水稻—番茄栽培模式下水稻肥料運(yùn)籌技術(shù)研究

葉小霖+路丹+宋淑芳+沈方科+顧明華

摘要：【目的】探明肥料運(yùn)籌技術(shù)對(duì)水稻養(yǎng)分吸收及產(chǎn)量的影響。【方法】試驗(yàn)選擇“黃華占”和“桂育9號(hào)”兩個(gè)水稻品種，設(shè)置3個(gè)處理3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)。測(cè)定了習(xí)慣施肥、長(zhǎng)效肥、長(zhǎng)效肥+硅肥3種施肥處理下水稻農(nóng)藝性狀、葉片氮磷鉀含量、葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化以及產(chǎn)量。【結(jié)果】與習(xí)慣施肥處理相比，長(zhǎng)效肥、長(zhǎng)效肥+硅肥處理降低了兩個(gè)水稻品種各生育期內(nèi)葉片的氮磷鉀含量，但是差異不顯著，長(zhǎng)效肥處理降低的幅度較大。不同施肥和不同品種之間水稻葉片的葉綠素含量、Fo、Fm和Fv/Fm存在一定差異，但是差異未達(dá)顯著水平。長(zhǎng)效肥+硅肥處理能提高水稻葉片的Fv/Fm、qP，降低非光化學(xué)猝滅系數(shù)qN，從而增加PSⅡ天線色素對(duì)光能的捕獲量和捕獲效率，降低熱耗散，提高光合速率。長(zhǎng)效肥、長(zhǎng)效肥+硅肥處理對(duì)“桂育9號(hào)”品種分別增產(chǎn)15.17%和15.31%?！窘Y(jié)論】長(zhǎng)效肥以及長(zhǎng)效肥配施硅肥雖然對(duì)水稻葉片養(yǎng)分含量影響不明顯，對(duì)“黃華占”品種產(chǎn)量影響不大，但是提高了“桂育9號(hào)”產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：水稻；長(zhǎng)效肥；養(yǎng)分吸收；葉綠素；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)：S511S641文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-4374（2017）01-0006-07

Abstract：【Objective】In order to explore the effect of fertilizer application technology on the amount of rice output and the amount of nutrition absorbed by the rice plants.【Method】This experiment，which comprises three treatments and three repetitions in 18 small plots，has been conducted with two rice varieties，namely “Huanghuazhan” and “Guiyu 9”，adopted as experimental subjects. During the experiment，the authors adopted three fertilizing schemes：conventional fertilizer，longlasting fertilizer and the combination of longlasting fertilizer & silicon fertilizer. Then they surveyed the output of the rice plants and monitored their agronomic traits，the content of nitrogen，phosphorus and kalium in the rice leaves，the content of chiorophyll in the rice plants and the change of Chlorophyll Fluorescence Parameters of the rice plants.【Result】As a result，compared with conventional fertilizer，the longlasting fertilizer and the combination of longlasting fertilizer & silicon fertilizer lower the content of nitrogen，phosphorus and kalium in the rice leaves of the two rice varieties in all growth stages，but the difference of the content is not very notable，and the rice plants with longlasting fertilizer contain the lowest amount of nitrogen，phosphorus and kalium. The amount of chiorophyll，the initial fluorescence （Fo），the maximal fluorescence （Fm）and the maximal quantum efficiency （Fv/Fm）of PSII of the leaves with different fertilizing schemes and of the two varieties are different，yet the differences are not obvious. With the combination of longlasting fertilizer & silicon fertilizer applied，the maximal quantum efficiency （Fm）and photochemical quenching coefficient （qP）of the rice leaves can be enhanced，and the nonphotochemical quenching coefficient （qN）can be reduced，thus the light energy absorbed by the antenna pigment and the efficiency of the absorbing is enhanced，and the heat loss was reduced，so the rate of photosynthesis is promoted. As a result，the output of the rice plants of “Guiyu 9” fed with longlasting fertilizer has increased by 15.17%，and the output of the rice plants of the same variety fed with both longterm fertilizer & silicon fertilizer has been increased by 15.31%.【Conclusion】 In conclusion，both fertilizing schemes of longlasting fertilizer and the combination of longlasting fertilizer& silicon do not have noticeable effect on the nutrition content in rice leaves. With these fertilizers used，the output of “Huanghuazhan” plants remain roughly the same，however，that of “Guiyu 9” plants can be increased.

Key words： rice；longlasting fertilizer；nutrition absorbing；chiorophyll；output

水稻作為我國(guó)的主要糧食作物之一，其產(chǎn)量的高低影響著我國(guó)糧食供應(yīng)的需求。氮肥是影響水稻產(chǎn)量的重要因素，但是水稻對(duì)氮肥的利用率卻僅僅只有30%～35%[1]。長(zhǎng)時(shí)間過量使用氮肥不僅會(huì)造成地表水的富營(yíng)養(yǎng)化，水體污染，還會(huì)導(dǎo)致硝酸鹽在植物體內(nèi)過量累積，影響作物品質(zhì)[2]。大量研究表明：長(zhǎng)效肥代替?zhèn)鹘y(tǒng)速效化肥以及減量?jī)?yōu)化施肥可以有效降低傳統(tǒng)施肥存在的弊端[3-7]。

水稻產(chǎn)量以及養(yǎng)分吸收利用受不同的施肥模式和施肥量影響顯著。馬國(guó)輝等[8]研究認(rèn)為，在適宜的氮素水平下水稻才能獲得高產(chǎn)，氮肥施用超過一定范圍水稻產(chǎn)量則會(huì)降低。磷鉀對(duì)水稻產(chǎn)量的影響遠(yuǎn)小于氮素，但是適宜的磷、鉀肥有利于提高水稻產(chǎn)量，過量使用磷、鉀肥同樣會(huì)造成土壤磷、鉀素的積累，不僅增加了成本，還引起土壤環(huán)境的污染[9]。李成亮等[10]研究發(fā)現(xiàn)，氮磷鉀三種肥料的合理配施對(duì)水稻的增產(chǎn)效果大于其他兩種肥料配施。肥料的使用是提高作物產(chǎn)量的主要措施，有研究顯示適宜的肥料運(yùn)籌技術(shù)能夠增加作物的光合色素，改善作物的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)[11-14]，從而提高作物的產(chǎn)量。

右江河谷地區(qū)屬典型的南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候較為適宜，該地區(qū)主要栽培模式為稻-菜和稻-稻-菜輪作模式，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民為了追求高產(chǎn)量，缺乏對(duì)番茄、水稻養(yǎng)分的正確管理，如肥料施用過量、養(yǎng)分比例不合理等，不僅影響了番茄和水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的提升，還給右江河谷區(qū)的環(huán)境帶來很大的壓力。因此，本文以水稻作為研究對(duì)象，從作物養(yǎng)分吸收特性，研究水稻-番茄輪作模式下不同肥料運(yùn)籌對(duì)水稻農(nóng)藝性狀、氮磷鉀養(yǎng)分吸收、葉綠素含量、葉綠素?zé)晒鈪?shù)以及產(chǎn)量的影響，在穩(wěn)產(chǎn)保產(chǎn)的基礎(chǔ)上構(gòu)建適宜的肥料運(yùn)籌技術(shù)，旨在為當(dāng)?shù)睾侠硎┓?，保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

大田試驗(yàn)于2015年4～8月在廣西百色市田陽(yáng)縣百育鎮(zhèn)九合村進(jìn)行，該地屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫21.8℃～22.1℃，年均降雨量1053～1100mm，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)356d。供試土壤為第四紀(jì)紅土母質(zhì)發(fā)育成的水稻土，種植制度為稻—稻—番茄，土壤pH值5.69，有機(jī)質(zhì)33.05g·kg-1，堿解氮113.5mg·kg-1，速效磷135.9mg·kg-1，速效鉀187.2mg·kg-1，土壤肥力中上等。

供試材料為常規(guī)稻：“黃華占”和“桂育9號(hào)”?！包S華占”，粵審稻，感溫型常規(guī)稻品種；“桂育9號(hào)”，桂審稻，感溫秈型常規(guī)水稻，為當(dāng)?shù)刂饕茝V種之一。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)處理，分別為：（1）習(xí)慣施肥處理（CK），基肥：復(fù)合肥（24-10-14）225kg·hm2，5天后追肥尿素112.5kg·hm2，10天追肥尿素75kg·hm2、氯化鉀112.5kg·hm2。（2）長(zhǎng)效肥處理（C），不施基肥，移栽后5天施用長(zhǎng)效肥（17-17-17）300kg·hm2，尿素75kg·hm2。（3）長(zhǎng)效肥+硅肥（C+Si），硅肥為實(shí)驗(yàn)室自配（氧化鎂∶雙飛粉∶木鈣∶水溶性硅）=2∶2∶1∶5，硅肥作為基肥一次性施用，移栽后5天施用長(zhǎng)效肥（17-17-17）300kg·hm2，尿素75kg·hm2。每個(gè)處理重復(fù)3次，采用隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為42m2，各小區(qū)之間采用不透水的隔板隔開。各處理肥料折合純N、P2O5、K2O、SiO2含量見表1。

水稻于2015年5月6號(hào)移栽，每蔸插2株秧苗，移栽密度為20cm×25cm，8月2號(hào)收獲。根據(jù)當(dāng)?shù)毓芾砗头乐渭夹g(shù)進(jìn)行稻田管理和病蟲害防治。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1葉片全N、P、K含量測(cè)定分別在水稻的苗期、分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期和成熟期，每小區(qū)取代表性植株3兜，收取全部葉片，洗凈后置于105℃烘箱內(nèi)殺青30min，65℃烘干至恒重，用粉樣機(jī)粉碎后，H2SO4-H2O2消煮，連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定全氮含量，鉬銻抗比色法測(cè)定全磷含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定全鉀含量。

1.3.2葉綠素含量測(cè)定分別于水稻苗期、分蘗期、拔節(jié)期和孕穗期4個(gè)時(shí)期，每小區(qū)選取5兜水稻植株，苗期和分蘗期采集植株主莖頂部第一展開葉，拔節(jié)期、孕穗期采集植株主莖劍葉，用干冰冷藏后馬上帶回實(shí)驗(yàn)室，用80%丙酮提取，分光光度計(jì)測(cè)定葉綠素含量。

1.3.3葉綠素?zé)晒鈪?shù)測(cè)定于水稻孕穗期每小區(qū)選取5兜，取相同節(jié)位的功能葉片，用PAM-2500葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)定熒光動(dòng)力學(xué)曲線，并從熒光動(dòng)力學(xué)曲線中解析出以下熒光參數(shù)：Fo、Fm、Fv/Fm、植物葉片的熒光光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、熒光非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qN）。

1.3.4農(nóng)藝性狀的測(cè)定水稻收獲前一天，在每個(gè)小區(qū)取有代表性植株5兜，測(cè)定穗長(zhǎng)、每兜有效分蘗數(shù)、每穗總粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重。同時(shí)，測(cè)定各小區(qū)的水稻實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.5產(chǎn)量測(cè)定各小區(qū)水稻產(chǎn)量進(jìn)行實(shí)測(cè)，然后換算成每公項(xiàng)產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行處理，利用SPSS 22.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其中多重比較采用最小顯著性差異法（LSD 法）。

2結(jié)果與分析

2.1不同施肥處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

不同施肥處理下水稻的產(chǎn)量以及產(chǎn)量構(gòu)成因素在不同水稻品種間的表現(xiàn)差異不一（見表2）。與CK相比，C處理和C+Si處理“黃華占”水稻產(chǎn)量略有降低，而“桂育9號(hào)”分別增產(chǎn)15.17%和15.31%，且差異顯著。從產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)分析，C處理和C+Si處理“黃華占”水稻品種除了每蔸有效分蘗數(shù)指標(biāo)顯著低于CK外，其它產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)與CK差異不顯著，而“桂育9號(hào)”水稻品種的每穗總粒數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)高于CK，其中C+Si處理達(dá)到顯著水平，其它產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)與CK差異不顯著。

2.2不同施肥處理對(duì)水稻葉片氮、磷、鉀養(yǎng)分含量的影響

2.2.1不同施肥處理對(duì)水稻葉片氮含量的影響從圖1、圖2可知，兩個(gè)品種的水稻葉片氮含量隨著生育期延長(zhǎng)而逐漸降低。在水稻整個(gè)生育期，C處理和C+Si處理均降低了水稻葉片氮含量。C處理葉片氮含量降低的幅度要大于C+Si處理。表明肥料運(yùn)籌技術(shù)中減少氮肥施用量會(huì)降低水稻葉片氮素含量，但是降低幅度不明顯。

2.2.2不同施肥處理對(duì)水稻葉片磷含量的影響從圖3、圖4可知，兩個(gè)品種的水稻葉片磷含量總體上呈現(xiàn)在拔節(jié)期前變化不大，之后急劇降低現(xiàn)像。在水稻整個(gè)生育期，CK處理的“黃華占”水稻品種葉片磷含量均高于C和C+Si處理，并且C+Si處理高于C處理。而C+Si處理下“桂育9號(hào)”水稻品種葉片磷含量在苗期、分蘗期和成熟期高于CK和C處理。但是，總體上，不同處理水稻各時(shí)期葉片磷含量差異不大。

2.2.3不同施肥處理對(duì)水稻葉片鉀含量的影響從圖4、圖5可知，兩個(gè)品種的水稻葉片鉀含量隨著生育期延長(zhǎng)而降低。不同施肥處理的“黃華占”水稻品種葉片鉀含量在分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期差異不顯著。苗期葉片鉀含量表現(xiàn)為CK>C+Si>C，成熟期則表現(xiàn)為C+Si>CK>C。C處理的“桂育9號(hào)”水稻品種葉片鉀含量在分蘗期、拔節(jié)期高于其它兩個(gè)處理，但在后期的孕穗期和成熟期葉片鉀含量降低幅度大，葉片鉀含量低于其它兩個(gè)處理；CK處理和C+Si處理“桂育9號(hào)”水稻品種葉片鉀含量在拔節(jié)期到孕穗期降低幅度很小。

2.3不同施肥處理對(duì)葉片葉綠素含量的影響

葉綠素是水稻進(jìn)行光合作用的主要色素，其含量的高低直接影響植株的光合效率。從表3可以看出，在整個(gè)生育期，不同施肥處理下，“黃華占”葉綠素含量先上升后下降，分蘗期含量最大，而“桂育9號(hào)”的葉綠素含量在苗期最高，在分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期持續(xù)下降。在苗期兩個(gè)品種葉片葉綠素含量CK處理高于其他兩個(gè)處理，在分蘗期、拔節(jié)期和孕穗期葉綠素含量均表現(xiàn)為C+Si>C>CK，不同處理間差異不顯著。

2.4不同施肥處理對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響從表4可以看出，不同施肥處理和不同品種之間水稻葉片的Fo、Fm和Fv/Fm存在一定的差異，但是差異不顯著?！包S華占”的葉片F(xiàn)o表現(xiàn)為CK>C+Si>C，“桂育9號(hào)”葉片的Fo表現(xiàn)為CK>C>C+Si。這與孕穗期的葉片葉綠素含量相對(duì)應(yīng)?！包S華占”、“桂育9號(hào)”的葉片F(xiàn)v/Fm均表現(xiàn)為C+Si>CK>C。植物葉片的熒光光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）是對(duì)PSII原初電子受體QA氧化態(tài)的一種量度，它代表了PSII反應(yīng)中心的開放程度；而熒光非光化學(xué)猝滅系數(shù)（qN）則反映PSII反應(yīng)中心吸收的光能不能用于光化學(xué)電子傳遞，而以熱的形式耗散掉的部分[15，16]。從表4可以得知，兩個(gè)水稻品種在C+Si處理下qP最大，qN最小，使得葉片減少熱耗散，有利于把吸收的光能充分的用于光合作用。

3討論與結(jié)論

氮、磷、鉀作為水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育中重要的三大營(yíng)養(yǎng)元素，許多學(xué)者就其對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的影響做了較多的研究[17～19]?；糁醒蟮萚20]研究認(rèn)為，在水稻整個(gè)生育期中，抽穗至成熟期具有較高的氮素積累量，有利于提高水稻的產(chǎn)量。王偉妮等[21]研究結(jié)果認(rèn)為，水稻產(chǎn)量受氮、磷、鉀肥兩兩互作影響顯著。本研究結(jié)果表明，與習(xí)慣施肥處理相比，長(zhǎng)效肥、長(zhǎng)效肥+硅肥處理降低了兩個(gè)水稻品種各生育期內(nèi)葉片的氮磷鉀含量，但是差異并不明顯，而且在水稻生長(zhǎng)后期，長(zhǎng)效肥+硅肥處理下葉片氮含量的減小幅度降低，這可能與長(zhǎng)效肥后期緩慢釋放的養(yǎng)分有關(guān)。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其含量是反映光合強(qiáng)度的重要生理指標(biāo)。本研究表明較少氮肥的施入量，輕微地提高了葉片的葉綠素含量，相比僅有長(zhǎng)效肥處理，添加了硅肥的處理的水稻葉片葉綠素含量增加幅度更大。這與郝立冬[22]研究的適量基施硅肥可有效增加小麥光合葉片的葉綠素含量一致。除了葉綠素總量外，熒光參數(shù)是反應(yīng)葉片光合效率的重要變量[23，24]，而葉綠素?zé)晒鈪?shù)在一定程度上與氮肥水平相關(guān)[25，26]。一般認(rèn)為PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm在正常條件下較恒定，受氮素的影響較小[26]，但也有研究表明施肥能夠明顯提高玉米、秋茄、生姜等作物的Fv/Fm值[27～30]。本試驗(yàn)表明，不同施肥處理對(duì)水稻葉片的Fo、Fm和Fv/Fm的影響未達(dá)顯著水平，但在不同品種之間仍然存在一定差異。長(zhǎng)效肥+硅肥處理提高Fv/Fm、qP，降低非光化學(xué)猝滅系數(shù)qN，從而增加PSⅡ天線色素對(duì)光能的捕獲量提高捕獲效率，降低熱耗散，提高光合速率。

肥料是影響作物產(chǎn)量的重要因素，就不同的肥料種類以及不同的施肥方式對(duì)作物產(chǎn)量影響前人們已經(jīng)做了大量研究[23，24，31]。本研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)效肥和長(zhǎng)效肥+硅肥處理，減少氮肥的施入并同時(shí)施用長(zhǎng)效肥對(duì)“桂育9號(hào)”水稻品種有增產(chǎn)的效果。這與朱寶國(guó)、朱國(guó)梁、王友平等關(guān)于緩釋肥能提高作物產(chǎn)量研究相一致[6，32，33]。使用長(zhǎng)效肥，其具有養(yǎng)分釋放緩慢、長(zhǎng)久，提高肥料的利用效率的效果，故可以減少化肥施用，在整個(gè)生育期較平穩(wěn)、均衡地提供作物養(yǎng)分，后期不需追肥，同時(shí)也降低了勞動(dòng)者的生產(chǎn)強(qiáng)度，節(jié)約生產(chǎn)成本。本研究中所配制的硅肥不僅有改良土壤的作用，而且硅肥對(duì)水稻的增產(chǎn)也有一定的作用。許佳瑩[34]研究表明，水稻在中等氮肥用量條件下，配施中等硅肥可以使水稻產(chǎn)量達(dá)到最高水平。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，氮肥配施硅肥是通過增加穗粒數(shù)和有效穗數(shù)來實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。

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