施肥對黃土母質(zhì)生土稻田產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

董琦，薛世通，董澤鵬，郭奇，武強強，王愛萍

(山西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，山西 晉中 030801)

山西稻區(qū)屬典型的高原粳稻區(qū)，歷史上曾大面積種植，后因地下水位下降、土壤侵蝕流失而消失。近年來，隨生態(tài)環(huán)境改善水位上升、產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整，多區(qū)域恢復了水稻生產(chǎn)。與此同時，針對土壤流失嚴重的沿河戈壁土地，進行了土地復墊工程。然而，土壤復墊多采用黃土母質(zhì)型生土，土壤肥力極度貧瘠，如何迅速對復墊土壤進行培肥，提高土地生產(chǎn)力，促進糧食增產(chǎn)，改善品質(zhì)，成為土地復墊后耕作的重要工作。

土壤培肥是提高土壤肥力、提升產(chǎn)量和品質(zhì)的重要措施。單施化肥能夠明顯提高土壤中各養(yǎng)分含量，具備培肥土壤的能力，但其效果較低于有機肥與無機肥配施效果[1]。有機肥與無機肥配施有助于提高氮肥利用率[2，3]，改善土壤微生物的生存環(huán)境，增加土壤有機質(zhì)的含量[4]。在水稻田，有機與無機配施能提高水稻的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)[5]，顯著提高水稻產(chǎn)量[6～8]，還可以減少稻米堊白度、堊白粒率，提高稻米蛋白質(zhì)含量[9]、直鏈淀粉的含量[10]和稻米的食味品質(zhì)[11]。目前，對于黃土母質(zhì)生土復墊后水田培肥的研究報道較少，因此，本實驗旨在通過研究不同肥料配施對復墊稻田水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，以期為山西生土稻作區(qū)快速增產(chǎn)增質(zhì)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017—2018年連續(xù)2年定點在山西省陽泉市盂縣東頭村水稻試驗田進行，試驗田原為戈壁灘涂地貌，于2016年采用黃土母質(zhì)生土全部復墊，土層深度50 cm。土壤肥力為有機質(zhì)含量8.09 g·kg-1，全氮含量0.62 g·kg-1，全磷0.47 g·kg-1，全鉀6.24 g·kg-1。供試水稻品種選用龍稻15號。

1.2 試驗設計

試驗共設4個處理，處理0(CK)不施肥；處理1(T1)為全化肥施用，用量為尿素320 kg·hm-2+過磷酸鈣600 kg·hm-2+硫酸鉀80 kg·hm-2；處理2(T2)為全有機肥(腐熟有機肥)施用，施用量36 000 kg·hm-2；處理3(T3)為化肥+有機肥混合施用，施用量有機肥18 000 kg·hm-2+尿素160 kg·hm-2+過磷酸鈣300 kg·hm-2+硫酸鉀40 kg·hm-2。

小區(qū)面積為5×5=25 m2，四周設2 m保護行。采用隨機區(qū)組設計，4次重復。為防止小區(qū)間肥水串流，各小區(qū)間采用田埂分隔，田埂用雙層塑料布覆蓋。小區(qū)外圍開設環(huán)繞溝系，各小區(qū)單獨排灌。2017、2018年兩年均為5月10日在大棚旱育秧，6月20日移栽，每穴3苗，定植密度為3×105穴·公頃-1。

1.3 測定內(nèi)容及方法

1.3.1 水稻產(chǎn)量測定

水稻收獲期時，拔取全田植株，室內(nèi)考種。

1.3.2 稻米品質(zhì)測定

水稻收獲后將待測樣品放在干燥通風處，當樣品水分含量達到13%左右時，按照國標《GB/T/17891—1999 優(yōu)質(zhì)稻谷》對樣品進行品質(zhì)分析。采用ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀，測定精米的堊白度和堊白粒率。采用VECTOR22/N型近紅外光譜儀測定蛋白質(zhì)以及直鏈淀粉含量。

1.3.3 統(tǒng)計分析

運用DPS9.5進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同培肥方式對水稻產(chǎn)量的影響

從不同培肥處理的水稻產(chǎn)量及其構成因素來看(表1)，2017和2018兩年數(shù)據(jù)變化趨勢一致，施肥后水稻產(chǎn)量明顯增加，其中T3處理產(chǎn)量最高，T1次之，且T3處理與對照產(chǎn)量差異達極顯著水平。從結實穗數(shù)及穗重來看，各種培肥處理對于提高水稻有效穗數(shù)和穗重都有增加的趨勢，其中T1的培肥效果最好，其次是T3；4種培肥方式的單穴籽粒數(shù)變化趨勢和產(chǎn)量變化趨勢一致，但2017年各處理間差異不顯著，2018年T3與對照相比呈現(xiàn)極顯著差異；各處理的千粒重增加趨勢是T3>T2>T1，2017年和2018兩年T3與對照相比均呈現(xiàn)極顯著差異。

表1 培肥方式對水稻產(chǎn)量及其構成因素的影響Table 1 Effects of rice yield and yield components under different fertilizing methods

注：不同小寫字母和大寫字母分別表示0.05和0.01水平上差異。

Note: Different lowercase letters and capital letters indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.2 不同培肥方式對稻米品質(zhì)的影響

2.2.1 培肥方式對稻米外觀品質(zhì)的影響

堊白度為稻米外觀品質(zhì)的重要指標之一。由圖1(A)可以看出，肥料施用后，稻米的堊白度顯著性降低，說明有機與無機肥料的施用可以不同程度地改善大米的堊白度。在2年的試驗中，降低趨勢基本一致，T1、T2、T3三種處理與CK處理相比較，堊白度降低均達到顯著水平，其中T2的降低幅度最大，兩年分別為39.9%和62.5%，T3處理降幅兩年分別為32.6%和48.2%，其中2018年T2處理降低幅度與CK處理差異達到極顯著水平。

由圖1(B)可以看出，肥料的施用對稻米堊白粒率的降低，同樣有著較大作用。2017年，T2處理顯著降低了稻米的堊白粒率。2018年，T3處理與T2處理同時降低了稻米的堊白粒率，且均達到顯著水平，其中以T3處理最為顯著，說明隨培肥逐年進行，有機肥與無機的混施對于稻米外觀品質(zhì)的改善最為有利。

圖1 培肥方式對稻米外觀品質(zhì)的影響Fig.1 Effects of fertilization methods on appearance quality of rice

2.2.2 培肥方式對稻米加工品質(zhì)的影響

由圖2可見，相比較于不施肥，施肥處理的糙米率、精米率在2017和2018年均呈現(xiàn)增加的趨勢。不同肥料處理對糙米率影響順序表現(xiàn)為T1>T3>T2>CK，精米率的影響順序表現(xiàn)為T3>T1>T2>CK，但處理之間差異不顯著；稻米整精米率的高低則受施肥種類的影響較大，2017年T2、T3處理相比對照差異顯著；2018年T2、T3處理相比對照差異極顯著，說明稻米品質(zhì)中，整精米率與土壤肥力關系更為密切。

圖2 培肥方式對稻米加工品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of differeT1 fertilization methods on rice processing quality

2.2.3 培肥方式對稻米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

稻米中蛋白質(zhì)含量的高低是評價稻米營養(yǎng)品質(zhì)是否優(yōu)良的重要指標。隨著氮肥施入量的增加，稻米中蛋白質(zhì)含量在一定范圍內(nèi)表現(xiàn)為同步增加。由圖3可以看出，本試驗中，相比較于CK處理，肥料的施用顯著增加了稻米蛋白質(zhì)的含量，其中有機肥與無機肥混施處理后，蛋白質(zhì)含量最高，2017和2018年分別為8.12%與8.5%，呈極顯著差異，而純化肥處理(T1)的蛋白質(zhì)含量則不太明顯。

圖3 培肥方式對稻米中蛋白質(zhì)含量的影響Fig.3 Effects of different fertilization methods on protein content of rice

2.2.4 培肥方式對稻米蒸煮品質(zhì)的影響

稻米中淀粉含量可達60%～80%，并有直鏈淀粉和支鏈淀粉之分，直鏈淀粉含量越低，稻米蒸煮品質(zhì)越好，反之越差。由圖4可看出，2017年T2、T3處理的直鏈淀粉含量降低，而T1直鏈淀粉含量則增加。2018年，與CK相比，T2、T3處理直鏈淀粉含量顯著降低，而T1直鏈淀粉含量則增加，T2、T3與T1處理間呈極顯著差異，說明稻田完全施用化肥，直鏈淀粉的含量會顯著增加，從而影響到稻米的蒸煮品質(zhì)；而有機肥的參與，可以極大程度上降低稻米的直鏈淀粉含量，改善蒸煮品質(zhì)。

圖4 培肥方式對稻米中直鏈淀粉含量的影響Fig.4 Effects of different fertilization methods on amylose content of rice

3 討論

3.1 培肥處理對土地復墊稻田產(chǎn)量的影響

有機無機肥混合施用對水稻產(chǎn)量的提高方面有著非常顯著的作用，其培肥效果優(yōu)于單施化肥。2年的產(chǎn)量結果基本一致，T3與CK差異達極顯著水平。復墊土壤經(jīng)過第一年的耕作，土壤性狀有所改善，對水稻產(chǎn)量也產(chǎn)生了一定的影響。朱元宏[13]研究表明采用有機無機的混合施肥處理，水稻分蘗數(shù)高出33.33%，葉綠素增加4.91%，產(chǎn)量較單有機肥處理和單無機肥處理提高9.0%和9.5%。關靜等[2]人研究認為有機肥與無機肥配施處理后，可以降低了葉片中葉綠素的降解速率，延長功能期，從而提高灌漿速率提高千粒重。姜佰文等[14]人研究結果表明，有機無機肥料以適當?shù)谋壤浜鲜┯帽瘸Ｒ?guī)施肥產(chǎn)量顯著提高。高菊生等[15]人經(jīng)過29年的研究結果表明，有機無機肥料長期配合施用可以培肥地力，提高產(chǎn)量，而單施化肥、單施有機肥則對產(chǎn)量影響沒有差異，本試驗的研究結果與前人研究基本一致。

3.2 培肥處理對土地復墊稻田的水稻品質(zhì)的影響

本試驗表明，不同施肥措施對水稻的外觀品質(zhì)的影響不同，單施無機肥對水稻外觀品質(zhì)影響不大，有機無機肥配施可以顯著提高水稻的外觀品質(zhì)。不同的培肥處理，在短期內(nèi)對于水稻的糙米率、精米率的影響差異并不顯著，總體上T2、T1、T3呈現(xiàn)增加的趨勢，但3種培肥措施對于水稻的整精米率的影響隨年份的增長，呈現(xiàn)極顯著差異，其中T3處理的整精米率最高。通過培肥措施直接輸入大量氮素，顯著增加了稻米的蛋白質(zhì)含量，但混合處理的蛋白質(zhì)含量最高，純化肥處理次之，原因可能是有機肥中存在的一些微量元素以及微生物的作用，促進了蛋白質(zhì)在稻米內(nèi)的形成與積累。不同形式氮肥的添加，對稻米中直鏈淀粉含量的影響不盡相同，其中，化肥表現(xiàn)為增加的趨勢，而有機肥、有機肥與化肥混合施用，均表現(xiàn)為降低趨勢，并且，隨著試驗時間的延長，化肥處理與有機肥及混合施肥的差異表現(xiàn)極顯著。

李賀等[9]認為，有機無機配合施用降低稻米堊白度，提高蛋白質(zhì)含量。王巧珍[16]研究認為，大米中的蛋白質(zhì)含量隨施氮量的增加而上升，但整精米率、直鏈淀粉的含量則隨施氮量的增加而降低。張俊國等[10]研究表明，稻米中的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉的含量，隨氮肥施用量的增加而增加。這與本文的研究結果不盡相同，除水稻的品種因素之外，或許是復墊土壤中有機質(zhì)含量、微生物數(shù)量等其他諸多因素影響，還有待進一步深入研究。

4 結論

在山西黃土母質(zhì)生土復墊的稻田培肥中，應采用有機與無機配施，短時間內(nèi)即可快速提高土壤肥力，快速增加水稻產(chǎn)量，顯著改善稻米品質(zhì)。