硅肥與基本苗配置對水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

任 海，付立東，王 宇，呂小紅，李 旭，隋 鑫，杜 萌，馬 暢

（遼寧省鹽堿地利用研究所，遼寧 盤錦 124010）

水稻是人類重要的糧食作物［1］，是典型的喜硅作物，水稻施硅可以使水稻增強(qiáng)自身的抗蟲、抗倒、抗旱性能，可以限制重金屬導(dǎo)致的影響［2］。近年來，人們使用的氮肥愈來愈多，秸稈還田量愈來愈少，加速了土壤中硅元素的流失［3］。20世紀(jì)20年代中期，Sommer經(jīng)過研究后得知，硅可以促進(jìn)水稻的生長和發(fā)育［4］。日本自20世紀(jì)50年代開始不斷研究硅肥對水稻的影響，通過試驗證實，硅肥可以顯著增加水稻產(chǎn)量，并確定了硅對水稻生長發(fā)育的作用，把硅視之為水稻四元素（氮磷鉀硅）中的重要元素［5］。在基本苗配置方面，丁穎［6］提出了合理和密集的種植觀點，隨后詳細(xì)系統(tǒng)調(diào)查了水稻的種群結(jié)構(gòu)。80年代，蔣彭炎等［7］提出，高產(chǎn)栽培方式應(yīng)該“稀釋”基本苗，肥料應(yīng)該“低”。在提出“基本苗計算公式”后，凌啟鴻［8］提出了“擴(kuò)行、控苗”的方法，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)群的質(zhì)量。本研究希望通過驗證兩種硅肥在鹽堿稻區(qū)的施用效果，探索硅肥與基本苗配置的施用技術(shù)，開展硅肥與基本苗配置對水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響試驗，以提高水稻肥料的使用效率，進(jìn)而增加水稻產(chǎn)量，增強(qiáng)我國糧食安全，并為今后的生產(chǎn)提供指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2017年在遼寧省鹽堿地利用研究所試驗基地進(jìn)行，供試土壤類型為濱海鹽漬型水稻土，其耕層土壤（0～15 cm）含有機(jī)質(zhì)25.72 g/kg、全氮 1.13 g/kg、 堿 解 氮 109.74 mg/kg、 有 效 磷 10.50 mg/kg、 速 效鉀 157.83 mg/kg、 全鹽 2.24 g/kg，pH值7.51。

1.2 供試品種

選擇鹽豐47為供試品種，全生育期為156～160 d，15.5～16.0片葉，5個伸長節(jié)間。

1.3 供試肥料

水稻緩釋復(fù)混肥（N 28%、P2O518%、K2O 8%）；尿素（N 46%）；硅鈣肥：SiO2≥15%～20%，CaO≥25%，水分≤10%，pH值8.0～10.0；液態(tài)硅：Si≥120 g/L，K2O ≥ 120 g/L，pH 值 9.5 ～ 11.0。

1.4 試驗設(shè)計

試驗設(shè)施肥量（7個）和移栽基本苗（64.5、84萬株/hm2）兩因素，共14個處理，各處理按常規(guī)生產(chǎn)施入氮肥 270 kg/hm2、磷肥 105 kg/hm2、鉀肥90 kg/hm2。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%。小區(qū)長 9.4 m、寬 7 m，面積 65.8 m2，3次重復(fù)，完全隨機(jī)排列，于4月12日播種，5月下旬移栽，病蟲草害防治與大田管理一致。各處理硅肥施入量見表1。

表1 硅肥施入量

1.5 調(diào)查項目

秧苗素質(zhì)：移栽之前在不同的處理區(qū)通過隨機(jī)的方式對秧苗株高、葉齡、鮮重、干重和莖基部寬等水稻植株性狀進(jìn)行調(diào)查。

莖蘗動態(tài)：在每一小區(qū)固定種植10穴，在分蘗開始，6～7 d進(jìn)行一次莖蘗數(shù)調(diào)查，通過普查方式調(diào)查N-n期（有效分蘗臨界期）、拔節(jié)期、齊穗期、成熟期。

葉綠素：通過SPAD-520葉綠素儀，分別于N-n期、拔節(jié)期、齊穗期、乳熟期、臘熟期、黃熟期進(jìn)行測定。

干物重、收獲指數(shù)：在每個小區(qū)取出1到2穴較典型的齊穗期、成熟期植株（對10穴進(jìn)行調(diào)查之后選擇其中1到2穴），對群體干物重進(jìn)行測試和確定，進(jìn)入成熟期后，對谷粒以及莖稈干物重進(jìn)行測試和確定。收獲指數(shù)，即成熟期的籽粒干重和籽粒、莖稈干重（具體包含水稻植株地上部分的穗軸、莖葉和葉鞘）的商。

病害調(diào)查：調(diào)查各處理的出穗期、成熟期。在成熟期時，對稻瘟病、紋枯病帶來的危害狀況進(jìn)行調(diào)查。

計算方法：

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

植株病情指數(shù)=∑（各級病株數(shù)×相應(yīng)級數(shù)）/調(diào)查總株數(shù)×最高級別值×100%

抗倒伏：收獲期在小區(qū)取5穴，每穴選擇2個具有代表性的莖，以瀨古秀生［9］的方法為指導(dǎo)，算出不同品種的不同節(jié)間的折抗力、彎曲力矩以及倒伏指數(shù)，參考Seko［10］和馬均等［11］的方法測定莖稈抗折力。

倒伏指數(shù)=彎曲力矩（cm·g）/抗折力（g）×100

水稻外觀品質(zhì)：依據(jù)GB1354粳稻標(biāo)準(zhǔn)用儀器JMWT12進(jìn)行測試，選取10～15 g精米，置于掃描儀底板，用嵌入板使精米粒均勻分布，然后選擇大米測定選項進(jìn)行外觀品質(zhì)的掃描與測定。

水稻蒸煮品質(zhì)：首先對盛放稻米的鋁罐進(jìn)行稱重，選擇重量差異不大的30 g鋁罐進(jìn)行試驗。稻米準(zhǔn)備：加水沖洗30 s，水浸沒稻米計時30 min，加水至米重1.33倍，記下總重。穩(wěn)壓器設(shè)置110 V。每蒸煮一批樣品設(shè)置一個對照。蒸煮時間設(shè)置30 min，完畢關(guān)機(jī)持續(xù) 10 min，室溫放置 2 h 進(jìn)行測樣。試驗前應(yīng)進(jìn)行黑白板校正，樣品稱取8 g，壓實后上機(jī)測試。

產(chǎn)量組成及實際產(chǎn)量：在成熟期時，每個小區(qū)選取5穴具有一定代表性的植株（對10穴進(jìn)行調(diào)查后選擇其中5穴），實施室內(nèi)考種，對每穴平均株數(shù)、高度以及穗長、穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實率進(jìn)行調(diào)查。去邊行及調(diào)查采樣行后收獲脫谷記實產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同硅肥施入量對水稻莖蘗的影響

表2顯示，拔節(jié)期、齊穗期各處理與對照差異顯著。N-n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)隨著硅肥的施入量而有所變化，在基本苗64.5萬株/hm2條件下，C6處理（450 mL/hm2噴施）成熟期收獲的水稻總穗數(shù)361.5萬株/hm2，比基施條件下C3處理（1 800 kg/hm2基施）349.5 萬株/hm2增加3.4%。C6、C3處理分別比CK增加了3.9%、0.4%。在基本苗84萬株 /hm2條 件 下C3-1（1 800 kg/hm2基 施 ）、C6-1（450 mL/hm2噴施）處理成熟期收獲的水稻總穗數(shù)（349.5萬株/hm2）比CK-1增加1.7%。基本苗84萬株/hm2條件下，3次噴施硅肥的處理成熟期莖蘗數(shù)均高于基施硅肥，隨著噴施硅肥的次數(shù)越多，莖蘗數(shù)越高?；久?4.5萬株/hm2條件下，噴施硅肥成熟期莖蘗數(shù)普遍高于基施硅肥的處理與對照。

表2 不同硅肥施入量對水稻莖蘗的影響

2.2 不同硅肥施入量對水稻葉面積指數(shù)的影響

以提升水稻群體結(jié)實期的光合積累量為目的，它的生理基礎(chǔ)為葉面積指數(shù)（LAI）。根據(jù)葉面積指數(shù)調(diào)查結(jié)果（表3）表明：施硅處理的最大LAI和高效LAI均比對照高，這意味著硅肥可以顯著促進(jìn)水稻的生長發(fā)育。水稻群體功能葉片越多，可實施光合作用的功能葉片愈多，植株光合作用就愈強(qiáng)，光能利用率就愈高，這使得水稻增產(chǎn)有了更多的可能［8］。

表3 不同硅肥施入量對水稻葉面積指數(shù)的影響

2.3 不同硅肥施入量對水稻葉綠素的影響

在不同的生育期，水稻葉片的葉綠素含量也不同，隨著水稻的生長，葉綠素含量會持續(xù)降低。由表4可知，在基本苗84萬株/hm2條件下施入硅肥的各個處理，在各個時期的葉綠素含量均高于CK。N-n期、拔節(jié)期、齊穗期調(diào)查，經(jīng)硅肥處理的倒二葉葉片的葉綠素平均含量分別較CK增加了12.5%、3.6%、5.2%、，經(jīng)硅肥處理的倒三葉葉片及臘熟期劍葉葉片的葉綠素平均含量分別較CK增加了6.8%、4.6%、7.0%、33.1%。在基本苗64.5萬株/hm2條件下施入硅肥的各個處理，在各個時期的葉綠素含量均高于CK。N-n期、拔節(jié)期、齊穗期調(diào)查，經(jīng)硅肥處理的倒二葉葉片的葉綠素平均含量分別較CK增加了2.2%、5.3%、9.0%，經(jīng)硅肥處理的倒三葉葉片及臘熟期劍葉葉片的葉綠素平均含量分別較CK增加了4.7%、6.9%、8.0%、37.5%?？芍?，對水稻施加硅肥能使葉綠素的含量得到顯著提升，為積累更多光合產(chǎn)物奠定基礎(chǔ)。

表4 不同硅肥施入量對水稻葉綠素的影響

2.4 不同硅肥施入量對水稻稻瘟病、紋枯病的影響

根據(jù)表5可知，病情指數(shù)數(shù)據(jù)顯示，CK（基本苗84萬株/hm2）的植株發(fā)病率為9.4%，比C1、C2、C3、C4、C5、C6處理分別增加了5.1、7.9、1.6、7.1、3.1、6.9個百分點。CK處理的發(fā)病指數(shù)為20.8%，對比C1、C2、C3、C4、C5、C6處理分別增加了17.6、19.7、15、18.5、16.9、18.9個百 分 點。CK-1（基本苗64.5萬株/hm2）的植株發(fā)病率為11.5%，比C1-1、C2-1、C3-1、C4-1、C5-1、C6-1處理分別增加了4.9、9.5、2.6、7.1、4、4.8個百分點。CK-1處理的發(fā)病指數(shù)為12.1%，比C1-1、C2-1、C3-1、C4-1、C5-1、C6-1處 理 分 別 增 加 了7.6、10.1、7.5、10.3、7.9、6.5個百分點。除CK、CK-1，其余處理的發(fā)病指數(shù)均比較小，且比較接近，這意味著適度使用硅肥可以增強(qiáng)水稻抗病能力，抑制紋枯病和稻瘟病的侵染，從而降低水稻病害損失。

表5 不同硅肥施入量對水稻稻瘟病、紋枯病的影響

2.5 不同硅肥施入量對水稻干物質(zhì)積累量的影響

根據(jù)表6可知，不同施肥量對水稻干物質(zhì)積累量不同，其中在基本苗84萬株/hm2中單位面積干物質(zhì)積累以處理 C6（18 547.35 kg/hm2）最多，比 C1、C2、C3、C4、C5、CK分別高2.8%、2.1%、2.2%、11.0%、8.8%、1.6%。收獲指數(shù)以C5處理最高，為0.603，比C1、C2、C3、C4、C6、CK分別高6.9%、8.8%、7.7%、1.9%、9.4%、13.6%。在基本苗64.5萬株/hm2中單位面積干物質(zhì)積累以處理 C5-1（19 511.40 kg/hm2）最多，比 C1-1、C2-1、C3-1、C4-1、C6-1、CK-1分別高11.3%、5.7%、13%、8.7%、0.6%、14.9%，收獲指數(shù)以C1-1處理最高，為0.570，比C2-1、C3-1、C4-1、C5-1、C6-1、CK-1分別高6.3%、0.5%、0.7%、2.2%、4.4%、1.6%。

表6 不同硅肥施入量對水稻干物質(zhì)積累量的影響

2.6 不同硅肥施入量對水稻莖稈倒伏指數(shù)及莖基寬的影響

2.6.1 不同硅肥施入量對水稻莖稈倒伏指數(shù)的影響

根據(jù)圖1可知，水稻莖稈從基部向上各個節(jié)間莖基寬逐漸增大，無論是噴施還是基施硅肥均會促進(jìn)莖稈的粗壯，增加莖稈抗性，從試驗結(jié)果看，倒伏因素主要集中在倒3、倒4節(jié)間上，在基本苗 84萬株 /hm2下，C2（硅鈣肥 1 350 kg/hm2基施，每穴4～5本株）處理倒伏指數(shù)最小，C3（硅鈣肥1 800 kg/hm2基施，每穴4 ～ 5本株）處理倒伏指數(shù)最大，C3與CK、C1、C2、C4、C5、C6處理在倒3、倒4節(jié)間上差異達(dá)到顯著水平，C5、C6、CK處理之間差異不顯著。說明隨著基本苗、施硅量的增加，倒伏指數(shù)也隨之增加，未必硅肥施用越多，抗倒伏性就越好，過量施用硅肥反而導(dǎo)致倒伏指數(shù)增加，在基本苗64萬株/hm2下，C2-1（硅鈣肥 1 350 kg/hm2基施，每穴 3 ～ 4本株）處理倒伏指數(shù)最小，C4-1（海藻液硅每次450 mL/hm2，于2.5葉期，稀釋1 000倍噴施，每穴3～4本株）處理倒伏指數(shù)增大，C2-1與各處理所有節(jié)間達(dá)到顯著水平，C5-1、C6-1、CK-1之間差異不顯著，說明苗期植株對硅的吸收，沒有拔節(jié)期、孕穗期噴施效果好。硅肥施用量與密度的合理配置對水稻莖稈基部伸長節(jié)莖粗達(dá)到顯著水平，硅肥能夠增加水稻莖稈粗度，降低水稻的倒伏指數(shù)。

2.6.2 不同硅肥施入量對水稻莖基寬的影響

由表7可知，各處理的株高，隨著硅肥的施入量增加而減少。隨著SiO2施入量的增加呈增加趨勢。水稻莖基部向上各個節(jié)間莖基寬慢慢增加，在基本苗64.5萬株/hm2條件下依次為CK-1＜C5-1＜C2-1＜C3-1＜4-1＜C1-1＜C6-1。在基本苗 84 萬株 /hm2條件下依次為 CK＜C5＜C2＜C6＜C1＜C3＜C4。施加適量的硅肥可以達(dá)到顯著提升水稻莖稈基部伸長節(jié)莖粗的作用。

圖1 不同硅肥施入量對水稻莖稈倒伏指數(shù)的影響

表7 不同硅肥施入量對水稻莖基寬的影響 （cm）

2.7 不同硅肥施入量對稻米外觀品質(zhì)的影響

由表8可知，不同硅肥施肥量不同，稻米外觀品質(zhì)受硅肥的作用和影響極大。施用硅肥能夠提高稻米透明度，增加稻米的粒長、粒寬，對長寬比影響較小，其中C5處理與對照達(dá)到顯著水平。各處理精白度都顯著低于對照。施用硅肥對稻米的堊白度、堊白粒率都有明顯改善效果，不同硅肥處理均顯著低于對照。不同處理隨著基本苗的增加對稻米的堊白度、堊白粒率影響較大，從表8可以看出，隨著基本苗數(shù)的增加稻米的堊白度、堊白粒率呈上升趨勢，說明基本苗能夠提高稻米的堊白度，從而使外觀品質(zhì)變差，不同硅肥對稻米精白度無明顯影響。

2.8 不同硅肥施入量對稻米加工品質(zhì)的影響

由表9可知，隨著硅肥施入量的增加，糙米率、精米率、整精米率有先升后降的趨勢。施用硅肥對糙米率、精米率、整精米率都有所提高，各處理與對照差異顯著，隨著基本苗數(shù)增加對直鏈淀粉含量表現(xiàn)出上升的趨勢，對整精米率影響較大，蛋白質(zhì)含量、糙米率、精米率均表現(xiàn)出下降趨勢。

表8 不同硅肥施入量對稻米外觀品質(zhì)的影響

表9 不同硅肥施入量對稻米加工品質(zhì)的影響 （%）

2.9 不同硅肥施入量對水稻產(chǎn)量的影響

由表10可知，CK和CK-1實際產(chǎn)量最低，分別為 9 697.5 和 9 528.0 kg/hm2，其中在基本苗 64.5萬株/hm2和84萬株/hm2中，噴施處理C5-1產(chǎn)量最 高 為 10 893.0 kg/hm2， 分 別 比 CK、CK-1、C4、C4-1、C5、C6、C6-1增加10.1%、5.9%、6.5%、12.3%、7.3%、2.9%、14.3%。在基本苗64.5萬株/hm2和基本苗84萬株/hm2中，基施處理C1產(chǎn)量最高，為10 176.0 kg/hm2， 分 別 比 CK、CK-1、C1-1、C2、C2-1、C3、C3-1增 加1.1%、0.1%、4.9%、1.9%、2.8%、3.9%、6.8%。合理的基本苗配置對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量有著顯著影響，即C5-1處理海藻液硅每次450 mL/hm2，于拔節(jié)期、抽穗期稀釋1 000倍施入，每穴3～4本株效果最好。雖然基本苗84萬株/hm2產(chǎn)量顯著低于基本苗64.5萬株/hm2，但多重比較結(jié)果表明，不同基本苗配置及不同施肥方式均高于對照，從表10也可以看出，硅鈣肥和海藻液硅對于水稻產(chǎn)量提高都有一定的效果，但是海藻液硅效果更好。

表10 不同硅肥施入量對水稻產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

近年來，中國水稻產(chǎn)量持續(xù)上升，土壤中的硅素供給及需求的矛盾越來越突出。硅肥已成為影響水稻產(chǎn)量的重要因素，對硅肥進(jìn)行推廣已成為緊迫的任務(wù)。隨著人們生活水平的提高，對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性要求也越來越高，水稻生產(chǎn)從以往單純追求高產(chǎn)的目標(biāo)向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的綜合目標(biāo)轉(zhuǎn)變，人們不僅要求稻米品質(zhì)好，還要求減少農(nóng)藥等化學(xué)投入品的用量，使稻米達(dá)到綠色、無公害、有機(jī)食品的要求，同時保護(hù)環(huán)境。

本研究結(jié)果表明，不同基本苗配置會對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量有一定的影響，基本苗過多會造成水稻群體生長量不足，群體優(yōu)勢的提高會相應(yīng)降低個體優(yōu)勢，造成水稻通風(fēng)透光不良，分蘗減少或不分蘗，合理的基本苗配置是保障水稻產(chǎn)量的重要因素。在基本苗、施肥量及施用方式均不同的情況下，兩種硅肥都能使水稻分蘗數(shù)增加，提高成穗率，增加產(chǎn)量，還能縮短水稻基部節(jié)間長度，降低株高，增強(qiáng)抗倒伏及抗病能力，提高稻米品質(zhì)，使稻米的堊白度、堊白粒率降低的同時，還能提高稻米的糙米率、精米率、整精率，增產(chǎn)效果顯著，這和前人的研究結(jié)果一致［12-18］。本研究只選取了在遼寧、京津地區(qū)大面積使用的水稻鹽豐47作為研究材料，對于揭示的硅對水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響是否適用于其他水稻品種，還需要深入研究。