不同硅鈣鉀鎂肥用量對(duì)四川平原地區(qū)水稻生長(zhǎng)及養(yǎng)分吸收利用的影響

解秋 曾詳忠 李小燕 萬夫偉 吳錫林 王賀東

（1.天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司/天津市中微量元素肥研制與應(yīng)用企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300400；2.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，四川 成都610066）

目前水稻生產(chǎn)中普遍存在肥料施用不合理、肥料施用量過大等問題，造成肥料養(yǎng)分流失，土壤質(zhì)量下降、酸化趨勢(shì)明顯，病蟲害加重，制約了水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的進(jìn)一步提高［1］。傳統(tǒng)的改良酸性土壤措施大多施用生石灰，雖然該方法對(duì)提高土壤質(zhì)量有一定效果，但是大量或長(zhǎng)期施用石灰不但會(huì)引起土壤板結(jié)形成石灰板結(jié)田，而且會(huì)引起土壤鈣、鉀、鎂元素的平衡失調(diào)，從而導(dǎo)致減產(chǎn)［2，3］。石灰在酸性土壤中還會(huì)和土壤溶液中的Mg2+發(fā)生沉淀，導(dǎo)致Mg2+的活性降低［4］。水稻是四川地區(qū)的主要糧食作物，常年種植面積在220萬hm2左右，分布區(qū)域廣，種植面積大，但目前針對(duì)四川盆地稻田施用中微量元素肥料的相關(guān)研究未見報(bào)道。

硅鈣鉀鎂肥是利用鉀長(zhǎng)石、白云石、石灰石等為原料經(jīng)高溫煅燒活化制成的，含有硅、鈣、鎂、鉀、鐵、鋅等多種中微量元素的肥料，水溶液pH值偏堿性，可顯著改良土壤酸化問題。同時(shí)，硅鈣鉀鎂肥含有多種植物生長(zhǎng)所必需的中微量元素營養(yǎng)，具有營養(yǎng)全面、肥效長(zhǎng)久、改良土壤、防蟲抗逆、提產(chǎn)提質(zhì)等作用［5］。有研究表明，施用硅、鈣肥對(duì)土壤改良和水稻提產(chǎn)、提質(zhì)有一定效果。冀建華等利用硅鈣鉀鎂肥改良南方稻田土壤酸度發(fā)現(xiàn)，硅鈣鉀鎂肥能顯著提高土壤pH，比較CK處理，在0～15cm和15～30cm分別提高了1.22～1.58和0.35～0.64個(gè)pH單位［6］。韓科峰等研究發(fā)現(xiàn)在浙江省酸性水稻土壤施用硅鈣鉀鎂肥1500 kg/hm2可提高土壤pH值，同時(shí)提高有效硅和鹽基離子含量［7］。水稻土中施用鋼渣硅鈣肥可提高水稻秸稈和葉片干物質(zhì)量11.9%～17.0%，籽粒干物質(zhì)量9.52%～20.6%［8］。在四川水稻種植區(qū)，相關(guān)試驗(yàn)研究較少，本研究開展常規(guī)施肥配施不同用量硅鈣鉀鎂肥的對(duì)比試驗(yàn)，探索硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻生長(zhǎng)、產(chǎn)量，以及水稻養(yǎng)分利用的影響，以期為四川平原地區(qū)水稻提產(chǎn)提質(zhì)、減肥增效提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)田概況

試驗(yàn)于2018年在四川省瀘州市瀘縣富集鎮(zhèn)茂盛村水稻田進(jìn)行，試驗(yàn)土壤為由酸性紫色土母質(zhì)形成的水稻土，肥力中等，土壤化學(xué)性質(zhì)如表1所示。

1.2 供試材料

供試水稻品種為“內(nèi)6優(yōu)103”。

供試肥料：硅鈣鉀鎂肥，由天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司研發(fā)，用鉀長(zhǎng)石、白云石、石灰石等為原料生產(chǎn)的粉狀或顆粒狀固體；本試驗(yàn)選取顆粒產(chǎn)品，養(yǎng)分含量如下：K2O≥4.5%，SiO2≥27.0%，CaO≥25.0%，MgO≥4.0%，pH：9.0～11.0，粒度（1.00～4.75mm）≥90%。

常規(guī)肥料：尿素（N≥46.6%）、磷酸一銨（N≥11.7%、P2O5≥44.0%）、氯化鉀（K2O≥60.0%）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處理，各處理重復(fù)3次，采用隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)長(zhǎng)為6m，寬為4m，面積為24m2。小區(qū)間單獨(dú)排灌水，四周為保護(hù)行。底肥施用尿素153.9kg/hm2、磷酸一銨170.4kg/hm2、氯化鉀150kg/hm2，返青肥施尿素129.6kg/hm2。硅鈣鉀鎂肥做底肥施用，于作物種植前一周一次性撒施，通過整地與土壤均勻混合，各處理詳細(xì)施肥量見表2。

表1 基礎(chǔ)土樣化學(xué)性質(zhì)

表2 各處理施肥方案

1.4 測(cè)試項(xiàng)目

1.4.1 各試驗(yàn)小區(qū)單獨(dú)收割單獨(dú)計(jì)產(chǎn)收獲期調(diào)查株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)、千粒重，在孕穗期和收獲后每小區(qū)分兩次采集整株地上部樣品。

1.4.2 含量測(cè)定水稻植株樣品分別測(cè)定稻草和稻谷的氮、磷、鉀含量，經(jīng)H2O2-H2SO4消煮后，采用凱氏定氮法測(cè)定含全N量，釩鉬黃比色法測(cè)定P含量，火焰光度計(jì)法測(cè)定K含量。

1.4.3 相關(guān)計(jì)算公式：N肥偏生產(chǎn)力（kg/kg）=施N處理產(chǎn)量/施N/P/K量

N素農(nóng)學(xué)效率（kg/kg）=（施N肥區(qū)稻谷產(chǎn)量－對(duì)照區(qū)稻谷產(chǎn)量）N肥施用量

地上部吸N量（kg/hm2）=稻草產(chǎn)量×稻草N含量+稻谷產(chǎn)量×稻谷N含量

N表觀利用率（%）=（施肥處理的地上部吸N量-空白對(duì)照的地上部吸N量）/施肥中N含量×100

P、K相關(guān)計(jì)算公式與N素一致，不在贅述。

1.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)整理采用Excel 2010軟件，方差分析比較采用SPSS 21軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻生物性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

由表3可以看出，在施肥基礎(chǔ)上，增施硅鈣鉀鎂肥可促進(jìn)水稻生長(zhǎng)，株高增加0.18～3.81cm，穗粒數(shù)增加4.60～16.20粒。施用硅鈣鉀鎂肥的處理中FC1的株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)和千粒重要高于FC2和FC3，株高增加1.22～3.63cm，穗長(zhǎng)增加0.31～0.81cm，穗粒數(shù)增加7.63～11.60粒，千粒重增加0.08～0.91g。

2.2 硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻實(shí)收產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響

不同處理對(duì)水稻實(shí)收產(chǎn)量的影響如表4所示。由表4可知，各處理產(chǎn)量較CK都有不同程度的增加，C2處理比CK的產(chǎn)量提高了235.5kg/hm2。與F處理相比，F(xiàn)C1可提高水稻產(chǎn)量330kg/hm2，增產(chǎn)率3.58%。在施肥基礎(chǔ)上過量施用硅鈣鉀鎂肥（FC2、FC3）后產(chǎn)量比F處理降低；施肥處理之間（F、FC1、FC2、FC3）產(chǎn)量沒有顯著差異；F、FC1和FC3處理與CK和C2處理間差異達(dá)顯著水平，CK與C2處理間差異未達(dá)顯著水平。

表3 水稻生物性狀及產(chǎn)量構(gòu)成要素表

表4 不同處理對(duì)水稻實(shí)收產(chǎn)量的影響

2.3 硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻氮磷鉀元素吸收利用的影響

2.3.1 硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻氮素吸收利用的影響由表5可知，各處理中C2處理的稻草、稻谷含氮量、地上部分吸氮量最低。在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上，增施硅鈣鉀鎂肥可促進(jìn)水稻秸稈及稻谷對(duì)氮素的吸收，其中FC1、FC2和FC3處理的稻草含氮量分別比F處理提高了0.13%、0.12%和0.02%，稻谷含氮量提高了0.02%、0.04%和0.05%。FC1的地上部吸氮量比F處理提高了17.7kg/hm2。FC1、FC2和FC3的氮素表觀利用率高于F處理，分別提高了11.8%、3.76%和2.91%。FC1的氮素農(nóng)學(xué)效率比F處理提高了21.7%，但FC2和FC3較F處理有降低。同樣的在氮肥偏生產(chǎn)力的比較中，F(xiàn)C1的氮肥偏生產(chǎn)力要高于F處理。

2.3.2 硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻磷素吸收利用的影響由表6可知，F(xiàn)C2可促進(jìn)水稻稻草及稻谷對(duì)磷素的吸收，稻谷和稻草的含氮量都比F處理增加了0.02%，地上部吸磷量增加了2.1kg/hm2，提高水稻的磷素表觀利用率2.77%。FC1的稻草含磷量和地上部含磷量與F處理相同，但地上部吸磷量比F處理高1.5kg/hm2，磷素表觀利用率比F處理高1.84%。FC3與F處理相比，稻谷含磷量相同，但對(duì)其他指標(biāo)略低于F處理。FC1的磷素農(nóng)學(xué)效率比F處理提高了22.9%，但FC2的磷素農(nóng)學(xué)效率低于F處理，F(xiàn)C3與F處理無差異。FC1的磷肥偏生產(chǎn)力比F處理提高了3.6%，但FC2和FC3都低于F處理。

2.3.3 硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻鉀素吸收利用的影響由表7可知，在施肥基礎(chǔ)上，施用硅鈣鉀鎂肥可促進(jìn)水稻秸稈對(duì)鉀素的吸收，但降低了稻谷對(duì)鉀素的吸收。FC1、FC2和FC3的稻草含鉀量比F處理提高0.1%、0.08%和0.16%，但FC1、FC2和FC3的稻谷含鉀量比F處理低0.03%、0.02%和0.04%。地上部吸鉀量FC1＞FC3＞F＞FC2，F(xiàn)C1和FC3分別比F處理高16.3kg/hm2和8.6kg/hm2。鉀素表觀利用率FC1＞F＞FC3＞FC2，F(xiàn)C1比F處理高0.87%，但FC2和FC3的水稻鉀素表觀利用率明顯下降，降低了26.38%和15.41%。各處理鉀素農(nóng)學(xué)效應(yīng)比較中F＞FC1＞FC3＞FC2，其中F與FC1相差不大，但FC2和FC3比F處理分別降低了53.0%和40.5%。

表5 水稻氮素吸收利用表

表6 水稻磷素吸收利用表

表7 水稻鉀素吸收利用表

3 小結(jié)與討論

近幾年，中國水稻產(chǎn)量持續(xù)上升，目前已趨于平穩(wěn)。而隨著水稻產(chǎn)量的上升，施肥量也在持續(xù)增加，現(xiàn)階段需調(diào)節(jié)施肥模式，在確保生態(tài)環(huán)境健康的條件下，達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)、提產(chǎn)的目的［9］。在長(zhǎng)期施用氮磷鉀等大量元素肥的條件下，水稻產(chǎn)量已在土壤所能承受的范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，此時(shí)土壤中硅素養(yǎng)分的供應(yīng)顯得越來越重要。本試驗(yàn)結(jié)果表明，施用一定量的硅鈣鉀鎂肥可提高水稻的穗粒數(shù)和千粒重，對(duì)水稻產(chǎn)量提升有一定幫助。邱宗安等研究發(fā)現(xiàn)，施用常規(guī)肥料時(shí)配合施用硅鈣肥可提高水稻穗粒數(shù)25.2～29.0粒/穗，株高增加22.9～24.5cm［10］。朱枚芳等研究發(fā)現(xiàn)，水稻施用硅鈣肥可提高水稻千粒重1.42%，實(shí)粒數(shù)增加5.33%［11］。本試驗(yàn)結(jié)果中表明施用一定量的硅鈣鉀鎂肥可提高水稻產(chǎn)量，但施用過量對(duì)水稻產(chǎn)量沒有提高，這與胡鐵軍等的研究結(jié)果相一致［12］。

本試驗(yàn)結(jié)果還表明，施用硅鈣鉀鎂肥對(duì)水稻吸收利用氮磷鉀營養(yǎng)有一定影響。陳進(jìn)紅等［13］認(rèn)為施用硅肥能促進(jìn)水稻植株對(duì)氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收與積累，從而增加水稻干物質(zhì)積累與籽粒產(chǎn)量。楊曾平等研究表明用不溶性鉀礦產(chǎn)品部分替代氯化鉀肥，可提高晚稻累積吸鉀量和吸鉀總量［14］。李敏等研究發(fā)現(xiàn)施用不同量的硅鈣鎂磷鉀肥可增產(chǎn)3.69%～12.63%，且隨硅鈣鎂磷鉀肥的用量增加，水稻稈和籽粒的磷、鉀含量不斷增加［15］。本研究中，硅鈣鉀鎂肥的施用量在600kg/hm2時(shí)，水稻的N、P、K表觀利用率都高于常規(guī)施肥處理，N、P的農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力也高于常規(guī)施肥。與常規(guī)水溶性鉀肥相比，不溶性鉀礦產(chǎn)品雖然鉀含量較低，但由于含有多種中、微量營養(yǎng)元素，養(yǎng)分均衡，能促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，實(shí)際效果優(yōu)于常規(guī)鉀肥［16］。通常情況下，土壤中的鈣鎂元素呈吸附態(tài)，加入硅鈣鉀鎂肥可彌補(bǔ)鈣鎂的不足，但鉀肥與鈣鎂存在拮抗作用，隨著肥料用量的增加，植株對(duì)土壤中鈣、鎂和鉀的吸收都會(huì)受限，產(chǎn)量也會(huì)有影響。

4 結(jié)論

常規(guī)施肥的基礎(chǔ)上施用一定量的硅鈣鉀鎂肥可促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育，有效提高水稻產(chǎn)量，增幅在3.58%，并能有效提高水稻對(duì)氮、磷的吸收量。綜合水稻產(chǎn)量、水稻對(duì)氮和磷的吸收量分析，四川平原地區(qū)水稻種植施用硅鈣鉀鎂肥的最佳用量在600kg/hm2。本試驗(yàn)結(jié)果可為硅鈣鉀鎂肥在四川單季稻種植上合理施用提供參考與借鑒。