文摘

炼铁是一个重要的操作来减少土壤养分浸出,从而增加植物营养和实现的可用性降低了土壤条件。良好的水坑字段条件需要创造一个有利的环境的水稻正常生长。然而,捣成糊状的长期影响可能导致细纹理形式的大土块土壤,土壤特性导致的负面影响,防止seed-soil联系人,和导致水稻产量下降。这项研究是在2年进行两次治疗包括炼铁土地与犁板耕耘和pregerminated种子hill-seeded直播机(PD)、炼铁旋耕机和土地两次pregerminated种子与直接hill-seeded播种机(RD)、炼铁犁板耕耘的土地两次和15天大幼苗与移植hill-transplanted机(PT)和炼铁土地两次旋耕机和hill-transplanted 15天大苗移植机(RT)评估的影响炼铁和大米建立方法对土壤特性和水稻产量。结果显示容重显著改善和提高SOC, N, P, K在PD。最大的微生物种群在PD被发现。水稻籽粒产量表现出更高的生产率上升7.65 t·哈⁻²(31.25%)和3.93 t·哈⁻²(13.91%)1 h和2 h (1 h:收获和2 h 1: 2日收获),分别在PD与最低的5.76 t·哈⁻¹和3.45 t·哈⁻¹分别在1 h和2 h,在rt,总的来说,PD被发现最合适的炼铁类型和水稻建立土壤改良和提高水稻产量的方法。

1。介绍

一个预印本曾发表(1]。大米(栽培稻l .)在全球大约120个国家培养;大约214和1.73亿吨生产在中国和印度,一起分别占全球产量的50%以上。前十名的90%和65%的世界排名前20位国家生产大米是来自东南亚2]。因此,加强和维持大米的种植是不可或缺的全球粮食安全。种植的大米在中国主要是通过机械移植和直播稻田。炼铁的影响水稻产量随土壤指标和环境条件(3]。炼铁是通常为种子发展创造适宜的土壤环境和容易的水稻幼苗移植提高土壤水分蒸发和分解,土壤分散聚合成微团聚体和更小的微粒(4]。亚洲水稻产量的主要栽培的传统移植苗25-30-day-old进水坑土壤,由于puddled-transplanted方法高潮营养可访问性和阻止杂草的生长5]。然而,插秧机械涉及的做法移植苗的年轻与稻田水稻插秧机的兴起在气候箱托儿所。之间的水稻幼苗移植的最佳年龄14 - 18天到泥浊的字段(6]。但是,现在,由于即将到来的水危机和短缺,劳动力在移植过程中,农民在亚洲正在考虑直接播种的选择(7]。直接播种(DS)的水稻技术种植水稻的农民直接播种水稻种子在田间,逃离了移植过程(8]。DS是为了节约用水,节省劳动力,降低培养成本,土壤身体健康造成的伤害较小,生产和更少的温室气体。正确的炼铁类型结合适当的大米方法可以建立积极结果在土壤特性和水稻的产量,水稻籽粒产量急剧上升是依赖土壤特性的改善管理实践的结果。因此本研究旨在评估炼铁的影响类型和大米建立方法(即。,direct seeding and mechanical transplanting) on soil characteristics and their influence on rice grain yield.

2。材料和方法

2.1。网站描述

这项研究是在2017/18在增城试验站(23°13′N, 113°81′E, 11米,高度图1华南农业大学),位于广东省广州市。这个网站有亚热带季风性气候,年降水量为2017 2018年是2660.09毫米和2758.21毫米,2017年度风速为23.4 m·s⁻¹和2018年24.7 m·s⁻¹,2017年度温度为21.3°C和2018年22.8°C, 2017年度湿度是728.3%,2018年为713.8%,2017年度阳光小时是1707.2 h和2018年1623.5 h。土壤研究的网站分类为砖红壤性红壤开发从第四纪红土9]。表层土壤的土壤属性层(0 30厘米)的稻田在实验如表所示1。

2.2。实验设计和农场管理

两种捣成糊状,耕作(P)和旋转(R)是采用两种水稻建立的方法,直接播种(D)和机械移植(T)治疗描述如下(10]:(我)犁板耕作(在30厘米深度)与直接播种(PD):在种植之前,土地是时装与犁中耕机的两倍。Pregerminated种子与直接hill-seeded播种机在25×15厘米的空间,而每个山与4 - 6种子种植。(2)旋耕机(在30厘米深度)与直播(RD):在种植之前,土地是时装与旋耕机的两倍。Pregerminated种子与直接hill-seeded播种机在25×15厘米的空间,而每个山与4 - 6种子种植。(3)犁板耕作(在30厘米深度)与机械移植(PT):在移植之前,土地是时装与犁中耕机的两倍。15天大幼苗与移植机hill-transplanted 25×15厘米的空间虽然每个山与4 - 6幼苗移植。(iv)旋耕机(在30厘米深度)与机械移植(RT):在移植之前,土地是时装与旋耕机的两倍。15天大幼苗与移植机hill-transplanted 25×15厘米的空间虽然每个山与4 - 6幼苗移植。

实验场测量10990米²,细分情节:PD和RD (100 m×35 m)和PT和RT(57米×35)。Meixiangzhan-2芳香水稻品种,期限为111至114天,并被广泛种植在中国南方,播种在直接hill-drop法2 bdcsp精密大米hill-drop钻床和移植YANMAR VP7D25水稻插秧机是用于实验。在播种之前,种子浸泡在水中24 h,发芽在人工气候箱12 h和shade-dried。发芽的种子播种在托儿所提高聚氯乙烯托盘。第一个收获(1 h) 8月25日和8月18日在2017年和2018年,分别,第二个收获(2 h)是在2017年和2018年10月20日完成的。

2.3。土壤采样和分析

Presoil水稻收获后,收集土壤样本的三分在每个治疗情节清廉的钻,10 - 20和20 - 30厘米,混合在一起来确定物理、化学和生物性质。被密封在铝饭盒采集土壤样本进行实验室分析。

2.3.1。土壤容重测量

土壤容重作为土壤结构变化的一个重要指标和保水能力(11),并逐步从50 mm直径30厘米的深度采样器核心。原状土的土壤测量核心收集从四个深度(清廉、10 - 20和20 - 30厘米)。土壤岩心湿重,干在烤箱105°C 48 h,并再次重来测量土壤容重(12]。

2.3.2。土壤化学特性测量(pH值、SOC可用氮磷钾和氮磷钾总)

土壤pH值确定使用玻璃电极组合方法(13,14]。SOC由0.5 mol / L硫酸钾extraction-high温度外部热重铬酸钾oxidation-volume方法(15]。可用N是由碱解扩散法(15]。P是由布雷没有可用。1提取方法[16]。可用K是由比色法15]。总N由凯氏蒸馏法(15]。总P是由氢氧化钠melting-molybdenum锑比色法(15]。总K由碱fusion-flame光度计或原子吸收分光光度计法15]。

2.3.3。土壤生物特性测量(细菌、真菌、放线菌、脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶)

可培养细菌、真菌和放线菌是由板接种方法(15自动量热方法,土壤脲酶(15容积法[],土壤过氧化氢酶的14,15),和土壤磷酸酶的磷酸苯钠比色法(15]。

2.4。籽粒产量分析

大米谷物收获到期从三个采样区(1.00米²在每个情节和机打)随机选择。收获谷物晒干在含水率13.5%,加权,以确定粮食产量。富强4 lz - 427 Full-Fill谷物联合收割机收获整个大米了。

2.5。统计分析

是使用IBM SPSS 23.0软件进行统计分析(美国SPSS Inc .,芝加哥,IL)。邓肯的多个范围测试(DMRT)在5%概率进行比较不同治疗的手段。

3所示。结果

3.1。土壤容重作为炼铁的影响类型和大米建立方法

土壤容重值在1 h和2 h被捣成糊状的类型和影响水稻(图的建立方法2)。显著差异的1.55、1.52、1.39和1.46 g·厘米⁻³RT、PT、PD, RD,分别在1 h记录所有炼铁类型和大米建立方法。同样,1.58,1.54,1.39和1.49 g·厘米⁻³也记录在RT, PT, PD, RD,分别在2 h。相对,PD记录较低体积密度为1.39 g·厘米⁻³1 h和2 h产生的15.11%相比下降0 30厘米的深度表的初始值1。

3.2。土壤pH值和SOC作为炼铁的影响类型和大米建立方法

土壤pH值差异在炼铁类型和水稻建立方法。结果表明,pH值在5.74到6.37和6.34至6.96的范围为1 h和2 h,分别。然而,最高的pH值6.11和6.93的1 h和2 h,分别记录下PD(图3(一个))。SOC相比明显不同于1 h 2 h。价值最高的13.30 g·公斤⁻¹和14.26 g·公斤⁻¹分别在1 h和2 h,导致增加了32.47%和42.03%的人记录下PD(图3 (b))。

3.3。可用氮磷钾影响炼铁类型和大米建立方法

PD导致最高可用N·45.43毫克公斤的活动⁻¹在1 h和64.07 mg·公斤⁻¹2 h,显著增加了14.95%和62.12%,分别为(表2)。可用的P含量明显炼铁中不同类型和水稻建立方法。最高13.51毫克·公斤⁻¹在1 h和14.05 mg·公斤⁻¹在2 h导致增加了1.43%和5.48%,分别可用的P PD(表下观察2)。最高可用K·41.09毫克公斤⁻¹在1 h和51.68 mg·公斤⁻¹在2 h导致增加了31.74%和65.69%,分别记录下PD(表2)。

3.4。总氮磷钾影响炼铁类型和大米建立方法

炼铁和水稻建立方法对氮磷钾总有显著的影响在生长季节(表3)。总N下PD高于RD, PT和RT在生长季节。PD记录最高的0.61 g·公斤⁻¹导致增加了22%在1 h和0.74 g·公斤⁻¹导致2 h(表中增加了48%3)。总P明显不同的两个生长季节在炼铁类型和水稻建立方法;然而,统计值最高的0.30 g·公斤⁻¹和0.34 g·公斤⁻¹导致增加了15.38%和23.53%,1 h和2 h,分别记录下PD(表3)。最高的总K 15.19 g·公斤⁻¹和22.28 g·公斤⁻¹导致增加了0.60%和47.55%,1 h和2 h,分别记录下PD(表3)。

3.5。可耕种的细菌、真菌和放线菌的影响炼铁类型和大米建立方法

炼铁中细菌含量明显不同类型和水稻建立方法。最高的2.55 (×10⁵cfu·g⁻¹干土)和2.78 (×10⁵cfu·g⁻¹干土)导致增加了15.38%和25.79%,1 h和2 h,分别观察下PD(表

4)。PD导致真菌活性最高的1.66 (×10³cfu·g⁻¹干土)和1.77 (×10³cfu·g⁻¹干土),显著增加了37.19%和46.28%的1 h和2 h,分别(表4)。最高的3.19(×10的放线菌⁴cfu·g⁻¹干土)和3.32 (×10⁴cfu·g⁻¹干土)导致增加了13.93%和18.57%,1 h和2 h,分别记录下PD(表4)。

3.6。过氧化氢酶、磷酸酶和脲酶活性作为炼铁的影响类型和大米建立方法

炼铁类型和水稻建立方法对过氧化氢酶有显著影响,磷酸酶和脲酶在作物生长季节(表5)。过氧化氢酶在PD高于RD, PT和RT在生长季节。PD记录最高的1.72 (0.1 nkmno过氧化氢酶₄(毫升·克⁻¹))和1.71 (0.1 nkmno₄(毫升·克⁻¹)导致增加了6.83%和6.21%,1 h和2 h,分别(表5)。磷酸酶最高的73.26 (P₂O₅(mg·公斤⁻¹))和79.52 (P₂O₅(mg·公斤⁻¹)导致增加了6.13%和15.20%,1 h和2 h,分别记录下PD(表5)。PD导致49.33 (NH的脲酶活性最高₄⁺- n (mg·公斤⁻¹(NH))和50.18₄⁺- n (mg·公斤⁻¹)),显著增加了3.85%和5.64%的1 h和2 h,分别(表5)。

3.7。籽粒产量分析

炼铁类型和大米建立方法对水稻籽粒产量有显著的影响(图4)。PD记录最高的增加在收获时间,同时RT的最低记录。PD记录增加1 h和2 h, 31.25%和13.91%,分别比在RT。

4所示。讨论

环境问题和人类活动可能导致土壤物理性质变更(即。、容重),可以损害作物产量(17]。显著减少土壤容重PD下观察。这使得总推翻犁所引起的土壤。这个过程影响土壤聚合稳定性,导致土壤变形结构。也有高的秸秆残渣导致累积足够的碳基物质在土壤中,高碳基物质的累积结果在增强土壤总量的减少土壤容重。这个结果与之前的研究一致,犁板耕地减少了土壤容重与直播(相结合6]。

结果表明,PD有改善的趋势相比,土壤pH值的顺序组合。改进的pH值下PD是由于减少了水的运动,它鼓励保留营养和氢离子的作物残留物和无机材料的矿化。反应迟缓作物和炼铁和SOC测量变量的本质之前需要大量的时间变化的方向可以评估18]。一般来说,密集的炼铁SOC破坏土壤结构,会导致下降暴露土壤总量,并加重土壤含碳物质腐败(19]。PD的SOC的改善可能是由于高稻草进入土壤由于减少干扰和降低土壤含碳物质的转化率导致更高的SOC由P,这证实了这项研究由雪et al。19]。可用和氮磷钾总改善PD由于碳基物质的分解和转化的营养诱导作物残留物和相关行为的有益微生物。通过固定在N损失少,蒸发,脱氮,浸出20.)、高SOC合并由作物残留物P可以更有效的提高导致深层土壤土壤肥力的改善K, P是由于土壤P和K在较低层次的再分配和K, P和土壤颗粒之间的接触21]。

土壤酶在土壤养分循环中扮演重要角色,从炼铁实践结果22]。炼铁和水稻种植模式对土壤生物学性质的影响相当大。PD观察高可耕种的细菌所引起的高积累和融合的水稻作物残留物(6,23),也可用基质进而影响土壤细菌缤纷的实现类型的影响(6]。然而,减少了水稻秸秆在土壤的形成由RD和RT治疗和高压实的土壤可能导致人口减少细菌。

可耕种的真菌下改善PD造成含碳物质的腐败造成的高集成水稻秸秆和增强土壤水分。同时,少耕土壤骚动导致土壤真菌的改善。RD和RT导致高压实的土壤造成水稻移栽导致真菌丰度令人不安的影响(6]。PD改进可培养放线菌这可能是一个合成足够的水稻秸秆在土壤中积累,高碳基土壤放线菌导致改善人口问题。减少土壤骚动期间直接播种在PD提高过氧化氢酶活性提高基质,在协议所做的功金等。24),观察到更高的过氧化氢酶活性在浅耕作实践。PD治疗改善土壤脲酶和磷酸酶活性比作其他疗法,这一结果支持的结果Asenso et al。6),观察P下脲酶和磷酸酶的人口的增加加上直接播种。高集成的增加可能导致水稻秸秆,造成更腐败的土壤含碳物质。PD显示增加籽粒产量相比其他治疗方法。PD丰收引起条件下提供更高的收益率,增强土壤容重对根扩散帮助更多的可访问性的植物营养素,土壤水分,此结果支持所做的功Gupta et al ., San-oh et al ., Tabbal et al .,和阿里et al。25- - - - - -28),观察到更高的粮食产量在DS水稻插秧比作淹没。同时,更高的水稻籽粒产量已经记录下DS比移植大米(6,29日- - - - - -31日]。

5。结论

当前的研究的基础上,它可能会得出结论,在所有的治疗,犁板耕作结合直播(PD)改善了土壤容重,化学性质(SOC, pH值、总氮磷钾和氮磷钾复合肥),和生物属性(细菌、真菌、放线菌、脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶)。PD也导致水稻籽粒产量最高的7.65 t·哈⁻¹和3.93 t·哈⁻¹分别在1 h和2 h与最低的5.76 t·哈⁻¹和3.45 t·哈⁻¹下分别在1 h和2 h rt,因此,PD应该采用合适的管理实践结合,获得良好的土壤生产力和实现可持续的气候条件下水稻籽粒产量。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以要求从相应的作者。

附加分

声明允许或许可使用水稻品种(Meixiangzhan-2)。我们证实了植物材料的收集在这个研究符合相关制度,国家,国际指导方针和立法。Meixiangzhan-2的种子在当前研究学院提供的农业,华南农业大学,我们有权限的种子。Meixiangzhan-2 (Lemont×Fengaozhan)培育水稻研究所、广东省农业科学院,广泛种植在中国南方。的品种能找到更多的信息https://www.ricedata.cn/。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

李Jiuhao概念化负责项目管理和监督的研究和学习。埃文斯Asenso执行正式的分析和调查,写了初稿,并负责提交。王Zhimin进行数据处理。田Kai进行数据处理和分析。连胡锦涛回顾和手稿编辑,负责项目管理。所有作者阅读和批准最终的手稿。

确认

作者表达自己的感激之情在预印本研究平方的生产(https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-811574/v1)。