论文部分内容阅读
干湿交替灌溉可显著降低灌水量、提高或维持水稻产量及水分生产率。但在干湿交替灌溉下,养分的转化和迁移与传统淹灌具有明显的差异。斜发沸石是一种多孔矿物质,具有保水、阳离子交换及吸附选择性等特性,并且含有3%~5%的全钾,可为水稻提供丰富的钾源,同时也可以增加土壤中可给态磷的含量。因此,本研究采用裂区试验设计,研究了斜发沸石对干湿交替灌溉稻田水稻生长及磷钾养分吸收、土壤磷钾养分迁移转化、耗水量、水分生产率及产量的影响。在研究稻田磷钾迁移转化的同时,为稻田节水节肥和改善生态环境提供一种新途径。主要研究结果如下:(1)增施斜发沸石(5~10 t·hm-2)显著提高了水稻各生育期地上部干物质重,增施至10 t.hm-2斜发沸石可显著提高水稻分蘖数、有效穗数及产量,增产率达8.7%~22.3%。从产量构成角度看,斜发沸石增产主要因为斜发沸石显著增加了单位面积的有效穗数。特别是在拔节及后续生育期,增施斜发沸石可显著降低水稻茎蘖无效凋亡的速度。(2)在两种灌溉模式下,斜发沸石均显著降低稻田耗水量、提高水稻水分生产率。两年间,10 t.hm-2斜发沸石分别降低稻田耗水量6.3%~7.5%和5.2%~11.2%和提高水分生产率25.0%~36.1%和18.0%~34.7%,且在干湿交替灌溉下增施斜发沸石可进一步提高其节水潜力。(3)增施斜发沸石(5~10 t·hm-2)可提高稻田全生育期表层土壤有效磷含量和水稻植株地上部磷素积累,促进植株磷养分的转运与吸收利用,增施至10 t·hm-2斜发沸石可显著提高全生育期土壤有效磷含量和水稻叶片、茎秆磷素转运量及稻穗磷素增加量。与淹灌相比,干湿交替灌溉能够提高除分蘖期外其余生育期的土壤有效磷含量和全生育期的植株地上部全磷积累量以及磷素在稻穗中的积累量,促进水稻植株对养分的吸收利用。另外,淹灌和干湿交替稻田增施斜发沸石同样可提高基肥期、分蘖肥期和穗肥期土壤有效磷含量,尤其是分蘖肥和穗肥阶段。最后由通径分析可知,斜发沸石显著提高了关键时期土壤有效磷含量,增加了植株对土壤磷素的吸收,最终实现水稻增产。(4)在不同灌溉模式下,增施斜发沸石(5~10t·hm-2)均可提高稻田全生育期表层土壤速效钾含量,且在干湿交替灌溉下施用斜发沸石对土壤速效钾含量的提升效果更为明显。增施斜发沸石(5~10 t·hm-2)可提高水稻植株地上部钾素积累,促进植株各器官的钾素向穗部转运,增施至10 t·hm-2斜发沸石可显著提高水稻叶片、茎秆钾素转运量及稻穗钾素增加量。与淹灌相比,干湿交替灌溉提高了叶片、茎秆钾素的转运量及转运率,降低了黄熟期叶片及茎秆钾素积累量,从而提高稻穗钾素积累量的分配比。另外,淹灌和干湿交替稻田增施斜发沸石同样可显著提高基肥期、分蘖肥期和穗肥期土壤速效钾含量,且在干湿交替灌溉下提升效果更为明显。最后由通径分析可知,水稻增产是因为斜发沸石显著提高了 K+敏感时期土壤速效钾含量,增加植株关键时期的地上部钾素积累量。(5)由结构方程模型(SEM)可知,分蘖肥期和穗肥期的地上部干物质积累量、穗肥期的地上部全磷和全钾积累量对产量的影响最大。而在对产量总作用最大的这几个指标中,斜发沸石对各指标的提升效果极为明显。可见,水稻增产的根本原因是斜发沸石显著提高了分蘖肥期和穗肥期的地上部干物质积累量以及穗肥期的地上部全磷和全钾积累量。综上分析,稻田在干湿交替灌溉模式下增施10 t·hm-2斜发沸石,不仅可以减少水稻耗水量,提高水稻水分生产率和水稻产量,而且还能提高土壤有效磷和速效钾含量,促进植株养分吸收和转移,为实现在高产稳产的同时,降低水稻生产系统磷钾资源消耗,改善生态环境提供一种新途径。