硅磷肥對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

任海+付立東+王宇+呂小紅+杜萌

摘要：水稻是人類的主要食物由于科技的進(jìn)步，人們對(duì)水稻施以更多的氮肥，造成土壤中的氮硅產(chǎn)生嚴(yán)重失調(diào)。氮肥的大量使用甚至濫用，對(duì)水土造成嚴(yán)重污染，降低養(yǎng)分利用的效率，還大幅增加了生產(chǎn)成本，并且問(wèn)題日趨嚴(yán)重。硅并不會(huì)污染周圍的環(huán)境，并且對(duì)水稻的生長(zhǎng)極其重要，對(duì)水稻可以起到促進(jìn)和保護(hù)效果?；诖?，本研究以鹽豐47為材料，在品質(zhì)、產(chǎn)量角度研究施用不同量的硅磷肥對(duì)水稻產(chǎn)生的作用和影響。通過(guò)育苗、移栽、施肥，以常規(guī)措施和方法開展灌溉、防病治蟲等管理，調(diào)查其莖蘗動(dòng)態(tài)、葉綠素含量、干物質(zhì)量、收獲指數(shù)、稻瘟病和紋枯病的危害情況、抗倒伏性狀、稻米品質(zhì)、產(chǎn)量等項(xiàng)目，研究結(jié)果表明，水稻產(chǎn)量會(huì)由于硅磷肥的使用而明顯增加，在375、750、1 125、1 500 kg/hm2 施肥條件下，水稻產(chǎn)量較對(duì)照有所增加，其中硅磷肥施用量在1 125 kg/hm2對(duì)水稻增產(chǎn)效果達(dá)到顯著水平，與對(duì)照相比，施用硅磷肥能夠提高水稻抗倒伏能力，增加莖稈粗度，提高水稻成穗率和每穗粒數(shù)，此外其葉綠素含量、千粒質(zhì)量也能得到明顯提高。稻米品質(zhì)由于硅磷肥的使用而得到明顯提升，降低了稻米的堊白度、堊白粒率的同時(shí)還能提升稻米的糙米率和精米率。

關(guān)鍵詞：水稻；硅磷肥；生育特性；品質(zhì)；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)： S511.06文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）17-0057-04

水稻是人類的主要食物，主食為水稻的人口占全球人口總數(shù)的60%。在水稻的消費(fèi)、生產(chǎn)方面，我國(guó)高居世界首位，所以在發(fā)展國(guó)家經(jīng)濟(jì)、解決人民溫飽問(wèn)題時(shí)必須考慮水稻的發(fā)展問(wèn)題[1]。水稻是典型的喜硅作物，通過(guò)吸收硅可以使自身具有更強(qiáng)的抗病蟲、抗倒性、抗旱性等特點(diǎn)，同時(shí)還能抑制重金屬造成的影響[2]?？萍嫉牟粩喟l(fā)展，人們對(duì)水稻施以更多的氮肥，造成土壤中的氮硅產(chǎn)生嚴(yán)重失調(diào)[3]。氮肥的大量使用甚至濫用，對(duì)水土造成嚴(yán)重污染，降低利用養(yǎng)分的效率，還大幅增加了生產(chǎn)成本，問(wèn)題日趨嚴(yán)重[4]。硅不會(huì)污染周圍的環(huán)境，并且對(duì)水稻的生長(zhǎng)極其重要，可以起到促進(jìn)和保護(hù)效果，使水稻的品質(zhì)、產(chǎn)量均得到極為顯著的提升[5]。為了驗(yàn)證硅磷肥在鹽堿地區(qū)的施用效果，探索硅磷肥的施用技術(shù)，我們開展了硅磷肥對(duì)水稻生長(zhǎng)生育及產(chǎn)量品質(zhì)的影響，以期為今后的水稻生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

近年來(lái)，隨著科技進(jìn)步，研究方法、研究理論的創(chuàng)新和試驗(yàn)條件的改善，硅素對(duì)作物生產(chǎn)的研究開始活躍起來(lái)[6]。1999年、2002年、2005年分別在美國(guó)、日本、巴西相繼舉行了3屆硅磷肥研究的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議，這標(biāo)志著硅營(yíng)養(yǎng)及硅磷肥的應(yīng)用，已經(jīng)引起了世界各國(guó)科學(xué)家的重視[7]。 近年來(lái)，我國(guó)有關(guān)硅元素促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、增加產(chǎn)量、提高作物抗性的報(bào)道較多，而關(guān)于改善作物品質(zhì)的報(bào)道則比較少[8]。

已有國(guó)內(nèi)外研究表明，硅磷肥對(duì)包括水稻在內(nèi)的13種作物品質(zhì)有明顯的改善作用，通過(guò)硅磷肥的調(diào)節(jié)作用，可以使谷物的淀粉、小麥的蛋白質(zhì)等明顯提高[9]，從而在試驗(yàn)結(jié)果上說(shuō)明硅磷肥是一種植物調(diào)節(jié)性肥料、品質(zhì)肥料、保健肥料。目前，我國(guó)研究硅素吸收的調(diào)控機(jī)制已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)，隨著研究的深入，硅磷肥改善作物品質(zhì)的機(jī)制將越來(lái)越明確。 2003年，河南省硅磷肥工程技術(shù)研究中心與有關(guān)廠商合作，把硅磷肥和施硅后優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品一起推廣[10]。施硅的水稻、水果、蔬菜上市后供不應(yīng)求。這種新思路正在被越來(lái)越多的人接受。 我們?cè)诠枇追释茝V應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，人們施用硅磷肥首先關(guān)注的是增產(chǎn)作用，尤其是當(dāng)季增產(chǎn)作用，其次是抗逆作用，對(duì)改善品質(zhì)的關(guān)注度不是太強(qiáng)[11]。近幾年，我國(guó)硅營(yíng)養(yǎng)研究與硅磷肥應(yīng)用越來(lái)越活躍，相關(guān)機(jī)制研究逐漸深化，應(yīng)用研究中硅與有機(jī)肥和其他大、中、微量元素的復(fù)配越來(lái)越受到科研工作者、生產(chǎn)廠家和農(nóng)民的重視。硅磷肥造粒技術(shù)逐漸成熟，農(nóng)民施用硅磷肥更加方便[12]。2000年，農(nóng)業(yè)部開展的耕地地力調(diào)查與質(zhì)量評(píng)價(jià)工作首次將土壤有效硅列入調(diào)查范圍。2000年，黃河出版社出版了80萬(wàn)字的《中國(guó)硅營(yíng)養(yǎng)研究與硅磷肥應(yīng)用》論文集在全國(guó)發(fā)行[13]。2001年，作為國(guó)家科技部星火計(jì)劃培訓(xùn)教材，出版了《硅磷肥及施用技術(shù)》[14]。2004年我國(guó)硅磷肥標(biāo)準(zhǔn)頒布。這4個(gè)動(dòng)作必將推動(dòng)我國(guó)的硅營(yíng)養(yǎng)研究和硅磷肥應(yīng)用[15]。1材料與方法1.1試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2016年在遼寧省鹽堿地利用研究所基地進(jìn)行。試驗(yàn)過(guò)程中使用的水稻土類型為濱海鹽漬型，此類型的土壤有0～15 cm的耕層土壤，土壤中的全鹽含量為0.19 g/kg，速效磷含量為55.63 mg/kg，速效鉀含量為229.50 mg/kg，速效氮含量為51.33 mg/kg，全氮含量為80 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為 2.09 g/kg，pH值為7.50[18]。

1.2供試材料

供試水稻品種為鹽豐47，全生育期156～160 d，15.5～16.0張葉片，5個(gè)伸長(zhǎng)節(jié)間。試驗(yàn)采用連云港歐羅肥料有限公司生產(chǎn)的含磷硅磷肥。其中P2O5≥5%，SiO+CaO+ZnSO4+FeSO4≥30%。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)硅磷肥5個(gè)水平（0、375、750、1 125、1 500 kg/hm2）5個(gè)處理，依次以CK、C1、C2、C3、C4表示，3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列。不同處理施入氮肥（純N）270 kg/hm2、磷肥（P2O5）105 kg/hm2（包括硅磷肥中的磷含量）、鉀肥（K2O）90 kg/hm2。硅磷肥作為基肥一次性施入。氮肥分為基肥50%～65%、蘗肥（一、二次蘗肥比例6 ∶4）25%～35%、穗肥10%～15%?；视谛笆┤耄Y肥于5～6、7～8葉齡期施入，穗肥于倒4葉齡期施入。硅磷肥、磷肥全部基肥施入，鉀肥蘗肥占65%、穗肥占35%。

1.4田間管理

（1）育苗。為保證幼苗健壯，使用隔離層旱育技術(shù)，播種期為4月15日，播種量為200 g/m2。（2）移栽。對(duì)葉齡在45～5.0的幼苗進(jìn)行移栽，移栽期為5月24日，行距為 30 cm，穴距為15 cm，每穴栽插3～5株，移栽過(guò)程中保證不出現(xiàn)漂秧，不出現(xiàn)丟穴的情況。（3）施肥。不同處理硅磷肥均作基肥于旋耕前一次性均勻施于地表。（4）常規(guī)措施和方法開展灌溉、防病治蟲以及其他常規(guī)田間管理。

1.5調(diào)查項(xiàng)目

1.5.1莖蘗動(dòng)態(tài)對(duì)一個(gè)小區(qū)中的10穴進(jìn)行定株，自分蘗期對(duì)一次莖蘗數(shù)進(jìn)行調(diào)查，周期為6～7 d，莖蘗數(shù)調(diào)查主要集中在有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期。

1.5.2葉綠素含量選擇水稻不同時(shí)期的葉片，利用SPAD-502葉綠素儀對(duì)所選葉片的葉綠素含量進(jìn)行測(cè)定，葉片取樣主要為有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期、蠟熟期。

1.5.3干物質(zhì)量、收獲指數(shù)在每小區(qū)水稻成熟期、齊穗期選擇代表性植株，在對(duì)10穴植株進(jìn)行調(diào)查后選擇1～2穴，對(duì)對(duì)應(yīng)的干物質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定；對(duì)成熟期的水稻，莖稈干物質(zhì)量、谷粒實(shí)施測(cè)定；在成熟期，選擇籽粒，求其干質(zhì)量與莖稈、籽粒干質(zhì)量總和的比值，其中莖稈包括葉鞘、葉、莖、穗軸。

1.5.4成熟期調(diào)查稻瘟病、紋枯病的危害情況。

計(jì)算方法：

植株發(fā)病率=（染病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)）×100%。

植株病情指數(shù)=[∑（各級(jí)病株數(shù)×相應(yīng)級(jí)數(shù)）/調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)別值]×100%。水稻紋枯病和稻瘟病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表1。表1水稻紋枯病、稻瘟病分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

級(jí)別稻瘟病紋枯病0無(wú)病斑全株無(wú)病1每穗損失5%以下，或個(gè)別枝梗發(fā)病倒4葉片及以下各葉鞘葉片發(fā)病2每穗損失6%～20%或1/3左右枝梗發(fā)病倒3葉片及以下各葉鞘葉片發(fā)病3每穗損失21%～50%或穗頸或主軸發(fā)病倒2葉片及以下各葉鞘葉片發(fā)病4每穗損失51%～70%或穗頸發(fā)病，大部分秕谷劍葉葉片及其以下葉鞘葉片發(fā)病5每穗損失70%以上或穗頸發(fā)病造成白穗全株發(fā)病提早枯死

1.5.5抗倒伏性狀收獲期每處理取5穴，每穴選取代表性莖2個(gè)，每個(gè)小區(qū)共取10個(gè)單莖，保持不失水。測(cè)定株高、重心高度、穗長(zhǎng)、節(jié)間長(zhǎng)、穗頸節(jié)以下第1、2、3、4、5節(jié)間抗折力及各節(jié)基部至穗頂?shù)拈L(zhǎng)度和鮮質(zhì)量、粗度及莖壁的厚度。

1.5.6稻米品質(zhì)籽粒收獲 3 個(gè)月后對(duì)碾米的品質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，主要確定其整精米率、精米率、糙米率等參數(shù)，同時(shí)測(cè)定稻米的外觀品質(zhì)，主要是堊白度、堊白粒率。

1.5.7產(chǎn)量每小區(qū)在水稻成熟期選擇代表性植株，在對(duì)10穴植株進(jìn)行調(diào)查后選擇5穴，完成室內(nèi)考種，對(duì)單穴植株的穗長(zhǎng)、株高、植株數(shù)進(jìn)行調(diào)查，同時(shí)進(jìn)行千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率、每穗粒數(shù)的測(cè)定，在完成邊行去除、采樣后對(duì)收獲的實(shí)產(chǎn)進(jìn)行登記。

2結(jié)果與分析

2.1不同施用量硅磷肥對(duì)水稻莖蘗的影響

從表2可以看出，不同處理有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期的單位面積莖蘗數(shù)及成熟期收獲穗數(shù)隨著硅磷肥的施用量不同而有所變化，C2處理收獲的總穗數(shù)為 450.2萬(wàn)/hm2，與CK、C1、C3、C4處理比較，其增長(zhǎng)幅度分別為6.5%、31%、4.2%、10.9%。不同處理莖蘗成穗率以C3處理最高，成穗率依次表現(xiàn)為CK

2.2不同施用量硅磷肥對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響

為使群體結(jié)實(shí)期光合積累量得到提升，其生理基礎(chǔ)是適宜葉面積指數(shù)。從表3可以看出，施用硅磷肥處理的最大葉面積指數(shù)和高效葉面積指數(shù)均大于對(duì)照處理，表明硅磷肥對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的促進(jìn)作用。葉面積指數(shù)增加說(shuō)明施用硅磷肥可以增強(qiáng)水稻植株的光合作用能力，從而促進(jìn)植株的光合作用，提高光能利用率，為水稻增產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.3不同施用量硅磷肥對(duì)水稻葉綠素含量的影響

不同生育期，水稻葉片含有不同的葉綠素，隨著水稻生育的推進(jìn)，葉綠素含量不斷減少。從表4可以看出，在不同生育表3不同施用量硅磷肥對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響

時(shí)期，施用硅磷肥處理葉綠素含量均高于CK。有效分蘗臨界期、拔節(jié)期、齊穗期、蠟熟期，C1、C2、C3、C4經(jīng)硅磷肥處理的倒2葉葉綠素的平均含量較CK增加了2.0%、3.7%、104%、11.5%，倒3葉及蠟熟期劍葉葉綠素含量較CK增加了 6.3%、8.5%、18.0%、7.5%。

水稻施入硅磷肥在375～1 500 kg/hm2范圍內(nèi)，能使水稻葉綠素含量得到顯著提高，在蠟熟期，葉片中葉綠素含量受到硅磷肥的作用最大，表明在水稻生長(zhǎng)后期，施用硅磷肥可以使葉綠素含量得到進(jìn)一步提高，延緩葉片衰老速度，使葉片具有更強(qiáng)的光合作用，利于光合產(chǎn)物直接運(yùn)往穗部，促進(jìn)了穗部干物質(zhì)積累，提高水稻產(chǎn)量。

2.4不同施用量硅磷肥對(duì)水稻稻瘟病、紋枯病的影響

從表5可以看出，C4處理的植株發(fā)病率為34.82%，比C1、C2、C3、CK處理分別增加了1 166.2%、1 152.5%、2638%、1 175.5%。C4處理發(fā)病指數(shù)為21.13%，比C1、C2、C3、CK處理分別增加了668.4%、660.1%、355.4%、8308%。表明在高氮、高磷的情況下過(guò)量施用硅磷肥，不但對(duì)減輕水稻病害沒(méi)有幫助，反而會(huì)增加水稻發(fā)病。過(guò)量施入磷肥促進(jìn)了植株對(duì)氮的吸收，從而降低水稻的抗病性。C1、CK、C2 3個(gè)處理的發(fā)病指數(shù)較小且相近，表明在氮正常水平下施用適量的硅磷肥能減輕水稻紋枯病和穗頸瘟發(fā)生。

2.4不同施用量硅磷肥對(duì)水稻莖稈倒伏的影響

從表6可以看出，倒4節(jié)間水稻莖稈具有最大的倒伏指數(shù)，最小值則在倒1節(jié)間，即倒4節(jié)間水稻莖稈具有最差的抗倒伏性，而倒1節(jié)間具有最大的抗倒伏性。在抗倒伏性方面，不同施肥量對(duì)水稻莖稈倒伏指數(shù)差異明顯，以C1處理倒伏指數(shù)最小，其次是處理C2、C3、CK，C4處理倒伏指數(shù)最大，過(guò)量施入硅磷肥會(huì)降低植株的抗病性，不利于水稻抗倒。

2.5不同施用量硅磷肥對(duì)水稻莖基寬的影響

從表7可以看出，隨著硅磷肥施入量的增加，水稻莖稈從基部向上各個(gè)節(jié)間莖基寬逐漸增大，順序依次為CK

2.7不同施用量硅磷肥對(duì)稻米加工品質(zhì)的影響

從表9可以看出，施用硅磷肥處理提高了水稻的糙米率、精米率和整精米率。使用的硅磷肥越多，整精米率、精米率、糙米率表現(xiàn)出先上升，后下降的趨勢(shì)。相關(guān)研究結(jié)果，精米率和硅的有效使用量呈正相關(guān)，而施硅量與整精米率呈極顯著正相關(guān)。

表9不同施用量硅磷肥對(duì)稻米加工品質(zhì)的影響

處理稻米加工品質(zhì)（%）糙米率精米率整精米率CK81.9c75.6d63.8dC184.3a79.1a69.2aC283.2b78.2ab68.2bC383.2b77.7bc66.5cC482.7bc76.7cd64.6d

2.8不同施用量硅磷肥對(duì)稻米外觀品質(zhì)的影響

從表10可以看出，施入硅磷肥能夠增加水稻粒長(zhǎng)、粒寬，其中C4、C3處理與對(duì)照差異顯著。不同施用硅磷肥對(duì)稻米堊白粒率、堊白度均有明顯改善，不同處理均顯著低于對(duì)照，表明稻米的惡白度、堊白率會(huì)由于硅磷肥的使用而有一定程度的下降。

2.9不同施用量硅磷肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

從表11可以看出，水稻在施用硅磷肥后，產(chǎn)量明顯提高，實(shí)際產(chǎn)量C3處理最高，為10 696.1 kg/hm2，比CK、C1、C2、C4處理分別高16.2%、6.0%、3.5%、9.1%。表明施用硅磷肥能顯著提高產(chǎn)量。在產(chǎn)量構(gòu)成因素中，穎花量、實(shí)粒數(shù)、千粒質(zhì)量等施硅磷肥處理較CK增加。結(jié)果表明硅磷肥對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成起促進(jìn)作用。

3討論

在水稻栽培方面，群體質(zhì)量的不斷提升可以在提高產(chǎn)量和質(zhì)量的同時(shí)降低生產(chǎn)成本，在本試驗(yàn)條件下，為使水稻群體質(zhì)量得到提升，最佳途徑是利用硅磷肥。硅磷肥作基肥施用，可以增加單位面積上的穎花量和結(jié)實(shí)粒數(shù)，提高成穗率，改善莖蘗結(jié)構(gòu)，提高抗倒能力。硅磷肥對(duì)水稻成穗率、結(jié)實(shí)率產(chǎn)生較大影響，有利于提高水稻產(chǎn)量，其中硅磷肥施用量在 1 125 kg/hm2 對(duì)水稻增產(chǎn)效果達(dá)到顯著水平?？茖W(xué)施用硅磷肥是提高產(chǎn)量的有效措施，通過(guò)硅磷肥的使用可明顯改善稻米的品質(zhì)，主要提升了水稻的整精米率、精米率、糙米率，同時(shí)明顯降低稻米的堊白度、堊白粒率。

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