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　　潜育性水稻土是在长期淹水条件下发育而成的还原性水稻土，在全国的面积达4×106hm2以上[1].由于长期淹水破坏土壤团聚体结构，恶化土壤通透性能，导致根际环境中多呈缺氧状态，积累大量还原性物质，造成水稻生长环境不良，使得生产力低下[2].探讨潜育性水稻土障碍特性和改良途径，挖掘其增产潜力，是保障粮食安全和提升粮食产量亟待解决的问题之一。
　　
　　柴娟娟[4]等通过分析中国7省潜育性稻田土壤样品发现其主要障碍因子为：低pH值，较低的速效磷和速效钾含量、较高的亚铁和还原性硫含量。Liu[5]等则认为土壤全N、速效钾含量以及微生物活性是影响潜育性稻田产量的主要因素。目前对潜育性稻田的改良以水利工程措施和耕作措施为主，徐培智等[6]研究表明开沟排水在消除潜育性稻田渍害方面效果显着，陈士平等[7]研究表明暗管排水也能显着改善潜育性稻田的渍害问题，徐祥玉等[8]研究表明起垄栽培能很好地降低潜育性稻田土壤还原性物质总量，改良潜育性稻田。水利、耕作措施对改良水稻土效果虽较为明显，但存在耗资过大或费工费时的不足。而利用土壤改良剂可实现潜育性稻田的轻简改良，研究表明，石灰[9]、脱硫灰[10、生物炭[11]
　　
　　、粉煤灰[11]、过氧化钙[12]等无机材料均能改良土壤潜育化程度，石灰等碱性调理剂，通过调节土壤pH从而降低Fe2+与Mn2+的溶解度而降低土壤中还原性物质[13];粉煤灰可以促进土壤颗粒的团聚作用[14,15],提高土壤电导率、并提升土壤速效磷含量[16];秸秆、枯饼、米糠、鸡粪等有机材料[11,17]可改善土壤养分供应状况和土壤物理结构，提高土壤微生物活性，改良潜育化稻田。但目前涉及到的土壤改良剂的研究大多以单一形式进行，对各种材料的互作研究较少。
　　
　　鄱阳湖区潜育性稻田面积达到8.5×104hm2,占湖区水稻土15.1%[3],其具有典型的潜育性水稻土的低产障碍。为此，本研究以鄱阳湖区潜育性稻田为研究对象，以牛粪、枯饼、石灰、粉煤灰为改良材料，通过不同的有机、无机材料配比，研究复合改良剂对土壤氧化还原电位、还原性物质含量、及土壤肥力特征和水稻产量的影响，旨在为沿湖区潜育性稻田的改良利用提供技术支撑。
　　
　　1材料与方法
　　
　　1.1试验区基本概况
　　
　　试验地位于江西省南昌市进贤县三里乡三里村（28.70°N,116.42°E）。本地区轮作制度以一季晚稻为主，施复合肥（15-15-15）约1.2thm-2,产量约6.5thm-2.本地区位于鄱阳湖沿岸，属亚热带季风气候，年均降水量为1600mm,其中近一半雨量集中在夏季，年平均气温17.5℃左右，≥10℃积温5526℃，耕层潜育化明显，试验开始前的土壤还原物质总量为2.69cmolkg-1,pH为5.26,土壤有机质有机质24.21gkg-1,全氮1.41gkg-1,碱解氮133.20mgkg-1,有效磷20.31mgkg-1,速效钾174.82mgkg-1.
　　
　　1.2试验设计试验期限为2012~2014年，种植制度为一季晚稻，试验共设10个处理，（1）对照，T1;（2）牛粪+粉煤灰，T2;（3）牛粪+石灰，T3;（4）枯饼（油菜饼）+粉煤灰，T4;（5）枯饼+石灰，T5;（6）牛粪+粉煤灰+石灰，T6;（7）枯饼+粉煤灰+石灰，T7;（8）牛粪+枯饼+粉煤灰，T8;（9）牛粪+枯饼+石灰，T9;（10）牛粪+枯饼+粉煤灰+石灰，T10.其中处理T2~T6牛粪用量为15000kghm-2、枯饼用量约为3000kghm-2,T7~T10处理牛粪用量为7500kghm-2、枯饼用量约为1500kghm-2,粉煤灰和石灰的用量分别为3000kghm-2和1125kghm-2.不同处理改良剂用量见表1. 　　 　　水稻品种为广东省农业科学院选育的黄花占。试验小区面积为24m2,每个处理3次重复。小区之间用田埂隔开，田埂高宽分别为25cm和30cm,田埂用塑料膜包裹。各个小区化肥用量相等（纯N225kghm-2,P2O5112.5kghm-2,K2O225kghm-2），氮肥（尿素，含氮量为46%）基肥、分蘖肥和穗肥分别占50%、25%和25%,钾肥（氯化钾，K2O含量为60%）全做追肥，其中分蘖肥和穗肥各占一半。土壤改良剂与磷肥（钙镁磷肥，P2O5为12%）全部作为基肥施用。
　　
　　1.3测试项目与方法
　　
　　土壤氧化还原电位（ORP）采用氧化还原电位仪（FJA-6）在田间原位于2014年水稻抽穗期（水面深度5~10cm）进行测定[18,19],测定方法为每小区选9个点，复合电极探头插深为10cm.同时采集0~15cm深度土壤样品0.5kg左右，密封，当天送回实验室冷藏保存，2~3d用硫酸铝浸提-容量法测定还原性物质总量。同时在抽穗期用SPAD-502plus仪测定水稻叶片叶绿素含量。
　　
　　在2012~2014年在水稻成熟期，每小区数20兜计算有效穗，并以此为基础取具有代表性5兜，考种后计算每兜有效穗数、每穗实粒数、千粒重和结实率等。水稻收获后，分小区单打、单收，以干质量记产，水稻实际产量用烘干法折算。2014年水稻收获后，采集0~15cm耕层土壤，pH值用酸度计测定，有机质含量用重铬酸钾容量法测定，全氮含量用半微量凯氏法测定，碱解氮含量用扩散法测定，有效磷含量用Olsen法测定，速效钾含量用NH4OAc浸提，火焰光度法测定，土壤电导率用电导率仪测定，各指标的具体测定方法详见文献[18]和[20].
　　
　　1.4数据处理
　　
　　采用SigmaPlot12.5绘图，采用DPS软件对数据进行方差分析和相关性分析，用Duncan新复极差法进行多重比较。
　　
　　2结果
　　
　　2.1不同改良剂对潜育性稻田氧化还原电位的影响
　　
　　氧化还原电位是反映土壤中氧化还原状况的强度指标[21].从图1可知，在抽穗期土壤氧化还原电位在-126.1~-21.4mV之间，土壤处于强还原状态，其中T5处理氧化还原电位最高，显着高于CK和其他处理（P<0.05）。T2、T6、T10与CK无显着差异，T3、T4、T7、T8、T9均显着低于CK处理（P<0.05）。可见枯饼与石灰配合能显着提高土壤氧化还原电位。其他有机无机改良剂配合方式对土壤氧化还原电位的提升无明显作用。 　　2.2不同改良剂对潜育性稻田土壤还原性物质的影响
　　
　　还原性物质含量是土壤氧化还原状况的核心指标[22],长期的淹水条件下，潜育性稻田土壤还原性物质大量积累。由图2可以看出，在水稻抽穗期，T1处理显着高于其他处理（P<0.05），可见施用各种改良剂配合方式均能降低土壤还原性物质总量，其中T5（枯饼+石灰）土壤还原性物质总量最低；其次是T6、T9,与T5之间无显着差异，T5、T6、T9均为施石灰处理，可见石灰对降低潜育性稻田土壤还原性物质效果非常明显；再次是T2、T3、T4、T7、T8、T10之间无显着差异。可见枯饼与石灰配合是降低还原性物质的最有效措施。 　 　　2.5不同改良剂对潜育性稻田土壤肥力的影响
　　
　　经过3年连续施用土壤改良剂对潜育性稻田土壤肥力有显着影响，从表2可以看出：施用牛粪，土壤pH显着下降（T7、T10）；施用粉煤灰显着提高土壤中速效钾，但降低水溶性N含量（T3、T6），施用石灰显着提高土壤pH值（T2、T6）和土壤有效磷（T8、T10）。施用枯饼配合石灰（T5）显着提高土壤电导率和水溶性N含量，牛粪与石灰配合（T3）具有较高的水溶性N,牛粪+粉煤灰+石灰（T6）处理有机质、速效钾、pH达到最高，牛粪+枯饼+粉煤灰（T8）处理具有最高的碱解N含量，牛粪+枯饼+粉煤灰+石灰（T10）处理，有效磷含量最高。相关分析表明，土壤速效磷含量与产量显着正相关（R=0.822,R0.05=0.632,n=10）。
　 　　利用T2、T3、T4、T5处理采用双因素方差分析研究有机、无机材料对潜育性稻田水稻产量、土壤还原性物质、氧化还原电位以及肥力因素的影响（表3），可以看出有机改良剂均显着影响了土壤还原性物质、氧化还原电位、碱解N、速效钾、pH值和水溶性N,无机改良剂量显着影响了土壤还原性物质、速效磷、速效钾、pH值、电导率和水溶性N,而有机无机交互作用显着影响了氧化还原电位、水溶性C和N.
　　
　　2.1不同改良剂对水稻SPAD值影响
　　
　　水稻分蘖期SPAD值在各处理中无显着差异，而抽穗期差异显着（表4）。在抽穗期T4、T5、T7~T10处理在2014年均显着高于CK（P<0.05）。因此，在提高水稻叶绿素含量方面，有机物料中，枯饼效果要高于牛粪（T2与T4,T3与T5），枯饼减量后与牛粪效果相当（T6与T7）；牛粪、枯饼减量后配合施用与全量施枯饼效果相当（T4与T8,T5与T9），显着高于全量施牛粪（T2与T8,T3与T9）（P<0.05）。因此在提高水稻叶绿素方面，枯饼效果最显着。无机物料中，粉煤灰、石灰在提高水稻叶绿素含量方面差异不大（T2与T3,T4与T5）
　　
　　2.2不同改良剂对水稻产量影响
　　
　　由表5可知，通过连续3年施用土壤改良剂，水稻产量有显着差异，其中2012年以T10处理籽粒产量最高，显着高于CK处理和T3处理（P<0.05）；在2013年，以T10处理籽粒产量最高，但各处理间无显着差异；在2014年以T4处理产量最高，显着高于T1、T2、T3、T5和T7处理，其中施用枯饼增产效果显着高于牛粪（P<0.05），施用石灰与粉煤灰效果无显着差异。以3年产量平均来看：产量最高是T10处理，显着高于T1和T2处理（P<0.05），比T1提高10.3%.可见牛粪、枯饼、粉煤灰、石灰的配合能显着提高潜育性稻田土壤产量（P<0.05）。
　　
　　有效穗数3年均以两个高量施枯饼处理（T4或T5）最高，显着高于CK处理（P<0.05），表明枯饼对于提高水稻有效穗效果非常明显，其次是T10、T8、T3处理，在2012年均显着高于CK（P<0.05），其余年份无差异；而T6、T7、T9处理与CK均无显着差异。上述结果说明施用枯饼通过提高水稻有效分蘖来提高水稻产量。
　　
　　穗粒数在2012和2013年无显着差异，在2014年，CK最高，显着高于T4和T5处理（P<0.05）。结实率在2013年T4、T6和T8显着高于T2外（P<0.05），其余年份无显着差异，千粒重2012年表现为T9显着高于T3和T10（P<0.05），其余年份无显着差异。
　　
　　利用T2、T3、T4、T5处理采用双因素方差分析研究有机、无机材料对潜育性稻田水稻SPAD值和产量的影响（表6），可以看出有机改良剂均显着影响水稻SPAD值、有效穗、穗粒数进而影响水稻产量，无机改良剂对水稻产量无显着影响，有机无机材料相结合对有效穗有明显的交互作用。 　
　　3讨论
　　
　　3.1无机改良剂对潜育性稻田改良作用
　　
　　袁福生[11]等研究指出外源添加无机物料粉煤灰、生石灰能降低土壤中的亚铁、亚锰等还原性物质的含量，提高有效锌、阳离子代换量，有效提高潜育性稻田水稻产量；侯文峰[9]研究指出石灰能显着降低潜育性稻田土壤活性还原性物质总量，提高土壤氧化还原电位。这些结果与本研究基本一致，本研究用到2种无机改良剂，石灰在提高pH、降低土壤还原性物质、提高氧化还原电位、电导率、水溶性N方面要优于粉煤灰，而粉煤灰在提高土壤有效磷、速效钾方面效果优于石灰。这是因为石灰、粉煤灰等碱性改良剂能提高土壤pH值，降低土壤中亚铁、亚锰氢氧化物溶解度，还原性物质总量因而降低，土壤Eh值也升高[2],同时石灰可以有效抵抗土壤酸化促进有机质的矿化从而增加土壤中速效养分的含量[11].而粉煤灰中又含有丰富的磷元素，对缓解潜育性稻田土壤缺磷方面效果明显。
　　
　　3.2有机改良剂对潜育性稻田改良作用
　　
　　袁福生[11]等研究指出，外源添加有机物料枯饼、牛粪、稻草能提高土壤养分有效性，降低还原性物质毒害，提高水稻有效穗及产量。崔宏浩[23]等研究指出有机材料米糠可以使潜育性稻田亚铁含量消减，并提高水稻有效穗和产量。张庚[11]研究表明秸秆还田可显着提高土壤氧化还原电位，降低土壤还原性物质总量，有显着增产作用。本研究也得到相似结果，施用枯饼、牛粪处理均降低了土壤还原性物质总量，这可能是因为施用有机肥改善了土壤结构，同时有机质对土壤中的亚铁、亚锰有一定的络合作用，导致土壤还原物质总量的累积减少[24].但本研究中有机改良剂对土壤氧化还原电位也有显着的降低作用，原因可能是有机质是土壤电子的主要来源或主要的还原剂，它在分解的过程中要消耗大量的氧，土壤中氧化还原电位也会下降[3,25~27].因此有机肥对潜育性稻田的改良作用受有机肥用量、种类、配合方式不同而改良效果也不同。在本研究条件下，施用有机材料枯饼、牛粪均能减少还原性物质含量、提高水稻产量、并提高土壤有效养分含量，其中枯饼的改良作用要高于牛粪，这是因为枯饼有机质和氮磷钾养分含量一般要高于牛粪，能迅速补充潜育性稻田土壤速效养分，特别是速效氮，从而促进水稻分蘖、提高水稻有效穗、提高水稻抽穗期叶绿素含量，最终提升水稻产量。
　　
　　3.3有机、无机改良剂调配合对潜育性稻田改良作用
　　
　　通过有机无机改良剂配合、改良效果更显着，产量提高幅度更大。张庚[9]研究表明秸秆配合石灰使土壤活性还原性物质和亚铁分别降低40%和49.3%,显着增产19.8%.侯文峰[7]也得到相似结果，石灰与秸秆配施显着降低潜育性稻田土壤活性还原性物质总量，提高土壤氧化还原电位，Eh显着提高48.7%.本研究条件下，枯饼与石灰配合具有明显的交互作用，能显着提高氧化还原电位，消减还原性物质，显着提高水稻产量，牛粪与石灰配合则能显着提高水溶性C和N.牛粪与粉煤灰配合能显着提高土壤速效钾。本研究在牛粪、枯饼、粉煤灰、石灰配合施用下产量最高，这可能是因为鄱阳湖区潜育化稻田光热条件良好，造成低产障碍因子形成的主要因素是田间水分的过度累积，而一旦田间的积水排除地下水位下降，潜育化稻田的障碍因子将得到明显缓解或直接消除[12].因此本试验条件下土壤还原性物质总量、土壤氧化还原电位与产量无显着相关性，土壤速效磷含量可能是影响潜育性稻田生产力的重要障碍因子。通过牛粪、枯饼、粉煤灰、石灰4种改良剂配合不仅使土壤潜育化水平得到改善，同时土壤有效养分也有所提高，特别是速效磷的提高。因此产量水平也达到最高。
　　
　　4结论
　　
　　有机材料枯饼在降低土壤还原性物质、提升潜育性稻田产量、土壤氧化还原电位、碱解N方面效果优于牛粪，牛粪在提升土壤速效钾、pH值、水溶性N方面优于枯饼；无机材料石灰在降低土壤还原性物质、提高pH、氧化还原电位、电导率、水溶性N方面要优于粉煤灰，而粉煤灰在提高土壤有效磷、速效钾方面效果优于石灰。通过枯饼与石灰配合是降低土壤还原性物质、提升氧化还原电位、电导率的最有效措施。牛粪、枯饼、粉煤灰、石灰相配合则是综合提升鄱阳湖区潜育性稻田产量的最有效措施。
　　
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