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漂浮育秧對不同養(yǎng)分濃度水體環(huán)境的影響

2020-12-09 00:45董玉兵紀力孫春梅邵文奇鐘平莊春章安康陳川
江蘇農業(yè)科學 2020年19期
關鍵詞:水稻

董玉兵 紀力 孫春梅 邵文奇 鐘平 莊春 章安康 陳川

摘要:水稻漂浮育秧技術是一項應用于水稻機插秧育秧的新方法。設置不同養(yǎng)分濃度水環(huán)境,模擬水體富營養(yǎng)化狀態(tài),研究漂浮育秧對富營養(yǎng)化水體環(huán)境的影響。試驗設置5個處理,處理Ⅰ至處理Ⅴ初始養(yǎng)分濃度逐漸升高。結果表明,漂浮育秧可以降低富營養(yǎng)化水體中NH+4濃度和PO2-4濃度,水體pH值先升高后降低;不同養(yǎng)分濃度水體對水稻秧苗生長幾乎沒有影響,高養(yǎng)分濃度處理促進了水稻秧苗根系的生長,這有利于水稻秧苗移栽后提高存活率。因此,漂浮育秧是一種環(huán)境友好型水稻育秧技術,可以降低富營養(yǎng)化水體養(yǎng)分含量,適合大面積推廣應用。

關鍵詞:水稻;漂浮育秧;水體環(huán)境;秧苗素質;水體富營養(yǎng)化

中圖分類號: S181? 文獻標志碼: A

文章編號:1002-1302(2020)19-0304-04

收稿日期:2019-12-24

基金項目:江蘇省農業(yè)科學院探索性顛覆性創(chuàng)新計劃課題[編號:ZX(17)2009];江蘇省重點研發(fā)(現代農業(yè))重點及面上項目(編號:BE2019334);江蘇省環(huán)洪澤湖生態(tài)重點實驗室自主研發(fā)課題(編號:17HZHL001)。

作者簡介:董玉兵(1992—),男,山東濟寧人,碩士,研究實習員,主要從事機插秧緩控釋肥和農田碳氮循環(huán)研究。E-mail:dongyubing178@163.com。

通信作者:陳 川,研究員,主要從事作物栽培和土壤肥料研究。E-mail:chenchuan3174@sina.com。

隨著城市化的發(fā)展,農村勞動力的減少,我國的農業(yè)發(fā)展逐漸向大田塊、高度機械化形式轉化。因此,水稻種植機械化成為發(fā)展的必然趨勢。水稻機插秧是培育標準化秧苗與機械精確移栽相結合,它改進了傳統(tǒng)插秧技術費時、費力的缺點,是水稻種植機械化發(fā)展的基本方向[1-2]。其中,水稻機插秧育秧為了保證秧塊成毯、降低漏秧率,使得播種密度過大,導致苗間競爭激烈、秧苗素質較差[3]。而傳統(tǒng)毯苗機插秧水稻育秧還存在取土難、勞動強度大、根系盤結力小等問題,是制約水稻機插秧育秧向輕簡化、工廠化、機械化發(fā)展的最主要的阻力[4-5]。同時,也限制了水稻機插秧機械化的發(fā)展。

水稻漂浮育秧技術是應用于水稻機插秧育秧的一項新技術,是根據現有葉菜類蔬菜、煙草等作物漂浮育苗技術改進而來,利用自然狀態(tài)下的河流、湖泊、溝渠、池塘等表面水系對水稻秧苗的一種培育方式[6]。水稻漂浮育苗技術的應用,可以免去傳統(tǒng)機插秧水稻育苗時的精整秧田、覆膜蓋草(或無紡布)等,避免了這2個環(huán)節(jié)操作不當造成的秧苗長勢不整齊、黃化苗、燒苗、爛苗等不利影響[7-8],節(jié)約了這2個環(huán)節(jié)上的物質和勞動力成本。該技術的運用還可以提高秧田的利用率,提高秧苗素質,減少病蟲害,解決常規(guī)育苗起秧難,受陰雨天氣制約的難題[6]。隨著水稻漂浮育秧技術研究的成熟,還可以實現在河流、湖泊等自然水體的廣泛應用,在節(jié)約用地的同時還方便了秧苗栽插時的運輸工作。

水稻漂浮育秧技術以草木灰為育秧基質。實踐證明,草木灰因其較強的吸水能力和較輕的容重適合作為漂浮育秧技術的基質[9]。草木灰基質在漂浮育秧上的應用還可以提高秧苗質量。但是,水稻漂浮育秧技術作為一種新技術,對漂浮水體水環(huán)境影響的相關研究甚少。草木灰基質具有較高的陽離子交換量和較強的吸附能力,而目前自然水體中普遍存在水體富營養(yǎng)化現象?;诖耍驹囼災M富營養(yǎng)化水體,設置不同養(yǎng)分梯度的水環(huán)境,研究水稻漂浮育秧技術對不同養(yǎng)分梯度水環(huán)境的影響,探究水稻漂浮育秧技術對水體富營養(yǎng)化的凈化能力。

1 試驗設計

1.1 試驗概況

試驗于江蘇徐淮地區(qū)淮陰農業(yè)科學研究所內進行,供試水稻品種為南粳9180。育苗方式為漂浮育秧,將常規(guī)育苗盤(30 cm×60 cm)鋪裝基質放置于提前裁好的泡沫板上,使其漂浮于水體上,以基質自吸水分供給秧苗生長。試驗用草木灰基質鋪裝育苗盤,每盤鋪裝1.8 kg基質,播種120 g水稻種,然后用0.5 kg基質覆蓋,均勻灑施900 mL自來水,暗化出苗。播種前用咪鮮甲霜靈水稻專用拌種劑拌種。出苗后統(tǒng)一將育苗盤放置于提前布置好的水箱內。

1.2 試驗設計

引起水體富營養(yǎng)化的主要是氮(N)、磷(P)等元素,因此,設置濃度梯度時主要考慮水體中N、P的濃度梯度。參考地表水質量三級標準(N濃度為1.0 mg/L,P濃度為0.2 mg/L)和五級標準(N濃度為2.0 mg/L,P濃度為0.4 mg/L),分別在自來水中加入不同梯度的養(yǎng)分。設置5個處理依次為處理Ⅰ,自來水;處理Ⅱ,自來水+1.0 mg/L N+0.2 mg/L P;處理Ⅲ,自來水+2.0 mg/L N+0.4 mg/L P;處理Ⅳ,自來水+4.0 mg/L N+0.8 mg/L P;處理Ⅴ,自來水+8.0 mg/L N+1.6 mg/L P。每個處理3次重復。在試驗裝置前水箱4周包裹黑布作避光處理,水體表面覆蓋遮光板避光并防止灰塵落入水體。每個水箱裝水體積為110 L,各處理養(yǎng)分添加如表1所示。

1.3 樣品采集與分析

試驗于2019年5月28日鋪盤育苗,暗化出苗3 d,5月31日下育秧盤,6月24日育秧結束,育苗期為25 d。試驗分別在下秧盤前采集1次水樣,之后育苗期間每隔5~7 d采集1次水樣,并記錄水位變化。每次采集200 mL水樣裝于干凈塑料瓶(250 mL)內,置于-18 ℃冰箱內儲存,待試驗結束后統(tǒng)一測定,分別測定銨態(tài)氮、PO3-4含量、pH值。最后一次采集水樣的同時考察水稻秧苗生長狀況,分別測量株高、葉齡、葉長、莖基寬、干質量、葉綠素含量、成苗數等。

本試驗采用Excel 2010軟件進行數據計算;采用Origin Lab軟件作圖。

2 結果與討論

2.1 育苗期間不同處理水體水質動態(tài)變化

由圖1可以看出,不同處理間NH+4濃度的變化差異很大。處理Ⅰ育苗期間NH+4濃度變化不大,整個苗期NH+4濃度均處較低狀態(tài)。說明育苗基質的氮養(yǎng)分沒有進入水體,漂浮育秧對自然水體不會產生氮污染。添加硫酸銨各處理NH+4濃度均呈下降趨勢,下降速度隨著NH+4濃度初始濃度的增加而加快,其中處理Ⅴ的NH+4濃度下降最快。這可能是因為草木灰有很強的吸附能力,一部分NH+4被草木灰吸附[10],造成水中的NH+4濃度降低;也可能是一部分NH+4在水體中通過硝化、反硝化作用轉化成其他形態(tài)的氮;或者可能是有一部分被作物吸收。本試驗中水體NH+4濃度變化趨勢與土壤中的變化趨勢相似。有研究顯示,尿素施入到土壤中后NH+4濃度先升高然后迅速降低,在第7~10天內濃度變化比較明顯,隨后變化速度變緩,在3周內降到較低水平[11]。至育秧第25天,各處理的NH+4濃度已無明顯差距。本試驗中直接施入硫酸銨作為氮源,不存在尿素水解這一步驟,所以NH+4濃度在整個育苗期呈降低趨勢。這也說明了漂浮育秧可能對高NH+4濃度水體有一定的凈化作用。

由圖2可以看出,不同處理間PO3-4濃度的變化差異比較明顯,水體中PO3-4濃度整體呈下降趨勢。其中,處理Ⅰ的PO3-4濃度無明顯變化,在整個生育期中均較低;處理Ⅴ的PO3-4濃度降低速度最快。PO3-4濃度的變化和NH+4濃度變化趨勢略有不同,NH+4濃度下降幅度很快至第25天時各處理已無明顯差異(圖1),而PO3-4濃度在試驗前期下降較快,后期下降幅度變緩,至第25天時處理Ⅲ、處理Ⅳ、處理Ⅴ的PO3-4濃度仍然較高。PO3-4濃度在試驗前期下降較快,可能是草木灰基質有較強的吸附能力,一部分PO3-4被草木灰吸附固定[10],一部分PO3-4被秧苗生長吸收。試驗后期下降速度變緩,可能是此時草木灰對PO3-4吸附飽和,PO3-4濃度下降主要是由于秧苗吸收。秧苗移栽后處理Ⅲ、處理Ⅳ、處理Ⅴ仍有較高濃度的PO3-4,這可能是因為秧苗對PO3-4吸收轉化能力較低,在育苗期間水體中大量的PO3-4并不能被秧苗完全吸收。總體上,漂浮育秧對高PO3-4含量水體有一定的凈化作用。

由圖3可知,各處理的pH值差異不明顯,說明不同養(yǎng)分梯度,并不會影響水體pH值變化。各處理水體的pH值均先升高后降低,水體pH值基本維持在7.2~8.2之間,屬于水體正常pH值范圍。在育秧前期水體pH值升高,可能因為草木灰為堿性,在育秧前期草木灰堿性物質進入水體導致水體pH值升高。育秧后期水體pH值又恢復到之前的水平,這表明漂浮育秧雖然對水體pH值有影響,但并未形成污染。

2.2 育苗期間不同處理水稻秧苗生長狀況

由圖4可知,不同處理葉長沒有明顯差異。由表2可以看出,不同處理秧苗葉齡、株高、莖基寬差異均不明顯。處理1的葉綠素含量明顯低于其他處理,每盤成苗數則明顯高于其他處理。這可能是因為前期處理1出苗較多,而水體養(yǎng)分含量較低,影響了秧苗生長。秧苗百株地上干質量以處理1的最高,百株根干質量以處理5的最高。這可能是因為處理5水體養(yǎng)分含量較高,促進了秧苗根系生長,這有利于移栽后提高秧苗存活率。

3 結論

漂浮育秧技術沒有加重水體環(huán)境污染,在一定程度上可以凈化富營養(yǎng)化水體。漂浮育秧可以降低富營養(yǎng)化水體中NH+4和PO3-4的濃度,其中一部分可以被草木灰基質吸附,一部分供給秧苗生長,不同養(yǎng)分濃度水體對水稻秧苗生長幾乎沒有影響,僅高養(yǎng)分濃度處理促進了水稻秧苗根系生長,這有利于水稻秧苗移栽后提高存活率。綜上所述,漂浮育秧是一種環(huán)境友好型技術,這種技術可以廣泛應用于自然水體,不會造成環(huán)境污染,在很大程度上也可以節(jié)約勞動力、節(jié)約成本,適合大面積推廣應用。然而,本試驗研究僅觀測了水體速效養(yǎng)分變化,對水體養(yǎng)分的去向還不夠明確,對水體環(huán)境指標觀測尚不完全。因此,在后續(xù)試驗中須要通過測定全面的水體指標,研究漂浮育秧對水體環(huán)境的綜合評價。

參考文獻:

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