长期与短期秸秆还田后稻米品质的差异性变化研究

论文摘要

我国农作物秸秆资源丰富,近年来,随着农民生活水平的不断提高,农村能源得到解决,大量农作物秸秆过剩,秸秆焚烧现象日益严重,引发环境污染、交通安全等诸多环保社会问题。秸秆是自然界和农业生态系统中一种重要的资源,对于维持农田生态平衡具有十分重要的作用。秸秆还田作为当前重要的保护性耕作技术,已在生产中得到广泛应用,深入研究秸秆还田的持续性效应,并比较持续还田时间长短对土壤、水稻产量与品质的影响,将有助于推动该技术的健康发展。本试验在江苏太湖地区农科所进行,通过长期定位试验和短期对照试验,长期定位试验设置秸秆限量还田与氮磷钾肥配施4个处理,短期对照试验设置秸秆全量与两种耕作方式共四个处理,研究长期和短期秸秆还田下不同肥料组合处理下土壤理化性状的差异性,稻米品质以及籽粒中矿质元素的差异性,探讨稻米品质形成机理,以明确长期与短期秸秆还田后稻米品质的差异性变化,为实现秸秆还田提供理论与实践依据。研究的主要结果如下:(1)秸秆还田对土壤养分生境的差异性影响,长期和短期秸秆还田均有利于土壤有机质的提高,短期秸秆还田的效应更明显。长期秸秆还田对土壤中全氮、速效磷的影响不明显。短期秸秆能明显增加土壤中速效氮、磷的含量。(2)长期和短期秸秆还田均能提高水稻产量,并且短期还田的效应更大。这主要是秸秆还田所形成的生境差异,导致籽粒中NPK含量差异,并对产量具有一定的影响,在长期定位试验中,籽粒中氮、磷含量与产量呈正相关性;短期秸秆还田中,籽粒含氮率与产量则呈负相关性,随着籽粒含钾量的增加,产量表现出先减后增的趋势。(3)长期和短期秸秆还田下,随着土壤全氮的增加,蛋白质含量基本上呈上升的趋势,直链淀粉含量基本呈下降的趋势;在长期定位试验下,垩白度与土壤全氮成正相关性,短期秸秆还田中,则表现出先升后降的趋势;随着土壤中速效钾的增加,垩白率增加,整精米率、蛋白质含量表现出先增后降的趋势,直链淀粉含量表现出先降后增的趋势。短期秸秆还田中,随着土壤速效磷的增加,垩白率降低,整精米率提高,籽粒中蛋白质含量增加,直链淀粉含量降低,改善了其加工和营养品质。长期和短期秸秆还田会使稻米的峰值粘度、崩解值不同程度的下降,使消减值有所上升,从而导致稻米食味的下降。(4)稻米中Mg/K比是影响稻米品质的内在指标,通过对水稻稻米中Mg/K比的测定,表明在长期定位试验下,不施肥处理具有较高的Mg/K比,长期秸秆还田有助于提高稻米的Mg/K比。短期秸秆还田效应不稳定。两个试验结果表明,随着Mg/K比的提高,直链淀粉含量增加。(5)综合上述研究结果表明,秸秆还田持续的时间长短对土壤养分、水稻产量与品质的影响,有一致的作用也有差异性作用,总体上秸秆还田具有增产、提高整精米率作用,同时也提高了垩白率、并可能引起稻米食味品质下降,因此在生产中秸秆还田要配合其它栽培措施,以实现优质高产。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 前言
• 1.1 国内外秸秆还田的研究进展
• 1.1.1 国外研究进展
• 1.1.2 国内研究进展
• 1.1.3 秸秆还田技术与还田量
• 1.2 秸秆还田效应方面的研究进展
• 1.2.1 秸秆还田对土壤理化性状的影响
• 1.2.2 秸秆还田对农田土壤生物的影响
• 1.2.3 生态效应
• 1.2.4 秸秆还田对水稻产量及品质的影响
• 1.3 本项目研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 田间试验设计
• 2.1.1 长期定位试验（27 年）
• 2.1.2 短期对照试验（3 年）
• 2.2 测定内容与方法
• 2.2.1 测定内容
• 2.2.2 测定方法
• 2.3 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 秸秆还田对水稻产量和品质的影响
• 3.1.1 长期与短期秸秆还田对水稻产量的影响
• 3.1.2 长期与短期秸秆还田对水稻品质的影响
• 3.1.2.1 对加工、外观品质的影响
• 3.1.2.2 对稻米蒸煮营养品质的影响
• 3.1.2.3 稻米RVA 谱的分析
• 3.2 长期与短期秸秆还田对土壤养分含量的影响
• 3.2.1 土壤有机质含量的差异
• 3.2.2 土壤全氮含量的差异
• 3.2.3 土壤速效氮含量的差异
• 3.2.4 土壤速效磷含量的差异
• 3.2.5 土壤速效钾含量的差异
• 3.3 长期与短期秸秆还田对籽粒矿质元素含量的差异性作用
• 3.3.1 N、P、K 大量元素含量的差异
• 3.3.2 籽粒中微量元素含量的差异
• 3.4 秸秆还田对水稻产量及品质影响的机理分析
• 3.4.1 土壤中矿质元素与籽粒中矿质元素的关系
• 3.4.1.1 土壤N 含量与籽粒N 含量的关系
• 3.4.1.2 土壤P 含量与籽粒P 含量的关系
• 3.4.1.3 土壤K 含量与籽粒K 含量的关系
• 3.5 土壤营养与水稻产量及品质的关系
• 3.5.1 土壤营养与水稻产量的关系
• 3.5.2 土壤全氮与稻米品质的关系
• 3.5.2.1 土壤全氮与稻米外观、加工品质的关系
• 3.5.2.2 土壤全氮与稻米蛋白质含量、直链淀粉含量的关系
• 3.5.2.3 土壤全氮含量与稻米RVA 谱的关系
• 3.5.3 土壤速效磷与稻米品质关系
• 3.5.3.1 土壤速效磷与加工品质关系
• 3.5.3.2 土壤速效磷与营养品质关系
• 3.5.4 土壤速效钾与稻米品质关系
• 3.5.4.1 土壤速效钾与加工品质关系
• 3.5.4.2 土壤速效钾与营养品质关系
• 3.5.5 籽粒中NPK 与产量、品质的关系
• 3.5.5.1 籽粒中NPK 与产量的关系
• 3.5.5.2 稻谷含氮率与稻米品质的关系
• 3.5.5.3 稻谷含磷率与稻米品质的关系
• 3.5.5.4 稻谷含钾率与稻米品质的关系
• 3.5.6 籽粒中矿质营养的比例与稻米品质的关系
• 3.5.6.1 长期定位试验籽粒 Mg/K 比的变化特征
• 3.5.6.2 籽粒 Mg/K 比的变化与稻米品质的关系
• 4. 结论与讨论
• 4.1 长期与短期秸秆还田对土壤理化性状的差异
• 4.2 秸秆还田对水稻产量和品质的影响
• 4.3 长期与短期秸秆还田对籽粒矿质元素含量的差异性作用
• 4.4 秸秆还田对水稻产量及品质的机理
• 参考文献
• 致谢
• 附表
• 硕士研究生期间发表论文