最大的一类稻田。与冬水田相比，半旱垄作（中稻）能减少甲烷年累积排放量3.36％和33．53％；而水稻生长期半旱垄作（稻麦）和水旱轮作（稻麦）甲烷排放通量比冬水田低34．11％和38．47％～66．65％，甲烷年累积排放量只占冬水田的36.7％和11．96％～34．27％。采用半旱垒作（稻麦）和水旱轮作（稻麦）是减少我国西南地区冬水田甲烷排放量最有效的方法之一。

冬水田杂交中稻组合类型对强化栽培的适应性

以18个杂交中稻组合为材料,进行强化栽培和传统栽培试验,研究了组合类型与强化栽培的关系。结果表明,强化栽培和传统栽培的稻谷产量差数与组合的每穗粒数呈极显著负相关。小穗型组合在强化栽培条件下,虽然有效穗数有所下降,但着粒数大幅度提高,总颖花量增加,最终比传统栽培增产;与此相反,大穗型组合在强化栽培条件下,因分蘖力较弱,有效穗较传统栽培明显下降,结实率也大幅度下降,尽管着粒数增加较多但仍减产。传统栽培条件下着粒数不超过170粒的中小穗型组合可作为强化栽培参考的品种指标。强化栽培的增产作用与土壤肥力有关,在上、中等肥力下,强化栽培比传统栽培显著或极显著增产,下等肥力田两种栽培方式间产量差异不显著。

冬水田休闲期温室气体排放通量的研究

冬水田生态系统在西南地区大面积存在,长期淹水,其温室气体排放可能对中国温室效应有重要贡献。采用静态箱-气相色谱法对川中丘陵地区冬水田休闲期温室气体排放通量进行了原位观测研究,获得冬水田休闲期CH4、CO2、N2O的平均排放通量依次为5.37mg·m-·2h-1、81.88mg·m-·2h-1、0.01μg·m-·2h-1。同时研究发现,冬水田休闲期温室气体排放通量具有明显的动态变化,土壤温度和水分在很大程度上影响着3种温室气体的排放通量。研究还表明,改冬水田为水旱轮作可减少甲烷排放。

冬季水分管理和水稻覆膜栽培对川中丘陵地区冬水田CH_4排放的影响

采用静态箱-气相色谱法观测冬季水分管理和水稻覆膜栽培对川中丘陵地区冬水田全年的CH_4排放通量。试验设置持续淹水(CF)、冬季直接落干+稻季淹水(TF)与冬季覆膜落干+稻季覆膜(PM)3个处理。结果表明,冬季休闲期,CF、TF和PM处理CH_4排放分别为16.1、1.4 g/m^2和2.7 g/m^2;水稻生长期,CF、TF和PM处理CH_4排放分别为57.7、27.7 g/m^2和13.5 g/m^2。相较于CF处理,TF与PM处理分别减少其全年CH_4排放60.6%和78.0%。TF与PM处理水稻生长期CH_4排放峰值分别较CF处理低33.0%和56.1%。休闲期,TF、PM处理厢面与厢沟区域CH_4排放与土壤温度显著正相关(P<0.05),与土壤氧化还原电位(土壤Eh)显著负相关(P<0.05),而CF处理CH_4排放仅与土壤温度显著正相关(P<0.05)。水稻生长期,CF处理CH_4排放与土壤温度显著正相关(P<0.05),与土壤Eh显著负相关(P<0.05),TF处理CH_4排放仅与土壤Eh显著负相关(P<0.05),PM处理厢沟CH_4排放与土壤Eh显著正相关(P<0.05)。各处理水稻生长期土壤可溶性有机碳含量(DOC)与微生物生物量碳含量(MBC)显著高于休闲期(P<0.05)。研究结果为进一步研究冬水田全年CH_4排放规律及寻求有效的减排措施提供数据支撑和科学依据。

冬水田杂交中稻小苗超稀栽培对水稻生长的影响

以杂交中稻Ⅱ优 7号为材料 ,研究了移栽叶龄、本田栽秧密度和施氮量等对产量和植株性状的影响。结果表明 ,在中上等肥力冬水田采用每公顷施纯氮 195kg ,4叶左右移栽 ,每公顷栽 7.5万～ 9.0万穴 ,每穴栽单株的小苗超稀栽培技术 ,能够达到或超过传统高产栽培技术的产量水平 ,且具有省种、省工、矮化植株、减轻纹枯病等优点 ;但尚需解决抽穗不整齐。

冬水田杂交中稻栽秧密度与方式互作对头季稻及再生稻生长的影响

以杂交中稻川江优527为材料,在冬水田条件下研究了6个栽秧密度与等行距和三角形2种栽秧方式对杂交中稻及其再生稻的影响。结果表明,在相同栽秧密度条件下,等行距比三角形显著增产,但增产程度与栽秧密度呈显著负相关关系。头季产量、再生稻产量及两季总产均以中等密度(15.16万穴/hm2)的等行距栽培为佳。等行距增产的原因在于,等行距的秧苗分布较均匀,致使穴间光照分布合理、促进了秧苗个体生长。

冬水田区杂交中稻高产组合的库源特征研究

以30个杂交中稻组合为材料,分别在3类冬水田(夏旱田、普通田和囤水田)种植下,研究了稻谷产量与库源性状的关系。结果表明,杂交中稻产量受稻田类型影响极大,30个杂交组合在不同稻田类型的产量变异趋势一致,筛选出7个杂交中稻组合在3类稻田均能获得高产。冬水田杂交中稻高产栽培的目标是在保证较高颖花量基础上,进一步提高结实率和千粒重。理论产量和产量潜力分别与穗粒数和库容充实度呈抛物线关系,在3类稻田均可获得高产的杂交中稻组合的库源特征:穗粒数160～200粒、最高苗332.98～360.98万/hm2、有效穗200.14～225.24万/hm2、结实率77.56%～82.38%、千粒重29.06～30.32 g、颖花量3.61～3.98朵/m2、叶面积指数5.69～6.59、粒叶比0.55～0.70朵/cm2、单穗重4.00～4.51 g。为水稻育种者鉴定高产组合和生产部门筛选适宜冬水田区不同类型稻田的品种提供了科学依据。

四川冬水田区杂交稻抛秧栽培技术研究

本文根据目前四川省农村劳动力结构的变化和青壮年劳力短缺的实际，研究了冬水田区杂交稻抛秧栽培的育秧方式、本田技术等。肯定了冬水田区杂交稻抛栽的可行性，并提出了中苗秧的标准和相应的高产技术，可供指导该项技术在省内推广。

冬水田杂交中稻品种适应氮肥后移的筛选指标

【目的】水稻采用前氮后移的施肥方式有利于提高氮肥利用效率并获得高产,但不同杂交组合是否适应尚无研究报道。为此,本文以20个杂交中稻组合为材料,研究了施氮方式与杂交组合间的产量及库源结构的互作效应。【方法】在冬水田高产栽培条件下,试验设"前氮后移(底肥∶促花肥∶保花肥=6∶2∶2)"与"重底早追(底∶蘖=7∶3)"两种施氮方式,采用裂区设计,以施氮方式为主处理,杂交组合为副处理进行田间试验。对两种施氮方式的产量差值与各施氮方式下产量性状间进行了相关、回归与通径分析。【结果】20个杂交组合分别在两种施氮方式下的产量相关性状均达极显著,方差分析F值8.89 149.08(P<0.01)。两种施氮方式下,20个杂交组合的产量性状及粒叶比的成对数据平均值的差异显著性分析表明,前氮后移处理的有效穗数比重底早追显著降低,但其结实率和千粒重分别显著或极显著提高,最高苗数、穗粒数和粒叶比在两种施氮方式间差异不显著。不同杂交组合在两种施氮方式间的产量表现不尽相同。20个杂交组合前氮后移平均产量8981.90 kg/hm2,比重底早追增产1.62%;前氮后移处理中,内5优306、蓉18优447、内5优317和川谷优7329四个组合不仅产量较高,而且均分别比重底早追法极显著增产。前氮后移比重底早追的增产效果与两种施氮方式下杂交组合的穗粒数呈极显著负相关,相关系数分别为-0.7870和-0.7986(P<0.01)。其原因在于,穗粒数较少的组合,其分蘖力较强,在前氮后移情况下,仍能确保较多的有效穗数,而且穗粒数和结实率因施用穗肥有一定提高,最终表现为"前氮后移"比"重底早追"法显著或极显著增产;而穗粒数过大的组合,其分蘖力较弱,在前氮后移前期施氮量较少情况下,因最高苗数明显不够,有效穗数显著下降,加之穗粒数有所降低而减产。【结论】前氮后移增产量(y)与杂交组合穗粒数(x)的关系可表述为y=2607.9-11.02x(R2=0.6308)。大面积生产中,穗粒数≤237粒可作为采用前氮后移施肥法的杂交组合品种的选择指标。

冬水田施氮对杂交中稻氮、磷、钾含量及干物质积累与分配的影响

以18个杂交中稻组合为材料,在施氮与不施氮条件下,研究了施氮对杂交中稻氮、磷、钾及干物质积累与分配的影响。结果表明,肥料稻谷生产效率表现为磷素(292.47～328.04 g grain/g P)>钾素(95.39～107.12 g grain/g K)>氮素(57.35～70.35 g grain/g N),氮、磷、钾素的稻谷生产效率与籽粒收割指数间呈极显著正相关;施氮后植株的氮、磷、钾和干物质积累量均随之增加,且磷的增加量高于钾,但增加量均以分配到茎鞘和叶片为主。施氮植株比不施氮植株内氮、磷、钾积累量提高是生物产量和氮、磷、钾含量共同作用的结果,而且因氮、磷、钾含量提高的作用(66.30%～80.16%)大于生物量增加的作用(19.84%～33.70%)。植株氮、磷、钾含量分别与其稻谷生产效率呈极显著负相关,18个杂交中稻组合地上部植株氮、磷、钾的积累量比为1∶0.20～0.21∶0.61～0.66,其中73%～80%的氮和磷被籽粒吸收,73%～75%钾分配到茎叶。

川东南冬水田单季籼稻高效施氮技术分析

以川东南冬水田地区水稻主推品种＇川香9838＇为材料,采用二因素随机区组设计研究了单季籼稻的高效施氮技术。结果表明：水稻的干物质积累总量、氮积累总量随施氮量增加而增加,氮肥适量后移做穗肥有利于水稻干物质的积累与分配,有利于提高氮农学利用效率和表观利用率,有利于平衡增加水稻产量各构成要素,实现足穗、大穗高产。其中,m（底肥）：m（穗肥）=6：4的前氮后移方式较m（底肥）：m（蘖肥）=7：3的传统施氮方式增产水稻3.60%～7.11%。从兼顾水稻高产与氮肥高效的角度,川东南冬水田地区水稻生产可采用中氮水平（10 kg/666.7 m^2）结合m（底肥）：m（穗肥）=6：4的施氮方式,实际产量可达8 721.75 kg/hm^2,氮农学利用效率为12.9 kg/kg,氮表观利用率为43.0%。

重庆冬水田地区单季籼稻磷钾高效配施方案研究

为了提高以重庆为代表的冬水田地区稻田磷钾养分利用率和单季籼稻的单产水平,以重庆水稻生产主导品种‘渝香203’为材料,通过田间试验研究冬水田地区单季籼稻的磷钾利用特点和磷钾高效配施方案。结果表明,水稻植株组织总的含磷率随施磷量增加而增加,磷收获指数呈先增加后降低的趋势;植株总的含钾率及钾收获指数变化具有类似特点。磷、钾表观利用率随磷、钾用量相应增加而先上升后下降。N150P75K90处理的磷、钾农学利用效率较高,分别为13.07kg/kg、7.80kg/kg。高效的氮磷钾处理为N150P75K90,实际产量为8194.50kg/hm2,其配施方案为氮:磷:钾=2:1:1.2。

冬水田杂交中稻机插秧高产配套技术研究

以目前四川省水稻生产上推广的10个杂交中稻组合为材料,研究了冬水田机插秧适宜的品种特性与高产栽培技术。结果表明,机插秧因籽粒灌浆期比手插秧长,全生育期比手插平均长1.9 d;机插秧平均最高苗数、有效穗数、结实率均比手插秧高,但每穗粒数和千粒重要比手插秧低,最终产量比手插秧高12.3 kg/667 m^2,增产2.54%。品种的最高苗数与机插秧增产程度呈显著负相关,机插秧以选择分蘖力中上等品种为宜,辐优6688、D香707、蓉稻415、川农优498、协优027、川香317可作为机插秧的主推品种。机插秧高产栽培技术要点:播种量80 g/盘;每667 m^2施纯氮6~9 kg,采用传统的"重底早追"的施氮方式;于4.5叶期按29.7 cm×19.8 cm规格移栽。

四川冬水田区免耕移栽对杂交稻产量形成的影响

为探明免耕移栽对杂交稻产量形成的影响,以川香9838为材料,于2010-2013年在冬水田条件下进行不同栽培方式对杂交稻产量影响的试验。结果表明,与翻耕移栽相比,免耕移栽处理结实率和千粒重较高,产量平均增加了2.27%。可见,冬水田区水稻生产可采用免耕移栽代替传统的翻耕移栽,还能节省整田费用1 875元/hm^2以上。

冬水田杂交中稻氮肥运筹对稻米品质的影响

2011年和2012年,以杂交中稻川香优9838为材料,在冬水田条件下研究了氮肥运筹对稻米品质的影响。结果表明,氮肥施用量和后移比例对糙米率、整精米率、垩白粒率、胶稠度、直链淀粉含量均没有显著影响;施氮量与垩白度呈极显著负相关,与蛋白质含量呈极显著呈正相关,对米粒长宽比的作用不显著;氮肥后移比例对垩白度的作用年度间表现不一致,对蛋白质的影响处理间差异不显著。

不同栽培方式对杂交中稻产量及冬水田肥力的影响

以杂交中稻川香9838为材料,于2010-2015年进行了冬水田耕作方式、栽插密度、施氮量与栽秧方式4个因素对杂交中稻产量影响的定位研究。结果表明,耕作方式、施氮量、栽秧方式这3个因子各水平间产量差异不显著,密度间产量差异极显著;因各因素间的互作效应显著,24个处理间的产量差异均不显著(F=0.89)。究其原因,翻耕、高密、高氮虽然其干物质生产量高,从土壤中吸收的氮素也较多,但因氮素利用率不如低密处理高,最终没能表现出增产效果。笔者认为,冬水田采用"免耕、栽插密度12万丛/hm2、施氮量120 kg/hm2和等行距栽培",可在保证较高产量前提下,大幅降低水稻生产成本。第5年定位结束后,各处理稻田土壤养分析结果表明,翻耕、高密和高施肥量处理下稻田土壤肥力较高,但从第5年定位试验结束后的后效试验(不施肥、相同栽培密度)产量看,翻耕>免耕,密度12.00万丛/hm2>18.75万丛/hm2。可见,在连续免耕和高密种植5年后,虽然产量水平没有下降,但其水稻地力产量下降。