海藻提取物對(duì)水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分利用的影響

孫曉 尹皓嬋 張占田 宋宛霖 楊劍超 姜學(xué)玲 張廣和 劉正一 丁殿東 李寶光

摘要：為明確海藻提取物對(duì)稻田化肥減施增效的效果，2018年在江蘇省鹽城市進(jìn)行水稻田間試驗(yàn)，研究海藻提取物對(duì)水稻產(chǎn)量及養(yǎng)分利用的影響。結(jié)果表明，海藻提取物可顯著提升水稻產(chǎn)量并提高肥料利用效率。與常規(guī)施肥養(yǎng)分相當(dāng)?shù)暮Ｔ鍝交旆侍幚砗蜏p少20%養(yǎng)分的海藻摻混肥處理，相對(duì)于施用常規(guī)摻混肥分別增產(chǎn)36.29%和31.08%。與常規(guī)施肥相比，產(chǎn)量構(gòu)成因素（有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率）都有顯著提升，氮磷養(yǎng)分在糙米中的分配率顯著提升，而鉀在稻草中的分配率顯著增加。減少20%養(yǎng)分的海藻摻混肥處理養(yǎng)分利用效果最優(yōu)，相對(duì)于施用常規(guī)摻混肥處理氮肥偏生產(chǎn)力增加了61.87%，磷、鉀的肥料偏生產(chǎn)力增加了63.85%。海藻提取物對(duì)稻田化肥減施增效效果顯著。

關(guān)鍵詞：水稻;海藻提取物;產(chǎn)量;養(yǎng)分分配;養(yǎng)分利用

中圖分類號(hào)：S511.06;S147.2;TQ449+.4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）16-0100-04

水稻是世界三大糧食作物之一，是我國(guó)重要的糧食作物，也是我國(guó)人民最為喜愛的主食之一，在我國(guó)糧食作物中具有舉足輕重的地位，但近年來(lái)栽植面積有逐年下降的趨勢(shì)，如何高效優(yōu)質(zhì)可持續(xù)地發(fā)展水稻產(chǎn)業(yè)備受關(guān)注[1]。近30年來(lái)，我國(guó)主要糧食總產(chǎn)量增加了85%，化肥施用量也不斷增加[2]，化肥的過量施用不僅會(huì)增加生產(chǎn)成本，還可能導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡，破壞土壤結(jié)構(gòu)并引發(fā)一系列環(huán)境問題，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3-5]。已有研究表明，合理施肥在實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)的前提下，可減施氮肥20%以上，氮肥偏生產(chǎn)力、農(nóng)學(xué)利用率和氮肥回收利用率分別增加36.2%、75.0%、13.6%[6-7]。有學(xué)者在稻田施用生物炭摻混肥，發(fā)現(xiàn)其可以抑制水稻籽粒對(duì)鎘砷的積累，顯著提高水稻產(chǎn)量[8]?？梢?，生物炭摻混肥在控制農(nóng)田生態(tài)環(huán)境污染和化學(xué)肥料的減施增效方面具有重要價(jià)值。因此，肥料上摻混具有增產(chǎn)效果的添加物質(zhì)可以最大限度地為植物提供養(yǎng)料，提高肥料的有效利用率，可實(shí)現(xiàn)化肥減施增效的效果。

海洋擁有地球上最豐富的資源，隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，能夠獲取的海洋資源越來(lái)越多。人類對(duì)海藻的開發(fā)應(yīng)用由來(lái)已久，海藻的主要成分為碳水化合物和脂類化合物，同時(shí)含少量氨基酸、維生素、礦物質(zhì)（鉀、鎂、鈣、硼、鋅、磷）和各種植物激素（赤霉素、生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素）等活性物質(zhì)[9-13]。大型海藻被認(rèn)為是生物活性物質(zhì)的優(yōu)良來(lái)源，具有廣泛的抗菌性[14]和抗病毒性[15]。Iwasaki等研究酶解褐藻膠寡糖對(duì)萵苣生長(zhǎng)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，與空白相比，施用200～3 000 μg/mL二糖至八糖混合物后，萵苣根長(zhǎng)顯著增長(zhǎng)1倍，將各聚合度寡糖分離，發(fā)現(xiàn)三糖、四糖、五糖、六糖對(duì)根系生長(zhǎng)均具有促進(jìn)作用[16]。將海藻提取物應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的實(shí)際意義與潛在價(jià)值。目前已有30多個(gè)國(guó)家開展了海藻肥研究，國(guó)外海藻肥主要應(yīng)用于旱地作物，如馬鈴薯、花生、玉米、小麥等，國(guó)內(nèi)海藻肥則主要集中應(yīng)用于園藝植物[17-18]，且應(yīng)用于水稻上的研究相對(duì)較少。本試驗(yàn)通過研究海藻摻混肥與常規(guī)復(fù)合肥相比對(duì)水稻產(chǎn)量、養(yǎng)分累積與分配及肥料利用的影響，探明稻田施用海藻生物肥料是否具有減施增效效果，以期為稻田合理施肥及海藻生物肥料開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

試驗(yàn)地位于江蘇省鹽城市大豐區(qū)步鳳鎮(zhèn)（地處33°20′N，120°47′E）。該區(qū)域地勢(shì)平坦，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，降水充沛，年平均溫度為 14.2 ℃，年均降水量為1 042 mm，無(wú)霜期為213 d，日照時(shí)間為2 239 h。供試土壤下層為海相沉積，上層為湖相沉積，質(zhì)地為沙壤土，之前未進(jìn)行過肥料試驗(yàn)，試驗(yàn)前土壤基本性質(zhì)見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)面積為3.33 hm2，具體試驗(yàn)設(shè)置如下：對(duì)照（CK）：常規(guī)施肥，1 hm2施用常規(guī)復(fù)合肥375 kg、尿素 675 kg，復(fù)合肥全部基施，尿素分3次追施。處理1（T1）：海藻肥，1 hm2施用海藻復(fù)合肥375 kg、海藻氮肥 1 125 kg，海藻復(fù)合肥全部基施，海藻氮肥分3次追施。處理2（T2）：海藻肥+肥料減施20%，1 hm2 施用海藻復(fù)合肥300 kg、海藻氮肥900 kg，海藻復(fù)合肥全部基施，海藻氮肥分3次追施。

本試驗(yàn)采用的常規(guī)復(fù)合肥N、P2O5、K2O含量均為15%;尿素含氮量為46%;海藻肥為五洲豐農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的優(yōu)爾泰硫基復(fù)合肥，N、P2O5、K2O含量均為15%，海藻提取物含量為0.5%;海藻氮肥為五洲豐農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的海心花脲銨氮肥，氮含量為28%，海藻提取物含量為0.5%。

試驗(yàn)于2018年6—10月進(jìn)行，供試水稻品種為低谷蛋白水稻W(wǎng)0868，基肥于插秧前撒施，插秧1周后開始追肥，每隔15 d追施1次，共追施3次。不同試驗(yàn)區(qū)以田埂相隔，四周設(shè)保護(hù)行，單獨(dú)水肥管理，其他管理同常規(guī)田間管理。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

水稻收獲時(shí)每個(gè)試驗(yàn)區(qū)選擇具有代表性的 1 m2 樣方測(cè)產(chǎn)，并從中隨機(jī)選取6株代表性植株調(diào)查植株性狀，風(fēng)干測(cè)定地上部干物質(zhì)量后，分為稻谷和稻草，分別測(cè)定它們的質(zhì)量，脫粒后將稻谷分為糙米和谷殼分別稱質(zhì)量，帶回實(shí)驗(yàn)室烘干粉碎，采用元素分析儀測(cè)定氮含量[19];經(jīng)硫酸-雙氧水消解后，鉬銻抗比色法測(cè)定磷含量[20];原子吸收法測(cè)定鉀含量[21]。肥料偏生產(chǎn)力的計(jì)算公式為

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與方法

用SPSS11對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性分析，用Excel 2010處理數(shù)據(jù)及作圖。

2 結(jié)果與分析

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

從圖1可以看出，常規(guī)施肥下水稻產(chǎn)量為 7 157.85 kg/hm2，施用海藻肥后水稻產(chǎn)量大幅提升，與常規(guī)施肥養(yǎng)分用量相當(dāng)?shù)腡1處理水稻產(chǎn)量為9 755.25 kg/hm2，增產(chǎn)36.29%;減施20%養(yǎng)分后產(chǎn)量略有下降，T2處理水稻產(chǎn)量為 9 382.65 kg/hm2，較T1處理差異不顯著，但仍顯著高于常規(guī)施肥處理，較常規(guī)處理增產(chǎn)31.08%。

對(duì)不同處理下水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行調(diào)查分析，由表2可知，不同施肥處理下水稻有效穗數(shù)差異顯著，T1處理有效穗數(shù)較對(duì)照顯著提升了9.97%，T2處理有效穗數(shù)進(jìn)一步增加至476.06萬(wàn)株/hm2，且顯著高于其他2個(gè)處理;CK處理下水稻穗粒數(shù)為133.48粒/穗，T1處理穗粒數(shù)顯著增加至 153.09粒/穗，T2處理穗粒數(shù)稍有下降，但與T1處理相比差異不顯著;3個(gè)處理下千粒質(zhì)量介于 23.06～23.08 g之間，基本差異不大;T1處理結(jié)實(shí)率為82.59%，T2處理結(jié)實(shí)率為80.11%，與T1處理相比無(wú)顯著差異。結(jié)果表明，施用海藻摻混肥對(duì)水稻分蘗有一定的促進(jìn)作用，可顯著提升有效穗數(shù)、穗粒數(shù)與結(jié)實(shí)率，但對(duì)千粒質(zhì)量幾乎沒有影響;在此基礎(chǔ)上適當(dāng)減施肥料會(huì)促進(jìn)水稻分蘗，但對(duì)穗粒數(shù)與結(jié)實(shí)率的影響不大。

2.2 不同施肥處理對(duì)水稻養(yǎng)分累積的影響

從表3可以看出，施用海藻肥對(duì)水稻的養(yǎng)分累積尤其是糙米中的養(yǎng)分累積有顯著影響，CK處理下糙米氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量分別為80.24、20.23、52.68 kg/hm2，改施海藻肥后，T1處理氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量分別提升了37.75%、33.76%、25.78%，減施20%肥料后，養(yǎng)分累積量均有所下降，其中氮素、鉀素下降未達(dá)顯著水平，磷累積量雖較T1處理顯著下降，但仍顯著高于CK處理;施用海藻肥對(duì)谷殼中氮、磷的養(yǎng)分累積量較CK處理分別提升了2.38、0.24 kg/hm2，而對(duì)鉀素的累積量影響較弱，減施20%肥料后，谷殼中各養(yǎng)分累積量均有所下降，與CK處理已無(wú)顯著差異;海藻肥對(duì)稻草中氮磷的累積量影響不顯著，但顯著提升了鉀素的累積量，施用海藻肥的T1、T2處理與CK處理相比稻草鉀累積量分別提升了69.92%、50.61%;不同處理對(duì)水稻各養(yǎng)分的總累積量與糙米的變化相類似。水稻植株養(yǎng)分的分配率上，氮素與磷素在水稻植株中的分布從大到小排序?yàn)椴诿?、稻草、谷殼，而鉀素從大到小排序?yàn)榈静荨⒉诿?、谷殼，施用海藻肥后，更多的氮與磷分配于糙米中，稻草中氮、磷分配率均有所下降，尤其是T1處理中氮、磷均達(dá)顯著水平，谷殼中的氮、磷含量變化不大;而海藻肥對(duì)水稻鉀的分配與氮、磷有所不同，施用海藻肥后更多的鉀素傾向于分配至稻草中，而糙米中鉀的分配率顯著下降，肥料減施20%處理下，養(yǎng)分在水稻植株中的分配率與T1處理相比差異不顯著。

2.3 海藻提取物對(duì)水稻肥料偏生產(chǎn)力的影響

肥料偏生產(chǎn)力可對(duì)肥料利用效率進(jìn)行驗(yàn)證與分析，肥料偏生產(chǎn)力越高，說明單位面積用量的肥料產(chǎn)生的價(jià)值越大，肥料利用效率提升[22]。研究結(jié)果（表4）表明，海藻肥處理均顯著提升了水稻的肥料偏生產(chǎn)力，T1處理氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力較CK處理相比分別提升了34.63%、36.29%、36.29%，T2處理氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力較CK處理分別提升了61.83%、63.85%、63.85%。

3 結(jié)論與討論

新型肥料技術(shù)研制是化肥減施增效的六大關(guān)鍵技術(shù)之一[23-24]。水稻施用添加5‰的海藻提取物肥料后，養(yǎng)分相等的情況下產(chǎn)量提升了36.29%，減施20%化肥后，水稻產(chǎn)量依然維持較高水平，故稻田施用海藻生物肥料具有顯著的減施增效效果，海藻提取物可起到肥料增效劑的作用。海藻肥對(duì)產(chǎn)量的提升主要是由于顯著提高了水稻的有效分蘗數(shù)，施用海藻提取物肥料即使在減施20%肥料的情況下有效穗數(shù)、穗粒數(shù)及結(jié)實(shí)率均有顯著的提升，但施用海藻肥后千粒質(zhì)量則沒有顯著變化?；诋a(chǎn)量的大幅提升，施用海藻肥的2個(gè)處理糙米中養(yǎng)分的累積量均有顯著提高;谷殼中氮和磷的累積量有所提升，而鉀累積量沒有顯著提升;稻草中養(yǎng)分的變化規(guī)律與谷殼相反，施用海藻肥對(duì)氮和磷的累積量影響不大，但鉀素累積量顯著提升，尤其是分析養(yǎng)分在水稻體內(nèi)的分配發(fā)現(xiàn)，海藻肥處理下氮、磷在糙米與谷殼中的養(yǎng)分分配率均有所提升，而在稻草中則有所下降，稻草更傾向于累積鉀素，鉀素可使植物莖稈粗壯，強(qiáng)度增大，機(jī)械性能提升，與抗倒伏能力息息相關(guān)[25]，故海藻肥促進(jìn)鉀素分配于徑稈對(duì)提升水稻產(chǎn)量也具有重要的作用，但海藻肥為何會(huì)顯著影響鉀素在水稻體內(nèi)的分配，具體機(jī)制須進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡忠孝. 中國(guó)水稻生產(chǎn)形勢(shì)分析[J]. 雜交水稻，2009，24（6）：1-7.

[2]閆 湘. 我國(guó)化肥利用現(xiàn)狀與養(yǎng)分資源高效利用研究[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2008.

[3]張 娟，張恒偉. 漢中盆地水稻超高產(chǎn)栽培的實(shí)踐與創(chuàng)新[J]. 農(nóng)業(yè)科技通訊，2017（9）：34-35.

[4]郭俊婷. 關(guān)于強(qiáng)化肥料市場(chǎng)監(jiān)管的對(duì)策研究[J]. 科學(xué)中國(guó)人，2016（26）：90.

[5]Saharawat Y S，Bhagat S，Malik R K，et al. Evaluation of alternative tillage and crop establishment methods in a rice-wheat rotation in North Western IGP[J]. Field Crops Research，2010，116（3）：260-267.

[6]安 寧，范明生，張福鎖. 水稻最佳作物管理技術(shù)的增產(chǎn)增效作用[J]. 植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2015，21（4）：846-852.

[7]陳安強(qiáng)，雷寶坤，魯 耀，等. 南方山地丘陵區(qū)考慮水稻產(chǎn)量和生態(tài)安全的容許施氮量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（9）：131-139.

[8]鄭存住，王 芳，李佳釗，等. 生物炭摻混肥對(duì)農(nóng)田土壤鎘砷的鈍化與減施增效研究[J]. 復(fù)旦學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，57（6）：806-812.

[9]Ali N，F(xiàn)arrell A，Ramsubhag A，et al. The effect of Ascophyllum nodosum extract on the growth，yield and fruit quality of tomato grown under tropical conditions[J]. Journal of Applied Phycology，2016，28（2）：1353-1362.

[10]Khan W，Rayirath U P，Subramanian S，et al. Seaweed extracts as biostimulants of plant growth and development[J]. Journal of Plant Growth Regulation，2009，28（4）：386-399.

[11]Zhao D H，Zheng L W，Ling Q，et al. Structural features and potent antidepressant effects of total sterols and β-sitosterol extracted from sargassum horneri[J]. Marine Drugs，2016，14（7）：123.

[12]Tarakhovskaya E R，Maslov Y I，Shishova M F. Phytohormones in algae[J]. Russian Journal of Plant Physiology，2007，54（2）：163-170.

[13]Sharma H S，F(xiàn)leming C，Selby C，et al. Plant biostimulants：a review on the processing of macroalgae and use of extracts for crop management to reduce abiotic and biotic stresses[J]. Journal of Applied Phycology，2014，26（1）：465-490.

[14]de Felicio R，de Albuquerque S，Young M C，et al. Trypanocidal，leishmanicidal and antifungal potential from marine red alga Bostrychia tenella J. Agardh （Rhodomelaceae，Ceramiales）[J]. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis，2010，52（5）：763-769.

[15]Bouhlal R，Haslin C，Chermann J，et al. Antiviral activities of sulfated polysaccharides isolated from Sphaerococcus coronopifolius （Rhodophytha，Gigartinales） and Boergeseniella thuyoides （Rhodophyta，Ceramiales）[J]. Marine Drugs，2011，9（7）：1187-1209.

[16]Iwasaki K，Matsubara Y. Purification of alginate oligosaccharides with root growth-promoting activity toward lettuce[J]. Bioscience Biotechnology and Biochemistry，2000，64（5）：1067-1070.

[17]秦 青，張文舉，張 濤. 海藻有機(jī)肥的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2001，17（1）：46-47，49.

[18]王曉鳴. “莊稼一枝花，全靠糞當(dāng)家”——我國(guó)古代制肥施肥技術(shù)[J]. 農(nóng)村·農(nóng)業(yè)·農(nóng)民，2015（2）：59-60.

[19]趙廣華，肖 強(qiáng)，周大寨，等. 鄂西南不同核用銀杏品種葉中主要黃酮苷元及碳、氮元素含量比較研究[J]. 天然產(chǎn)物研究與開發(fā)，2015，27（4）：626-629，660.

[20]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2000.

[21]聶根新，羅林廣，何寬信，等. 微波消解——原子吸收法測(cè)定煙葉中銅鐵錳鋅鈣鎂鉀含量[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，16（2）：43-45.

[22]石敦杰，楊 蘭，榮湘民，等. 控釋氮肥和氮磷減量對(duì)水稻產(chǎn)量及田面水氮磷流失的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（11）：44-47.

[23]周 衛(wèi). 化肥減施增效的六大關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 種子科技，2017，35（3）：89-90.

[24]劉紅江，郭 智，鄭建初，等. 不同類型緩控釋肥對(duì)水稻產(chǎn)量形成和稻田氮素流失的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2018，34（4）：783-789.

[25]陳憲軍. 鉀肥的作用[J]. 吉林農(nóng)業(yè)，2007（8）：34.