新型復(fù)混肥黑勁道對直播稻產(chǎn)量及抗倒性的影響

劉航江 唐樂丹 陳國興

摘要：為探究新型復(fù)混肥黑勁道在生產(chǎn)上的應(yīng)用效果，利用雜交稻隆兩優(yōu)1988和常規(guī)稻黃華占作為試驗(yàn)材料，以普通復(fù)合肥為對照，通過田間小區(qū)試驗(yàn)，分析比較不同施肥處理對水稻（Oryza sativa L.）產(chǎn)量形成及抗倒伏能力的影響。結(jié)果表明，與普通復(fù)合肥相比，黑勁道復(fù)混肥能有效提高水稻產(chǎn)量，增產(chǎn)的主要原因是有效穗數(shù)和千粒重顯著提高;使水稻最高莖蘗數(shù)和有效莖蘗數(shù)均有明顯增加，而最終成穗率與普通復(fù)合肥相差不大;莖蘗數(shù)的增加使各生育時期葉面積指數(shù)明顯高于對照，干物質(zhì)積累和作物生長也表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，保證光合產(chǎn)物形成;能顯著改善水稻抗倒伏相關(guān)性狀，成熟期可優(yōu)化各節(jié)間配比，使雜交稻和常規(guī)稻株高及重心高度降低、莖稈基部節(jié)間粗度和莖壁厚度增加，進(jìn)而使基部抗折力增加、倒伏指數(shù)降低。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）;新型復(fù)混肥;生長發(fā)育;抗倒伏;產(chǎn)量

中圖分類號：S143.6;S511 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）15-0054-06

Abstract： In order to explore the application effects of the new compound fertilizer Heijingdao in production， taking hybrid rice variety Longliangyou 1988 and conventional rice variety Huanghuazhan as experimental materials， two fertilizer treatments were set and ?used common compound fertilizer as control to analyze and compare the effects of different fertilization treatments on rice yield formation and lodging resistance by field plot experiment. The results showed that， compared with control， the effects of Heijingdao compound fertilizer could effectively increase rice yield， and the main reason was that the the number of effective panicles and 1 000-grain weight were significant increase. It can increase the number of the highest stems and the number of effective stems of rice， but the final earing rate was not much different compared with that of common compound fertilizer. The increase of stem number made the leaf area index of each growth period significantly higher than that of the control. Dry matter accumulation and crop growth of rice applied Heijingdao compound fertilizer also showed significant advantages， ensuring the formation of photosynthetic products. This compound fertilizer can significantly improve the lodging resistance-related characters in the mature stage， the ratio of internodes of rice applied Heijingdao compound fertilizer was optimized to reduce the plant height and barycenter height of hybrid and conventional rice， and increased the basal internode thickness and wall thichness of the stem， so that the flexural strength of basal internode increased and lodging index decreased.

Key words： rice（Oryza sativa L.）; new compound fertilizer; growth and development; lodging resistance;yield

在經(jīng)濟(jì)學(xué)人智庫中公布的“修復(fù)亞洲食品體系”系列調(diào)研項(xiàng)目中提出，截至2050年，世界需要多生產(chǎn)70%的糧食以滿足人口所需[1]。作為全球約一半人口的口糧來源，水稻（Oryza sativa L.）產(chǎn)量的提高對保證糧食安全至關(guān)重要。

面對肥沃土地不斷減少和人口劇增的雙重壓力，20世紀(jì)開展了兩次具有重大突破的綠色革命，極大地推動了水稻產(chǎn)量的提高，甚至出現(xiàn)11.6 t/hm2的高產(chǎn)水平[2]。稻谷產(chǎn)量通常由生物產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)系數(shù)的乘積來表示。目前經(jīng)濟(jì)系數(shù)維持在0.35～0.60的穩(wěn)定水平，很難有所突破，要想確保水稻單產(chǎn)持續(xù)增加，需通過提高生物產(chǎn)量來實(shí)現(xiàn)。據(jù)研究，增加株高是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)切實(shí)可行的途徑之一[3]。然而目前極端天氣的頻繁出現(xiàn)，加之生產(chǎn)上多采用高產(chǎn)、大穗型品種，株高的增加勢必會增加倒伏的風(fēng)險，不僅使稻米品質(zhì)下降，甚至造成絕收[4，5]。因此，如何協(xié)調(diào)高產(chǎn)與抗倒伏之間的矛盾是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的現(xiàn)實(shí)問題。

施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要手段，一般可以使糧食生產(chǎn)總量提高40%～50%[6]。隨著農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《到2020年化肥使用量零增長》方案的制定，中國肥料產(chǎn)業(yè)也提出“質(zhì)量代替數(shù)量”的發(fā)展戰(zhàn)略[7]。余偉秀等[8]進(jìn)行了水稻抗倒伏專用肥的肥效研究，結(jié)果表明，該肥料能優(yōu)化株型，通過減小葉片與莖稈夾角來增加基部節(jié)間光照時間與強(qiáng)度，使細(xì)胞的伸長受阻，造成基部節(jié)間長度縮短，避免倒伏。趙風(fēng)芹等[9]將腐殖酸與氮、磷、鉀等元素混合制成腐殖酸專用肥，能提高薯類塊根膨大速率，延長葉片功能期，增加產(chǎn)量。陳雪麗等[10]將固氮菌、解磷菌、解鉀菌與氮、磷、鉀等元素混合制成生物專用肥，結(jié)果表明，在減少化肥用量的基礎(chǔ)上添加生物成分可使氮、磷、鉀的吸收利用率分別提高11.8%、18.9%和26.6%。

黑勁道復(fù)混肥是由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)與武漢世紀(jì)金輝科技有限公司合作開發(fā)的水稻新型有機(jī)、無機(jī)復(fù)混專用肥料。該肥料根據(jù)水稻需肥規(guī)律合理配比氮、磷、鉀養(yǎng)分含量，含有海藻素，并含有海藻酸、海藻多糖等多種海洋生物活性物質(zhì)及Ca、Mg、Si、Zn、Mn等礦質(zhì)元素。試驗(yàn)以常規(guī)復(fù)合肥撒可富作為對照，以超級雜交稻隆兩優(yōu)1988和常規(guī)稻黃華占為材料，通過田間小區(qū)試驗(yàn)，分析比較該肥料對不同類型水稻品種生長發(fā)育、產(chǎn)量及倒伏相關(guān)性狀的影響，為該新型肥料在水稻生產(chǎn)上示范推廣提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試材料

供試水稻品種為超級雜交稻隆兩優(yōu)1988和常規(guī)稻黃華占;供試肥料為撒可富復(fù)合肥（氮、磷、鉀養(yǎng)分含量均為15%）和黑勁道復(fù)混肥（氮、磷、鉀養(yǎng)分含量分別為22%、8%、10%，有機(jī)質(zhì)15%）。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

試驗(yàn)采用肥料（F）與品種（T）兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)。2種肥料處理，分別為普通復(fù)合肥撒可富（F1，CK）、黑勁道復(fù)混肥（F2）;2個品種，分別為隆兩優(yōu)1988（T1）、黃華占（T2）。其中肥料為主區(qū)，品種為副區(qū)。共4個處理，4次重復(fù)，共16個小區(qū)，小區(qū)面積13.3 m2（6.67 m×2.00 m）。四周筑埂并用塑料薄膜包裹以防止水肥滲漏，小區(qū)間設(shè)置水溝保證單排單灌。

2種施肥模式下各時期養(yǎng)分施用量一致，施肥總量N為225 kg/hm2，P2O5為90 kg/hm2，K2O為60 kg/hm2。肥料分基肥、分蘗肥和穗肥施入。處理F1基肥施撒可富復(fù)合肥315 kg/hm2、尿素180 kg/hm2、氯化鉀20 kg/hm2，分蘗肥施尿素150 kg/hm2，穗肥施尿素52.2 kg/hm2;處理F2基肥施黑勁道復(fù)混肥600 kg/hm2，分蘗肥施尿素150 kg/hm2，穗肥施尿素52.2 kg/hm2?；视诓デ? d結(jié)合整地技術(shù)施入;直播田分蘗肥分別于一葉一心期和四葉一心期按1∶1的比例追施，移栽田于秧苗一葉一心期和栽后7 d同樣分2次施入;穗肥于倒二葉期一次性施入。

播種采用催芽后人工撒播的方式。于6月1日播種，其中雜交稻播種量為22.5 kg/hm2，常規(guī)稻播種量為37.5 kg/hm2。約播后10 d，田間出苗整齊后用相機(jī)拍照，室內(nèi)精確數(shù)取基本苗，之后各小區(qū)之間移密補(bǔ)稀，最終確定各小區(qū)留苗數(shù)為雜交稻45.0萬/hm2;常規(guī)稻82.5萬/hm2。

1.3 測定項(xiàng)目

1.3.1 分蘗動態(tài) 于分蘗前期（6月20日）選擇長勢一致、莖蘗數(shù)等于平均莖蘗數(shù)的植株20株標(biāo)記，定時調(diào)查莖蘗的消長動態(tài)，直至抽穗。記錄最高莖蘗數(shù)和成熟期有效穗數(shù)，并計(jì)算成穗率。

1.3.2 植株高度 于分蘗盛期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期等主要生育時期每小區(qū)隨機(jī)選取20株樣品，測量主莖的高度。

1.3.3 葉面積和干物質(zhì) 于分蘗盛期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期以平均莖蘗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，每小區(qū)選代表性植株5穴，分別用葉面積儀測定并計(jì)算葉面積指數(shù)。葉面積指數(shù)（Leaf area index，LAI）是指單位土地面積上的綠葉面積，計(jì)算公式為LAI =綠葉面積/土地面積。之后按莖鞘、葉、穗（抽穗期和成熟期）分開裝袋，105 ℃殺青30 min，再80 ℃烘干至恒重，待冷卻至室溫及時稱重。

1.3.4 考種與測產(chǎn) 利用全自動數(shù)字化考種機(jī)考察水稻每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等指標(biāo);利用谷物水分測量儀測定子粒的含水量（重復(fù)3次取平均值），然后換算成含水量為14.0%的產(chǎn)量，記為實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.5 抗倒伏相關(guān)指標(biāo) 齊穗后21 d，各處理取10個有代表性的主莖，參照瀨古秀生[11]的方法，用稈強(qiáng)測定儀（DIK-7401，日本）測定基部節(jié)間抗折力。莖稈力學(xué)特性參照瀨古秀生[11]、Ookawa等[12]的方法計(jì)算。

WP=SL×FW;

M=F×L/4;

LI=WP/M。

式中，WP為全株加在基部節(jié)間的彎矩（g·cm），SL為基部節(jié)間折斷部位至穗頂?shù)木嚯x（cm），F(xiàn)W為折斷處至穗頂?shù)孽r重（g），M為基部節(jié)間折斷時的彎矩（g·cm），L為兩支點(diǎn)間的距離（cm），F(xiàn)為使基部節(jié)間折斷時所施加的力（g），LI為倒伏指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行計(jì)算和整理，使用SPSS 21.0軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及構(gòu)成因子

由表1可知，與撒可富復(fù)合肥相比，黑勁道復(fù)混肥對水稻增產(chǎn)效果顯著。隆兩優(yōu)1988和黃華占在黑勁道復(fù)混肥處理下產(chǎn)量分別為10.50、9.83 t/hm2，與對照相比，增產(chǎn)率分別為22.66%和9.47%，差異達(dá)極顯著和顯著水平。分析各產(chǎn)量構(gòu)成因子發(fā)現(xiàn)，與對照相比，經(jīng)黑勁道復(fù)混肥處理后的隆兩優(yōu)1988有效穗數(shù)增加13.08%、千粒重增加2.46%;黃華占的結(jié)實(shí)率和每穗粒數(shù)分別降低6.61%和10.63%，但有效穗數(shù)和千粒重分別增加27.01%和2.89%，最終產(chǎn)量有顯著提高。

2.2 分蘗成穗

由表2可知，在基本苗數(shù)一致的情況下，與對照相比，黑勁道復(fù)混肥處理使隆兩優(yōu)1988和黃華占的最高莖蘗數(shù)分別提高15.90%和29.19%，差異均達(dá)極顯著水平;有效穗數(shù)分別提高13.08%和27.01%，而最終成穗率沒有明顯差異，表明黑勁道復(fù)混肥能在增加群體數(shù)量的同時保證群體質(zhì)量不下降。

2.3 水稻光合生產(chǎn)特征

2.3.1 干物質(zhì)積累 由表3可知，黑勁道復(fù)混肥處理下隆兩優(yōu)1988在分蘗盛期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期地上部干重比對照分別提高15.70%、34.68%、12.03%和9.80%，差異均達(dá)顯著或極顯著水平水平;對于黃華占，黑勁道復(fù)混肥處理只對分蘗盛期和成熟期干重有顯著影響，與對照相比，分別提高22.28%和8.17%。

2.3.2 葉面積指數(shù) 由表4可知，與對照相比，黑勁道復(fù)混肥處理下的隆兩優(yōu)1988在分蘗盛期葉面積指數(shù)提高6.91%;隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，2種肥料處理之間葉面積指數(shù)的差異越來越大，到了拔節(jié)期和抽穗期提高幅度分別為22.13%和30.61%。黑勁道復(fù)混肥處理對黃華占葉面積指數(shù)的影響主要表現(xiàn)在分蘗盛期，比對照提高17.92%，差異達(dá)顯著水平。施用黑勁道復(fù)混肥后，隆兩優(yōu)1988在分蘗盛期至拔節(jié)期、拔節(jié)期至抽穗期內(nèi)平均葉面積系數(shù)分別比對照高出15.01%和25.40%。

2.3.3 群體生長率和凈同化率 由表5可知，黑勁道復(fù)混肥處理下隆兩優(yōu)1988在播種至分蘗盛期、分蘗盛期至拔節(jié)期、抽穗期至成熟期群體生長率分別比對照提高17.16%和28.40%、13.52%，差異均達(dá)顯著或極顯著水平。黑勁道復(fù)混肥處理下黃華占播種至分蘗盛期的群體生長率比對照提高了21.85%，分蘗盛期至成熟期兩者之間群體生長率均沒有顯著差異。此外，黑勁道復(fù)混肥能顯著提高2個品種播種至分蘗盛期的凈同化率，分別比對照提高17.84%和20.00%。

2.4 水稻抗倒伏特性

2.4.1 株高 由圖1可知，施用黑勁道復(fù)混肥后，隆兩優(yōu)1988在各生育時期的株高分別比對照降低了11.35%、5.83%、10.12%和7.98%;黃華占株高分別比對照降低了21.08%、7.95%、13.52%和9.94%，差異均達(dá)顯著或極顯著水平。這表明黑勁道復(fù)混肥在降低植株高度方面效果顯著，植株高度的降低為后期抗倒伏奠定了基礎(chǔ)。

2.4.2 重心高度 由圖2可知，2個品種在黑勁道復(fù)混肥處理下的重心高度分別為43.4、39.5 cm，比對照分別降低了12.50%和9.20%，差異均達(dá)極顯著水平。這表明黑勁道復(fù)混肥在降低水稻成熟期植株重心高度方面效果顯著，且對于大穗型超級稻品種表現(xiàn)更為敏感。同一施肥模式下比較，常規(guī)稻品種黃華占的重心高度均低于雜交稻隆兩優(yōu)1988，可能與雜交稻植株較高、穗型更大有關(guān)。

2.4.3 莖粗和壁厚 由圖3可知，施用黑勁道復(fù)混肥后，隆兩優(yōu)1988的基部節(jié)間折斷處莖粗比對照增加3.65%，而第一、第二節(jié)間莖粗與對照差異不明顯;黃華占基部第一節(jié)間莖粗比對照增加7.76%，差異達(dá)顯著水平。與對照相比，黑勁道復(fù)混肥處理使隆兩優(yōu)1988莖稈各部分壁厚增加了3.41%～12.77%，其中基部折斷處、第一節(jié)間分別增厚12.77%和12.71%，差異達(dá)顯著水平;黃華占各部位壁厚比對照分別增加17.46%、27.06%和22.03%，其中第一和第二節(jié)間壁厚在2種肥料處理間差異達(dá)顯著水平。

2.4.4 水稻莖稈力學(xué)特性 由表6可知，與對照相比，黑勁道復(fù)混肥使隆兩優(yōu)1988和黃華占的基部抗折力分別比對照增加29.27%和32.74%。折斷彎矩呈現(xiàn)出與抗折力一致的變化趨勢。彎曲力矩受到株高、地上部干重及穗重等多因素的調(diào)控，施用黑勁道復(fù)混肥后2個品種莖稈彎曲力矩比對照顯著降低，分別降低20.95%和7.11%。受彎曲力矩降低和折斷彎矩增加的雙重影響，黑勁道復(fù)混肥處理下隆兩優(yōu)1988和黃華占的倒伏指數(shù)分別降低了28.79%和30.67%，差異分別達(dá)極顯著和顯著水平。這說明黑勁道復(fù)混肥可優(yōu)化基部節(jié)間性狀，使水稻株高和重心高度降低，進(jìn)而提高抗折斷能力，從而增強(qiáng)水稻抗倒伏能力。

3 小結(jié)與討論

3.1 黑勁道復(fù)混肥對水稻產(chǎn)量的影響

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在等養(yǎng)分含量條件下，施用科學(xué)配比后的黑勁道復(fù)混肥能使雜交稻隆兩優(yōu)1988和常規(guī)稻黃華占均增產(chǎn)，且對雜交稻增產(chǎn)效果極為顯著，這與Kyi等[13]的研究一致。

隆兩優(yōu)1988在黑勁道復(fù)混肥處理下的有效穗數(shù)和千粒重均有所提高，從而使產(chǎn)量極顯著提高（P<0.01）。黑勁道復(fù)混肥處理下的黃華占各產(chǎn)量構(gòu)成因子變化幅度較大，其中有效穗數(shù)和千粒重增加，但結(jié)實(shí)率和每穗粒數(shù)均降低，使最終產(chǎn)量提高比例小于雜交稻。這說明產(chǎn)量并不取決于某單一因素，而是各個因素互作共同調(diào)控產(chǎn)量的形成。綜合來講，通過增加單位面積有效穗數(shù)和千粒重，同時兼顧每穗粒數(shù)與結(jié)實(shí)率，是該肥料促進(jìn)水稻獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵途徑。

3.2 黑勁道復(fù)混肥對水稻干物質(zhì)積累和群體光合特征的影響

合理的有機(jī)、無機(jī)肥配施能促進(jìn)水稻生長發(fā)育，使群體質(zhì)量明顯高于無機(jī)肥處理，且在抽穗后差異更為明顯[14]。本研究結(jié)果表明，施用黑勁道復(fù)混肥后水稻干物質(zhì)積累迅速，且在各個生育時期明顯高于對照。這是因?yàn)樯L前期黑勁道復(fù)混肥肥效充足，使分蘗數(shù)和葉面積顯著增加，從而能充分利用光照促進(jìn)光合產(chǎn)物的形成;到了生長后期，在同等氮素水平條件下，黑勁道復(fù)混肥能保證更多有效穗數(shù)的形成，庫容較大，促進(jìn)了光合產(chǎn)物的有效積累，利于產(chǎn)量的形成[15]。此外，黑勁道復(fù)混肥使水稻各生育時期綠葉面積有顯著提高，尤其是雜交稻提高效果更為明顯。作為重要的光合器官，葉面積的增加有利于提高作物生長速率和干物質(zhì)積累，這是保證水稻高產(chǎn)的重要原因之一。

3.3 黑勁道復(fù)混肥對水稻抗倒伏能力的影響

優(yōu)化施肥模式，增強(qiáng)基部節(jié)間莖粗、壁厚和節(jié)間充實(shí)度是提高水稻抗折力、降低倒伏指數(shù)的途徑之一[16，17]。本研究表明，與對照相比，黑勁道復(fù)混肥能使株高和重心高度降低、顯著增強(qiáng)基部節(jié)間莖粗和壁厚、提高水稻基部莖稈抗折力和折斷彎矩，從而降低倒伏指數(shù)。這說明該肥料主要通過優(yōu)化節(jié)間配置，使基部節(jié)間增粗變厚，從而達(dá)到改良水稻倒伏性狀的目的。倒伏指數(shù)與基部節(jié)間長度和充實(shí)度、莖稈相關(guān)指數(shù)有關(guān)，有機(jī)肥處理后，相關(guān)度會有所提高[18-20]。在本試驗(yàn)中，水稻倒伏指數(shù)與株高（r=0.861，P<0.01）和重心高度（r=0.884，P<0.01）呈極顯著正相關(guān)，與基部第一至第四節(jié)間長度呈顯著正相關(guān)（P<0.05）;與基部折斷部位的莖稈粗度（r= ? ? ? ? ? ?-0.713，P<0.05）呈顯著負(fù)相關(guān)，與基部抗折力呈極顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.854，P<0.01）。

綜上所述，與普通復(fù)合肥相比，黑勁道復(fù)混肥能提高水稻的光合特征、促進(jìn)水稻干物質(zhì)的積累、有效增強(qiáng)水稻抗倒伏能力，最終實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。這表明根據(jù)水稻生產(chǎn)需肥規(guī)律配比的新型專用肥能在生產(chǎn)上發(fā)揮更大的作用，使水稻有更優(yōu)良的生長特性和更好的產(chǎn)量。合理研制水稻專用復(fù)混肥是未來提升水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵途徑之一。

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