葉面噴施光碳核肥對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

劉玉蘭，汪 勇，范文忠，元明浩，趙洪梅，翟文博，孫 山，陳殿元

(1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林 吉林 132101；2.吉林省舒蘭市溪河農(nóng)業(yè)站，吉林 舒蘭 132618)

水稻是世界三大主要糧食作物之一，我國(guó)是世界上最大的水稻生產(chǎn)國(guó)，總產(chǎn)位居世界第一[1]。水稻產(chǎn)量穩(wěn)定增長(zhǎng)對(duì)國(guó)家糧食安全意義重大，探索水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培方式一直是水稻生產(chǎn)上的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)[2-5]。傳統(tǒng)化肥利用率低、易流失、容易造成環(huán)境污染等，制約水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的提升[6-7]。光碳核肥是一種新型純生物制劑葉面噴施肥料，學(xué)名叫二氧化碳捕集劑，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中與化肥相比，光碳核肥具有無(wú)毒害、無(wú)污染、高功效等特點(diǎn)，利于我國(guó)發(fā)展有機(jī)農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展具有重要意義。目前，光碳核肥在蔬菜上的應(yīng)用報(bào)道較多，普遍認(rèn)為光碳核肥能提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)[8-12]；光碳核肥在水稻上的研究較少[13-15]。其中，翟文博等[13]研究表明，水稻苗期噴施200～250倍光碳核肥能有效提高秧苗素質(zhì)；鄭玉石等[14]研究表明，苗期噴施光碳核肥，水稻秧苗素質(zhì)高，發(fā)根力強(qiáng)，返青快，成苗率高，產(chǎn)量高；梁方等[15]在廣西壯族自治區(qū)玉林市的田間試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著光碳核肥的施用，水稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率增加，穗總粒數(shù)減少，但實(shí)粒數(shù)、千粒質(zhì)量略增加，稻米明顯白凈且黑粒少，食味更好，稻谷產(chǎn)量增加，品質(zhì)提升。但有關(guān)光碳核肥對(duì)北方水稻品質(zhì)影響的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，研究葉面噴施光碳核肥對(duì)北方水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為水稻增產(chǎn)提質(zhì)提供切實(shí)可行的措施。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2019年在吉林省舒蘭市溪河農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站試驗(yàn)田進(jìn)行，土壤質(zhì)地為壤土，土壤肥力中等，耕層土壤含有機(jī)質(zhì)29.42 g/kg、速效氮188.59 mg/kg、速效磷11.84 mg/kg、速效鉀109.35 mg/kg，pH值為6.8。

供試水稻材料為常規(guī)中晚熟優(yōu)質(zhì)食味粳稻吉宏9，由吉林市宏業(yè)種子有限公司育成。光碳核肥由湖北光碳生態(tài)產(chǎn)業(yè)股份有限公司提供，主要成分是微藻，本身攜帶了大量的氨基酸、吸附劑、吸水劑、酵母糖等。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用大區(qū)對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)，大區(qū)面積1 000 m2。設(shè)計(jì)光碳核肥施用時(shí)期4個(gè)，分別為分蘗始期(R1)、分蘗盛期(R2)、拔節(jié)孕穗期(R3)、灌漿期(R4)，噴施次數(shù)分別為1、2、3、4次，不同時(shí)期用量見(jiàn)表1，對(duì)水量為150 L/hm2，不噴施光碳核肥處理為對(duì)照(CK)，共16個(gè)處理。CK施用底肥輝隆水稻肥500 kg/hm2，追施尿素(含N 14%)200 kg/hm2，于水稻插秧后7～10 d和20～25 d按2∶3比例施入;噴施光碳核肥各處理化肥施用量均較CK減少20%。4月10日機(jī)械播種，5月17日人工插秧，行、穴距分別為29.7、19.8 cm。其余田間管理同當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)田。

表1 光碳核肥不同處理施用時(shí)期和施用量

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 SPAD值 灌漿期噴光碳核肥后第7天，每個(gè)處理定點(diǎn)選擇生長(zhǎng)一致的植株10穴，用手持便攜式SPAD-502型葉綠素儀測(cè)量劍葉SPAD值。

1.3.2 葉面積指數(shù)和干物質(zhì)質(zhì)量 灌漿期噴光碳核肥后第7天，各處理根據(jù)平均莖蘗數(shù)取樣5穴，剪下所有葉片，測(cè)定綠色葉片的葉長(zhǎng)、葉寬,計(jì)算葉面積指數(shù)。將樣品置于烘箱 105 ℃下殺青 30 min，80 ℃下烘至恒質(zhì)量后，測(cè)定各處理每穴干物質(zhì)質(zhì)量。

1.3.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子 水稻成熟后，每處理隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)收割1 m2，脫粒，曬干稱質(zhì)量。每處理按照平均穗數(shù)法取5穴，進(jìn)行室內(nèi)考種，考查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量。

1.3.4 品質(zhì)指標(biāo) 稻谷收獲后存放于實(shí)驗(yàn)室干燥通風(fēng)處，待樣品水分降到安全水分后進(jìn)行稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)測(cè)定。糙米加工采用FC-2K型試驗(yàn)礱谷機(jī)(日本山本株式會(huì)社生產(chǎn))，并統(tǒng)計(jì)糙米率。精米加工采用VP-32型試驗(yàn)?zāi)朊讬C(jī)(日本靜岡機(jī)械株式會(huì)社生產(chǎn))，并統(tǒng)計(jì)精米率。整精米采用ES-1000谷粒判別器(日本靜岡機(jī)械株式會(huì)社生產(chǎn))篩選，并統(tǒng)計(jì)整精米率。采用JMWT12大米外觀品質(zhì)檢測(cè)儀(國(guó)產(chǎn))測(cè)定外觀品質(zhì)指標(biāo)堊白粒率、堊白度等。采用FOSS近紅外谷物分析儀測(cè)定糙米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量及食味值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2007進(jìn)行整理，DPS 3.01進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 光碳核肥對(duì)水稻葉片SPAD值、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)質(zhì)量的影響

由表2可知，不同時(shí)期噴施光碳核肥均能提高水稻灌漿期劍葉的SPAD值、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)質(zhì)量，其中，T1—T13各處理劍葉的SPAD值、葉面積指數(shù)(T12處理除外)與對(duì)照相比差異均不顯著，T14和T15處理均顯著高于對(duì)照，以T15處理最高，分別比對(duì)照增加14.86%、4.99%；T1—T11各處理的干物質(zhì)質(zhì)量與對(duì)照相比差異均不顯著，T12—T14處理均顯著高于對(duì)照，T15處理的干物質(zhì)質(zhì)量最大，極顯著高于對(duì)照，比對(duì)照增加8.59%。

相關(guān)性分析(表3)表明，水稻劍葉SPAD值、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)質(zhì)量均與光碳核肥噴施次數(shù)呈極顯著正相關(guān)，說(shuō)明隨著光碳核肥噴施次數(shù)增加，水稻劍葉的SPAD值、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)質(zhì)量增加。

2.2 光碳核肥對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由表4可知，施用光碳核肥能提高水稻產(chǎn)量，但T1—T5處理與對(duì)照相比差異均未達(dá)到顯著水平，T6處理與對(duì)照相比差異達(dá)到顯著水平，T7—T15處理與對(duì)照相比差異均達(dá)到極顯著水平，其中T15處理產(chǎn)量最高，為9 338.85 kg/hm2，顯著或極顯著高于其他處理，較對(duì)照增產(chǎn)14.53%。相關(guān)性分析表明，水稻產(chǎn)量與光碳核肥噴施次數(shù)呈極顯著正相關(guān)(表3)。

表3 光碳核肥噴施次數(shù)與水稻各性狀指標(biāo)的相關(guān)性分析

不同生育時(shí)期噴施光碳核肥對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成因子影響不同(表4)。除T1—T4處理外，噴施光碳核肥可提高水稻有效穗數(shù)，但差異均不顯著，以T15處理有效穗數(shù)最多；噴施光碳核肥各處理穗粒數(shù)相比對(duì)照減少，但差異均不顯著；T1—T14處理的水稻穗實(shí)粒數(shù)與對(duì)照相比差異均不顯著，T15處理穗實(shí)粒數(shù)最多，比對(duì)照顯著提高2.35%；噴施光碳核肥各處理結(jié)實(shí)率均明顯提高，T1處理與對(duì)照相比差異達(dá)到顯著水平，T2—T15各處理與對(duì)照處理相比差異均達(dá)到極顯著水平，以T15處理最高，較對(duì)照提高4.14%；噴施光碳核肥各處理千粒質(zhì)量均明顯增加，T4和T6—T15各處理與對(duì)照相比差異均達(dá)到顯著或極顯著水平，以T15處理最高，較對(duì)照提高5.57%。相關(guān)性分析表明，水稻千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率與光碳核肥噴施次數(shù)均呈極顯著正相關(guān)，穗實(shí)粒數(shù)與光碳核肥噴施次數(shù)相關(guān)性不顯著(表3)。

表4 光碳核肥對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由以上分析可以看出，隨著光碳核肥噴施次數(shù)的增加，水稻產(chǎn)量、千粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率增加，穗實(shí)粒數(shù)雖有增加趨勢(shì)，但不顯著。

2.3 光碳核肥對(duì)水稻品質(zhì)的影響

由表5可知，光碳核肥對(duì)水稻各品質(zhì)指標(biāo)的影響不同，施用光碳核肥能提升水稻糙米率、直鏈淀粉含量和食味值，降低堊白粒率、堊白度和蛋白質(zhì)含量。T15處理的糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和食味值均最高，其中，糙米率、精米率、整精米率與對(duì)照相比差異達(dá)到顯著水平，直鏈淀粉含量和食味值與對(duì)照相比差異達(dá)到極顯著水平。T15處理的堊白粒率、堊白度和蛋白質(zhì)含量均最低，與對(duì)照相比差異達(dá)到極顯著水平。相關(guān)性分析表明，水稻糙米率、直鏈淀粉含量和食味值與光碳核肥噴施次數(shù)均呈極顯著正相關(guān)，蛋白質(zhì)含量、堊白粒率和堊白度與光碳核肥噴施次數(shù)均呈顯著負(fù)相關(guān)，精米率和整精米率與光碳核肥噴施次數(shù)相關(guān)性不顯著(表3)。

表5 光碳核肥對(duì)水稻品質(zhì)的影響

綜合以上分析可以看出，葉面噴施光碳核肥有提升水稻品質(zhì)的趨勢(shì)，隨著光碳核肥噴施次數(shù)的增加，水稻糙米率、直鏈淀粉含量和食味值明顯提高，堊白粒率、堊白度、蛋白質(zhì)含量逐漸降低。T15處理最優(yōu)，能顯著提高水稻稻米品質(zhì)。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，不同時(shí)期噴施光碳核肥均能提高水稻灌漿期劍葉的SPAD值、葉面積指數(shù)和干物質(zhì)質(zhì)量，與楊洋[16]光碳核肥能夠增強(qiáng)植物葉片的光合性能，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的觀點(diǎn)相同。其中，噴施4次光碳核肥處理效果最好，劍葉SPAD值、葉面積指數(shù)、干物質(zhì)質(zhì)量均最高，分別比對(duì)照增加14.86%、4.99%、8.59%。

本研究結(jié)果表明，葉面噴施光碳核肥能提高水稻結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量；降低穗粒數(shù)；有效穗數(shù)和穗實(shí)粒數(shù)因噴施次數(shù)不同而有所差異，噴施2次及以上可增加水稻有效穗數(shù)，噴施3次及以上可增加穗實(shí)粒數(shù)，噴施4次可顯著增加穗實(shí)粒數(shù)。隨著噴施次數(shù)的增加，產(chǎn)量顯著或極顯著增加，其中4個(gè)生育時(shí)期均噴施光碳核肥的處理產(chǎn)量最高，為9 338.85 kg/hm2，比對(duì)照增產(chǎn)14.53%。本研究光碳核肥對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響與梁方等[15]的研究結(jié)果基本相同。

本研究結(jié)果表明，水稻葉面噴施光碳核肥能提升其品質(zhì)，分蘗始期、分蘗盛期、拔節(jié)孕穗期、灌漿期均噴施光碳核肥能顯著或極顯著提高水稻糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量和食味值，極顯著降低堊白粒率、堊白度和蛋白質(zhì)含量。綜上，水稻分蘗始期、分蘗盛期、拔節(jié)孕穗期、灌漿期均噴施光碳核肥既能提高產(chǎn)量，又能提升品質(zhì)。