硅磷肥对水稻生长发育及产量品质的影响

任海+付立东+王宇+吕小红+杜萌

摘要：水稻是人类的主要食物由于科技的进步，人们对水稻施以更多的氮肥，造成土壤中的氮硅产生严重失调。氮肥的大量使用甚至滥用，对水土造成严重污染，降低养分利用的效率，还大幅增加了生产成本，并且问题日趋严重。硅并不会污染周围的环境，并且对水稻的生长极其重要，对水稻可以起到促进和保护效果。基于此，本研究以盐丰47为材料，在品质、产量角度研究施用不同量的硅磷肥对水稻产生的作用和影响。通过育苗、移栽、施肥，以常规措施和方法开展灌溉、防病治虫等管理，调查其茎蘖动态、叶绿素含量、干物质量、收获指数、稻瘟病和纹枯病的危害情况、抗倒伏性状、稻米品质、产量等项目，研究结果表明，水稻产量会由于硅磷肥的使用而明显增加，在375、750、1 125、1 500 kg/hm2 施肥条件下，水稻产量较对照有所增加，其中硅磷肥施用量在1 125 kg/hm2对水稻增产效果达到显著水平，与对照相比，施用硅磷肥能夠提高水稻抗倒伏能力，增加茎秆粗度，提高水稻成穗率和每穗粒数，此外其叶绿素含量、千粒质量也能得到明显提高。稻米品质由于硅磷肥的使用而得到明显提升，降低了稻米的垩白度、垩白粒率的同时还能提升稻米的糙米率和精米率。

关键词：水稻；硅磷肥；生育特性；品质；产量

中图分类号： S511.06文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）17-0057-04

水稻是人类的主要食物，主食为水稻的人口占全球人口总数的60%。在水稻的消费、生产方面，我国高居世界首位，所以在发展国家经济、解决人民温饱问题时必须考虑水稻的发展问题[1]。水稻是典型的喜硅作物，通过吸收硅可以使自身具有更强的抗病虫、抗倒性、抗旱性等特点，同时还能抑制重金属造成的影响[2]。科技的不断发展，人们对水稻施以更多的氮肥，造成土壤中的氮硅产生严重失调[3]。氮肥的大量使用甚至滥用，对水土造成严重污染，降低利用养分的效率，还大幅增加了生产成本，问题日趋严重[4]。硅不会污染周围的环境，并且对水稻的生长极其重要，可以起到促进和保护效果，使水稻的品质、产量均得到极为显著的提升[5]。为了验证硅磷肥在盐碱地区的施用效果，探索硅磷肥的施用技术，我们开展了硅磷肥对水稻生长生育及产量品质的影响，以期为今后的水稻生产提供科学依据。

近年来，随着科技进步，研究方法、研究理论的创新和试验条件的改善，硅素对作物生产的研究开始活跃起来[6]。1999年、2002年、2005年分别在美国、日本、巴西相继举行了3届硅磷肥研究的国际学术会议，这标志着硅营养及硅磷肥的应用，已经引起了世界各国科学家的重视[7]。 近年来，我国有关硅元素促进作物生长发育、增加产量、提高作物抗性的报道较多，而关于改善作物品质的报道则比较少[8]。

已有国内外研究表明，硅磷肥对包括水稻在内的13种作物品质有明显的改善作用，通过硅磷肥的调节作用，可以使谷物的淀粉、小麦的蛋白质等明显提高[9]，从而在试验结果上说明硅磷肥是一种植物调节性肥料、品质肥料、保健肥料。目前，我国研究硅素吸收的调控机制已成为当前研究的热点，随着研究的深入，硅磷肥改善作物品质的机制将越来越明确。 2003年，河南省硅磷肥工程技术研究中心与有关厂商合作，把硅磷肥和施硅后优质农产品一起推广[10]。施硅的水稻、水果、蔬菜上市后供不应求。这种新思路正在被越来越多的人接受。 我们在硅磷肥推广应用中发现，人们施用硅磷肥首先关注的是增产作用，尤其是当季增产作用，其次是抗逆作用，对改善品质的关注度不是太强[11]。近几年，我国硅营养研究与硅磷肥应用越来越活跃，相关机制研究逐渐深化，应用研究中硅与有机肥和其他大、中、微量元素的复配越来越受到科研工作者、生产厂家和农民的重视。硅磷肥造粒技术逐渐成熟，农民施用硅磷肥更加方便[12]。2000年，农业部开展的耕地地力调查与质量评价工作首次将土壤有效硅列入调查范围。2000年，黄河出版社出版了80万字的《中国硅营养研究与硅磷肥应用》论文集在全国发行[13]。2001年，作为国家科技部星火计划培训教材，出版了《硅磷肥及施用技术》[14]。2004年我国硅磷肥标准颁布。这4个动作必将推动我国的硅营养研究和硅磷肥应用[15]。1材料与方法1.1试验地点

试验于2016年在辽宁省盐碱地利用研究所基地进行。试验过程中使用的水稻土类型为滨海盐渍型，此类型的土壤有0～15 cm的耕层土壤，土壤中的全盐含量为0.19 g/kg，速效磷含量为55.63 mg/kg，速效钾含量为229.50 mg/kg，速效氮含量为51.33 mg/kg，全氮含量为80 mg/kg，有机质含量为 2.09 g/kg，pH值为7.50[18]。

1.2供试材料

供试水稻品种为盐丰47，全生育期156～160 d，15.5～16.0张叶片，5个伸长节间。试验采用连云港欧罗肥料有限公司生产的含磷硅磷肥。其中P2O5≥5%，SiO+CaO+ZnSO4+FeSO4≥30%。

1.3试验设计

试验设硅磷肥5个水平（0、375、750、1 125、1 500 kg/hm2）5个处理，依次以CK、C1、C2、C3、C4表示，3次重复，完全随机排列。不同处理施入氮肥（纯N）270 kg/hm2、磷肥（P2O5）105 kg/hm2（包括硅磷肥中的磷含量）、钾肥（K2O）90 kg/hm2。硅磷肥作为基肥一次性施入。氮肥分为基肥50%～65%、蘖肥（一、二次蘖肥比例6 ∶4）25%～35%、穗肥10%～15%。基肥于旋耕前施入，蘖肥于5～6、7～8叶龄期施入，穗肥于倒4叶龄期施入。硅磷肥、磷肥全部基肥施入，钾肥蘖肥占65%、穗肥占35%。

1.4田间管理

（1）育苗。为保证幼苗健壮，使用隔离层旱育技术，播种期为4月15日，播种量为200 g/m2。（2）移栽。对叶龄在45～5.0的幼苗进行移栽，移栽期为5月24日，行距为 30 cm，穴距为15 cm，每穴栽插3～5株，移栽过程中保证不出现漂秧，不出现丢穴的情况。（3）施肥。不同处理硅磷肥均作基肥于旋耕前一次性均匀施于地表。（4）常规措施和方法开展灌溉、防病治虫以及其他常规田间管理。

1.5调查项目

1.5.1茎蘖动态对一个小区中的10穴进行定株，自分蘖期对一次茎蘖数进行调查，周期为6～7 d，茎蘖数调查主要集中在有效分蘖临界期、拔节期、齐穗期、成熟期。

1.5.2叶绿素含量选择水稻不同时期的叶片，利用SPAD-502叶绿素仪对所选叶片的叶绿素含量进行测定，叶片取样主要为有效分蘖临界期、拔节期、齐穗期、蜡熟期。

1.5.3干物质量、收获指数在每小区水稻成熟期、齐穗期选择代表性植株，在对10穴植株进行调查后选择1～2穴，对对应的干物质量进行测定；对成熟期的水稻，茎秆干物质量、谷粒实施测定；在成熟期，选择籽粒，求其干质量与茎秆、籽粒干质量总和的比值，其中茎秆包括叶鞘、叶、茎、穗轴。

1.5.4成熟期调查稻瘟病、纹枯病的危害情况。

计算方法：

植株发病率=（染病株数/调查总株数）×100%。

植株病情指数=[∑（各级病株数×相应级数）/调查总株数×最高级别值]×100%。水稻纹枯病和稻瘟病分级标准见表1。表1水稻纹枯病、稻瘟病分级标准

级别稻瘟病纹枯病0无病斑全株无病1每穗损失5%以下，或个别枝梗发病倒4叶片及以下各叶鞘叶片发病2每穗损失6%～20%或1/3左右枝梗发病倒3叶片及以下各叶鞘叶片发病3每穗损失21%～50%或穗颈或主轴发病倒2叶片及以下各叶鞘叶片发病4每穗损失51%～70%或穗颈发病，大部分秕谷剑叶叶片及其以下叶鞘叶片发病5每穗损失70%以上或穗颈发病造成白穗全株发病提早枯死

1.5.5抗倒伏性状收获期每处理取5穴，每穴选取代表性茎2个，每个小区共取10个单茎，保持不失水。测定株高、重心高度、穗长、节间长、穗颈节以下第1、2、3、4、5节间抗折力及各节基部至穗顶的长度和鲜质量、粗度及茎壁的厚度。

1.5.6稻米品质籽粒收获 3 个月后对碾米的品质进行测定，主要确定其整精米率、精米率、糙米率等参数，同时测定稻米的外观品质，主要是堊白度、垩白粒率。

1.5.7产量每小区在水稻成熟期选择代表性植株，在对10穴植株进行调查后选择5穴，完成室内考种，对单穴植株的穗长、株高、植株数进行调查，同时进行千粒质量、结实率、每穗粒数的测定，在完成边行去除、采样后对收获的实产进行登记。

2结果与分析

2.1不同施用量硅磷肥对水稻茎蘖的影响

从表2可以看出，不同处理有效分蘖临界期、拔节期、齐穗期的单位面积茎蘖数及成熟期收获穗数随着硅磷肥的施用量不同而有所变化，C2处理收获的总穗数为 450.2万/hm2，与CK、C1、C3、C4处理比较，其增长幅度分别为6.5%、31%、4.2%、10.9%。不同处理茎蘖成穗率以C3处理最高，成穗率依次表现为CK

2.2不同施用量硅磷肥对水稻叶面积指数的影响

为使群体结实期光合积累量得到提升，其生理基础是适宜叶面积指数。从表3可以看出，施用硅磷肥处理的最大叶面积指数和高效叶面积指数均大于对照处理，表明硅磷肥对水稻生长发育的促进作用。叶面积指数增加说明施用硅磷肥可以增强水稻植株的光合作用能力，从而促进植株的光合作用，提高光能利用率，为水稻增产奠定了基础。

2.3不同施用量硅磷肥对水稻叶绿素含量的影响

不同生育期，水稻叶片含有不同的叶绿素，随着水稻生育的推进，叶绿素含量不断减少。从表4可以看出，在不同生育表3不同施用量硅磷肥对水稻叶面积指数的影响

时期，施用硅磷肥处理叶绿素含量均高于CK。有效分蘖临界期、拔节期、齐穗期、蜡熟期，C1、C2、C3、C4经硅磷肥处理的倒2叶叶绿素的平均含量较CK增加了2.0%、3.7%、104%、11.5%，倒3叶及蜡熟期剑叶叶绿素含量较CK增加了 6.3%、8.5%、18.0%、7.5%。

水稻施入硅磷肥在375～1 500 kg/hm2范围内，能使水稻叶绿素含量得到显著提高，在蜡熟期，叶片中叶绿素含量受到硅磷肥的作用最大，表明在水稻生长后期，施用硅磷肥可以使叶绿素含量得到进一步提高，延缓叶片衰老速度，使叶片具有更强的光合作用，利于光合产物直接运往穗部，促进了穗部干物质积累，提高水稻产量。

2.4不同施用量硅磷肥对水稻稻瘟病、纹枯病的影响

从表5可以看出，C4处理的植株发病率为34.82%，比C1、C2、C3、CK处理分别增加了1 166.2%、1 152.5%、2638%、1 175.5%。C4处理发病指数为21.13%，比C1、C2、C3、CK处理分别增加了668.4%、660.1%、355.4%、8308%。表明在高氮、高磷的情况下过量施用硅磷肥，不但对减轻水稻病害没有帮助，反而会增加水稻发病。过量施入磷肥促进了植株对氮的吸收，从而降低水稻的抗病性。C1、CK、C2 3个处理的发病指数较小且相近，表明在氮正常水平下施用适量的硅磷肥能减轻水稻纹枯病和穗颈瘟发生。

2.4不同施用量硅磷肥对水稻茎秆倒伏的影响

从表6可以看出，倒4节间水稻茎秆具有最大的倒伏指数，最小值则在倒1节间，即倒4节间水稻茎秆具有最差的抗倒伏性，而倒1节间具有最大的抗倒伏性。在抗倒伏性方面，不同施肥量对水稻茎秆倒伏指数差异明显，以C1处理倒伏指数最小，其次是处理C2、C3、CK，C4处理倒伏指数最大，过量施入硅磷肥会降低植株的抗病性，不利于水稻抗倒。

2.5不同施用量硅磷肥对水稻茎基宽的影响

从表7可以看出，随着硅磷肥施入量的增加，水稻茎秆从基部向上各个节间茎基宽逐渐增大，顺序依次为CK

2.7不同施用量硅磷肥对稻米加工品质的影响

从表9可以看出，施用硅磷肥处理提高了水稻的糙米率、精米率和整精米率。使用的硅磷肥越多，整精米率、精米率、糙米率表现出先上升，后下降的趋势。相关研究结果，精米率和硅的有效使用量呈正相关，而施硅量与整精米率呈极显著正相关。

表9不同施用量硅磷肥对稻米加工品质的影响

处理稻米加工品质（%）糙米率精米率整精米率CK81.9c75.6d63.8dC184.3a79.1a69.2aC283.2b78.2ab68.2bC383.2b77.7bc66.5cC482.7bc76.7cd64.6d

2.8不同施用量硅磷肥对稻米外观品质的影响

从表10可以看出，施入硅磷肥能够增加水稻粒长、粒宽，其中C4、C3处理与对照差异显著。不同施用硅磷肥对稻米垩白粒率、垩白度均有明显改善，不同处理均显著低于对照，表明稻米的恶白度、垩白率会由于硅磷肥的使用而有一定程度的下降。

2.9不同施用量硅磷肥对水稻产量的影响

从表11可以看出，水稻在施用硅磷肥后，产量明显提高，实际产量C3处理最高，为10 696.1 kg/hm2，比CK、C1、C2、C4处理分别高16.2%、6.0%、3.5%、9.1%。表明施用硅磷肥能显著提高产量。在产量构成因素中，颖花量、实粒数、千粒质量等施硅磷肥处理较CK增加。结果表明硅磷肥对水稻产量构成起促进作用。

3讨论

在水稻栽培方面，群体质量的不断提升可以在提高产量和质量的同时降低生产成本，在本试验条件下，为使水稻群体质量得到提升，最佳途径是利用硅磷肥。硅磷肥作基肥施用，可以增加单位面积上的颖花量和结实粒数，提高成穗率，改善茎蘖结构，提高抗倒能力。硅磷肥对水稻成穗率、结实率产生较大影响，有利于提高水稻产量，其中硅磷肥施用量在 1 125 kg/hm2 对水稻增产效果达到显著水平。科学施用硅磷肥是提高产量的有效措施，通过硅磷肥的使用可明显改善稻米的品质，主要提升了水稻的整精米率、精米率、糙米率，同时明显降低稻米的垩白度、垩白粒率。

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