肥料配施對(duì)寒地粳稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

李洪亮 孫玉友 魏才強(qiáng) 劉 丹 程杜娟 曲金玲 孟祥海 宋 澤 劉春光 姜 龍 徐德海 王 麗

（1 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，牡丹江 157041；2 遵義師范學(xué)院生物與農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，貴州遵義 563006）

水稻產(chǎn)量和品質(zhì)受水肥調(diào)控因素的影響，肥料運(yùn)籌和灌溉方式是否合理在一定程度上決定了水稻最終產(chǎn)量和稻米品質(zhì)。隨著科技發(fā)展和市場(chǎng)需求轉(zhuǎn)變，水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)措施也不斷得以完善[1]。氮是水稻生長(zhǎng)所必需的養(yǎng)分，氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)影響很大[2-3]，通常水田施用的氮肥主要來(lái)源于無(wú)機(jī)肥尿素，近些年來(lái)，復(fù)合肥料在水稻生產(chǎn)中的應(yīng)用也越來(lái)越多。復(fù)合肥料通常含有2 種或2 種以上植物生長(zhǎng)所需的重要營(yíng)養(yǎng)元素，副成分少且物理性狀好，施用一次便能提供多種養(yǎng)分[4-5]。有機(jī)無(wú)機(jī)肥料配施既能滿足水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的養(yǎng)分需求，又能保證土壤肥力的持續(xù)提高和土壤性狀的改善[6]，且有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合肥配施培肥作用非常明顯[7]，有機(jī)無(wú)機(jī)肥配合施用及相關(guān)研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)[8-10]。本研究通過(guò)精確控灌開展無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施試驗(yàn)，測(cè)定水稻產(chǎn)量、品質(zhì)等指標(biāo)，明確無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施對(duì)水稻生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，為寒地粳稻穩(wěn)產(chǎn)提質(zhì)生產(chǎn)提供理論參考和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料供試水稻品種為綏粳18；供試肥料為隆福天下控失復(fù)合肥（N∶P∶K=20∶8∶12），同時(shí)含有15%的鈣、鎂、硫、硅以及3%的鋅、硼、鉬、錳等中微量營(yíng)養(yǎng)元素。試驗(yàn)地點(diǎn)為黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，土壤基本理化性狀：pH 值7.2，有機(jī)質(zhì)1.85%，全氮0.26%，全磷0.15%，堿解氮87.6mg/kg，速效磷13.2mg/kg，速效鉀96.8mg/kg，有效鎂86.2mg/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)置兩種灌溉方式，分別為W1 常規(guī)灌溉（總量500m3/667m2）和W2 節(jié)水灌溉（總量400m3/667m2），每個(gè)小區(qū)用單獨(dú)水表精確計(jì)量灌水量，單排單灌，記錄水稻各生育時(shí)期試驗(yàn)地點(diǎn)的天然降雨量，在水稻每個(gè)生育時(shí)期進(jìn)行小區(qū)灌溉時(shí)從設(shè)計(jì)灌水量中扣除天然降雨量，水稻各生育時(shí)期設(shè)計(jì)灌水量詳見表1。設(shè)置3 個(gè)施肥處理：（1）單一施用無(wú)機(jī)肥（底肥尿素130kg/hm2+分蘗肥尿素100kg/hm2，CK）；（2）無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施（底肥復(fù)合肥300kg/hm2+分蘗肥尿素100kg/hm2，T1）；（3）單一施用復(fù)合肥（底肥復(fù)合肥440kg/hm2+分蘗肥復(fù)合肥80kg/hm2，T2）。試驗(yàn)中各處理總純氮量7kg/667m2，磷、鉀肥控制相同量施入。CK：補(bǔ)純磷41.6kg/hm2（底肥，補(bǔ)時(shí)18%N 從底肥中扣出去），補(bǔ)純鉀62.4kg/hm2（底肥占60%，穗肥占40%）。T1：補(bǔ)純磷17.6kg/hm2（底肥，補(bǔ)時(shí)18%N 從分蘗肥中扣出去），補(bǔ)純鉀26.4kg/hm2（穗肥）。T2：純磷量為41.6kg/hm2，純鉀量為62.4kg/hm2。試驗(yàn)于2021 年4月20日播種，5 月22日插秧，2022 年4 月18日播種，5 月21 日插秧，插秧規(guī)格為30cm×14cm，16 行區(qū)、9m 行長(zhǎng)，小區(qū)面積43.2m2，3 次重復(fù)，試驗(yàn)除灌水方式與施肥處理不同外，其他田間管理措施同粳稻高產(chǎn)栽培技術(shù)。

表1 水稻不同生育時(shí)期灌溉水量

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法觀察記錄試驗(yàn)品種分蘗動(dòng)態(tài)。抽穗期、乳熟期、蠟熟期和成熟期測(cè)定干物重，每小區(qū)取3 株，去根后裝入信封，置于烘箱，105℃殺青30min，80℃烘干至恒重稱重。抽穗期、乳熟期、蠟熟期和成熟期利用SPAD-502plus 葉綠素儀連續(xù)測(cè)定5 穴水稻倒1 葉上部的SPAD 值，取其平均值作為測(cè)定值。成熟后每小區(qū)連續(xù)取樣5 穴，室內(nèi)考查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等指標(biāo)，同時(shí)每小區(qū)實(shí)收21.6m2進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。利用SHIZUOKA SEIKI 公司生產(chǎn)的PS-500 食味分析計(jì)對(duì)稻米的蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量及食味評(píng)分進(jìn)行測(cè)定，以W1 常規(guī)灌溉方式下的CK 處理作為標(biāo)準(zhǔn)米樣，設(shè)定其食味評(píng)分為85 分，測(cè)定其他處理的相對(duì)數(shù)值。

1.4數(shù)據(jù)處理及分析使用 Microsoft Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，DPS 7.05 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2021年和2022 年2 年試驗(yàn)結(jié)果總體趨勢(shì)一致，本文主要以2022 年的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理對(duì)水稻各生育時(shí)期葉片SPAD值的影響由圖1 分析可知，W1 和W2 兩種灌溉方式下，水稻不同生育時(shí)期葉片SPAD 值變化趨勢(shì)表現(xiàn)一致，不同施肥處理對(duì)水稻葉片SPAD 值影響不同，在抽穗期至成熟期葉片SPAD 值由高到低均表現(xiàn)為T1＞T2＞CK，即無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施條件下水稻各生育時(shí)期葉片SPAD 值更高。同一施肥處理下，葉片SPAD 值隨著水稻生育進(jìn)程表現(xiàn)為逐漸降低，W2 節(jié)水灌溉方式下T1 處理抽穗期至成熟期葉片SPAD值分別為42.0、32.1、22.4 和12.3。本試驗(yàn)結(jié)果表明，T1 處理即無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施更有利于灌漿結(jié)實(shí)期水稻植株進(jìn)行光合作用。

圖1 水稻各生育時(shí)期葉片SPAD 值

2.2不同處理對(duì)水稻各生育時(shí)期地上部干物質(zhì)重的影響由圖2 分析可知，W1 和W2 兩種灌溉方式下，水稻不同生育時(shí)期干物質(zhì)積累變化趨勢(shì)表現(xiàn)一致，不同施肥處理對(duì)水稻干物質(zhì)積累的影響不同。在抽穗期至成熟期不同施肥處理干物質(zhì)積累量由高到低均表現(xiàn)為T1＞T2＞CK，即水稻各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量在無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施條件下表現(xiàn)為最大。同一施肥處理下，干物質(zhì)積累量隨著水稻生育進(jìn)程表現(xiàn)為逐漸增大，W1 和W2 兩種灌溉方式下，成熟期T1 處理干物質(zhì)積累量分別為80.4g/穴和82.6g/穴。本試驗(yàn)結(jié)果表明，T1 處理即無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施更有利于灌漿結(jié)實(shí)期水稻干物質(zhì)的積累。

圖2 水稻各生育時(shí)期地上部干物質(zhì)重

2.3不同處理對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響由表2 分析可知，W1 和W2 兩種灌溉方式下，水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素等整體變化趨勢(shì)一致。不同施肥處理間，在株高、穗長(zhǎng)、有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量等表現(xiàn)上有所差異。在W1 灌溉方式下，T1 處理在株高、每穗粒數(shù)及產(chǎn)量方面要顯著高于CK 和T2 處理；在W2 灌溉方式下，T1 處理在株高、穗長(zhǎng)、結(jié)實(shí)率、千粒重及產(chǎn)量方面要顯著高于CK 和T2 處理；T1 處理在W1 和W2 灌溉方式下的產(chǎn)量分別為8611.1kg/hm2和8796.3kg/hm2，與CK 相比增產(chǎn)比例分別為6.3%和8.0%。本試驗(yàn)結(jié)果表明，T1 處理即無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施水稻產(chǎn)量最高，其次是單一施用復(fù)合肥處理，而單一施用無(wú)機(jī)肥處理產(chǎn)量則表現(xiàn)為最低。W2 灌溉方式下，各處理水稻產(chǎn)量均高于W1 灌溉方式，說(shuō)明W2 節(jié)水灌溉方式有利于寒地粳稻獲得更高的產(chǎn)量。

表2 水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

2.4不同處理對(duì)稻米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量及食味評(píng)分的影響由表3 分析可知，W1 和W2 兩種灌溉方式下，不同施肥處理之間蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量和食味評(píng)分上均表現(xiàn)為差異顯著。W1 常規(guī)灌溉方式下，蛋白質(zhì)含量由高至低表現(xiàn)為CK＞T1＞T2，直鏈淀粉含量和食味評(píng)分由高至低表現(xiàn)為T2＞T1＞CK。W2 節(jié)水灌溉方式與W1 常規(guī)灌溉方式在蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量和食味評(píng)分上整體趨勢(shì)表現(xiàn)一致，而相同施肥處理方式下，W2 節(jié)水灌溉處理蛋白質(zhì)含量低于W1 常規(guī)灌溉處理，W2節(jié)水灌溉處理直鏈淀粉含量和食味評(píng)分高于W1 常規(guī)灌溉處理。在W1 和W2 兩種灌溉方式下，T2 處理即單一施用復(fù)合肥的稻米直鏈淀粉含量最高，為18.54%～18.92%，食味評(píng)分達(dá)到87～89 分，高于單一施用無(wú)機(jī)肥（CK）處理2～3 分。

表3 稻米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量及食味評(píng)分

3 結(jié)論與討論

水稻生長(zhǎng)發(fā)育受水肥等諸多因素影響，其中氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)起著至關(guān)重要的決定作用，氮肥既可以提高產(chǎn)量也能改善稻米品質(zhì)。單一氮肥施用雖然肥效直接，但肥料損失較大，肥料利用率低，已有研究表明，施用控釋肥/緩釋配方肥的水稻比施用常規(guī)配方肥水稻產(chǎn)量要高[11-12]，施用控釋尿素水稻的產(chǎn)量也明顯高于普通尿素[13]。有研究認(rèn)為植株干物質(zhì)累積是水稻獲得高產(chǎn)的一個(gè)主要原因，累積過(guò)程來(lái)自植物的光合作用，所以水稻產(chǎn)量高的原因與光合作用密切相關(guān)[14-15]?？蒯尫侍幚硐碌母晌镔|(zhì)生產(chǎn)量在分蘗盛期之前比普通尿素處理低，到孕穗期之后則明顯高于普通尿素處理[16]。在養(yǎng)分相同情況下，不同的包膜肥料處理與常規(guī)復(fù)合肥處理相比，水稻的干物質(zhì)積累量、生物產(chǎn)量明顯提高[17-18]。本研究表明，無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施更有利于水稻生育后期的干物質(zhì)積累，有利于使水稻獲得更高產(chǎn)量。稻米蛋白質(zhì)含量和食味品質(zhì)之間呈負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)含量的提高不利于直鏈淀粉和稻米食味品質(zhì)的形成[19-20]。本研究在保證各處理間氮、磷、鉀養(yǎng)分總含量相同的前提下開展肥料配施試驗(yàn)，結(jié)果表明，T1 處理即無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施水稻產(chǎn)量最高，W1 和W2 兩種灌溉方式下產(chǎn)量分別為8611.1kg/hm2和8796.3kg/hm2；W2 節(jié)水灌溉方式下，T2 處理即單一施用復(fù)合肥稻米的食味評(píng)分最高，達(dá)89 分，說(shuō)明控失復(fù)合肥在提高水稻產(chǎn)量和改善稻米品質(zhì)方面發(fā)揮了重要作用。究其原因無(wú)機(jī)肥主要成分為氮、磷、鉀，而本試驗(yàn)中的控失復(fù)合肥除可為水稻生長(zhǎng)提供氮、磷、鉀養(yǎng)分外，還含有鈣、鎂、硫、硅、鋅、硼、鉬等中微量營(yíng)養(yǎng)元素，且復(fù)合肥中的控失劑可使肥料中營(yíng)養(yǎng)成分緩慢釋放，有利于提高肥料利用率。

無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥配施水稻產(chǎn)量最高，其次是單一施用復(fù)合肥處理，而單一施用無(wú)機(jī)肥處理產(chǎn)量則表現(xiàn)為最低。同時(shí)，節(jié)水灌溉方式下（W2），各處理水稻產(chǎn)量均高于常規(guī)灌溉方式（W1），說(shuō)明節(jié)水灌溉方式有利于寒地粳稻獲得更高的產(chǎn)量；且節(jié)水灌溉處理蛋白質(zhì)含量低于常規(guī)灌溉處理，直鏈淀粉含量和食味評(píng)分則表現(xiàn)為高于常規(guī)灌溉處理。因此，在節(jié)水灌溉方式下，無(wú)機(jī)肥和復(fù)合肥合理配施是寒地粳稻獲得高產(chǎn)和改善品質(zhì)的有效措施。