機直播早秈稻施硅的增產(chǎn)效應(yīng)及其生理生態(tài)特性研究

鄭厚亮 王文霞 王建忠 劉宏志 鄧偉明 陳福祥 舒伍星 曾研華

（1江西成新農(nóng)場，南昌330125；2江西農(nóng)業(yè)大學(xué)/教育部作物生理生態(tài)與遺傳育種重點實驗室，南昌330045；3余江縣農(nóng)業(yè)局，江西 余江 335200；＃共同第一作者；*通訊作者：zyh74049501@163.com）

水稻是典型的喜硅作物，硅素是水稻生長的有益元素，在水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗病、抗蟲、抗倒伏等方面都具有一定的作用[1]。韓國、朝鮮、菲律賓、泰國等產(chǎn)稻國已把硅肥列為繼氮磷鉀之后的第四大元素肥料[2-3]。在中國南方稻區(qū)，由于風(fēng)化和淋溶作用比較強烈，導(dǎo)致土壤脫硅，使得有效硅含量降低[4]，影響了產(chǎn)量。此外，水稻病蟲害的發(fā)生日益嚴重，導(dǎo)致稻瘟病和紋枯病的發(fā)病率和病情指數(shù)均增加[5-7]，有些生理性病害如水稻胡麻葉斑病的發(fā)生，也與土壤中硅素不足有關(guān)[8-9]，使得硅素成為水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要限制因子。研究硅肥對水稻生長發(fā)育及其增產(chǎn)效應(yīng)具有重要意義。劉奇華等[10]研究發(fā)現(xiàn)，葉面施硅可顯著提高水稻劍葉SPAD值及葉片、莖鞘、穗的干物質(zhì)量，產(chǎn)量也得到顯著提高。謝凡等[11]研究結(jié)果表明，適量增施硅肥能促進水稻對養(yǎng)分的吸收積累，促進雙季水稻產(chǎn)量的提高。但對水稻施硅肥增產(chǎn)效應(yīng)的農(nóng)藝特性以及生理生態(tài)特征缺乏深入的研究，尤其是在直播條件下。水稻直播方式因省工、省力、省時等特性，深受稻農(nóng)推崇，直播稻面積逐年擴大，而早稻直播面積占有絕大部分的比例。但直播稻生產(chǎn)中植株后期存在倒伏問題，影響了直播稻產(chǎn)量的穩(wěn)定性。因此，本研究在機直播種植條件下，以常規(guī)早秈稻品種江早361為材料，研究了增施硅肥對直播稻養(yǎng)分吸收、根系性狀、株型特征、光合性能及產(chǎn)量形成的影響，以期探明機直播條件下早秈稻增施硅肥的增產(chǎn)效應(yīng)及其生理生態(tài)特征，為直播稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)下的硅素培肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種及土壤

試驗于2017年在江西省成新農(nóng)場農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗基地（116°15 "E，28°92 "N）進行。供試品種為秈型常規(guī)稻江早361（由南昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供），土壤為湖區(qū)水稻土，常年水稻連作。土壤基礎(chǔ)肥力：pH值4.49，有機質(zhì) 31.35 g/kg，堿解氮 122.80 mg/kg，有效磷41.00 mg/kg，速效鉀 88.10 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計與田間管理

試驗設(shè)置2個處理：正常施肥（CK）、增施硅肥處理（Si）。硅肥處理在正常施肥基礎(chǔ)上，每667 m2基施“驅(qū)邪歸正”3 kg，葉面噴施“歸欣甲”（武漢市沃農(nóng)肥業(yè)有限公司生產(chǎn)?！膀?qū)邪歸正”主要成分：硅（Si）≥20%，鉀（K2O）≥8%，控旺因子≥1%，抗倒因子≥2%，生物促生素≥1%及其他有益元素適量；“歸欣甲”為中量元素粉劑肥料，主要成分為：硅（Si）≥20%，鉀（K2O）≥8%。每個處理設(shè)4次重復(fù)，小區(qū)面積為24 m2，于4月6日機直播，播種量為37.5 kg/hm2，行株距25 cm×14 cm。播前每667 m2施25.0 kg生石灰調(diào)酸，每667 m2施45%復(fù)合肥22.5 kg作基肥，2葉1心期每667 m2追施7.5 kg尿素，每667 m2追施12.5 kg尿素作分蘗肥，每667 m2追施尿素和氯化鉀各5.0 kg作穗肥。播種后保持田間畦面濕潤無積水，3葉期淺水灌溉，夠苗曬田，孕穗期淺水保胎，抽穗后干濕交替灌溉。其他措施按常規(guī)高產(chǎn)栽培要求進行。

表1 硅肥增施對產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

表2 增施硅肥對水稻干物質(zhì)積累的影響

表3 增施硅肥對水稻根系性狀的影響

表4 增施硅肥對水稻莖稈形態(tài)的影響

1.3 測定項目和方法

1.3.1 考種及測產(chǎn)

收獲前每小區(qū)調(diào)查80叢有效穗數(shù)，按平均數(shù)法取樣5叢進行考種，每小區(qū)收割200叢，脫粒后曬干稱量測產(chǎn)。

1.3.2 干物質(zhì)生產(chǎn)及養(yǎng)分吸收

于抽穗期、成熟期每處理按平均莖蘗數(shù)取代表性植株5叢，除去地下部分，按莖、葉、穗分裝。在烘箱內(nèi)105℃殺青30 min后于80℃條件下烘干至恒質(zhì)量后稱重并粉碎、過0.2 mm篩，植株全氮用Foss-2300全自動定氮儀測定，全磷采用鉬藍比色法測定，全鉀用火焰光度計測定，植株硅的測定參照戴偉民等[12]的測定方法。

1.3.3 根系性狀

于分蘗盛期、抽穗期按平均數(shù)法取樣3叢進行根量分析，用ɑ-萘胺法測定根系氧化力。

1.3.4 株型特征與光合性能

于抽穗期選取代表性植株采用Li-6400光合儀測定劍葉光合速率，每小區(qū)測15次，取其平均值。取植株15叢測定主莖各節(jié)間長度、質(zhì)量及充實度（長度與質(zhì)量的比值），測定主莖葉片長寬與葉片開張角。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2007、SPSS 16.0軟件進行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 增施硅肥對水稻產(chǎn)量形成的影響

由表1可知，與對照相比，增施硅肥可顯著增加水稻產(chǎn)量，增幅達13.18%；從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，與不施硅肥對照相比，增施硅肥增加了水稻的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重，且有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)的差異達顯著水平。說明增施硅肥有利于水稻穗粒協(xié)調(diào)，從而獲得高產(chǎn)。

從表2可見，與對照相比，增施硅肥增加了抽穗期、成熟期及花后階段（抽穗-成熟期）的干物質(zhì)積累量，且成熟期和花后干物質(zhì)積累的差異達顯著水平，同時也顯著提高了成熟期籽粒干物質(zhì)積累量及收獲指數(shù)。說明增施硅肥有助于促進花后干物質(zhì)生產(chǎn)，提高穗部籽粒的干物質(zhì)積累。

2.2 增施硅肥對水稻根系性狀的影響

由表3可知，與對照相比，增施硅肥的處理水稻單株根系質(zhì)量顯著增加，增幅為19.23%；同時，增施硅肥有利于增加分蘗期與抽穗期的水稻根系氧化力，差異均達顯著水平。說明增施硅肥不僅能促進水稻根系的發(fā)育，增加根量，而且增強了根系活力，延長了根系功能期。

2.3 硅肥增施對水稻莖稈形態(tài)的影響

由表4可知，與不施硅肥相比，增施硅肥后莖稈各節(jié)間長度有所減少，且倒4至倒2節(jié)間長度顯著降低，同時莖稈質(zhì)量和充實度提高，其中下部節(jié)間（倒3至倒1節(jié)間）增幅明顯，莖稈質(zhì)量增加9.22%～34.35%、莖稈充實度增加16.72%～25.36%。說明增施硅肥有利于縮短莖稈節(jié)間長度，促進基部節(jié)間充實，能夠提高植株的抗倒伏能力。

2.4 增施硅肥對水稻葉片形態(tài)與光合性能的影響

由表5可知，與不施硅肥對照相比，增施硅肥后水稻葉片開張角下降顯著，但葉片長度與寬度均增加，且葉寬增幅顯著，達7.14%；此外，增施硅肥有利于提高葉面積指數(shù)和水稻葉片劍葉光合速率。說明增施硅肥能改善水稻株型，改善植株受光姿態(tài)，提高光合作用。

表5 硅肥增施對水稻葉片形態(tài)與光合性能的影響

表6 增施硅肥對水稻養(yǎng)分吸收的影響 （t/hm2）

2.5 增施硅肥對水稻養(yǎng)分吸收量的影響

由表6可知，與對照相比，增施硅肥對水稻秸稈氮和鉀的養(yǎng)分吸收量無明顯影響，而磷和硅的吸收量有明顯的增加，增幅分別為14.29%和9.04%；與不施硅肥對照相比，增施硅肥后水稻籽粒氮、磷、鉀和硅的養(yǎng)分吸收量均有明顯增加，均達顯著水平。說明增施硅肥有助于促進籽粒養(yǎng)分吸收。

3 討論與結(jié)論

水稻產(chǎn)量不僅與自身遺傳特性有關(guān)，還與栽培措施有關(guān)。合理施肥是水稻產(chǎn)量形成的重要因素[13]。關(guān)于硅肥施用與水稻產(chǎn)量的關(guān)系，有研究表明，適量施用硅肥可促進水稻早生快發(fā)，提高莖蘗成穗率，增加有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重，從而提高水稻產(chǎn)量[14]。張軍[15]研究表明，硅肥基施可顯著提高水稻抗病能力，增強水稻抗倒性。本研究結(jié)果亦表明，在南方稻區(qū)增施硅肥可促進早秈稻增產(chǎn)，增幅可達13.18%，與其穗粒結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)有關(guān)。施硅能提高花后干物質(zhì)生產(chǎn)，促進籽粒干物質(zhì)的積累。說明生產(chǎn)中應(yīng)重視硅肥的施用[16]。

水稻產(chǎn)量形成與其生長發(fā)育、生理生態(tài)特性密切相關(guān)[17-19]。李克仁[20]研究認為，水稻吸收硅肥可增強根系活力，使葉片直立，夾角縮小，達到理想的生長態(tài)勢。汪本福等[19]研究得出，硅氮肥配施可提高水稻的光合特性，增強葉片的功能期。本研究認為，施硅肥可以促進早秈稻的根系發(fā)育，增強根系活力，通過縮短莖稈節(jié)間長度，促進基部節(jié)間充實，從而提高植株抗倒伏能力。同時，施硅能夠改善水稻株葉形態(tài)及群體冠層受光姿態(tài)，提高光能利用率。此外，增施硅肥有助于提高籽粒氮、磷、鉀和硅素的養(yǎng)分吸收。本研究結(jié)果可為直播稻生產(chǎn)的后期倒伏問題提供抗倒途徑。