【摘要】：長江中下游雙季稻區(qū)是我國水稻生產(chǎn)的第一大主產(chǎn)區(qū),其水稻生產(chǎn)能力對全國的水稻生產(chǎn)、糧食安全而言至關(guān)重要。大量研究已經(jīng)證明了硅能有效促進(jìn)水稻的生長及其對礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收、提高水稻植株對生物脅迫的抗性,以及農(nóng)用有機(jī)硅助劑能有效提高除草劑的除草效率,這意味著在實(shí)際的水稻生產(chǎn)過程中,硅的施用對肥料、農(nóng)藥的增效減施具有一定的潛力。但到目前為止,關(guān)于系統(tǒng)探究硅在長江中下游雙季稻區(qū)化肥、農(nóng)藥的協(xié)同提效減施中的應(yīng)用潛力及其作用機(jī)制鮮有報(bào)道。因此,本研究依托長江中下游雙季稻作區(qū)水稻種植系統(tǒng),設(shè)計(jì)了系列田間試驗(yàn),并結(jié)合溫室水培試驗(yàn)系統(tǒng)分析了硅在長江中下游雙季稻區(qū)化肥農(nóng)藥協(xié)同提效減施技術(shù)上的應(yīng)用潛力及其可能的作用機(jī)制,以期為長江中下游雙季稻區(qū)水稻生產(chǎn)過程中減少化肥農(nóng)藥的投入提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)指導(dǎo)。主要研究結(jié)果如下:1、適量施硅肥能顯著提高氮磷肥利用率和雙季稻產(chǎn)量。在試驗(yàn)設(shè)置的五個(gè)硅肥梯度(以 SiO_2 計(jì):0、7.80 kg hm~(-2)、15.60 kg hm~(-2)、23.40 kg hm~(-2)、31.20 kg hm~(-2))范圍內(nèi),水稻產(chǎn)量、氮磷肥利用率均隨著硅施用量的增加而先增后減,且均在Si0_2施用量為23.40kghm~(-2)時(shí)達(dá)到最高。另外,基施SiO223.40kghm~(-2)搭配N 137.10kghm~(-2)、P_2O_5 67.48 kghm~(-2)、K_2O80.98 kghm~(-2)(早稻不做任何追肥處理,晚稻分蘗期追施 N 11.25kg hm~(-2)、P_2O_5 11.25 kg hm~(-2)、K_2O13.50 kg hm~(-2))的雙季早、晚稻施肥模式是長江中下游雙季稻試驗(yàn)區(qū)的最佳施肥模式,能在顯著提高氮磷肥利用率、保證不減產(chǎn)的前提下減少約17%的氮磷肥投入量。2、適量施硅肥有效提高了稻田土壤氮磷養(yǎng)分的有效性并改善了稻田土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)及多樣性。在試驗(yàn)設(shè)置的五個(gè)硅肥梯度范圍內(nèi),稻田土壤養(yǎng)分的礦化率、易礦化的有機(jī)態(tài)養(yǎng)分的儲(chǔ)備以及土壤微生物活度、功能微生物數(shù)量、重要代謝酶活性均隨著硅施用量的增加而先增后減,并在SiO_2施用量為23.40kg hm~(-2)時(shí)達(dá)到最大。通過統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明適量施硅提高氮磷肥利用率的核心生態(tài)機(jī)制在于施硅顯著提高了稻田土壤的微生物總量、氮磷養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的微生物數(shù)量以及重要代謝酶的活性,從而促進(jìn)了氮磷養(yǎng)分的礦化以及易礦化有機(jī)態(tài)氮磷養(yǎng)分的儲(chǔ)備,使得土壤養(yǎng)分易被水稻根系吸收利用。高通量測序結(jié)果同樣顯示,適量施硅能明顯提高稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的豐度和多樣性,增加了與土壤有機(jī)質(zhì)分解以及土壤氮、磷養(yǎng)分循環(huán)相關(guān)的微生物的數(shù)量,進(jìn)一步解釋了適量施硅促進(jìn)土壤氮磷養(yǎng)分礦化、提高氮磷養(yǎng)分有效性的生態(tài)機(jī)制。3、適量施硅肥能有效緩解水稻真菌病害的嚴(yán)重程度。結(jié)果表明,在試驗(yàn)設(shè)置的五個(gè)硅施用量梯度范圍內(nèi),水稻植株真菌病害的嚴(yán)重程度隨著硅施用量的增加先減輕后加重,并在SiO_2施用量為23.40 kg hm~(-2)時(shí)病害嚴(yán)重程度最輕。水培試驗(yàn)結(jié)果表明,適量濃度的硅處理能明顯促進(jìn)葉片表皮細(xì)胞的硅化作用,增加葉片表皮角質(zhì)層蠟質(zhì)的分布及含量,而且還明顯提高了莖、葉中的硅含量,從而增強(qiáng)了水稻植株阻礙病原真菌入侵的機(jī)械抗性,并抑制了病原菌菌絲體的生長發(fā)育。另外,適量濃度的硅處理能明顯降低水稻植株的丙二醛(MDA)含量,提高過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)及多酚氧化酶(PPO)活性,提升了水稻的生理抗性,從而進(jìn)一步緩解病原真菌的侵入對細(xì)胞的傷害。4、有機(jī)硅助劑的應(yīng)用可明顯提高除草劑和葉面肥的施用效果。當(dāng)有機(jī)硅助劑的添加體積分?jǐn)?shù)達(dá)到其膠束臨界濃度時(shí)(0.05%),除草劑的除草效率和葉片對Zn、Mn的積累量最佳。同時(shí)添加有機(jī)硅助劑能明顯改善肥液的界面性質(zhì),在試驗(yàn)設(shè)計(jì)的有機(jī)硅助劑添加的體積分?jǐn)?shù)(0、0.01%、0.03%、0.05%、0.07%、0.10%)范圍內(nèi),肥液的表面張力與有機(jī)硅助劑添加的體積分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān),潤濕直徑和鋪展面積與有機(jī)硅助劑添加的體積分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān);而肥液的干燥時(shí)間及其在水稻葉片上的最大持留量隨著有機(jī)硅助劑添加的體積分?jǐn)?shù)的增大而先增后減,并在有機(jī)硅助劑的添加體積分?jǐn)?shù)為0.05%時(shí)達(dá)到最大。說明添加適量有機(jī)硅助劑提高葉面噴施藥肥的施用效果的核心機(jī)制是有機(jī)硅助劑可改善藥肥液滴的界面性質(zhì),從而提高其在水稻及雜草葉片上的滲透、鋪展及持留時(shí)間。
【圖文】：

２．２．２研究區(qū)概況逡逑研究區(qū)位于江西省宜春市上高縣泗溪鎮(zhèn)曾家村（東經(jīng)１１５°０７’０４．４１”，北緯逡逑２８。１６’１５．７９’’），具體位置見圖２－１紅色標(biāo)注區(qū)域；屬典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，逡逑年平均氣溫丨７．６０邋°Ｃ，年平均降水量１７１８．４０邋ｍｍ。研究區(qū)為長江中下游雙季稻作逡逑區(qū)，其成土母質(zhì)主要是第四紀(jì)紅壤及河湖沉積物。逡逑，卿＿逡逑焌邋－．．．二逡逑圖２－１試驗(yàn)田塊的具體位置逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｔｈｅ邋ｓｐｅｃｉｆｉｃ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔｅｄ邋ｆｉｅｌｄ逡逑另外，為排除雙季早稻田施用硅肥后可能會(huì)對雙季晚稻田的最適硅肥施用量逡逑的試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此本雙季稻試驗(yàn)選擇兩個(gè)相鄰的田塊進(jìn)行為期一年的雙逡逑季早、晚稻肥料試驗(yàn)，其土壤的基本理化性質(zhì)見表２－１。逡逑表２－１供試土壤基本理化性質(zhì)逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－１邋Ｂａｓｉｃ邋ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｔｅｓｔｅｄ邋ｓｏｉｌ逡逑項(xiàng)目邐全氮邐堿解氮邐全磷邐速效磷邐速效鉀邐有機(jī)質(zhì)邐ｐＨ逡逑（ｇｋｇ－１）邋（ｍｇ邋ｋｇ＇１）邋（ｍｇ邋ｋｇ＊１）邋（ｍｇ邋ｋｇ＊１）邋（ｍｇ邋ｋｇ＇１）邋（ｇ邋ｋｇ＇１）逡逑早稻田邐３．６１邐２５６．９９邐５６９．９９邐５７．３３邐２６２．９５邐５３．８５邐５．０３逡逑晚稻田

結(jié)合聚類分析的屬水平群落組成熱圖是將屬水平的群落組成數(shù)據(jù)根據(jù)分類逡逑單元的豐度分布或樣本間的相似程度加以聚類后通過顏色梯度來反映樣本之間逡逑的群落組成相似度的。圖４－３、４－４分別為分蘗期早、晚稻稻田土壤結(jié)合聚類分逡逑析的屬水平群落組成熱圖。分析圖４－３可知，硅施用量的差異導(dǎo)致早稻稻田土壤逡逑微生物群落中的“優(yōu)勢”微生物的屬發(fā)生變化，，其中Ｅ－ＣＫ（Ａ６，邋ＳｉＣｂ施用量為逡逑０）的土壤“優(yōu)勢”微生物屬有邋Ｋｉｔａｓａｔｏｓｐｏｒａ、Ｓｏｉｌ－ｂａｃｔｅｒｉｕｍ－ＷＦ５５、Ｂａｃｉｌｌｕｓ邋（芽逡逑孢桿菌屬）、Ｄｙｅｌｌａ等；Ｅ－Ｓｌ邋（Ａ７，邋Ｓｉ0２施用量為７．８０ｋｇｈｎｒ２）處理的土壤“優(yōu)逡逑勢”微生物屬有邋Ａｑｕｉｃｅｌｌａ、Ｔｈｅｒｍｏａｎａｅｒｏｂａｃｕｌｕｍ邋（嗜熱厭氧桿菌）等；Ｅ－Ｓ２（Ａ８，逡逑Ｓｉ0２施用量為１５．６０ｋｇｈｎｒ２）處理的土壤“優(yōu)勢”微生物屬有Ｎａｋａｍｕｒｅｌｌａ、逡逑Ｏｒｙｚｉｈｕｍｕｓ邋等；Ｅ－Ｓ３邋（Ａ９，Ｓｉ0２施用量為邋２３．４０ｋｇｈｎｒ２）處理的土壤“優(yōu)勢”逡逑微生物屬有邋Ｒｈｏｄｏｐａｎｅｓ邋（紅游動(dòng)菌屬）、Ｃａｎｄｉｄａｔｕｓ－ｋｏｒｉｂａｃｔｅｒ、逡逑Ｃａｎｄｉｄａｔｕｓ－ｓｏｉｌｂａｃｔｅｒ、Ａｎａｅｒｏｍｙｘｏｂａｃｔｅｒ邋（厭氧黏細(xì)菌）、Ｂｒａｄｙｒｈｉｚｏｂｉｕｍ邋（慢生逡逑根瘤菌屬）等；Ｅ－Ｓ４邋（Ａ１０，邋Ｓｉ０２施用量為３１．２０ｋｇｌｍｒ２）處理的土壤“優(yōu)勢”逡逑微生物屬有Ｓｉｇｕｌｉｓｐｈａｅｒａ、Ｍａｓｓｉｌｉａ邋（草酸桿菌屬）、Ｉｓｏｓｐｈａｅｒａ邋（屬浮霉菌科）、逡逑Ｔｕｍｅｂａｃｉｌｌｕｓ邋（環(huán)脂酸芽孢桿菌屬）等。分析圖４＾４可知
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S511.42

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2616450