旱地水稻产量和土壤质量对水肥耦合的响应研究

摘要

【目的】探究不同水肥耦合处理对旱地水稻产量和土壤质量的影响，筛选出最佳水肥耦合模式，为云南旱地水稻可持续生产和土壤质量提升提供理论参考。【方法】在云南省普洱市澜沧县竹塘乡蒿枝坝村，以“滇禾优615”旱地水稻为研究对象，采用完全随机区组设计，设置灌水量（W）和有机肥施用量（F）2个因素，其中灌水量（W）设置3个水平，分别为W1（200 m³/hm²）、W2（300 m³/hm²）和W3（400 m³/hm²）,有机肥施用量设置4个水平，分别为F1（400 kg/hm²）、F2（600 kg/hm²）、F3（800 kg/hm²）和F4（1 000 kg/hm²）,进行完全组合设计，12个处理，另设置1个对照（CK,灌水量为150 m³/hm²、不施肥）,共计13个处理，测定不同处理旱地水稻的产量及其构成因素和土壤理化性质(体积质量（BD）、黏粒、粉粒、砂粒、pH、含水率（SWC）、有机质（SOM）、NH⁺₄-N、NO^-₃-N、有效磷（AP）、速效钾（AK）、微生物生物量碳（MBC）和微生物生物量氮（MBN）)。从13个土壤理化性质指标构成的总数据集中，采用主成分分析筛选出进入最小数据集的指标，采用最小数据集中的指标计算土壤质量指数，对不同处理的土壤质量进行评价。采用偏最小二乘法路径模型探究水肥耦合处理对旱地水稻产量和土壤质量影响的潜在机制。【结果】（1）与CK相比，不同水肥耦合处理显著提高旱地水稻千粒质量、穗粒数和产量（P<0.05）,其中W2F3处理产量最高，W1F1处理产量最低。（2）与CK相比，除了pH及NH⁺₄-N、黏粒、粉粒和砂粒含量外，不同水肥耦合处理提高了土壤SWC、BD、NO^-₃-N、AP、AK、SOM、MBC和MBN含量。以SWC、NH⁺₄-N、NO^-₃-N、AP、AK、SOM、MBC和MBN等8个指标构建最小数据集对不同处理的土壤质量进行了评价，结果显示，不同水肥耦合处理的土壤质量指数差异显著（P<0.05）,且均显著高于CK,其中W3F3、W3F2、W2F3、W3F4和W2F4处理的土壤质量指数均较高，MBC和AP是影响土壤质量的主要因子。（3）水肥耦合处理显著或极显著正向调控旱地水稻产量、产量构成因素和土壤质量指数，土壤质量指数和产量构成因素对产量具有显著影响。（4）土壤质量指数与旱地水稻产量的一元线性回归分析呈显著正相关，W2F3处理旱地水稻产量最高，土壤质量相对较高。【结论】不同水肥耦合模式显著提高了旱地水稻产量和土壤质量，其中W2F3处理能协同提升土壤质量与旱地水稻产量，为最佳水肥耦合模式。

关键词

水肥耦合 / 旱地水稻 / 产量 / 土壤质量 / 偏最小二乘法

基金资助

云南省重大科技专项“旱地水稻种业创新与示范”(202402AE090026)