长期覆膜旱作和施用包膜尿素对水稻产量、氮肥利用率及土壤养分的影响

水稻覆膜旱作栽培(non-flooding plastic film mulching cultivation,PM)是以地膜覆盖为核心来实现水稻节水生产的综合集成创新技术。然而,在覆盖地膜后,氮肥只能在移栽前作为基肥一次性施用,导致水稻前期营养生长过盛和生育后期潜在缺氮,从而限制了水稻高产。聚合物包膜尿素(polymer coated urea,CR)是一种控释氮肥,在传统淹水栽培(traditional flooding cultivation,TF)模式下已成为提高作物产量和氮肥利用率的最佳管理措施之一,但尚未在PM模式下进行长期定位试验评估。本研究以高产中熟籼型杂交稻‘两优培九’为供试水稻品种,比较在PM和TF 2种栽培模式下施用CR和普通尿素(urea,UR)对水稻产量、氮肥利用率及土壤养分含量的影响。结果表明:与UR相比,在TF和PM模式下施用CR使水稻氮肥利用率分别提高9.2%和15.4%(P<0.05),使水稻产量分别提高8.6%和15.0%(P<0.05)。与TF模式相比,PM模式加速了土壤有机质的分解,降低了土壤全氮、碱解氮含量。与施用UR相比,在PM模式下施用CR能缓解土壤全氮、碱解氮含量的下降,并使经济效益提高16.8%。综上所述,施用CR是解决在PM模式下水稻生育后期缺氮问题的有效途径。

水稻覆膜旱作对根叶性状、土壤养分和土壤微生物活性的影响

研究了水稻覆膜旱作、裸地旱作、常规水作处理对根系形态、叶片水势、土壤养分、土壤微生物数量和土壤酶活性的影响。结果表明，覆膜旱作能改善水稻田间的生态环境，提高早季土壤温度1～3℃。与裸地旱作相比，覆膜旱作能增加抽穗期水稻根系的总根长、比根长，而这些指标与常规水作差别不大。在水稻抽穗期，无论是剑叶还是倒2叶的水势，均有如下趋势：水作〉覆膜旱作〉裸地旱作，但均未达到显著水平。不同处理对叶片叶绿素含量的影响在分蘖期差异不大，中后期覆膜旱作明显高于裸地旱作和常规水作，抽穗期分别增加29．44％和15．15％，成熟期则为74．4％、38．9％。覆膜旱作能显著增加水稻的有效穗数，早季和晚季产量比裸地旱作增产10．6％和12．5％，而与常规水作差别不大。与裸地旱作和常规水作相比，覆膜旱作土壤养分含量在分蘖期除了全磷、速效氮显著增加外，其他指标差异不大。而抽穗期则由于覆膜后作物对养分的消耗加大从而使土壤养分含量下降，特别是总磷、速效磷、速效钾与常规水作相比显著下降，分别降低25．9％，31．9％，16．2％。而成熟期则大多指标与常规水作相比有所下降，但未达到显著水平。与常规水作栽培相比，覆膜旱作能增加土壤微生物细菌、真菌、放线菌2．5倍，显著增加土壤过氧化氢酶和蔗糖酶的活性，而土壤脲酶活性则差异不大。土壤过氧化氢酶活性在分蘖期、抽穗期、成熟期分别增加13．8％，81．3％，17．4％，蔗糖酶活性则分别增加42．8％，28．8％和69．9％。

水稻覆膜旱作节水节肥高产栽培技术

淹水种植的水稻栽培方式，其耗水量惊人，水资源浪费严重，而且费工费时成本高，大量化肥、农药的使用还带来一系列令人担忧的环境问题．水稻具有半水生性特点，其生理需水量只占总需水量的３０％～４０％，生态需水却占６０％～７０％．因此，在满足水稻高产生理需水的前...

水稻覆膜旱作对稻田土壤微生物生态质量的影响

在淹水栽培和覆膜栽培方式下 ,通过田间试验研究了土壤微生物生态质量随水稻生长期的变化情况。研究结果表明 ,土壤微生物生态质量随着水稻生长期延长而降低 ,土壤物质周转和循环速度减慢。与淹水栽培方式相比 ,无论是在水稻分蘖期还是灌浆期 ,在覆膜栽培方式下土壤微生物生物量相对较高 ;土壤电子运输系统活度更强 ;土壤蛋白质和土壤总酚含量更高。这说明与淹水栽培方式相比 ,覆膜栽培方式有利于改善土壤微生物生态质量 。

覆膜旱作对水稻生长发育及某些生理特性的影响

在田间条件下研究了覆膜旱作和常规水作对水稻生长发育及生理特性的影响.结果表明,覆膜旱作稻比常规水作稻分蘖快且多,最高分蘖数可提高168%,差异极显著.覆膜旱作稻根系具有较高氧化力、还原力及硝酸还原酶活性,与常规水作稻间差异均达显著水平.覆膜旱作稻产量可高达8164kg/hm2,常规水作稻产量为7846kg/hm2,增产幅度3.4%～11.9%,有效穗数的增加是其产量提高的重要原因.

早稻直播覆膜旱作对灌浆成熟期根叶生理特性及产量的影响

对早稻直播覆膜旱作与常规水作栽培对灌浆成熟期根叶生理特性及产量的影响进行了比较研究。与常规水作栽培水稻相比,直播覆膜旱作早稻千粒重显著下降,是导致产量明显下降的主要原因之一。而粒重的下降则主要归因于直播覆膜旱作较常规水作水稻灌浆成熟期根叶生理机能的衰退要快,表现为根系活力、叶片叶绿素含量、叶面积指数、净光合速率等下降较快,叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶等保护酶活性迅速下降,而丙二醛含量较高,使籽粒干物质积累受阻,揭示出提高灌浆成熟期根叶生理机能是进一步提高直播覆膜旱作早稻粒重和最终产量的重要途径。

基于CERES-Rice模型的覆膜旱作稻田增温效应模拟

水稻覆膜旱作技术具有显著的节水、增温、防污和减排效应,是节水稻作技术体系的重要措施之一,将CERES-Rice模型用于覆膜旱作条件时,必须首先解决覆膜增温效应的准确模拟问题。该文拟应用热量传输理论及目前旱地作物生产系统中采用的覆膜增温效应模拟方法,来模拟水稻覆膜旱作生产体系中的增温效应,从而为完善CERES-Rice模型并使其能用于覆膜旱作水稻的生长模拟奠定基础。参数调校与模型检验验证通过2013、2014年在湖北房县开展的2 a水稻覆膜旱作田间试验来进行,共涉及淹水(对照)、覆膜湿润栽培和覆膜旱作共3个水分处理,分别对2个生长季、2个覆膜处理地表5 cm及地下10、20 cm处温度的变化过程进行了模拟,结果表明:经过参数调校后,所建立的覆膜增温模型可较好地模拟覆膜稻田地表和剖面上土壤温度的变化规律,地表5 cm处土壤温度模拟值与实测值的均方根差、相对均方根差分别低于1.8℃和10%,相关系数在0.89以上(P<0.01);尽管地下10、20 cm处的模拟误差稍大,也基本可满足要求,相应的均方根误差<3.2℃,相对均方根差<15%,相关系数>0.65(P<0.01)。

改进CERES-Rice模型模拟覆膜旱作水稻生长

覆膜旱作是节水稻作生产体系的重要措施之一,采用CERES-Rice模型模拟覆膜旱作水稻生长需另外考虑覆膜的增温效应和根系层土壤水分布差异及由此所带来的影响。该文借鉴部分旱地作物的相关研究成果,对原CERES-Rice模型中的积温和土壤温度、蒸发和土壤水分胁迫等模拟计算过程进行了改进,并进一步通过2个水稻生长季的田间试验予以验证。试验于2013、2014年在湖北房县进行,共涉及淹水(对照)、覆膜湿润栽培和覆膜旱作共3个水分处理,采用原模型和改进模型分别对2个生长季、2个覆膜处理的生育期、叶面积指数与地上部干物质质量的变化过程及产量进行模拟。结果表明:原CERES-Rice模型难以准确刻画覆膜旱作水稻的生长发育过程,经改进后,模拟效果大大改善,可有效反映环境变化(水分、温度)对覆膜水稻生育进程的影响和产量形成,维持生育期与产量模拟的相对误差在15%以内;覆膜水稻叶面积指数的动态模拟基本满足要求,其均方根差≤1.54 m^2/m^2、相对均方根差≤27%、建模效率≥0.85;对覆膜水稻地上部干物质质量变化过程的模拟也呈现出较好的效果,均方根差和相对均方根差分别小于1 490 kg/hm^2、16%,建模效率则高于0.95。总体而言,经改进后的CERES-Rice模型基本可满足要求,较好地用于模拟覆膜旱作水稻的生长发育规律。

不同生态稻区覆膜旱作稻氮营养生理及抗逆生理特性探讨

不同生态稻区生态环境和栽培管理方式不同,覆膜旱作稻氮营养生理和抗逆生理与常规水作稻有些异同,尤其是体内NO3-N和NH4+N含量及分布差异很大.杭嘉湖平原区覆膜旱作稻生长前期受干热天气影响,其分蘖期、拔节期、孕穗期体内NO3-N含量较水作稻有不同程度的降低,而NH4+N含量则极显著提高;金衢盆地覆膜旱作稻孕穗期体内NO3-N含量比常规水作稻高,根部NH4+N含量则显著降低,茎基部和叶片NH4+N含量有一定增加.正常气候条件下两生态稻区覆膜旱作稻孕穗期叶片硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酰胺合成酶(GS)活性较水作稻均有不同程度的提高;丙二醛(MDA)、可溶性糖及脯氨酸(Pro)含量与水作稻相差不大,表明不同生态稻区的覆膜旱作稻可以通过不同的栽培管理模式,促进生长发育,达到高产目的.

覆膜旱作水稻生育特点及其适宜栽培技术的研究

对覆膜旱作水稻栽培措施进行了研究，结果表明：覆膜旱作水稻分蘖持续时间长，分蘖旺盛，分蘖苗多但成穗率低，平均５０％左右；旱作水分胁迫光合生长，全生育期延长半个月以上；与同等肥力水平水作相比，旱作水稻平均每穗粒数减少１０粒以上，每穗实粒数减少１５．９～１９．６粒，千粒重下降１．２～１．５ｇ，最终减产２０％左右，且减产幅度随稀植程度增大而加剧。旱作每公顷产谷７５００ｋｇ（以上）的栽培条件是：施纯氮１８０．０ｋｇ，Ｎ∶Ｐ∶Ｋ约３∶１∶２，栽插密度１０．５万穴／ｈｍ２，双本栽，在此基础上适当增施氮肥和提高栽插基本苗数可提高产量。

根系吸水模型模拟覆膜旱作水稻气孔导度

为构建覆膜旱作水稻根系吸水模型,进一步改进气孔导度模型,该文在湖北十堰开展包含3个水分处理(淹水、覆膜湿润和覆膜旱作栽培)的田间试验,分析覆膜旱作水稻蒸腾(根系吸水)与根长之间的关系,在此基础上建立覆膜旱作水稻根系吸水模型,并将其代替彭曼(Penman-Monteith,PM)方程来估算蒸腾强度,进而与脱落酸(abscisic acid,ABA)参与调控的气孔导度模型耦合,模拟覆膜旱作条件下水稻气孔导度的日变化过程。结果表明,水稻蒸腾与根长呈线性正比关系(R^2=0.96,P<0.05),据此建立的根系吸水模型可以较好地模拟覆膜旱作水稻的蒸腾(根系吸水)规律,使蒸腾强度模拟值和实测值间的相对误差基本控制在15%以内;经改进后的Tardieu-Davies气孔导度模型(TD模型)可有效描述不同土层根系吸水流中的ABA浓度及不同根系层ABA的合成对木质部蒸腾流中总ABA含量的贡献,可较好地模拟气孔导度的日变化过程。改进TD模型大大提高了模拟精度,使相对误差不超过7.0%。该研究可为覆膜旱作水稻生理节水机理和水分利用效率评估提供一定的理论依据。

覆膜旱作稻田土壤肥力变化的研究

以常规水作栽培法作对照,对覆膜旱作栽培条件下稻田土壤肥力变化和产量进行研究。结果表明:覆膜旱作稻田土壤容重有所下降,总孔隙度增加显著;阳离子交换量提高,pH值下降明显;土壤有机质矿化明显;土壤有机质、全氮和全磷下降,碱解氮和速效钾显著增加,速效磷略有提高;覆膜旱作稻产量有不同程度的提高。

覆膜旱作水稻作物系数试验研究

分析了覆膜旱作水稻需水量试验资料，得出覆膜旱作水稻各生育阶段综合作物系数。综合考虑了覆膜旱作技术对水稻生理生态的影响，提出了涵盖水稻冠层叶面积指数、天顶角绿叶覆盖串、含遮阴地表植被有效覆盖串及移栽后天数等稻株生长影响因素等综合作物系数计算公式。计算结果与实测值较吻合，经Ｆ检验具有极显著性水平，可以用于覆膜旱作水稻实际蒸发蒸腾量的计算。

覆膜旱作水稻蒸发蒸腾量计算模型研究

在利用蒸渗仪进行覆膜旱作水稻需水量现场试验中 ,应用时域反射仪TDR和植物冠层图像分析仪CI - 10 0等仪器设备 ,系统地观测了覆膜旱作水稻各生育阶段的冠层结构及土壤水分等试验数据 .鉴于冠层叶面积指数CLAI的动态变化对水稻蒸发蒸腾量的显著影响 ,提出了覆膜旱作水稻蒸发蒸腾量理论模型的 3种计算公式 ,并用蒸发蒸腾量实测值进行了方差检验 ,均达到极显著水平 .

丘陵山区覆膜旱作稻田土壤硝态氮和铵态氮动态变化规律探讨

采用田间长期定位试验对丘陵山区连续4年覆膜旱作、裸地旱作和常规水作条件下稻田土壤硝态氮和铵态氮的动态变化规律作了研究。结果表明,覆膜旱作稻田土壤的铵态氮和硝态氮显著高于常规水作,土壤NO3--N占无机氮的81.16%～90.46%,是土壤铵态氮的4.32～9.49倍。因此,丘陵山区覆膜旱作稻田土壤矿质氮主要以硝态氮为主。

覆膜旱作对稻田土壤有效Fe、Mn、Zn、Cu含量的影响

以常规水作和裸地旱作作对照,对覆膜旱作栽培条件下稻田0～60cm土层土壤有效Fe、Mn、Zn、Cu含量变化进行了研究.结果表明:与常规水作相比,覆膜旱作稻田土壤有效铁含量在0～10cm土层略有下降,10～20cm土层有所增加,20～60cm土层相差不大;0～15cm土层土壤有效锌的含量有所上升,而在15～60cm土层中趋向一致;0～15cm土层土壤有效Mn含量有所下降,有效Cu含量变化不大.与裸地旱作相比,覆膜旱作增加了稻田0～20cm土层中土壤有效铁、0～15cm土层中有效锌含量,降低了0～5cm土层中有效锰含量,有效铜含量变化不大.

覆膜旱作水稻需水规律试验研究

依据覆膜旱作水稻需水量试验资料 ,分析了节水高产技术条件下水稻各生育阶段和月旬的需水量、需水强度、模比系数及其变化规律。结果表明 :与浅湿晒灌溉 ( CK)相比 ,覆膜旱作水稻蒸发蒸腾量减少 1 95.9mm( 2 9.94 %) ,需水强度减少 1 .7mm/d,比现有水稻节水灌溉技术更节水。模比系数变化更符合水稻高产特点 ,水分利用更趋合理。

覆膜旱作稻米品质的初步研究

以常规水管稻为对照 ,研究了水稻在覆膜旱作生态条件下的稻米品质。结果表明 :与常规水管相比较 ,糙米率、粒长、长宽比、透明度、直链淀粉含量几乎没有变化 ;精米率、垩白度、杂交籼稻的糊化温度略有增加 ,蛋白质含量、杂交籼稻的整精米率明显增加 ;胶稠度、粳稻品种的整精米率略有下降 ,垩白粒率明显减小。依据部颁《优质稻米标准》NY 12 2 - 86综合评价 ,覆膜旱作稻米品质有一定程度的提高。

传统水作及覆膜旱作下包膜控释尿素对水稻产量及氮肥利用率的影响

以单季常规晚粳稻‘秀水134’为供试水稻品种,在田间条件下,研究了传统水作及覆膜旱作下包膜控释尿素对水稻产量及氮肥利用率的影响。结果表明:(1)在覆膜旱作与传统水作条件下,与普通尿素PU100%(N 180 kg.hm-2)处理相比,施用等氮量硫磺加树脂双包膜尿素SPCU 100%产量分别为7 781和7 775 kg.hm-2,显著提高5.7%和9.7%;氮肥利用率分别为57.2%和35.5%,显著提高110.3%和78.4%;氮肥农学效率也有显著性提高。(2)与传统水作相比,覆膜旱作条件下,除PU 100%处理外,其他各对应施肥处理产量差异不显著;氮肥利用率显著提高。

水稻覆膜旱作栽培方式对稻田地下水水质的影响

对水稻覆膜旱作条件下稻田地下水水质变化作了动态检测。结果表明 ,与常规淹水栽培区相比 ,覆膜旱作区水稻不仅极显著增产 ,而且稻田地下水总氮含量 ,包括NH4+ -N、NO3--N、特别是NO2- -N含量明显降低 ,氯根 (Cl-)含量也较低 ,地下水总磷含量、水溶性磷含量有所降低 ,但总体上相差不大。水稻覆膜旱作栽培方式能对施肥造成的稻田地下水水质非点源污染起到良好的控制效果。