湖南农业大学农学专业毕业论文_湖南农业大学毕业论文
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湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业论文
土壤酸化对双季早稻氮素吸收及产量的影响
ACIDIFICATION OF SOIL ON RICE NITROGEN UPTAKE AND YIELD
学生姓名：***** 学
号：******** 年级专业及班级：%%%%%%%% 指导老师及职称：&&&&&&&
教授 学
院：&&&&&&&&&&&&&
湖南·长沙 提交日期：2012年09月
湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文
诚 信 声 明
本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
毕业论文作者签名：
年 月 日
目 录
摘 要：................................................................................................................................1 关键词......................................................................................................................................1 1 前言......................................................................................................................................2 2 材料与方法..........................................................................................................................2 2.1 试验地点及材料.......................................................................................................2 2.2 试验设计...................................................................................................................2 2.3 测定指标与方法.......................................................................................................3 2.4 数据处理及分析.......................................................................................................3 3 结果与分析..........................................................................................................................3 3.1 土壤酸化对产量的影响...........................................................................................3 3.2 土壤酸化对干物质生产的影响...............................................................................4 3.3 土壤酸化对氮素吸收的影响...................................................................................5 4 小结与讨论..........................................................................................................................8 4.1小结............................................................................................................................8 4.2 讨论...........................................................................................................................8 参考文献：..............................................................................................................................9 致 谢..................................................................................................................................9
土壤酸化对双季早稻氮素吸收及产量的影响
学 生：#### 指导老师：$$$$$$
(湖南农业大学%%%%%%%%%%学院，长沙 410128)
摘 要：以5个早稻品种为材料，在盆栽条件下，通过不同的土壤酸化处理，研究了土壤酸化对双季早稻氮素吸收及产量的影响。产量随着土壤pH值的降低而降低，pH降至5.5以下时，产量显著下降。干物质积累总量随土壤pH的降低呈下降趋势，pH低于4.5时下降明显。土壤酸化对早稻产量的影响主要表现为抑制了生育前期的干物质积累，降低了有效穗数、每穗粒数及千粒重。土壤酸化对早稻氮素吸收总量影响不明显且存在品种差异，但对生育前期吸氮量及氮素收获指数影响较大，随着土壤pH的降低前期吸氮量及氮素收获指数逐渐降低，pH低于4.5时下降非常明显。
关键词：土壤酸化；双季早稻；产量；氮素吸收
Acidification of soil on rice nitrogen uptake and yield
Student:liuying
Tutor:liuxionglun
(College of Science and Technology Teathers, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract:In 5 rice varieties as materials, under potted condition, through different soil acidification, studied the acidification of soil on rice nitrogen uptake and yield.Yield with soil pH value decreased, the pH dropped below 5.5, production dropped significantly.Total dry matter accumulation with soil pH decreased declined below 4.5, pH decreased obviously.Effects of soil acidification on rice yield mainly for inhibition of the early growth stage of dry matter accumulation, reducing the effective panicle number, grain number per spike and grain weight.Acidification of soil on rice nitrogen uptake amount of influence is not obvious and species differences, but on the early stage of nitrogen absorption and nitrogen harvest index influence, with soil pH decreased the nitrogen absorption and nitrogen harvest index decreased gradually, pH le than 4.5 when the decline is very obvious.Key words: Soil acidification;rice;yield;nitrogen absorption.前言
当前，随着人口与环境资源的矛盾日益突出，土壤酸化逐渐成为当今国际社会最引人注目的环境问题之一。我国的酸性土壤主要分布在长江以南双季稻种植区，面积约为2.04×108 hm2[1]。众多研究表明[1-5]，我国南方土壤变化整体表现为酸化，其中水稻土的pH下降幅度最大。土壤pH是作物生长发育的重要环境因子，土壤酸化使土壤pH降低，造成土壤盐基离子大量淋失、活性铝溶出、重金属活化和生物活性降低[6]。这必定会对农作物产生一定的影响，并最终体现在产量上。但由于作物生长的复杂性，到目前为止还没有一个比较好的方法来计算因土壤酸化造成的作物产量的损失。据粗略估计，酸沉降引发土壤酸化而造成水稻、玉米、小麦等农作物产量的损失在5%-15%之间。郑有斌曾报道重庆地区酸沉降造成水稻27.7%及玉米29.6%的产量损失[7]。福克斯[8]等对水稻耐酸性的研究表明，尽管水稻是耐酸性较强的作物，在pH5.0-6.0条件下也能正常生长，但当pH降到5.0以下时，其生长将受到严重影响，产量明显下降。Mengel[9]等研究发现，水稻对硝态氮和铵态氮的吸收所需的最适宜pH分别是4.5-6.0和6.7-7.0。Shu[10]等研究结果也表明，低pH值的土壤介质对水稻吸收铵态氮有极强的抑制作用。水稻是世界三大粮食作物之一，其中双季稻产量我国水稻产量50%以上，对保障粮食安全有着重要作用。随着我国南方土壤酸化的不断加剧，土壤酸化影响双季稻生产的问题也将会日益突出。本试验通过不同的土壤酸化处理，研究土壤酸化对双季早稻产量和氮素吸收的影响，以期为土壤酸化条件下双季早稻生产提供理论依据。材料与方法
2.1 试验地点及材料
试验于2012年5月至11月在江西农业大学进行。供试土壤为本校科技园内的水稻土，土壤母质为第四纪红粘土，肥力中等，土壤PH值为6.4。供试品种有5个，分别为中嘉早17（常规稻）、淦鑫203、先农
25、优I1501、金优458。
2.2 试验设计
设置3个不同的酸化处理，土壤PH值分别调为3.5，4.5，5.5，以未进行酸化处理的土壤作对照，其它条件一致。采用随机区组设计，重复10次。试验前将土壤全部风干粉碎，并充分混匀。每桶装土17.5㎏，施纯氮1.65g，折合尿素3.59g，按基肥：分蘖肥：穗肥=5：2：3施用；施钾（K2O）1.8g，折合氯化钾3.0g，按基肥：分蘖肥：穗肥=7：0：3施用；施磷（P2O5）量为0.9g，折合钙镁磷肥7.5g，全部作基肥施用。2 于3月29日播种，4月27日移栽，每桶移栽3蔸苗，中嘉早17每蔸插4粒谷苗，其余品种每蔸插2粒谷苗。
2.3 测定指标与方法
（1）干物质积累测定：在分蘖期、分化期、抽穗期、成熟期四个生育时期，每个处理取3蔸样，按茎鞘、叶分开包扎，在105oC下杀青20分钟，再用80oC烘至恒重，冷却至室温后称重[11]。
（2）氮素含量测定：结合干物质测定，将烘干的样品粉碎过筛，用FOSS—2300型全自动定N仪对其含氮率进行测定。
（3）产量及其构成测定：成熟期各处理随机选取3蔸作为考种样品，考察产量构成并测定产量，重复4次。
2.4 数据处理及分析
用微软办公软件Excel 2003和数据处理系统DPS7.05处理数据。结果与分析
3.1 土壤酸化对产量的影响
由表1可以看出，土壤酸化对早稻产量有重要影响，随着土壤pH值的降低，各品种产量显著降低。当pH降至5.5以下时，产量明显下降，各处理差异达显著或极显著水平。与对照相比，土壤酸化处理后，中嘉早17的产量依次降低了11.07%、21.69%、66.68%；淦鑫203依次降低7.86%、10.73%、45.36%；先农25依次降低4.29%、10.86%、38.77%；优I1501依次降低7.68%、12.93%、36.13%；金优458依次降低9.91%、17.46%、32.61%；各品种产量平均降低了8.15%、14.46%、43.88%。可见，土壤酸化造成了早稻产量的严重损失。
从早稻产量构成因素上看，土壤酸化对有效穗数、每穗粒数及千粒重的影响较大，对结实率的影响规律并不明显。有效穗数随土壤pH的降低而呈下降趋势，当pH降至4.5以下时，差异达显著或极显著水平。每穗粒数随土壤pH的降低先增加后显著减少，除中嘉早17外，最大值均出现在pH5.5处，但与对照的差异并不显著。随着土壤pH的降低，千粒重也呈现下降的趋势，当pH降至4.5以下时，差异达显著或极显著水平。经相关分析表明，早稻产量与有效穗数、每穗粒数、结实率及千粒重的相关系数分别为0.8127**、0.8937**、－0.2321、0.7435**。由此可见，土壤酸化对早稻产量的影响主要表现为降低了有效穗数、每穗粒数及千粒重。
表1 土壤酸化对产量及其构成的影响
Table 1 Effect of acidification of soil on Yield and its components of influence 品种 处理 PH 3.5
有效穗（穗/蔸）6.08cB 8.67bA 8.83abA 9.25aA 7.25cB 9.33bA 9.41bA 10.00aA 9.00bA 9.17abA 9.25abA 9.42aA 9.58bA 9.50abA 10.00aA 10.00aA 9.08cB 9.17cB 9.92bAB 10.58aA
每穗 总粒数 67.12dD 100.08cC 107.11bB 120.32aA 79.09cC 95.83bB 111.25aA 106.21aA 75.04cC 104.15bB 113.19aA 110.76aA 78.12cC 102.36bB 113.8aA 112.63aA 75.61cB 110.14bA 110.03abA 112.76aA
结实率（%）83.01bB 86.15aA 87.10aA 80.94cB 93.11aA 89.41bB 84.63cC 86.06cC 90.66aA 86.13bB 85.38bB 86.75bB 87.21aA 88.26aA 82.94bB 86.83aA 92.22aA 75.64bB 73.99bB 75.17bB
千粒重（g）24.14cC 25.48bB 25.98aAB 26.13aA 26.60cB 27.30bA 27.35bA 27.75aA 25.49cC 26.12bAB 26.08bB 26.69aA 25.10cB 25.98bA 26.31abA 26.46aA 25.49bB 25.83bAB 26.24aA 26.20aA
产量（g/蔸）8.11dD 19.07cC 21.65bB 24.35aA 14.15cC 23.12bB 23.87bB 25.90aA 14.91cC 21.71bB 23.30aAB 24.35aA 16.74dC 22.82cB 24.20bB 26.21aA 15.89dC 19.46cB 21.24bAB 23.58aA 中嘉早17 PH 4.5 PH 5.5 CK PH 3.5 淦鑫203 PH 4.5 PH 5.5 CK PH 3.5 先农25 PH 4.5 PH 5.5 CK PH 3.5 优I1501 PH 4.5 PH 5.5 CK PH 3.5 金优458 PH 4.5 PH 5.5 CK
3.2 土壤酸化对干物质生产的影响
由表2可知，土壤酸化对早稻干物质生产的影响随生育阶段的变化而变化。在分化期前，随着土壤pH的降低，干物质积累量呈下降趋势，pH低于4.5时下降非常明显。在生育中期也表现出相同的变化趋势，但除中嘉早17外其余品种在pH低于4.5时下降不明显。生育后期各处理间干物质积累量差异并不明显，但占生物总量的比例在pH低于4.5时显著增大。随着土壤pH的降低，干物质积累总量呈下降趋势，pH低于4.5时下降明显。可见，土壤酸化主要影响了生育前期的干物质积累，造成“前期发不起”，造成有效穗数和每穗粒数显著降低，从而不利于产量的形成。
表2 土壤酸化对干物质生产的影响
Table 2 Effect of acidification of soil on dry matter production effect
品种 处理 PH3.5 中嘉PH4.5 播种-分蘖
g/蔸
%
分蘖-分化
g/蔸
%
分化—抽穗
g/蔸
%
抽穗—成熟
g/蔸
%
总量
g/蔸
0.98 5.93 1.35 8.22 3.94 23.95 10.19 61.90 16.46
3.51 10.57 9.27 27.92 7.30 21.99 13.13 39.52 33.21 4.42 13.20 10.38 31.01 7.58 22.65 14.09 42.11 33.47 4.25 11.59 10.67 29.06 8.18 22.28 13.61 37.07 36.71 1.75 3.04 6.95 8.68
5.56 22.12 8.19 32.58 9.64 38.35 25.14 8.51 24.29 11.60 33.10 11.88 33.92 35.03 早17 PH5.5 CK PH3.5 淦鑫203 PH4.5 PH5.5 CK PH3.5 先农25 PH4.5 PH5.5 CK PH3.5 优PH4.5 5.20 11.37 7.07 22.55 11.42 31.56 12.49 34.52 36.18 4.47 10.68 11.02 26.35 10.95 26.18 15.40 36.80 41.84 1.90 6.71
3.30 11.65 8.11 28.65 14.01 53.00 28.32
3.88 11.24 7.34 21.25 11.83 34.22 11.51 33.30 34.56 4.09 11.22 8.19 22.46 9.64 26.44 14.54 39.89 36.45 3.78 10.53 9.93 27.64 8.48 23.61 13.73 38.22 35.91 1.44 5.01
2.50
8.68 10.49 36.48 14.33 49.83 28.75
3.74 10.51 7.72 21.68 11.68 32.79 12.48 35.02 35.62 3.75 10.33 8.31 22.86 10.69 29.40 13.60 37.41 36.35 4.33 12.08 7.87 21.94 11.63 32.41 12.04 33.57 35.88 1.98 5.99
4.77 14.45 9.97 30.17 16.32 49.39 33.04 I1501 PH5.5 CK PH3.5 金优458 PH4.5 PH5.5 CK 4.79 11.91 7.94 19.75 10.04 24.96 17.45 43.38 40.22 4.81 11.95 8.81 21.90 9.32 23.16 17.29 42.98 40.24 4.68 11.23 10.85 26.04 10.71 25.70 15.43 37.03 41.67
3.3 土壤酸化对氮素吸收的影响
由表3所示，土壤酸化对早稻各生育时期植株含氮率的影响表现为，分蘖期茎鞘、叶片含氮率均随土壤pH的降低而降低；分化期、抽穗期和成熟期植株各部位含氮率土壤pH的降低而增加，其中各品种茎鞘、叶片含氮率在pH3.5处明显高于其他处理。
从表4可以看出，土壤酸化对早稻氮素吸收总量的影响存在品种差异，中嘉早17在pH低于4.5时总吸氮量明显降低，而其余杂交品种影响并不明显。从各生育期段的吸氮量来看，分化期前，随着土壤pH的降低呈先略升高后下降趋势，pH低于4.5时下降非常明显；生育中期吸氮量随土壤pH的降低而上升，pH低于4.5时增加明显；生育后期吸氮量也随土壤pH的降低呈上升趋势，其中中嘉早17在pH3.5处吸氮量明显大于其它处理，而杂交稻品种在各处理间差异较小。尽管土壤酸化对早稻氮素吸收总量影响不明显，但对氮素收获指数影响较大，随着土壤pH的降低氮素收获指数逐渐降低，pH低于4.5时下降非常明显。
表3土壤酸化对植株含氮率的影响
Table 3 Effect of acidification of soil on nitrogen rate influence 品种 处理 PH3.5 分蘖期（%）
茎鞘
叶
分化期（%）
茎鞘
叶
茎鞘
抽穗期（%）
叶
穗
成熟期（%）
茎鞘
叶
穗
2.02 3.99 2.90 4.78 1.59 4.12 1.72 1.08 2.10 1.68 2.33 4.48 1.52 3.58 1.06 2.94 1.39 0.59 1.08 1.22 2.35 4.63 1.34 2.98 1.06 2.99 1.42 0.58 1.10 1.19 2.55 4.73 1.34 3.28 0.96 2.61 1.38 0.49 0.94 1.15 2.46 4.69 2.12 4.31 1.21 3.53 1.64 0.80 1.58 1.50 2.50 4.73 1.48 3.37 0.85 2.47 1.24 0.52 0.88 1.23 2.39 4.68 1.47 3.48 1.02 2.78 1.18 0.51 0.82 1.22 2.49 4.70 1.13 3.11 0.90 2.66 1.25 0.48 0.74 1.17 2.52 4.71 2.57 4.51 1.54 4.00 1.67 0.83 1.34 1.60 2.53 4.64 1.42 3.41 1.00 2.87 1.23 0.58 0.92 1.35 2.55 4.76 1.24 3.55 1.04 2.86 1.26 0.51 0.79 1.30 2.48 4.72 1.19 3.00 0.90 2.85 1.28 0.49 0.79 1.25 2.05 4.48 2.57 4.59 1.68 4.00 1.78 0.83 1.49 1.48 2.49 4.70 1.46 3.39 0.98 2.67 1.29 0.58 1.00 1.34 2.46 4.77 1.53 3.55 0.99 2.63 1.26 0.56 0.84 1.29中嘉PH4.5 早17 PH5.5 CK PH3.5 淦鑫203 PH4.5 PH5.5 CK PH3.5 先农25 PH4.5 PH5.5 CK 优I1501 PH3.5 PH4.5 PH5.5 CK PH3.5 金优458 PH4.5 PH5.5 CK 2.31 4.69 1.17 2.98 0.94 2.52 1.23 0.52 0.88 1.20 2.44 4.64 2.58 4.77 1.71 3.90 1.69 0.77 1.07 1.54 2.41 4.61 1.27 3.01 1.14 2.92 1.34 0.58 0.85 1.32 2.34 4.67 1.26 3.04 1.09 3.01 1.32 0.61 0.90 1.28 2.40 4.58 1.03 2.56 0.91 2.58 1.28 0.50 0.88 1.22
表4土壤酸化对氮素吸收的影响
Table 4 Effects of soil acidification on nitrogen absorption 播种-品种 处理 分蘖
g/蔸
分蘖-分化
g/蔸
分化-抽穗
g/蔸
抽穗-成熟
g/蔸
吸收 总量
g/蔸
N收获 指数
% PH3.5 0.0308 0.0562 0.0625 0.1099 0.2594 60.24 中嘉PH4.5 0.1188 0.1700 0.0375 0.0140 0.3403 69.15 早17 PH5.5 0.1531 0.1389 0.0366 0.0122 0.3407 69.70 CK 0.1544 0.1569 0.0272 0.0098 0.3483 73.87 PH3.5 0.0615 0.1640 0.0879 0.0285 0.3419 66.40 淦鑫203 PH4.5 0.1091 0.1561 0.0427 0.0341 0.3420 71.66 PH5.5 0.1845 0.0986 0.0779 0.0143 0.3753 72.99 CK 0.1605 0.1325 0.0895 0.0059 0.3883 75.08 PH3.5 0.0675 0.1129 0.1387 0.0682 0.3873 70.60 先农25 PH4.5 0.1390 0.1121 0.0963 0.0279 0.3754 73.85 PH5.5 0.1501 0.1162 0.0778 0.0311 0.3753 77.17 CK 0.1370 0.1168 0.0699 0.0486 0.3724 78.01 PH3.5 0.0436 0.0932 0.1547 0.0811 0.3726 66.32 优PH4.5 0.1311 0.1237 0.0839 0.0478 0.3865 71.80 I1501 PH5.5 0.1329 0.1503 0.0503 0.0429 0.3765 74.00 CK 0.1492 0.0968 0.1094 0.0428 0.3682 74.53 PH3.5 0.0691 0.1719 0.1562 0.0242 0.4213 72.78 金优458 PH4.5 0.1663 0.0838 0.1316 0.0403 0.4220 74.42 PH5.5 0.1667 0.0984 0.1179 0.0425 0.4256 73.67 CK 0.1620 0.0822 0.1254 0.0437 0.4222 75.56小结与讨论
4.1 小结
在本试验中，土壤酸化对双季早稻产量及其构成都有重要影响。其产量随着土壤pH值的降低而降低，pH降至5.5以下时，产量显著下降。干物质积累总量随土壤pH的降低呈下降趋势，pH低于4.5时下降明显。土壤酸化对早稻产量的影响主要表现为抑制了生育前期的干物质积累，降低了有效穗数、每穗粒数及千粒重。土壤酸化对早稻氮素吸收总量影响不明显且存在品种差异，但对生育前期吸氮量及氮素收获指数影响较大，随着土壤pH的降低前期吸氮量及氮素收获指数逐渐降低，pH低于4.5时下降非常明显。
4.2 讨论
土壤酸化是土壤内部产生和外部输入的氢离子引起土壤pH值降低和盐基饱和度减小的过程[12]。有调查显示，大多数作物适合在近中性的土壤中生长，土壤pH以6.0-7.5为宜[13]。本研究表明，早稻产量随着土壤pH值的降低而降低，pH降至5.5以下时，产量显著下降。这也与郑有斌[7]、福克斯[8]等的研究结果一致。早稻前期温度低，不利于水稻分蘖早发，从而加强了土壤pH对生育前期的干物质积累和有效穗数的影响。土壤酸化对早稻结实率的影响无明显变化规律，可能与早稻抽穗扬花期多为阴雨天气，影响授粉结实有关。
在本试验条件下，土壤酸化对早稻氮素吸收总量影响不明显，与Shu[10]等研究结果有所不同。这可能是因为试验环境存在差异，本研究采用的是土壤栽培，而他采用的是细胞悬浮培养。土壤适当的酸化也可能促进了水稻对土壤硝态氮的吸收。生育后期，吸氮量随土壤pH的降低呈上升趋势，低pH条件下干物质积累比重也增大，也许是水稻对土壤酸化产生了适应性调节和自我补偿效应。这也造成后期低pH条件下植株含氮率偏高，氮素收获指数偏低，再加上前期生长受到抑制，最终使产量偏低。
土壤酸化处理后，中嘉早17的产量依次降低了11.07%、21.69%、66.68%，pH低于4.5时吸氮量也明显下降，降幅远大于其它杂交品种，这在一定程度上说明杂交稻的耐酸性要高于常规稻。
为便于对土壤pH的控制，本研究采用的是盆栽试验，这与大田生产尚有一定差别。土壤酸化影响水稻的生理机制是多方面的，本文仅分析了土壤酸化对双季早稻产量及氮素吸收的影响。土壤酸化对水稻根系生长发育、养分吸收利用的影响及其机理的研究鲜有报道，还有待进一步研究。
参考文献：
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本论文是根据自己在湖南农业大学水稻研究所试验基地参加毕业实习取得的试验数据写成的，非常感谢学校提供这一宝贵的实习机会。
在论文的设计和写作过程中，我得到了指导老师刘%%%教授的悉心指导和热情帮助。刘老师渊博的学识、严谨的治学作风和平易近人的态度让我受益匪浅、终身难忘。9 在实习期间，刘老师多次到基地指导，并在生活上给予无微不至的关怀，在此对尊敬的刘老师表示深深的感谢和崇高的敬意！
其次，我要感谢我的%%%%学长，在毕业实习和论文写作过程中，他给予我大力支持与帮助。从田间到实验室，再到日常的学习和生活，他教会我许多东西，他以严谨的求学态度和扎实的专业技能为我树立了良好的榜样。
最后，再次向所有关心、支持和帮助我的领导、老师和同学们致以诚挚的谢意！
