论文部分内容阅读
锌是植物和人类必需的矿质元素,有关锌的研究一直受到广泛关注。硅通常被认为是植物的“有益元素”,近年来有关高等植物对硅的吸收、转运越来越受到人们的关注。我国每年秸秆资源年产量已超过8.4亿t,水稻秸秆(稻草)是主要秸秆资源之一,实施稻草还田是改良和培肥稻田土壤的的重要农业措施。稻草富含硅,但有关稻草还田对水稻和小麦硅、锌吸收的影响少见报道,且已有的研究多为短期试验。因此,本研究利用稻-麦轮作长期定位试验,研究了长期稻草还田下,土壤有效硅、有效锌含量变化以及稻麦对硅、锌吸收的影响;并通过盆栽试验,研究不同硅、锌水平下水稻对硅、锌吸收及其互作的影响;通过模拟试验探究在淹水条件下稻草腐解及硅、锌的养分释放规律。以期为稻草还田后锌硅营养管理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)长期定位试验表明,稻草还田对水稻、小麦籽粒和秸秆锌含量无明显影响,稻草还田(S)与不施肥(CK)处理、稻草还田配施化肥(NPKS)与化肥(NPK)处理水稻籽粒锌含量(平均为19.8 mg·kg-1)和小麦(平均为47.7 mg·kg-1)差异不显著;从不同试验年份水稻和小麦各处理籽粒和秸秆锌含量看,年际间波动较小基本保持稳定。稻草还田对小麦籽粒硅含量影响小,不同施肥处理小麦籽粒硅含量基本维持在0.16%左右,且年际差异较小;但是稻草还田显著提高了小麦茎叶中硅含量和吸收量,稻草还田配施化肥(NPKS)比化肥(NPK)处理小麦叶、茎硅含量分别显著提高1.4、0.8个百分点,小麦地上部硅吸收量提高47.4%。稻草还田显著提高了水稻颖壳、叶、茎器官中硅含量和吸收量,NPKS处理水稻颖壳、叶、茎器官中硅含量分别较NPK处理显著提高2.2、2.8、1.7个百分点;地上部硅吸收量提高27.6%;地上部吸收多余的硅主要积累在茎和叶中,而籽粒中的硅积累反而有略微降低。稻麦吸收过多的硅对锌的吸收有降低的趋势,NPKS处理较NPK处理地上部锌吸收量水稻降低12.3%,小麦降低4.6%。本试验条件下稻草还田量7.5t·hm-2·a-1,平均每年可补充锌376.4 g·hm-2,补充硅642.0 kg·hm-2;稻草还田显著提高了土壤有效锌含量,NPKS较NPK土壤有效锌增加0.33mg·kg-1;稻草还田尽管带入了大量硅,但是土壤中的有效硅并没有显著提高,稻草还田后硅的存在形态及转化有待深入研究。盆栽试验条件下,不同硅水平下(0、100、200、400 mg·kg-1)施锌(5 mg·kg-1)和不施锌处理间水稻籽粒产量无显著差异。水稻各器官锌含量依次为茎>根>籽粒>叶>颖壳,硅含量依次为颖壳>叶>茎>籽粒。水稻成熟期,施用硅肥茎、颖壳以及地上部锌吸收量均有一定下降。硅、锌肥对茎和籽粒锌分配比例有明显交互作用,随着硅浓度增加水稻地上部对锌的吸收降低,促进茎中的锌向籽粒转运。施用锌肥水稻地上部硅的吸收无显著差异,水稻各器官中硅的分配比例差异不显著。水稻成熟期,硅、锌肥对土壤有效锌、有效硅存在正互作效应,施锌加低浓度硅土壤有效硅含量为47.9 mg·kg-1,不施锌土壤有效硅含量为33.0 mg·kg-1。即在一定范围内,硅锌肥配施土壤有效硅较单施硅肥显著增加。水田淹水模拟试验结果表明,淹水120天后不同秸秆添加量(5、7.5、10 g·kg-1)腐解率为66.1%73.7%。各处理秸秆腐解规律趋于一致:前期腐解较快,后期腐解速率逐渐降低,且秸秆腐解率随着秸秆量的增加有降低趋势。淹水条件下,水稻秸秆锌与硅释放规律不同,锌的释放表现为前期较快、后期缓慢增加的特征;而硅的释放率则一直处于缓慢增加状态。淹水15d水稻秸秆锌的平均释放率为81.5%,120d为87.2%;15d硅的平均释放率为20.4%,120d硅平均释放率为64.6%。添加水稻秸秆可有效提高土壤有效锌和有效硅含量,秸秆添加量对土壤有效锌有显著影响,随水稻秸秆还田量的增加而升高;但是添加量对土壤有效硅没有显著影响。淹水条件下,土壤Eh前期显著降低,土壤有效锌显著降低,而有效硅有效增加;120d在不添加秸秆的情况下,土壤有效锌从1.20下降至0.56 mg·kg-1,添加秸秆后降至0.600.66mg·kg-1;在不添加秸秆情况下,土壤有效硅从122.2上升至191.1 mg·kg-1,添加秸秆后上升至241.0243.8 mg·kg-1。土壤增加的有效硅一部分来自于秸秆释放的硅,一部分来自于土壤自身硅的活化。综上所述,稻草还田向土壤补充大量硅后,显著提升稻麦茎叶硅含量和吸收量;然而稻草还田尽管显著提高了土壤有效锌含量,但是对稻麦锌的吸收无明显影响,可能原因是稻麦吸收过多的硅抑制了对锌的吸收。有关硅对锌吸收的影响机制都有待进一步研究。