銅、鋅肥對優(yōu)質(zhì)稻桂育9號的影響效應(yīng)研究

李 虎，陳傳華，劉廣林，吳子帥，羅群昌，朱其南，李秋雯

（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院 水稻研究所/廣西水稻遺傳育種重點實驗室/廣西水稻優(yōu)質(zhì)化育種研究人才小高地，廣西 南寧 530007）

【研究意義】植物生長發(fā)育所需的銅、鋅等微量元素較少，但卻是植物生長發(fā)育必不可少的元素，在植物的不同生育時期發(fā)揮著重要作用[1-2]。銅是植物正常生命活動所必需的微量礦質(zhì)元素，廣泛參與各種生命活動，銅是蛋白質(zhì)的重要輔助因子，參與呼吸代謝中的氧化還原反應(yīng)和光合作用的電子傳遞過程。鋅是植物體內(nèi)多種酶的組成成分，不僅參與生長素的合成，并與植物體內(nèi)葉綠素的合成和碳水化合物的轉(zhuǎn)化有關(guān)，充足的鋅元素供給能促進(jìn)植物的光合作用，有利于提高光合效應(yīng)，從而影響植物生長和產(chǎn)量形成[3-4]。同時，鋅也是養(yǎng)分的管理者，能協(xié)調(diào)營養(yǎng)元素在作物體內(nèi)的分配，將氮磷鉀分配到作物需要的部位[5]，對稻米品質(zhì)改良與稻谷產(chǎn)量的提高有一定的作用[6]?？梢?，銅、鋅元素對水稻生長發(fā)育的影響不容忽視，探索水稻銅、鋅肥最佳施用量具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】鋅對作物生長發(fā)育的影響有不少報道[7-8]，適量施用鋅肥可以改善稻米品質(zhì)，超量使用鋅肥則可能降低水稻產(chǎn)量和品質(zhì)[9]，鋅元素缺乏會導(dǎo)致水稻的抗逆性和分蘗能力減弱，產(chǎn)量降低[10]。鋅在土壤中的含量無論是偏少，還是偏多，都會對水稻生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害，鋅過量甚至導(dǎo)致水稻顆粒無收[11]。銅是植物生長發(fā)育所必須的微量營養(yǎng)元素，參與作物的生理生化反應(yīng)，低濃度的銅對植物生長是有益的，合理施用銅肥可以有效提高水稻產(chǎn)量[12]，過量的銅會導(dǎo)致植株生長緩慢，根的生長和伸長受到抑制，葉面積減小，葉片失綠，導(dǎo)致植物的水分代謝、化合作用、呼吸作用等各種生理代謝發(fā)生紊亂[13]，從而抑制植物對養(yǎng)分的吸收[14]。通常銅、鋅肥的施用主要是靠根部施肥和葉面施肥，葉面施肥又稱根外施肥，即通過葉面噴施來補(bǔ)充植物所需的營養(yǎng)元素，從而起到調(diào)節(jié)植物生長、補(bǔ)充所缺元素、防早衰和增加產(chǎn)量及改善品質(zhì)的作用[15]?！颈狙芯壳腥朦c】廣西是水稻的主產(chǎn)區(qū)，優(yōu)質(zhì)稻種植面積連年增長，減肥控藥技術(shù)在生產(chǎn)上逐步推廣。但是因品種和土壤等因素差異，單純依靠減施大肥，忽略中微量元素肥的重要作用，并不能完全保證水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，廣西在水稻生產(chǎn)上對銅、鋅肥的應(yīng)用研究相對較少。為此，研究銅、鋅葉面肥在廣西當(dāng)?shù)厮镜暮侠硎┯茫軌蚺c減肥控藥技術(shù)形成優(yōu)勢互補(bǔ)，對保證水稻產(chǎn)量和品質(zhì)具體重要意義?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本試驗通過銅離子溶液浸種和葉面噴施銅、鋅肥，研究其對水稻桂育9號種子發(fā)芽率、產(chǎn)量及米質(zhì)的影響，以期為廣西水稻生產(chǎn)科學(xué)施用銅、鋅肥提供參考依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試水稻品種為桂育9 號；供試肥料為單一銅離子微量元素肥和單一鋅離子微量元素肥，規(guī)格（每100 mL（±5%））分別為460 mg Cu、550 mg Zn，均為活性態(tài)液體肥，由中山市立恒生物科技有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

發(fā)芽率試驗于2019年2月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所實驗室內(nèi)進(jìn)行，選取飽滿無雜質(zhì)種子100粒裝網(wǎng)袋在室溫條件下用銅離子溶液浸種48 h，濃度設(shè)4.6 mg/L（M1）、9.2 mg/L（M2）、13.8 mg/L（M3）和空白對照（M0）4 個處理，每12 h 換水，浸種完畢室溫條件下溫水浸洗，用棉質(zhì)毛巾包裹催芽，每個處理3 次重復(fù)；種植試驗于2019年3—7月在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所試驗基地進(jìn)行，試驗田土壤pH 6.1、有機(jī)質(zhì)22.5 g/kg、全N 1.55 g/kg、有效P 48.8 mg/kg、速效K 82 mg/kg、總Cu 33.2 mg/kg、有效態(tài)Zn 11.6 mg/kg。采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主處理（A）為鋅噴施量，設(shè)8.25 g/hm2（A1）、16.5 g/hm2（A2）和24.75 g/hm2（A3）3 個水平，每hm2對水450 L噴施，噴施時期為抽穗開花前；副處理（B）為是否噴施銅肥，設(shè)不噴施（B0）和分蘗期每hm2對水450 L噴施6.9 g/hm2銅離子肥（B1）2個水平；設(shè)一個空白對照CK。試驗共7個處理，重復(fù)3次，共21 個小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)面積8.328 m2（3.47 m×2.40 m），保護(hù)行6 行。采用秧畦育秧，移栽時按照常規(guī)密度人工插秧，每蔸2苗。常規(guī)肥料、水分、病蟲草害防治等其他田間管理按常規(guī)方法進(jìn)行。

1.3 項目測定及方法

1.3.1 發(fā)芽率 浸種16 h和35 h分別記錄發(fā)芽率，發(fā)芽率為測試種子發(fā)芽數(shù)占測試種子總數(shù)的百分比。

1.3.2 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素 于水稻成熟期，分小區(qū)全部收割曬干風(fēng)凈后折算成每公頃產(chǎn)量，調(diào)查有效穗。取各小區(qū)代表性植株3株進(jìn)行室內(nèi)考種，考查穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量、結(jié)實率、株高和穗長。

1.3.3 分蘗動態(tài)和成穗率 各小區(qū)選取同一方向第3 行連續(xù)標(biāo)記10 株，栽插后7 d 至分蘗下降，非高峰期每7 d調(diào)查1次（包括主莖），高峰期每3 d調(diào)查1次，記錄分蘗。

1.3.4 葉面積指數(shù) 在水稻拔節(jié)期、抽穗初期、抽穗末期和乳熟期，用LAI-2200C冠層分析儀測定葉面積指數(shù)（LAI）。

1.3.5 葉綠素含量 葉綠素SPAD值：用便攜手持式葉綠素測定儀（SPAD-502plus）于拔節(jié)期、抽穗初期、抽穗末期和乳熟期測定。

1.3.6 米質(zhì)和精米銅、鋅元素含量 收獲的稻谷室內(nèi)貯藏3 月后，按GBT17891—2017 要求測定糙米率和整精米率，分別用浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司TP-JLG-2018 礱谷機(jī)和日本株式會社科學(xué)研究所Kett檢驗用小型精米機(jī)儀器進(jìn)行測定；采用杭州萬深檢測科技有限公司SC—E型大米外觀品質(zhì)檢測分析儀系統(tǒng)測定粒長、長寬比、堊白度、堊白率指標(biāo)；采用日本佐竹SATAKE RLTA10B—KC 食味儀測定直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)。精米銅、鋅元素含量委托譜尼測試技術(shù)有限公司檢測。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，DPS v7.05軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 銅離子溶液浸種對桂育9號發(fā)芽率的影響

由表1可知，銅離子溶液浸種16 h統(tǒng)計，M1、M2、M3處理均能夠極顯著提高種子發(fā)芽率，分別比對照提高4.0%、4.7%和3.7%，其中M2處理的效果最好，其次為M1處理；35 h統(tǒng)計結(jié)果表明，M1、M2處理能夠顯著提高種子發(fā)芽率，均比對照提升3.3%，M3 處理提升效果最差，與對照差異不顯著；可見，M2 處理濃度在提高發(fā)芽率的同時可提升種子發(fā)芽整齊度，在所有處理中表現(xiàn)最好，過高濃度的銅離子溶液對發(fā)芽率的提升效果減弱。

表1 銅離子溶液浸種對桂育9號發(fā)芽率的影響Tab.1 Effect of seed soaking with copper ion solution on germination rate of Guiyu 9

2.2 銅、鋅肥的施用對桂育9號經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響

由表2可知，隨著鋅離子噴施量的增加，有效穗、成穗率、千粒質(zhì)量、穗長、結(jié)實率、產(chǎn)量呈逐漸升高趨勢，鋅離子噴施量增加至24.75 g/hm2后，產(chǎn)量開始下降，其他指標(biāo)差異不明顯，其中A2 處理的產(chǎn)量顯著高于其他處理；銅肥的施用，有效穗、成穗率、穗粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量有明顯提升，千粒質(zhì)量顯著下降，其他指標(biāo)差異不明顯；銅鋅肥互作條件下，各處理的穗長、穗粒數(shù)均比對照有所提升，千粒質(zhì)量除A1B1 處理外均比對照有所提升，A2B1 處理穗粒數(shù)、穗長、結(jié)實率為各處理最高，分別達(dá)到172.23 粒、25.99 cm、73.42%，且穗粒數(shù)、穗長顯著高于對照，A2B1 處理產(chǎn)量最高，達(dá)到6 535.88 kg/hm2，比對照提升6.44%，同一鋅離子水平下，噴施銅離子的各處理穗粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量均優(yōu)于未噴施處理；由方差分析結(jié)果（F值）可知，施鋅量對產(chǎn)量有顯著影響；銅離子施用與否對千粒質(zhì)量有顯著影響。綜上可見，施鋅量過高會導(dǎo)致產(chǎn)量下降，施用適量銅離子可以提高產(chǎn)量；銅鋅肥的合理施用，可以提高桂育9號的千粒質(zhì)量、每穗粒數(shù)、穗長和結(jié)實率，從而獲得大穗、重穗，進(jìn)而獲得高產(chǎn)。

表2 不同施鋅量和銅肥施用與否對桂育9號經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量的影響Tab.2 Effects of different zinc application and whether to apply copper fertilizer on economic characters and yield of Guiyu 9

2.3 銅、鋅肥的施用對桂育9號葉面積指數(shù)的影響

由表3可知，施鋅量對拔節(jié)期、抽穗末期、乳熟期的葉面積指數(shù)影響不顯著，抽穗初期A2處理的葉面積指數(shù)最低，且顯著低于A3 處理；銅鋅互作條件下，各處理在抽穗初期存在顯著差異，其他時期差異不顯著，抽穗初期葉面積指數(shù)變幅為5.07～5.71，A2B1 處理最低，顯著低于A1B1 和A3B0 處理，與對照CK差異不顯著，而A2B1處理的產(chǎn)量為各處理中最高，因此，抽穗初期的葉面積指數(shù)大小可能與產(chǎn)量有關(guān)。

表3 銅、鋅肥的施用對桂育9號葉面積指數(shù)的影響Tab.3 Effect of copper and zinc application on leaf area index of Guiyu 9

2.4 銅、鋅肥的施用對桂育9號葉綠素含量（SPAD）的影響

由表4可知，各處理的葉綠素含量均在抽穗期達(dá)到最高，后隨葉片枯黃逐漸下降，A2處理的葉綠素含量在拔節(jié)期最低，抽穗初期最高，提升速度最快，各處理在各生育期均未出現(xiàn)顯著差異；銅鋅互作條件下，乳熟期各處理的葉綠素含量均低于對照CK，銅鋅肥的施用可能對水稻有縮短生育期、促早熟的作用。

2.5 銅、鋅肥的施用對桂育9號米質(zhì)的影響

由表5可以看出，隨著鋅離子噴施量的增加，蛋白質(zhì)、糙米率、整精米率、粒長、長寬比、直鏈淀粉含量升高，鋅離子噴施量增加至24.75 g/hm2后，糙米率、整精米率、粒長、長寬比、直鏈淀粉含量開始下降，A2、A3的糙米率和整精米率顯著高于A1處理，A2的粒長顯著高于A1、A3處理。噴施銅離子的各處理，糙米率比不噴施的有顯著性提高，整精米率提高較明顯，堊白粒率、堊白度和蛋白質(zhì)有所下降。銅鋅離子互作條件下，各處理糙米率變幅為69.50%～75.33%，整精米率變幅為52.18%～58.89%，粒長變幅為6.31～6.42 mm，其中A1B0 處理各指標(biāo)均最低，A2B1 處理的糙米率和整精米率最高，除A1B0 外其他各處理在這3個指標(biāo)上均比對照有不同程度提高。由方差分析結(jié)果（F值）可知，施鋅量對糙米率、整精米率、粒長有顯著影響；施用銅離子與否對糙米率有顯著影響；兩者互作對糙米率有顯著影響；對其他指標(biāo)影響不顯著。綜上可見，適宜的施鋅量可以提高桂育9號的糙米率、整精米率和粒長，但過高的施鋅量會導(dǎo)致米質(zhì)變差；配合噴施銅離子可降低堊白粒率和堊白度，亦有提高整精米率作用，A2B1處理是綜合米質(zhì)最優(yōu)的噴施組合。

表4 銅、鋅肥的施用對桂育9號葉綠素含量（SPAD）的影響Tab.4 Effect of copper and zinc application on chlorophyll content（SPAD）of Guiyu 9

表5 銅、鋅肥的施用對桂育9號米質(zhì)的影響Tab.5 Effect of copper and zinc application on the quality of Guiyu 9 rice

2.6 銅、鋅肥施用后桂育9號精米銅、鋅含量對比

由表6 可以看出，在噴施銅鋅肥后，精米銅含量各處理比對照均有不同程度下降，其中A1B0 處理的下降程度達(dá)到了顯著水平，且隨著施鋅量的升高，精米銅含量的下降趨勢有所減弱，同一施鋅量水平下，噴施銅離子的各處理比未噴施處理的精米銅含量有所降低；各處理精米鋅含量在不噴施銅離子溶液時，均比對照的含量低，但在噴施銅離子后，精米鋅含量均比對照有不同程度的提升；A2B1 和A3B1 處理的表現(xiàn)較好，精米銅含量分別比對照降低7.67%和4.77%，精米鋅含量分別比對照提升9.00%和7.77%。說明單獨噴施鋅離子可以降低精米銅含量，但同時可能導(dǎo)致鋅含量下降；配合噴施銅離子會促進(jìn)精米銅、鋅元素吸收。

表6 銅、鋅肥施用后桂育9號精米銅、鋅含量對比Tab.6 Comparison of copper and zinc contents in polished rice of Guiyu 9 after application of copper and zinc fertilizers

3 討論與結(jié)論

近幾年，隨著大米市場消費(fèi)風(fēng)格的轉(zhuǎn)變，消費(fèi)者開始注重稻米的品質(zhì)、食味和安全性，少施用化肥、農(nóng)藥的優(yōu)質(zhì)大米產(chǎn)品受到消費(fèi)者的追捧。對稻米生產(chǎn)和研發(fā)者而言，積極探索需肥少、抗性好的氮高效優(yōu)質(zhì)品種和研發(fā)配套的雙減種植模式尤為重要。當(dāng)前廣西乃至全國的水稻田經(jīng)過多年的耕種，已經(jīng)出現(xiàn)大肥過量中微量元素缺乏的情況，多數(shù)農(nóng)田單純依靠增施氮磷鉀已不能提高和改善水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，生產(chǎn)上應(yīng)重視中微量元素在水稻中的關(guān)鍵作用，研究合理施用銅、鋅等中微量元素肥料來提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，以此來彌補(bǔ)因減施大肥造成的產(chǎn)量和品質(zhì)下降。

當(dāng)前對水稻施用銅、鋅元素肥的研究比較多[16-19]。張珍淑等[20]通過基施鋅肥與常規(guī)施肥對比試驗發(fā)現(xiàn)，基施鋅肥能顯著增加水稻分蘗，較常規(guī)施肥處理增加22.8%，但對水稻穗長和株高影響程度不顯著，主要是通過顯著增加水稻有效穗來增產(chǎn)，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量影響較小。楊培權(quán)等[21]研究基施鋅肥對水稻生長和產(chǎn)量影響發(fā)現(xiàn)，基施鋅肥后能夠顯著增加水稻的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量，分別較不施肥增產(chǎn)64.0%、63.0%。廖文強(qiáng)[22]研究發(fā)現(xiàn)，在土壤有效鋅低的地區(qū)，與不施鋅肥相比，施鋅量越多水稻增產(chǎn)效果越顯著，鋅肥土施+葉面噴施效果最佳，平均增產(chǎn)10.2%。陳仕高等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在有效鋅含量為3 mg/kg左右的土壤上，施用鋅肥能增產(chǎn)5%左右，提高籽粒鋅含量。如果稻米中含一定量的鋅、鉬、錳、銅等微量元素，有利于堊白粒率和堊白面積的降低，從而改善稻米品質(zhì)[6]。梁卓發(fā)等[24]研究發(fā)現(xiàn)施用鋅肥能促進(jìn)水稻株高生長，提高分蘗、有效穗、實粒數(shù)、千粒質(zhì)量，本研究結(jié)果與其基本一致。另外，還有研究[25]認(rèn)為施用鋅肥具有提高水稻穎花數(shù)、穗長、促早熟的作用，適量的鋅肥通過提升香氣和口感等方面來提高稻米品質(zhì)[26]。水稻施用銅肥與不施用銅肥相比，有效穗、成穗率、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量有不同程度提高[27]。由此可見，水稻施用銅、鋅肥不僅能促進(jìn)水稻的正常生長發(fā)育，而且對水稻產(chǎn)量也有明顯的積極影響，是一項投入少，效益高的技術(shù)[28]。

本研究選用桂育9 號作為試驗材料，分析葉面噴施銅肥和鋅肥對其產(chǎn)量和米質(zhì)等的影響以及銅離子溶液浸種對種子發(fā)芽率的影響。桂育9 號很可能屬于氮高效品種，對氮肥施用不敏感，產(chǎn)量在低氮情況下仍能保持較高水平[29]。研究結(jié)果表明：銅離子溶液浸種時，M2 處理濃度可提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽整齊度，銅離子濃度過高對發(fā)芽率的提升效果下降。大田噴施銅鋅肥時，隨著鋅離子噴施量的增加，有效穗、成穗率、千粒質(zhì)量、穗長、結(jié)實率、蛋白質(zhì)、產(chǎn)量、糙米率、整精米率、粒長、長寬比、直鏈淀粉含量升高，鋅離子噴施量增加至24.75 g/hm2后，產(chǎn)量、糙米率、整精米率、粒長、長寬比、直鏈淀粉含量開始下降，鋅離子用量過高會導(dǎo)致產(chǎn)量下降，施用適量銅離子可以提高產(chǎn)量；銅鋅肥的合理施用，可以提高桂育9 號的千粒質(zhì)量、每穗粒數(shù)、穗長和結(jié)實率，從而獲得大穗、重穗，進(jìn)而獲得高產(chǎn)。噴施銅離子處理比未噴施處理的有效穗、成穗率、穗粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量有明顯提升，千粒質(zhì)量顯著下降，糙米率顯著提高，整精米率提高較明顯，堊白粒率、堊白度和蛋白質(zhì)有所下降。銅鋅肥互作條件下，各處理的穗長、穗粒數(shù)均比對照有所提升，同一鋅離子水平下，噴施銅離子的各處理穗粒數(shù)、結(jié)實率、產(chǎn)量均優(yōu)于未噴施處理，除A1B0 處理外其他各處理糙米率、整精米率和粒長比對照有不同程度提升。銅、鋅肥對葉面積指數(shù)和葉綠素含量影響低于預(yù)期，葉面積指數(shù)僅在抽穗初期存在顯著差異，品種高產(chǎn)量形成需要最適宜葉面積指數(shù)，過高過低都會影響產(chǎn)量[29]，A2B1 處理的抽穗初期葉面積指數(shù)最小，但最接近該品種高產(chǎn)形成所需的最適值，故產(chǎn)量最高，而A3B0 處理抽穗初期葉面積指數(shù)雖然最大，但是偏離最適值也最大，因此產(chǎn)量最低；葉綠素含量在各生育期處理間均未出現(xiàn)顯著差異，可能跟品種有關(guān)或噴施時期與測定時間太近，效果不顯著，需要進(jìn)一步開展試驗確定。單獨噴施鋅離子可以降低精米銅含量，同時可能導(dǎo)致鋅含量下降，配合噴施銅離子可以促進(jìn)精米銅、鋅元素吸收，這可能是由于在某種特定條件下，籽粒對銅和鋅的吸收具有相對平衡性，過高的外源鋅在沒有與之相匹配的銅的參與下并不能提高籽粒鋅含量，反而可能抑制籽粒對鋅的吸收，同時抑制籽粒對銅的吸收，噴施銅后對籽粒吸收銅抑制效果減弱，其具體作用機(jī)理需進(jìn)一步開展相關(guān)試驗明確。綜上可見，通過噴施適量的銅、鋅元素可有效提高水稻產(chǎn)量和改善米質(zhì)，有必要做好宣傳與指導(dǎo)工作，使這項技術(shù)措施能夠在廣西水稻生產(chǎn)上得到推廣應(yīng)用。

9.2mg/L濃度銅離子溶液（M2處理）浸種，可有效提高水稻種子發(fā)芽率和發(fā)芽整齊度；大田噴施銅鋅肥，綜合產(chǎn)量和米質(zhì)指標(biāo)表現(xiàn)，水稻在分蘗期噴施6.9 g/hm2銅離子（每hm2對水450 L）和抽穗開花前噴施16.5 g/hm2鋅離子（每hm2對水450 L），即A2B1組合條件下，經(jīng)濟(jì)性狀最佳，品質(zhì)最優(yōu)，產(chǎn)量最高。