豫南稻区水稻留茬高度对紫云英生长发育及种子产量的影响
时间：2023-06-14 19:15:05 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
聂良鹏，郭利伟，郑春风，丁 丽，张成兰，潘兹亮，张丽霞，张 琳，朱德焰，史鹏飞，凌敬伟，吕玉虎
（1.信阳市农业科学院，河南信阳 464000；
2.河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所，郑州 450002）
豫南稻区是河南省水稻主产区，随着机械化进程的推进和种植业结构的调整，该区域以前被大量利用的水稻秸秆出现了被焚烧或者无序利用的现状，产生一系列环境问题［1-3］。如何科学利用水稻秸秆是关系到环境、资源以及农业可持续发展利用的重大问题［3，4］。水稻秸秆利用主要以秸秆还田、饲料和燃料为主［5］，在秸秆还田时，留茬耕作可以降低地表温度，减少太阳辐射量和水分蒸发量，创造有利于作物生长的小气候［6，7］，其在生产上的应用逐步受到人们重视。近年来，随着农业机械的发展，秸秆打捆机的快速应用［8］，秸秆还田量及留茬高度对后茬作物的影响逐渐成为研究热点。
紫云英（AstragalussinicusL.）是中国南方稻区传统的冬季绿肥作物之一，具有改善土壤理化性状，培肥土壤，提高水稻产量和改善品质的作用［9-11］。近年来，随着紫云英在农业生产不同领域重新得到人们的重视，紫云英得到大量应用［12-14］，紫云英种子生产显得愈发重要。豫南稻区紫云英留种面积为1万～3万hm2，是中国重要的紫云英繁种基地［15，16］。目前，该区域紫云英种子生产基础性研究相对薄弱，种子产量相对较低且不稳定［17，18］。前人研究紫云英种子高产理论多集中在播种量、播期、叶面追肥等方面［19-22］，而稻草不同留茬高度背景下，紫云英种子高产研究鲜见报道。紫云英种子生产和其他作物一样需要合适的水、肥、气、光、热等条件［19-22］，而水稻留茬耕作却能创造有利于作物生长的温湿度及光照条件。因此，本研究拟通过水稻收获后不同留茬高度撒播紫云英，探究其对豫南稻区紫云英生长发育及种子产量的影响，以期为该区域水稻秸秆综合利用及紫云英种子高产栽培提供理论基础和科学依据。
1.1 试验地概况
试验地位于信阳市平桥区陆庙办事处金牛店村（N32°24′，E114°17′），该地属亚热带季风气候向暖温带过渡气候，四季分明，降雨充沛（年均900～1 400 mm），无霜期长（年均220～230 d）。田间试验于2019年9月—2021年6月进行，供试水稻品种为桃优香占，播种方式为大田移栽，水稻产量可达9 000 kg/hm2，秸秆产量9 000 kg/hm2。供试紫云英品种为信紫1号，供试土壤为黄棕壤性潜育型水稻土，试验前耕层（0～20 cm）土壤pH为5.8，含有机质21.0 g/kg、全氮1.84 g/kg、全磷0.41 g/kg、全钾2.31 g/kg、碱解氮130.9 mg/kg，有效磷11.2 mg/kg，速效钾100.4 mg/kg。
1.2 试验设计
试验设6个水稻留茬高度处理，分别为10、20、30、40、50、60 cm，分别以H10、H20、H30、H40、H50、H60表示，多余稻草移出小区。每处理4次重复，随机区组排列，小区面积30 m2。
1.3 测定项目和方法
于苗期、越冬期选择晴天的上午，在距稻桩基部10 cm阴影处测量光照度、5 cm地表温度和湿度。于越冬期、返青期选取各处理生长一致的植株10株测量叶片SPAD、叶面积，于返青期、盛花期选取各处理生长一致的植株（10株），测量株高、茎粗、分枝数、鲜重。于盛花期选取各处理长势均匀的植株取1 m2测定鲜重，于收获期选取各处理长势均匀的植株取1 m2风干后测定种子产量。
1.4 数据分析
用Microsoft Excel 2007和DPS7.05软件对2年数据进行处理分析，用最小显著极差法（LSD法）进行多重比较。
2.1 不同留茬高度对紫云英苗期、越冬期地表温度、湿度、光照度的影响
水、肥、光、气、热是紫云英生长发育过程中不可缺少的因素，而水稻秸秆留茬高度明显影响光照度继而改变地表温度、湿度（表1）。由表1可知，无论苗期还是越冬期，随着秸秆留茬高度的增加，紫云英受到的光照度逐步降低，其中，H10处理和其他各处理间均差异显著，H60处理和H20、H30处理之间差异显著，其他各处理间无显著差异。在苗期时，H10处理地表温度最高，随着留茬高度的增加，地表温度逐步降低，其中H10、H20、H60处理与其他各处理间差异均显著。在越冬期时，H10处理地表温度最高，随着留茬高度的增加，地表温度逐步降低，其中H10处理与其他各处理间差异显著。无论苗期还是越冬期，H10处理土壤含水量最低，H60处理土壤含水量最高，随着留茬高度的增加，土壤含水量表现出增加的趋势。
表1 不同留茬高度对紫云英苗期地表温度、湿度、光照度的影响
2.2 不同留茬高度对越冬期、返青期紫云英叶片SPAD、叶面积的影响
各处理紫云英叶片SPAD随着秸秆留茬高度的增加而降低，即H10＞H20＞H30＞H40＞H50＞H60，越冬期和返青期表现趋势一致（表2）；
无论越冬期还是返青期H10和H20处理的叶片SPAD显著高于H50和H60处理。越冬期时，H10处理的单株叶面积最小，H60处理的单株叶面积最大，各处理的单株叶面积随着留茬高度的增加而增加；
H10和H20处理单株叶面积显著小于其他4个处理，返青期时紫云英单株叶面积与越冬期表现趋势一致。
表2 不同留茬高度对越冬期、返青期紫云英叶片SPAD、叶面积的影响
2.3 不同留茬高度对紫云英返青期、现蕾期生长发育状况的影响
由表3可以看出，不同秸秆留茬高度对紫云英返青期、现蕾期生长发育影响不同。返青期时，6个处理中，H10处理株高最低，H60株高最高，随着留茬高度的增加，株高增加，其中H10处理与其他处理之间差异均显著；
而现蕾期时，各处理株高无显著差异。无论返青期还是现蕾期，H50和H60处理的茎粗显著低于其他4个处理，在返青时，各处理茎粗随着留茬高度增加降低。分枝数是衡量壮苗与否的一个关键指标，返青期和现蕾期时，各处理分枝数表现趋势一致，均为随着留茬高度的增加分枝数出现递减的趋势，其中H50和H60处理显著低于其他4个处理。紫云英作为绿肥翻压还田时，翻压量是一个重要指标，而单株鲜重又是构成翻压量的重要指标；
无论返青期还是现蕾期，H50和H60处理紫云英单株鲜重均显著小于其他几个处理；
返青期时，单株鲜重以H10和H20处理的较高，与其他处理相比，差异显著。
表3 不同留茬高度对紫云英返青期、现蕾期生长发育状况的影响
2.4 不同留茬高度对紫云英盛花期鲜草产量和收获期种子产量的影响
由表4可以看出，紫云英鲜草产量最高的为留茬高度30 cm处理，其次为40 cm处理，两者之间差异不显著，但显著高于其他处理。与H10处理相比，留茬高度20～40 cm的鲜草产量增加，增加幅度为2.7%～12.04%。与H10处理相比，留茬高度50～60 cm处理的鲜草产量降低，降低幅度为27.06%～44.38%。6种不同稻草留茬高度对种子产量的影响表现为40 cm处理的留茬高度种子产量最高，其次为30 cm处理，其中H30和H40处理种子产量显著高于H50和H60处理。与H10处理相比，留茬高度20～40 cm处理的种子产量增加，增加幅度为11.52%～28.77%。与H10处理相比，留茬高度50～60 cm处理的种子产量降低，降低幅度为32.26%～44.08%。
表4 不同留茬高度对紫云英盛花期鲜草产量及种子产量的影响
3.1 不同留茬高度对紫云英生长发育的影响
作物秸秆的充分利用对下茬作物的生长和地力培肥具有重要促进作用［15］。秸秆还田时，留茬耕作可以降低地表温度，减少太阳辐射量和水分蒸发量，创造有利于作物生长的小气候［6，7］。本研究结果表明，不同秸秆留茬高度可以显著影响光照度继而改变地表温度、湿度。在紫云英苗期和越冬期时，高留茬可以降低地表光照度，降低地温，提高土壤含水量，降低了叶片SPAD，提高了单株叶面积，为紫玉英生长发育前期提供一个适合生长发育的小气候。紫云英进入返青期以后需要进行光合作用，进入旺长阶段，而高留茬（50～60 cm）显著降低光照度，不利于光合作用，返青期叶片SPAD也证明了这点。返青期时，由于高留茬（50～60 cm）对光照的阻碍，作物的向阳性导致紫云英疯长，株高显著高于其他留茬处理，而茎粗、分枝数、单株鲜重显著小于其他处理，从而形成了弱苗，不利于盛花期鲜草产量以及收获期种子产量的取得。秸秆还田可以降低土壤容重和紧实度，增加土壤孔隙度，提高土壤肥力和生物活性［14］。本研究条件下，无论是在盛花期紫云英鲜草还田，还是在收获期紫云英收完种子，留茬的这部分水稻秸秆都将进入还田程序，提供养分供后茬水稻使用；
加之绿肥还田能提高土壤养分，尤其是有机质、碱解氮等含量，进而提高作物的产量［23，24］。因此，探索适宜留茬高度对紫云生长发育的影响意义重大，本研究是基于除留茬的这部分秸秆外，其余秸秆移走，而全量秸秆还田背景下，留茬高度对紫云英的影响有待进一步研究。
3.2 不同留茬高度对紫云英盛花期鲜草产量及收获期种子产量的影响
紫云英作为南方稻区传统绿肥被用来改善土壤肥力和土壤质量需要适时翻压［25］，已有研究表明紫云英盛花期时鲜草产量最大，可为后茬作物提供最大养分［23-25］。本研究结果表明，30～40 cm留茬高度时，紫云英盛花期鲜草量最大，并显著高于其他处理。这可能跟其在紫云英生长发育前期培育了壮苗，旺长期时给紫云英提供了支架作用，扩展了发育空间有关。信阳市紫云英群体80%以上的种子由冠层中下部荚果产生，且下层荚果是紫云英种子收获的重点产种部位［26］。前人研究发现，豆科作物荚果具有明显的垂直分布特征［27］。本研究发现，H40处理紫云英种子产量最高，其次是H30处理，较对照H10处理高28.77%和20.98%，这可能跟30～40 cm留茬高度可为紫云英荚果垂直分布提供支架支撑，且提高下层荚果空间分布量有关。综合紫云英鲜草量和种子产量2个因素，30～40 cm留茬高度可作为豫南稻区紫云英种植田块最佳留茬高度，值得在生产中推广应用。
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