黔中不同播期水稻土壤理化性状分析

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摘要：摘要：以4段分期移栽水稻(Oryza sativa L. )土壤作为研究对象，收集气温、泥温逐日数据，同时测定了土壤pH、养分含量、机械组成、交换性盐基离子等指标，通过方差分析和相关性分析探讨了不同播期水稻土壤理化性状的差异，利用主成分分析计算出不同播期土壤综

　　摘要：以4段分期移栽水稻(Oryza sativa L. )土壤作为研究对象，收集气温、泥温逐日数据，同时测定了土壤pH、养分含量、机械组成、交换性盐基离子等指标，通过方差分析和相关性分析探讨了不同播期水稻土壤理化性状的差异，利用主成分分析计算出不同播期土壤综合得分。结果表明，土壤养分含量为适宜到丰富;交换性盐基组分中Ca2+比例最高;土壤组成以粉粒为主;5月9日移栽的水稻土壤中黏粒含量最高，对应的分形维数最大。相关性分析结果表明，K+与Mg2+之间表现为协同，相关系数为0.953;有机质、全氮与Na+表现为显著正相关;pH与平均气温相关性极显著;速效钾与积温为显著正相关;黏粒含量在相关性分析中与多数指标表现出较强的正相关。针对不同播期进行的各因子主成分分析表明，5月9日更适宜试验地点进行水稻移栽。

　　关键词：水稻(Oryza sativa L. )播期;土壤;理化性状;黔中地区

　　據研究，水稻(Oryza sativa L.)生育期内的养分大约有 1/3 来自土壤，故有“水稻靠地力”之说。土壤是在自然和社会因素综合作用和影响下存在并变化的开放型复杂体系，通过水、肥、气、热4方面的作用表现其肥力。土壤养分状况是土壤肥力的核心研究内容[1]，分形维数可以较好地作为肥力特性的定量化指标[2]。通过分析土壤肥力水平，制定合理施肥措施，确保土壤养分的平衡供应，从而实现维持或提高水稻增产潜力的目标[3]。

　　20世纪60年代以来，中国主要粮食作物种植区农业气候资源分布受温度上升、日照减少与降水格局变化影响正在发生深刻改变[4]，并且气候变化对粮食产量的不利影响比有利影响更为显著[5]。在农业生态系统中，水稻生产系统对气候变化响应尤为突出。有研究表明，温度每升高 1.5 ℃可能会引起水稻减产2%[6]。贵州省作为中国南方喀斯特地貌中心，生态环境脆弱，环境承载力低，气候变化敏感[7]，水稻受低温危害的风险也比较大[8，9 ]，在气候“暖干化”背景下，2020—2050年粮食生产受气候变化的严重冲击会变得更加严峻[10]。因此，充分利用贵州省热量较丰富的气候特点进行水稻分期播种，可以有效提高资源利用率，对加强水稻生产、降低气候变化对产量带来的负效应具有积极意义[11]。本试验研究了土壤养分、分形维数、温度对不同播期水稻土壤理化性质的影响，以期为当下贵州省水稻稳定、优质、高效、生态、安全生产提供依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 研究区概况

　　研究区域位于贵阳市清镇市暗流镇，地处云贵高原东斜坡中部、苗岭山脉北侧，境内海拔高差962 m，地形为典型的高原山地，土壤母质为紫色岩。

　　1.2 研究方法

　　1.2.1 样地选择 以10 d为间隔，从2018年4月29日至5月29日分4期对水稻进行移栽，品种为香早优2017，每播期设置4次重复，每小区面积不小于30 m2，各播期的田间管理均一致。

　　1.2.2 土样采集 2018年11月水稻收获后进行土壤样品的采集，采样前一周研究区未见雨雪，样品选择多云天气下，在1 d内完成采集。每播期的土样采集按“S”形分布，取样量1 kg，土壤样品采集深度控制在0～20 cm，去除其中的大块砾石与植物须根，分别进行编号，密封保存。

　　1.2.3 土样测定与数据来源 土壤pH测定采用电位测定法(水土比2.5∶1);全氮含量测定采用凯氏定氮法;碱解氮含量测定采用碱解扩散法;有效磷含量测定采用碳酸氢钠浸提钼蓝比色法;有机质含量测定采用重铬酸钾外加热法;速效钾含量测定采用醋酸铵浸提-火焰光度法;土壤机械组成测定采用吸管法;交换性盐基离子(K+、Na+、Mg2+、Ca2+)含量测定采用1 mol/L乙酸铵交换-原子吸附分光光度法[12]。气象数据(气温、降水、空气湿度、地温、土壤湿度、光合有效辐射)由贵州省气象局统一建设的农田小气候站采集。

　　1.2.4 数据处理 采用Excel 2003对数据进行处理，借助SPSS 23.0进行单因子方差分析、相关性分析、主成分分析，通过杨培岭等[13]提出的土壤颗粒重量分布计算分形维数。

　　2 结果与分析

　　2.1 各播期温度

　　温度对水稻生长发育的影响表现在其生长状况及生长量上，孕穗期高温阻碍植物叶片光合作用，降低干物质积累速率、积累量和干物质在植物中分配比率，从而导致产量和品质下降[14]，一般而言，水稻全生育期温度在28 ℃左右最为适宜。适宜的泥温有利于加速有效养分的释放和土壤水分运动。试验中水稻从移栽到成熟，各播期经历的时间不同，播期越晚生育期越短[15]。由表1可知，≥10 ℃积温、≥10 ℃泥积温按照播期从早到晚依次减少;同一播期的平均气温、平均泥温趋势一致，不同播期中第二播期水稻自移栽至成熟阶段平均温度最高，第四播期最低。水稻根系在25～30 ℃的泥温中有利于根细胞的分裂和伸长，增强矿质养料及水分的供应，水稻分蘖要求在20 ℃以上的泥温中进行。通过表1统计数据比较得出，第二播期相对更适宜，温度指标虽未达最优状态，但可以保障水稻生长不受高温胁迫。

　　2.2 土壤养分

　　土壤pH是土壤溶液中游离的H+和OH-浓度比例不同而表现出来的酸碱性质，其大小通过H+浓度的负对数来表示。它作为土壤肥力的一项重要指标，能够综合反映土壤化学性质以及土壤母质状况。高产水稻田要求土壤为弱酸性到中性(6.0～7.0)。由表2可知，4个播期下土壤pH表现为第二播期>第三播期>第一播期>第四播期，pH介于6.22～7.36，第二播期、第三播期土壤为中性，更加适宜水稻生长。变异强度评价参照薛正平等[16]的3级评价法进行分析，即变异系数CV<10%，弱变异;10%≤CV≤30%，中等变异;CV>30%，强变异。各播期之间为弱变异，pH无显著差异。

　　土壤有机质是土壤质量的核心，其数量和质量影响土壤性质，在维持土壤质量和控制养分方面起重要作用[17]。土壤作为土壤养分的储存库和微生物活动的主要能量来源，其含量在很大程度上决定了土壤的理化性质和肥力水平[18]。4个播期下土壤有机质含量范围为47.80～75.83 g/kg，有机质含量表现为第三播期(68.92 g/kg)>第二播期(62.55 g/kg)>第四播期(54.95 g/kg)>第一播期(53.45 g/kg)。依据养分分级标准(表3)，各播期土壤有机质含量极丰富，变异系数为10.36%，各播期间无显著差异。

　　水稻是喜氮作物，土壤氮丰缺与水稻稳产、高产密切相关。4个播期下土壤全氮含量范围为2.74～2.97 g/kg，第二播期(2.92 g/kg)、第三播期(2.93 g/kg)含量基本相当，略大于第一播期(2.81 g/kg)、第四播期(2.84 g/kg)。土壤碱解氮含量范围为179.29～215.81 mg/kg，含量表现为第三播期(206.40 mg/kg)>第二播期(204.74 mg/kg)>第四播期(198.38 mg/kg)>第一播期(182.61 mg/kg)。各播期土壤全氮、碱解氮含量极丰富，含量间为弱变异，无显著差异。水稻收获后，水稻地下部分腐烂过程促进了有机物质累积，土壤对氮的吸附增强，土壤液相中铵态氮含量明显下降，進而抑制了氨挥发[19，20]，同时能够降低NH4+淋洗，提高土壤中氮素含量[21]。同时应注意，有机质或氮素过量会导致水稻分蘖期延长，营养生长抑制生殖生长，造成颖花稀疏，影响产量，故认为第一播期土壤有机质、氮素含量更适宜水稻生长。

　　4个播期下土壤有效磷含量范围为10.10～39.52 mg/kg，含量表现为第一播期(37.70 mg/kg)>第二播期(22.85 mg/kg)>第三播期(14.45 mg/kg)>第四播期(10.85 mg/kg)。第一播期、第二播期水稻土壤所含有效磷丰富，第三播期、第四播期为最适宜。土壤中磷含量较高，其原因是南方土壤含有大量的无定型氧化铁、铝，对磷肥有极强的吸附固定作用，使磷肥成为难溶性磷，利用率极低[22]，造成每年施用的磷肥大部分残留于土壤中[23]。另外，当有效磷含量低于60 mg/kg时不易产生淋溶流失是造成有效磷含量较高的主要原因[24]。各播期土壤有效磷含量达到了强变异(CV为48.16%)。第三播期与第四播期之间土壤有效磷含量无显著差异，第一播期下土壤有效磷含量极显著高于其他3个播期，第二期土壤有效磷含量也极显著高于第三和第四播期。磷素适宜能够促进水稻根系发育，保障适时分蘖、抽穗，以第三播期为最优。

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