不同硅肥用量對雙季水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響

吳建富，姚仲生，謝　凡，付桃秀，石慶華，潘曉華

(1.江西農(nóng)業(yè)大學雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點實驗室，江西南昌330045；2.江西省新干縣農(nóng)業(yè)局農(nóng)業(yè)技術推廣中心，江西新干331300)

?

不同硅肥用量對雙季水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響

吳建富1，姚仲生2，謝凡1，付桃秀1，石慶華，潘曉華1

(1.江西農(nóng)業(yè)大學雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心/作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點實驗室，江西南昌330045；2.江西省新干縣農(nóng)業(yè)局農(nóng)業(yè)技術推廣中心，江西新干331300)

摘要：通過盆栽試驗，在氮磷鉀養(yǎng)分施用量相同的水平下，研究了不同硅肥用量對雙季早晚稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響。結果表明，在施硅量(SiO2)為0～0.8 g/kg土范圍內(nèi)，隨硅肥用量的增加，早、晚稻產(chǎn)量均表現(xiàn)出先增后減的趨勢，施硅量與產(chǎn)量呈拋物線關系，相關系數(shù)早稻為0.931 2，晚稻為0.973 3*；施用硅肥能促進早稻各器官對氮素的吸收，提高雙季早、晚稻群體氮素積累量和晚稻氮素收獲指數(shù)。

關鍵詞：硅肥；雙季稻；產(chǎn)量；氮素吸收

硅(Si)在地殼中的含量居第2位，主要以硅酸鹽礦物和石英礦的形式存在于自然界中。研究表明，硅對于水稻、甘蔗、小麥、玉米、花生、黃瓜、煙草等作物的生長發(fā)育均具有極其重要的作用，適量施用硅肥可以促進農(nóng)作物生長發(fā)育、提高產(chǎn)量和改善品質[1-5]，提高光能利用率[6-8]，改善呼吸作用，降低蒸騰作用，增強抗逆性[9-12]，調(diào)節(jié)作物對某些養(yǎng)分的吸收和利用[13-17]。

隨著稻作技術的不斷進步和氮磷鉀化肥用量的增加，水稻產(chǎn)量逐漸提高，致使水稻從土壤中吸收帶走越來越多的硅元素，如長期僅僅依靠土壤中的自然含硅量顯然難以滿足水稻高產(chǎn)的需求。江西土壤有效硅含量低于100 mg/kg占80%以上，水稻土缺硅面積占91.5%[18]，嚴重影響著水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。水稻生長所需的硅營養(yǎng)，主要依賴于土壤和施用硅肥，所以科學施用硅肥對水稻生產(chǎn)具有重要意義。目前，關于施用硅肥對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質及其抗逆性等方面研究的比較多，但關于硅肥對水稻氮素吸收利用的影響較少[13,16]。因此，本文以江西第四紀紅粘土發(fā)育的潴育性水稻土為研究對象，在基肥施用一致的基礎上，增施硅肥，研究硅肥不同用量對雙季水稻產(chǎn)量及其氮素吸收利用的影響，旨在為南方雙季稻高產(chǎn)栽培硅肥合理施用提供理論依據(jù)和技術指導。

1材料與方法

1.1供試材料

試驗于2014年在江西農(nóng)業(yè)大學科技園進行，供試土壤為第四紀紅粘土發(fā)育的潴育性水稻土，試前土壤的基本化學性質為：有機質25.52 g/kg，全氮0.142 2 g/kg，堿解氮107.5 mg/kg，有效磷19.9 mg/kg，速效鉀72.3.0 mg/kg，有效硅49.9 mg/kg，pH5.16。硅肥由深州市中科啟潤生物有機肥料廠提供的大顆粒水溶硅肥(含SiO2≥27%)，化學氮、磷、鉀肥分別是尿素(含N 46%)、鈣鎂磷肥(含P2O512%)和氯化鉀(含K2O 60%)。供試早、晚稻品種分別為五優(yōu)156和五優(yōu)662。

1.2試驗設計

采用盆栽試驗，早稻硅肥試驗設4個施硅(SiO2)水平，分別為0，0.4，0.6，0.8 g/kg土，分別用CK1、Si1、Si2、Si3表示；晚稻設5個施硅(SiO2)水平，分別為0，0.1，0.2，0.4，0.6 g/kg土，分別用CK2、Si4、Si5、Si6、Si7表示。所用盆缽為紅色塑料桶，盆口直徑30 cm，高28 cm，每盆裝風干土15 kg，每處理6次重復，硅肥全部作基肥施用，氮磷鉀養(yǎng)分施用量均相等，即每盆施純N 2.3 g、P2O51.5 g、K2O 2.3 g。早稻氮肥按m(基肥)∶m(分蘗肥)∶m(穗肥)=5∶2∶3施用；晚稻氮肥按4∶2∶4比例施用；早、晚稻鉀肥按m(分蘗肥)∶m(穗肥)=7∶3施用，磷肥一次性做基肥施用，化肥用尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀，每盆3穴，每穴2苗。為減輕灌溉水污染，采用自來水灌溉，其他管理措施基本一致。

1.3測定指標與方法

1.3.1干物質及植株N測定在水稻成熟期每處理取代表性植株6蔸，分莖鞘、葉片和穗3部分于烘箱105 ℃殺青15 min，然后保持80 ℃烘至恒質量，供植株干物質和全氮測定。將上述樣品粉碎、過80目篩后用 Foss-2300全自動定氮儀測定樣品含氮量。

1.3.2產(chǎn)量及產(chǎn)量構成每盆單獨測產(chǎn)，并進行考種。

1.4有關指標計算

氮收獲指數(shù)=籽粒中氮積累量/成熟期總氮積累量×100%

(1)

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010和DPS 7.05軟件進行統(tǒng)計分析,利用Duncan新復極差法(LSR)進行顯著性檢驗,顯著性水平設定為α=0.05。

2結果與分析

2.1施硅量對雙季水稻產(chǎn)量及其構成因素的影響

由表1可知，在氮磷鉀肥料施用量相等的情況下，施用硅肥對雙季早、晚稻產(chǎn)量及其構成因素的影響不同。隨硅肥用量的增加，早、晚稻產(chǎn)量均表現(xiàn)出先增后減的趨勢，當施硅量為每千克土0.4 g時早、晚稻產(chǎn)量均達到最高值。施硅肥處理雙季水稻產(chǎn)量均顯著高于對照，早、晚稻平均增幅分別為26.0%和38.7%。早稻產(chǎn)量Si2、Si3處理基本持平，卻顯著低于Si1處理。晚稻產(chǎn)量Si6處理與Si5處理差異較小，卻顯著高于Si4、Si7處理，而后兩者差異顯著。相關分析表明，施硅量與產(chǎn)量呈拋物線關系，相關系數(shù)早稻為0.931 2，晚稻為0.973 3*。

產(chǎn)量構成因素中，施硅肥處理早稻有效穗數(shù)均高于對照，而晚稻卻相反。早稻有效穗數(shù)Si1、Si2處理差異較小，卻顯著高于CK1、Si3處理，而后兩者差異較??；晚稻有效穗數(shù)Si5與CK2處理基本持平，卻顯著高于Si4、Si6、Si7處理。早稻每穗粒數(shù)施硅肥處理均小于對照；而晚稻除Si5處理小于對照外，其他施硅肥處理均高于對照。結實率和千粒質量早稻處理間差異不顯著；而晚稻結實率施硅肥處理均顯著高于對照。千粒質量晚稻Si4、Si5與CK2差異較小，卻顯著高于Si6、Si7處理，而后兩者差異不顯著。

表1　不同硅肥用量對水稻產(chǎn)量及其構成因素的影響

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達到 5%的顯著水平。

Different letters in the same column followed by different letters mean significantly different at the 5% level．

2.2施硅量對雙季水稻成熟期干物質和氮素積累的影響

2.2.1施硅量對雙季水稻成熟期植株不同器官氮素含量的影響由表2可以看出，早稻成熟期植株各器官氮含量均隨施硅量的增加而增加，而晚稻則不同，這可能與品種的營養(yǎng)特性有關。早稻莖鞘中氮含量施硅肥處理間差異達顯著水平，Si3、Si3處理顯著高于Si1和對照，而后兩者差異較?。蝗~片中的氮含量施硅肥處理間差異顯著，且均顯著高于對照；穗部中氮含量施硅肥處理間差異較小，但均顯著高于對照。表明施用硅肥能促進早稻對氮素營養(yǎng)的吸收。

表2　不同硅肥用量對早晚稻成熟期植株氮含量的影響

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達到 5%的顯著水平。

Different letters in the same column followed by different letters mean significantly different at the 5% level．

晚稻莖鞘中氮含量除Si5處理外，其他施硅肥處理與對照差異不顯著；而葉片中氮含量施硅肥處理均高于對照，但處理間差異均不顯著；穗部中氮含量Si6與Si7處理差異較小，卻顯著高于Si4、Si5處理，而后兩者差異較小，但施硅肥處理均小于對照，其原因有待進一步研究。

2.2.2施硅量對雙季水稻成熟期干物質積累和氮素吸收利用的影響由表3可知，在氮磷鉀養(yǎng)分施用量相同的情況下，增施硅肥能提高雙季水稻成熟期干物質的積累和促進對氮素養(yǎng)分的吸收，且其變化與產(chǎn)量的變化趨勢基本一致。無論是早稻還是晚稻，增施硅肥均能提高水稻干物質的積累，處理間差異達顯著水平；施硅肥的處理早、晚稻氮素積累量均顯著高于對照，早稻Si1處理顯著高于Si2、Si3處理，而后兩者差異較??；晚稻Si6處理顯著高于Si4、Si5處理，而后兩者基本持平，但均顯著高于Si7處理。說明增施硅肥有利于提高水稻對氮素的利用率。無論是早稻還是晚稻，氮素收獲指數(shù)均隨硅肥用量的增加呈先增加后下降的趨勢。早稻氮素收獲指數(shù)Si1處理與對照差異不顯著，但顯著高于Si2、Si3處理，而后兩者與對照差異較??；晚稻氮素收獲指數(shù)施硅處理均顯著高于對照。說明硅肥對晚稻籽粒氮素積累的影響優(yōu)于早稻，其影響機理有待進一步研究。

表3　不同硅肥用量對早晚稻成熟期干物質積累和氮素吸收利用的影響

同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異達到 5%的顯著水平。

Different letters in the same column followed by different letters mean significantly different at the 5% level．

3討論與結論

氮、磷、鉀和硅是水稻正常生長所需要的營養(yǎng)元素，對水稻產(chǎn)量的形成具有重要的影響。關于氮、磷和鉀素營養(yǎng)對水稻生長和產(chǎn)量的影響已有很多報道[19-23]，但有關硅肥對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量形成等方面的影響報道較少。已有研究[2-3，24-25]表明，施用硅肥能增加水稻有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，提高千粒質量，從而獲得高產(chǎn)，但其增產(chǎn)效果與土壤供硅能力有關[26]。本試驗研究認為，在氮磷鉀養(yǎng)分施用量相同的水平下，隨硅肥用量的增加，早、晚稻產(chǎn)量均表現(xiàn)出先增后減的趨勢，施硅量與產(chǎn)量呈拋物線關系，相關系數(shù)早稻為0.931 2，晚稻為0.973 3*。

研究[19-20，23]證明，水稻對氮素的吸收利用與水稻品種、肥料運籌、耕作栽培方式等方面關系密切，但關于硅肥對水稻氮素吸收利用的研究報道極少[13]。研究表明，硅肥能提高水稻對氮素的吸收，且水稻氮素的積累量與硅素的積累量呈極顯著正相關[13，24]。本研究認為，施用硅肥能促進早稻各器官對氮素的吸收，提高雙季早、晚稻群體氮素的積累。無論是早稻還是晚稻，氮素收獲指數(shù)均隨硅肥用量的增加呈先增加后下降的趨勢，施用硅肥能提高晚稻氮素收獲指數(shù)。

參考文獻：

[1]Mitani N，Ma J F，Iwashita T．Identification of silicon form in xylem sap of rice(OryzasativaL)[J]．Plant Cell Physiol，2005，46(2)：279-283.

[2]商全玉，張文忠，韓亞東，等.硅肥對北方粳稻產(chǎn)量和品質的影響[J]．中國水稻科學，2009，23(6)：661-664.

[3]Ma J F，Yamaji N．Silicon uptake and accumulation in higher plants[J]．Trends in Plant Science，2006，11：392-397.

[4]Bocharnikova A，Loginov S V，Matychenkov V V．Silicon fertilizer efficiency[J]．Russian Agricultural Sciences，2010，36：446-448.

[5]龔金龍，胡雅杰，龍厚元，等.不同時期施硅對超級稻產(chǎn)量和硅素吸收、利用效率的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2012，45(8)：1475-1488.

[6]劉景凱，劉世琦，馮磊，等.硅對青蒜苗生長、光合特性及品質的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報，2014，20(4):989-997.

[7]Okuda A，Takahashi E．Studies on the physiological role of silicon in crop plant[J]．Science Soil and Manure in Japanese，1962，33：1-8.

[8]王顯，張國良，霍中洋，等.氮硅配施對水稻葉片光合作用和氮代謝酶活性的影響[J].揚州大學學報：農(nóng)業(yè)與生命科學版，2010，31(3)：44-49.

[9]Samuels A L，Glass A D M，B h ret D I．Mobility and deposition of silicon in cucumber plants[J]．Plant Cell and Environment，1991(14)：485-492.

[10]薛高峰，孫萬春，宋阿琳，等.硅對水稻生長、白葉枯病抗性及病程相關蛋白活性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2010，43(4)：690-697.

[11]高丹，陳基寧，蔡昆爭，等.硅在植物體內(nèi)的分布和吸收及其在病害逆境脅迫中的抗性作用[J].生態(tài)學報，2010，30(10)：2745-2755.

[12]張國良，戴其根，張洪程.施硅增強水稻對紋枯病的抗性[J].植物生理與分子生物學學報，2006，32(5)：600-606.

[13]江立庚，曹衛(wèi)星，甘秀芹，等.水稻氮素吸收、利用與硅素營養(yǎng)的關系[J]．中國農(nóng)業(yè)科學，2004，37(5)：648-655.

[14]江立庚，甘秀芹，韋善清，等．水稻品種的物質生產(chǎn)與氮、磷 、鉀、硅素積累特點及其相互關系[J].應用生態(tài)學報，2004，15(2)：226-230.

[15]楊超光，豆虎，梁永超，等．硅對土壤外源鎘活性和玉米吸收鎘的影響[J]．中國農(nóng)業(yè)科學，2005，38(1)：116-121.

[16]陳健曉，屠乃美，易鎮(zhèn)邪，等.硅肥對超級早稻氮利用效率的影響[J].作物研究，2011，25(1)：11-14，18.

[17]魏朝富，謝德體，楊劍紅，等.氮鉀硅肥配施對水稻產(chǎn)量和養(yǎng)分吸收的影響[J]．土壤通報，1997，28(3)：121-123.

[18]李祖章，陶其驤，劉光榮，等.江西省耕地土壤有效硅含量調(diào)查研究[J].江西農(nóng)業(yè)學報，1999，11(3)：1-9.

[19]陳愛忠，潘曉華，吳建富，等.施氮量對雙季超級稻產(chǎn)量、干物質生產(chǎn)及氮素吸收利用的影響[J].雜交水稻，2011，26(2):58-63.

[20]張洪程，王秀芹，戴其根，等．施氮量對雜交稻兩優(yōu)培九產(chǎn)量、品質及吸氮特性的影響[J]．中國農(nóng)業(yè)科學，2003，36(7):800-806.

[21]潘曉華，吳建富，何虎，等.鉀肥對雙季超級早、晚稻產(chǎn)量與株型的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報，2013，35(4):669-674.

[22]王蘇影，潘曉華，吳建富，等.施磷量對雙季早、晚稻產(chǎn)量及稻米品質的影響[J].中國土壤與肥料，2011(2):39-43.

[23]吳建富，潘曉華，石慶華.施氮量對免耕拋栽稻產(chǎn)量及氮素吸收利用的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報，2011，33(6):1031-1036.

[24]王飛軍，林亞芬，莊亞其，等.硅肥用量對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2014(4)：469-471.

[25]張國良，戴其根，王建武，等.施硅量對粳稻品種武育粳3號產(chǎn)量和品質的影響[J].中國水稻科學，2007，21(3)：299-303.

[26]馬同生，馮亞軍，梁永超，等．江蘇沿江地區(qū)水稻土硅素供應力與硅肥的施用[J].土壤，1994(3)：154-156.

Effects of Silicon Levels on Rice Grain Yield and

Its Nitrogen Absorption

WU Jian-fu1，YAO Zhong-sheng2，XIE Fan1，F(xiàn)U Tao-xiu1，

SHI Qing-hua1，PAN Xiao-hua1

(1.Collaborative Innovation Center for the Modernization Production of Double Cropping Rice，Jiangxi Agricultural University /Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Genetic Breeding，Ministry of Education /Jiangxi Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Genetic Breeding，Nanchang 330045，China；2.Agricultural Technology Service Center of Xingan County，Jiangxi Province,Xingan 331300，China)

Abstract:Pot experiments were conducted to investigate the influence of Si fertilizer on yield and N-uptake and use efficiency of double cropping rice under the conditions of equal nitrogen，phosphorus and potassium nutrients.The results showed that along with the increase of Si fertilizer application,the yield of early-and late-rice increased firstly and then decreased within the range of SiO2application rate of 0～0.8 g/kg soil.There was a significant parabolic correlation between the amounts of Si fertilizer application and rice grain yield (r=0.931 2 andr=0.973 3 in early-and late-rice season，respectively)．It can be concluded that efficient Si fertilizer application enchances N contents in different plant components of early rice at the mature stages with increased nitrogen uptake of double cropping rice and nitrogen harvest index of late rice.

Key words:Silicon fertilizer；yield；N utilization

作者簡介：吳建富(1967—)，男，教授，博士，主要從事作物養(yǎng)分管理研究，E-mail：wjf6711@126.com。

基金項目：國家“十二五”科技支撐計劃項目(2013BAD07B12)

收稿日期：2015-02-09修回日期：2015-09-16

中圖分類號：S511.062

文獻標志碼：A

文章編號：1000-2286(2015)06-0955-05

吳建富，姚仲生，謝凡，等.不同硅肥用量對雙季水稻產(chǎn)量和氮素吸收利用的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報，2015，37(6)：955-959.