有機氮素肥料對水稻植株生長及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

杜白 謝桐洲 胡賢巧 張壽江 張衛(wèi)星

摘 ?要：為了明確有機活性氮素肥料（簡稱OAN）對水稻植株生長和產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，提出其生產(chǎn)應用配套技術。以‘嘉引2號為供試水稻品種，設置不施任何肥料的空白對照和4種不同施肥處理，開展了田間小區(qū)對比試驗。T2處理（OAN配合磷鉀肥施用）與對照及其他施肥處理相比，水稻單株有效穗數(shù)增多，成熟期植株干物質(zhì)積累量增加;產(chǎn)量比T1處理（尿素配合磷鉀肥施用）增產(chǎn)0.95%，比T3處理（單施OAN）增產(chǎn)12.94%，比T4處理（單施尿素）增產(chǎn)9.45%;稻米粒長和膠稠度增加，堊白米率降低，蛋白質(zhì)和直鏈淀粉的含量提高，外觀品質(zhì)、蒸煮食味與營養(yǎng)品質(zhì)有所改善。OAN與磷鉀肥配合施用，具有促進水稻植株生長、增加籽粒產(chǎn)量和改善稻米品質(zhì)的應用效果。

關鍵詞：水稻;產(chǎn)量;品質(zhì);干物質(zhì)積累;有機氮素肥料

中圖分類號：S511 ? ?文獻標志碼：A ? ?論文編號：cjas19040027

Abstract： The objective is to study the effects of organic active nitrogen fertilizer （OAN） on plants growth， yield and quality of rice， and provide supporting technologies of production and application of the fertilizer. ‘Jiayin 2 was used as the material， 4 fertilizer treatments and one control with no fertilizer were set up. The field plot comparative experiment was conducted. Compared with control and other fertilization treatments， in T2 （OAN combined with phosphate and potash fertilizer） had more effective panicles per plant and high dry matter accumulation at maturity. The yield of T2 was increased by 0.95% compared with that of T1 （urea combined with phosphate and potash fertilizer）， by 12.94% compared with T3 （only OAN）， and by 9.45% compared with T4 （only urea）. Meanwhile， the grain length and gel consistency was improved， while the chalk white rice rate was decreased; the protein， amylase， appearance quality， cooking and taste quality， and nutritional quality were improved. Thus， the organic active nitrogen fertilizer （OAN） should be applied with phosphate and potash fertilizer， which could promote rice plants growth， increase grain yield and improve rice quality.

Keywords： Rice; Yield; Quality; Dry Matter Accumulation; Organic Active Nitrogen Fertilizer

0 ?引言

隨著中國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題倍受關注，對有機食品、綠色食品的需求也不斷增加?？茖W施肥尤其是合理施用氮素肥料[1-2]，對提高作物產(chǎn)量[3-5]、改善產(chǎn)品品質(zhì)[3-4]、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和保護生態(tài)環(huán)境[6-9]都有重要意義。增施有機肥料是科學施肥和持續(xù)培肥土壤的重要措施[10-11]，對水稻生長發(fā)育、產(chǎn)量品質(zhì)以及土壤供肥特性均有一定影響[12]。鄧小華等[13]、趙婷婷等[14]研究了減少氮肥、增施有機肥的施肥效果，有學者[15-17]探討了有機肥的適宜配施比例，近年來學者們更加關注長期施用有機肥對水稻生長發(fā)育[18-19]、產(chǎn)量[20-21]及土壤養(yǎng)分利用[22-24]的影響，一定程度上反映了當前減量施用化學氮肥、合理增施有機氮素的技術發(fā)展與生產(chǎn)需求。有機活性氮素肥料（簡稱OAN）是世紀德源農(nóng)業(yè)生物科技發(fā)展有限公司研究生產(chǎn)的一種有機活性腐植酸類氮素肥料，為解決農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)特別是有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中持續(xù)培肥土壤、穩(wěn)定提高產(chǎn)量和保障產(chǎn)品質(zhì)量安全等關鍵問題提供了一種重要的肥源選擇。為研究OAN在水稻生產(chǎn)上應用的田間肥效及其對稻米產(chǎn)品質(zhì)量安全和稻田土壤質(zhì)量的影響，明確其使用方法、時期和用量等相關技術參數(shù)，提出適宜于水稻尤其是有機水稻生產(chǎn)的配套應用技術，中國水稻研究所與江蘇嘉賢米業(yè)有限公司合作開展OAN的定點試驗應用驗證研究。本文報道施用OAN對水稻植株生長和產(chǎn)量、品質(zhì)等性狀的影響。

1 ?材料與方法

1.1 ?試驗設計

本試驗在江蘇省丹陽市延陵鎮(zhèn)西洲村進行。試驗田位于江蘇嘉賢米業(yè)有限公司綠色食品水稻生產(chǎn)基地，是中國水稻研究所稻米質(zhì)量安全評估創(chuàng)新團隊的長期定位試驗點。供試土壤基礎肥力狀況詳見表1。

供試品種為當?shù)鼐局髟云贩N‘嘉引2號，由江蘇嘉賢米業(yè)有限公司提供，按照當?shù)厮菊ＩL季節(jié)播種、移栽和收割，育秧和大田管理均按當?shù)卣２僮?。設5個處理，每處理重復3次，共15個小區(qū)，小區(qū)面積為6 m×12.5 m=75 m2，小區(qū)之間空留1 m單獨做田埂并用塑料農(nóng)膜包裹以防灌水串肥。試驗所用的OAN由世紀德源農(nóng)業(yè)生物科技發(fā)展有限公司提供，尿素和鈣鎂磷肥、氯化鉀購自當?shù)剞r(nóng)資商店。

T0為不施任何肥料，即空白對照，只反映基礎地力。T1為施尿素+磷鉀，即當?shù)卣Ｊ┓仕?，氮肥為含氮?6%的尿素，施用量225.0 kg N/hm2，其中基肥占60%、分蘗肥占20%、穗肥占20%;磷肥為鈣鎂磷肥，施用量135.0 kg P2O5/hm2;鉀肥為氯化鉀，施用量135.0 kg K2O/hm2，均作基肥。T2為施OAN+磷鉀，氮肥為含氮量30%的OAN，施用量、施用時期和比例均與T1相同，磷鉀肥用量和時期同T1。T3為單施OAN，氮肥種類、施用量、時期和比例同T2，但不施磷鉀肥。T4為單施尿素，氮肥種類、施用量、時期和比例同T1，但不施磷鉀肥。

1.2 ?測定項目及方法

齊穗灌漿后，按主莖穗頂長用直尺測量株高，每小區(qū)10叢。成熟期調(diào)查有效穗數(shù)，每小區(qū)30叢。收獲前，每小區(qū)取代表性的5叢植株考種和測定干物質(zhì)積累量，先將葉片、莖鞘和稻穗分開并裝袋烘干稱重，測定各器官干物重并計算單株生物產(chǎn)量，留存的稻穗考查穗長、每穗總粒數(shù)和實粒數(shù)、結實率;每個小區(qū)實收50叢植株的稻穗（即連片實割5行，每行10叢）脫粒后風干稱重，再從中取3份500粒稱重測定千粒重。并計算理論產(chǎn)量（見公式（1））和實測產(chǎn)量（見公式（2））。

理論產(chǎn)量=每公頃有效穗×每穗總粒數(shù)×結實率×千粒重…（1）

實測產(chǎn)量=風干籽粒重/50×每公頃的叢數(shù)…（2）

成熟期實割測產(chǎn)的稻谷樣品，每個小區(qū)留存1 kg，自然保存3個月后，按照農(nóng)業(yè)行業(yè)標準《NY/T 83—2017米質(zhì)測定方法》測定稻米加工、外觀、蒸煮食味、營養(yǎng)等品質(zhì)指標。

試驗數(shù)據(jù)采用EXCEL和SAS軟件進行統(tǒng)計分析。

2 ?結果與分析

2.1 ?施用有機氮素肥料對水稻產(chǎn)量性狀的影響

由圖1可看出，T2處理以OAN配合磷鉀肥施用，理論產(chǎn)量為12.96 t/hm2，比其他4個處理均有不同幅度的增產(chǎn)。比T1處理以尿素配合磷鉀肥施用的理論產(chǎn)量增加0.12 t、增產(chǎn)率為0.95%，比T3處理單施OAN增加1.48 t、增產(chǎn)幅度達到12.94%，比T4處理單施尿素增加1.12 t、增產(chǎn)幅度為9.45%，比T0空白對照增加0.78 t、增產(chǎn)幅度為6.38%。從實測產(chǎn)量來看，T2處理OAN配施磷鉀肥的產(chǎn)量為10.74 t/hm2，僅比T3處理單施OAN增產(chǎn)0.20 t （1.87%）、比T0空白對照增產(chǎn)0.47 t （4.57%），卻比T1尿素配施磷鉀肥減產(chǎn)1.23 t （10.24%）、比T4單施尿素減產(chǎn)0.44 t （3.91%）。

方差分析（表2）顯示，處理間實測產(chǎn)量和有效穗的差異較大，而理論產(chǎn)量及總粒數(shù)、實粒數(shù)、結實率和千粒重等的差異未達顯著水平。進一步分析各處理的產(chǎn)量構成因素，以OAN配施磷鉀肥的T2處理單株有效穗數(shù)最多，比T0空白對照顯著增加3.3個、增穗23.15%，比單施OAN的T3處理增穗1.35個（8.38%），比單施尿素的T4處理增穗1.95個（12.57%），與施尿素配合磷鉀肥的T1處理單株有效穗略微增加。單施OAN的單株有效穗比單施尿素和空白對照有所增加，但其每穗總粒數(shù)和實粒數(shù)均較少，最終理論產(chǎn)量和實測產(chǎn)量不高，這說明OAN需與磷鉀肥配合施用才能更好發(fā)揮肥效。不施任何肥料的空白對照，雖然單株有效穗數(shù)最少（顯著低于以尿素或OAN與磷鉀肥配施的處理），但由于每穗粒數(shù)和結實率均高于其他4種施肥處理，對產(chǎn)量有一定的補償效應，最終理論產(chǎn)量較高，這可能與本試驗所選稻田土壤基礎肥力較好有關。

2.2 ?施用有機氮素肥料對水稻干物質(zhì)積累量的影響

由圖2和表3可看出，施用OAN能明顯增加水稻成熟期的單株干物質(zhì)積累量和各器官干物質(zhì)分配量。T2處理OAN配施磷鉀肥的單株生物量分別比T3處理單施OAN、T1處理尿素配施磷鉀肥、T4處理單施尿素、T0處理不施任何肥料依次增加10.00、17.04、20.04、29.36 g，增重率依次達到9.21%、16.78%、20.34%、32.91%。施用OAN后，成熟期的單株干物重增加，且稻穗、莖鞘和葉片各器官積累和分配的干物質(zhì)也增多，配合施用磷鉀肥的T2處理干物質(zhì)積累量和分配量增加幅度更大。這表明OAN有機活性氮素肥料對水稻植株生長具有一定的促進作用。

試驗還表明，單施OAN的T3處理每個莖蘗總干重及其葉、莖鞘、穗各部位干重相對較高（表3），而以OAN配合磷鉀肥施用的T2處理單個莖蘗總干重及其葉、莖鞘、穗各部位干重則相對較低，這與T2處理的單株有效穗較多有關。

2.3 ?施用有機氮素肥料對水稻植株形態(tài)的影響

由圖3可以看出，施用OAN對水稻株高有一定影響，但對穗長影響較小。各處理間的株高差異達到顯著水平（F=5.09*），以尿素或OAN配合磷鉀肥施用的T1、T2處理植株較高，其次是單施OAN或尿素的T3、T4處理，而不施任何肥料的T0處理最矮。這也表明OAN有機活性氮素肥料對促進植株生長具有一定的作用。

2.4 ?施用有機氮素肥料對稻米品質(zhì)性狀的影響

2.4.1 ?對稻米加工品質(zhì)的影響 ?由表4可看出，施用OAN對稻谷加工品質(zhì)有一定影響，各處理間糙米率差異較大（F=3.35*），而精米率和整精米率差異較小。不施任何肥料的糙米率顯著低于4種施肥處理，精米率和整精米率也低于4種施肥處理。相對而言，以尿素配合磷鉀肥施用的T1處理加工品質(zhì)略好于其他處理。

2.4.2 ?對稻米外觀品質(zhì)的影響 ?由表5可看出，施用OAN對稻谷外觀品質(zhì)有一定影響，各處理之間的粒長和堊白粒率差異均顯著（F=4.86*、F=4.63*）。粒長而言，單施尿素或OAN的T4、T3處理最長，其次是OAN配施磷鉀肥的T2處理，而尿素配施磷鉀肥的T1處理和空白對照則最短。堊白粒率而言，單施OAN或尿素的T3、T4處理最低，OAN或尿素配合磷鉀肥施用的T2、T1處理其次，而不施任何肥料的空白對照最高。結果表明，OAN有機活性氮素肥料能增加粒長、降低堊白，對改善稻米外觀品質(zhì)有一定的作用。

2.4.3 ?對稻米蒸煮食味與營養(yǎng)品質(zhì)的影響 ?由表6可看出，施用OAN對稻谷蒸煮食味與營養(yǎng)品質(zhì)有一定的影響，各處理間膠稠度和蛋白質(zhì)含量差異明顯（F=1.25、F=2.40）。以OAN或尿素配合磷鉀肥施用的T2、T1處理膠稠度最長，其次是單施OAN或尿素的T3、T4處理，而不施任何肥料的膠稠度最短。以OAN配施磷鉀的T2處理直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量均高于空白對照和其他3種施肥處理，單施OAN或尿素的T3、T4處理蛋白質(zhì)含量也略高于空白對照和正常施肥處理。試驗結果表明，OAN有機活性氮素肥料能增加膠稠度、提高蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量，對改善稻米蒸煮食味與營養(yǎng)品質(zhì)有一定的作用。

3 ?討論與結論

尿素是傳統(tǒng)的化學氮素肥料，含氮量高，肥效快，但肥效短、易流失，且長期施用容易造成土壤板結和水體富營養(yǎng)化[1]。一般的有機氮素肥料含氮量低，肥效慢，使用量大，且操作不便，但養(yǎng)分供給平緩持久，有很長的后效，長期施用能改良土壤和培肥地力[10-11]，是有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要肥源。歐楊虹等[25]、劉增兵等[26]、張祥明等[27]研究表明，有機肥氮可在一定范圍內(nèi)部分替代化肥氮，增施部分有機肥能顯著增加土壤有機質(zhì)含量和提升土壤養(yǎng)分供應能力，是實現(xiàn)水稻增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、氮肥增效的合理施肥方式。陳尚宏[28]和陳愛晶等[29]均認為有機氮素替代量以20%效果較好。有機肥原料不同，應用效果也不同，以菌渣為原料的有機肥增產(chǎn)效果好于以雞糞為原料的有機肥[29];楊建軍等[30]施用谷潤氨基酸有機肥比常規(guī)施肥增產(chǎn)率為4.26%，整精米率提高7.4個百分點;生物有機肥對有機水稻的產(chǎn)品質(zhì)量和效率提升均有顯著作用[31]。

本研究施用的OAN有機活性氮素肥料是含氮量高達30%的腐植酸類氮素肥料，具有較高的供氮活性，肥效快且持久長效。本試驗結果表明，OAN與磷鉀肥配合施用，能促進水稻植株的生長，增加單株有效穗，提高成熟期干物質(zhì)積累量及各器官光合物質(zhì)分配量，最終產(chǎn)量有不同幅度的增加，比以尿素配合磷鉀肥施用的T1處理增產(chǎn)0.95%，比單施OAN的T3處理增產(chǎn)12.94%，比單施尿素的T4處理增產(chǎn)9.45%。同時，OAN與磷鉀肥配合施用，還能增加粒長和膠稠度，降低堊白米率，提高蛋白質(zhì)和直鏈淀粉。這說明OAN有機活性氮素肥料對促進水稻植株生長、增加產(chǎn)量和改善品質(zhì)具有一定的效果。本試驗結果還顯示，單施OAN的單株有效穗比單施尿素和空白對照有所增加，但其每穗總粒數(shù)和實粒數(shù)均較少，最終理論產(chǎn)量和實測產(chǎn)量不高。所以，OAN需與磷鉀肥配合施用才能更好發(fā)揮肥效。

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