稻草全量还田下氮素施用比例对晚稻产量和氮素吸收利用的影响毕业论文.doc

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY
本 科 毕 业 论 文

题目：稻草全量还田下氮素施用比例对晚稻产量
和氮素吸收利用的影响

学 院： 国土资源与环境学院
姓 名： 范呈根
学 号： 20103581
专 业： 农业资源与环境
班 级： 资环101班
指导教师： 吴建富 职 称：副教授

二0 一四年 五 月

目录

摘要 I
Abstract: II
前言 1
1 材料与方法 1
1.1 试验设计 1
1.2 田间管理 1
1.3 测定项目与计算方法 2
1.3.1 氮素积累和产量 2
1.3.2 计算公式 2
1.4 数据处理 2
2 结果与分析 2
2.1 不同施氮比例对产量和产量构成因素的影响 2
2.2 不同穗肥比例对氮素吸收利用的影响 3
2.2.1 不同穗肥比例对氮肥吸收的影响 3
2.2.2 不同施氮比例对氮肥利用的影响 4
3 讨论 4
3.1 稻草全量还田下氮肥运筹问题 4
3.2 稻草全量还田与水稻产量的问题 5
3.3 稻草全量还田下氮素吸收利用的问题 5
参考文献 7
致谢 8

摘要

以超级稻淦鑫688为材料，通过田间试验，研究了早稻稻草机械切碎全量还田后，不同时期氮肥施用比例对晚稻产量及氮素吸收利用的影响。结果表明，总施氮量相同条件下，以基肥:分蘖肥:穗肥为5:2:3的施氮比例水稻产量、氮肥农艺、生理利用率均为最高，此结果可作为双季稻区稻草全量还田后的推荐施氮比例。

关键词： 稻草全量还田；施氮比例；双季晚稻；产量；氮素吸收利用

Abstract
Late rice GanXin 688 was used as material and field experiments with different N ratios of application in different growth stages of late rice were conducted to study the effects of nitrogen management on the yield and nitrogen utilization under the total returning of rice straw into soils. The results show that under the same N application rate, the highest yield, the highest N agronomic efficiency and N physiological efficiency can be achieved at the N application ratio of basal: tiller: panicle with 5:2:3. In conclusion, under the condition of total rice straw returned into soil, the proper N application rate of 180 kg/hm2 with the ratio of basal: tiller: panicle at 5:2:3 are the recommended N management in double cropping late rice.

Keywords: total rice straw incorporation；proportion of nitrogen fertilizer；double cropping late rice；yield; nitrogen uptake and utilization

II

前言
中国作为一个农业大国，作物秸秆非常丰富，其中稻草秸秆约占总秸秆的1/3，而在双季稻区，稻草资源更加丰富[1]。稻草含有大量氮、磷、钾等矿质营养元素，稻草还田对提高土壤有机质含量，改良土壤、培肥地力，尤其是对缓解氮、磷、钾比例失调，提高农作物产量和品质，降低农业生产成本有重要作用[2, 3]。在水稻生产中，合理的氮肥运筹，不仅可以提高水稻的产量、品质和氮肥利用率，还可以减少因过量施用氮肥带来的环境污染[4]。研究表明，稻草还田后配施氮肥，有利于保持和提高土壤氮素的有效性，显著提高水稻氮素吸收转化功能，提高氮肥利用效率，增加N、P、K的收获指数[5]。因此，研究稻草还田以及稻草还田后配施氮肥的增产效应和作用机理十分必要。国内关于稻草还田下的氮肥运筹已有不少研究[6-8]，稻草大多以部分还田和非切碎还田为主。在双季稻区，随着机收比例不断增加（平原地区已达80%以上），稻草全量原位还田面积迅速扩大，然而早稻稻草还田后短时间内并不能迅速分解，且有可能出现晚稻生育前期稻草分解导致微生物与晚稻“争氮”，影响晚稻的生长。因此，本试验通过研究早稻机收后稻草全量切碎还田下，不同基蘖穗肥施氮比例对晚稻产量和氮素吸收利用的影响，旨在为稻草全量还田下水稻合理施用氮肥提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2013年在江西省进贤县温圳镇杨溪村进行。试验土壤理化性质为：有机质14.21g/kg，全氮2.09g/kg，碱解氮194.38mg/kg，有效磷22.28mg/kg，速效钾89.71mg/kg ，pH值5.91。供试品种为超级晚稻淦鑫688。
在施氮量180 kg/hm2下设置6个不同施氮比例处理，即基肥:分蘖肥:穗肥=5:0:5、5:1:4、5:2:3、5:3:2、5:4:1、5:5:0，分别用NP1、NP2、NP3、NP4、NP5和NP6表示。采用随机区组设计，小区面积20m2，3次重复，小区间做埂，并用薄膜包埂，单灌单排。氮肥用尿素；磷肥用钙镁磷肥（450kg/hm2），全作基肥；钾肥用氯化钾（K2O 150kg/hm2），按基肥:分蘖肥:穗肥=5:2:3施用。本试验设计总施氮量和各施氮比例中氮素仅指化学氮肥中氮素，不包含还田稻草所含氮素。
1.2 田间管理
采用日产久保田牌半喂入式收割机收割早稻，收割同时将稻草机械化切碎至5～15cm（试验所设对照区稻草不切碎并将其全部移走），其中稻田留茬高度5～10cm。试验田前茬为早稻，按照谷草比1:1计算，稻草还田量为7150 kg/hm2。收割之后，将稻草撒匀，灌水旋耕。采用湿润育秧，移栽密度为13.3cm×26.4cm，2苗/蔸。基肥于移栽前2d施用，分蘖肥在移栽后5～7d施用，穗肥于叶龄余数2左右施用，其他管理措施与一般高产田相同。
1.3 测定项目与计算方法
1.3.1 氮素积累和产量
在取样区组，分别于移栽期、分蘖期、幼穗分化期（一次枝梗原基分化期）、齐穗期和成熟期按平均茎蘖数每处理分别取样5蔸，去除地下部分，按茎鞘、叶片和穗（齐穗期和成熟期）分装，105℃下杀青15min，然后80℃烘干、称重。将各时期样品粉碎、过80-100目筛后用Foss-2300全自动定氮仪测定氮素含量。
成熟期每小区调查50蔸有效穗，按平均数法取样5蔸，分别考查其穗长、每穗粒数、空瘪粒数和千粒重，并计数结实率。除周边两行外每小区实割测产，脱粒后称重，约取2kg稻谷晒干计算标准含水率，计数产量。
1.3.2 计算公式
氮肥利用率的计算，按叶全宝[6]等方法：
氮肥表观利用率（%）= [(施氮区地上部总吸氮量－空白区地上部总吸氮量)/施氮量]×100；
氮素收获指数 = 籽粒含氮量/成熟期植株地上部氮素积累量；
氮肥农艺利用率（kg.kg-1） = (施氮区产量－空白区产量)/施氮量；
氮肥生理利用率（kg.kg-1）= (施氮区产量－空白区产量)/ (施氮区植株地上部氮素积累量－空白区植株地上部氮素积累量) ；
氮素吸收率（%） = [施肥区植株地上部氮素积累量/（施肥区植株地上部氮素积累量+空白区植株地上部氮素积累量）]×100；
生产100 kg籽粒需N量（kg） = (氮素积累量/稻谷产量)×100。
1.4 数据处理
用Excel和DPS软件处理数据。
2 结果与分析
2.1 不同穗肥施氮比例对水稻产量及其构成因素的影响
表1表明, 稻草全量还田下，以NP3处理产量最高，达8.75 t/hm2，极显著高于其他处理，较产量最低的NP6处理增产12.47%；单位面积的有效穗数随分蘖肥比例的增加而逐渐减少，其中NP1、NP2处理显著高于其他处理；每穗粒数和千粒重均以NP3处理最大；结实率以NP2处理最大，NP4处理最小，处理间差异不显著。说明稻草全量还田下，以基蘖穗肥施氮比例为5:2:3时增产效果最好。
表1 稻草还田下不同施氮比例对水稻产量及其构成因素的影响
处理
有效穗数
104/hm2
每穗粒数
结实率
%
千粒重
g
产量
t/hm2
NP1
322.03±7.38aA
155.51±4.10abA
71.23±1.21aA
25.22±0.16aAB
8.25±0.34bB
NP2
312.96±4.62abAB
149.23±3.02bA
74.30±1.81aA
25.39±0.20aAB
8.45±0.29bB
NP3
303.55±6.52bcABC
159.57±4.25aA
74.20±2.21aA
25.49±0.12aA
8.75±0.19aA
NP4
303.31±6.70bcABC
157.57±4.46abA
71.05±1.91aA
25.03±0.19abAB
8.45±0.28bB
NP5
301.24±5.64bcBC
156.08±4.64abA
72.34±1.61aA
24.53±0.34bB
8.16±0.34bBC
NP6
293.17±4.36cC
152.09±5.30abA
74.22±1.86aA
25.07±0.25abAB
7.78±0.15cC
注:同列数据后不同大小写字母分别表示在 1 %和5 %水平上的差异,下同。
2.2 不同穗肥施氮比例对水稻氮素吸收利用的影响
2.2.1 不同穗肥施氮比例对氮素吸收的影响
从表2中可以看出，稻草全量还田下，氮素总积累量随穗肥比例下降而降低，不施分蘖肥处理NP1比不施穗肥处理NP6高17.91kg/hm2。各处理氮素积累主要集中在前期（移栽幼穗分化期）和中期（幼穗分化期—齐穗期）。前期的积累量和所占比率随穗肥比例的下降而增大；中期的氮素积累量和比率随穗肥比例的下降
表2 稻草还田下不同施氮比例对氮素积累的影响
施氮比例
氮素总积累
kg/hm2
前 期
移栽—幼穗分化
中 期
幼穗分化—齐穗
后 期
齐穗—成熟
kg.hm-2
%
kg.hm-2
%
kg.hm-2
%
NP1
162.63 ±6.04aA
59.65
36.68
91.78
56.43
11.20
6.89
NP2
160.98 ±5.43aAB
65.01
40.38
82.95
51.53
13.01
8.08
NP3
154.72 ±2.50abAB
70.22
45.39
64.73
41.84
19.77
12.78
NP4
146.17 ±4.25bAB
74.64
51.06
59.77
40.89
11.76
8.05
NP5
145.95 ±3.59bAB
78.41
53.72
58.16
39.85
9.38
6.43
NP6
144.72 ±3.03bB
81.75
56.49
48.06
33.21
14.91
10.30

而减少，不施分蘖肥处理NP1比不施穗肥处理NP6分别高43.72 kg/hm2和23.22%；后期（齐穗期—成熟期）氮素积累和比率除不施穗肥处理外，其余均随着穗肥比例而表观为先增大后降低的抛物线趋势，均以NP3处理最高。相关分析表明：稻草还田后同一施氮水平下，穗肥的施氮量与氮素的总积累量、中期积累量呈极显著正相关（r分别为0.9523**和0.9653**），穗肥的施氮量与前期氮素积累量呈极显著负相关（r为-0.9956**）。
2.2.2 不同穗肥施氮比例对氮肥利用效率的影响
由表3可以看出，稻草全量还田后同一施氮水平下，氮肥的表观利用率和收获指数均随穗肥施用量的减少而降低，不施分蘖肥处理NP1比不施穗肥处理NP6分别高9.95%和5.83%，且二者均呈极显著差异 。氮素的农艺利用率和生理利用率均表现为随着穗肥比例的减少而先增加后降低趋势，均以NP3处理最大，不施穗肥的处理NP6最低。氮素的吸收率随着穗肥比例的减少而降低，但最大值和最小值间仅相差2.37%。生产100 kg籽粒需氮量随着穗肥比例的减少呈先降低后增加趋势，NP4处理最低，仅为1.79 kg。
相关分析表明，穗肥施用量与氮肥的表观利用率、收获指数和氮素吸收率均呈极显著正相关（r分别为0.9532**、0.9695**、0.9532**）。产量与氮肥的农艺利用率呈极显著正相关(r=0.9987**)，与生理利用率达到显著正相关（r=0.7725*）。产量构成中，有效穗数与氮肥的表观利用率、收获指数和氮素吸收率均呈极显著正相关（r分别为0.9014**、0.9190**、0.8984**）。
表3 稻草还田下不同穗肥比例对氮肥利用效率的影响
施氮
比例
氮肥表观
利用率
%
氮素收获
指数
%
氮肥农艺
利用率
Kg/kg
氮肥生理
利用率
Kg/kg
氮素
吸收率
%
100kg籽粒需
N量
Kg
NP1
56.56±1.42aA
54.82±1.36aA
12.86±0.77bBC
22.73±1.15cC
72.05±0.74aA
2.02±0.09aA
NP2
55.64±1.83aA
54.28±0.68aA
13.47±0.91bAB
24.21±0.72cC
71.85±0.85aA
1.97±0.08aAB
NP3
52.16±1.01bB
53.19±0.99abAB
15.7±0.96aA
30.11±0.70aA
71.05±0.98abA
1.81±0.10bAB
NP4
47.41±0.51cC
52.49±0.40bcAB
13.6±0.79bAB
28.69±1.03abAB
69.89±0.84bA
1.79±0.08bB
NP5
47.29±1.42cC
51.37±0.81cB
12.85±0.92bBC
27.17±0.41bB
69.86±0.87bA
1.82±0.05bAB
NP6
46.61±0.81cC
48.99±0.90dC
10.58±1.08cC
22.7±1.59cC
69.68±0.92bA
1.89±0.08abAB

3 讨论
3.1 稻草全量还田下氮肥运筹问题
在水稻生产中，氮肥运筹是最重要的栽培措施之一。合理施氮包括适宜的氮肥用量和氮肥在不同生育阶段的分配比例。稻草还田后，带入土壤大量的氮素，增加了土壤中可矿化氮含量，提高了土壤的供氮水平，提高了对氮的利用率[7]，但前期稻草分解与微生物争氮作用强烈[8]，所以生产上通过增加施氮量来解决稻草还田对晚稻早期生长的负面影响[9]，但是关于稻草还田后配施多少氮肥的问题众说纷纭。洪春来[10]认为，在不增加氮肥总用量的前提下，秸秆全量还田前期适当增大氮肥的施用比例，有利于降低土壤碳氮比，促进秸秆的矿化分解,防止微生物“争氮”带来的不利影响。王国忠[11]研究表明，实施秸秆全量还田,氮肥的施用比例以6.5︰0.5︰3的为最佳。李洪顺[11]认为在基蘖、穗氮肥运筹处理中，6︰4处理产量最高，与8︰2、5︰5处理相比均达极显著水平。说明氮肥合理后移能够明显增加产量。刘开强[13]研究认为，根据稻草养分释放的先快后慢的特点，可以适当降低基肥的比例，结合稻草养分释放在水稻分蘖期适时追肥。佘冬立[14]认为，稻草还田后优化施氮比例为基肥:分蘖肥:穗肥=3︰3︰4。本试验选用品种淦鑫688为籼型杂交稻，李木英[14]认为,淦鑫688是一个对氮肥运筹技术较敏感的组合;氮肥施用中适量氮肥后移有利于优化群体质量、延长叶片功能期、提高氮肥利用效益等。
本试验研究表明:稻草全量还田后等量施氮条件下，以基肥︰分蘖肥︰穗肥=5︰2︰3时，水稻产量、氮肥农艺利用率和生理利用率均为最高。
3.2 稻草全量还田与水稻产量的问题
目前大多研究都认为稻草还田能提高下季水稻产量，但其增产效果与耕作方式、土壤类型、稻田养分水平、还田方式和年限有关。而对稻草能否全量还田或全量还田后是否增产的研究及其机理的探讨，国内学者对此有不同的看法。已有研究表明稻草还田后微生物腐解稻草而释放出来的化学物质，常常对下茬作物产生不良的影响，所以必须充分考虑秸秆还田对下茬作物的化感作用而适时、适量的还田，以防止还田不当对下茬作物生长产生不利影响[15]。本研究认为，稻草全量还田配施一定量的化肥和合理的施用比例，有利于晚稻产量的提高。
3.3 稻草全量还田下氮素吸收利用的问题
水稻对不同生育期追施氮肥的吸收利用表现出较大差异，后期施肥的氮肥利用率明显高于前期肥[16]。适当增加穗粒肥比率，可以提高氮肥的吸收利用率与生产效率[17]。后期施肥对提高水稻群体质量和产量也有重要作用，因此合理增施穗肥是水稻高产群体质量的重要优化调控技术[18]。本试验也表明：在稻草全量还田等量施氮条件下，氮素总积累量、氮肥的表现利用率、收获指数和氮素的吸收率均随穗肥比例的增加而提高。

参考文献
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致谢

论文的顺利完成首先要感谢我的班主任兼指导老师吴老师。在我的论文写作期间吴老师不厌其烦的为我多次查看，修改，给我提了很多宝贵的意见，特别是在一些细节方面他都能够及时发现我的错误并给与纠正。要是没有吴老师的悉心指导我的论文是不会这么快完成。另外吴老师在我们平时的生活学习中也给了我们很大的帮助，这四年他像父亲般的关爱着我们每个人，不管我们遇到什么困难他都会帮我们想办法解决，让我们不会觉得孤单无助。
感谢研究生的师兄师姐们在实验过程中对我的帮助及指导，感谢资环1001的全体同学，感谢你们和我一路走来。
最后感谢我大学里的所有老师，是老师们的诲人不倦和辛勤付出不仅让我学到了知识也开阔了我的视野，为我以后的进一步学习打下了坚实的基础。
我会带着老师的嘱咐，同学的信任，家人的支持和兄弟们的鼓励继续向更高的目标前进。

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