硅肥对优质稻壮香优白金5 稻米品质的影响

程方伟，谢东婕，杨欣欣，徐安杰，宾士友，何礼健，郑浩，韦善清，梁和，袁鹏丽，江立庚，3∗

(1 广西大学农学院，广西 南宁 530004；2 广西壮族自治区农业农村厅，广西 南宁 530021；3 广西农业环境与农产品安全重点实验室，广西 南宁 530004)

水稻是世界上主要的粮食作物，为全世界人口提供50%以上的粮食，是大多数亚洲人的主食[1]。随着经济发展和人们生活水平的提高，稻米品质越来越受到重视。硅是水稻生长发育所必需的营养元素，在水稻产量和品质形成中起到重要作用[2－6]。生产中氮肥的大量施用，往往使土壤中氮硅比例失衡[2]，因此生产中施用硅肥成为一项重要的高产优质栽培措施。

施用硅肥的效果因气候、土壤、环境等因素而不同。在施硅量0～90 kg/hm2范围内，水稻产量随着施用量增加而增加，但施硅量大于90 kg/hm2时，产量下降[3]。邓接楼等[4]发现，硅肥施用量在0～120 kg/hm2时，水稻产量随着施用量增加而增加，而在120～200 kg/hm2，水稻产量随着施用量增加而下降，但均高于不施硅肥处理。在稻米品质方面，Yan等[5]发现，施用硅肥可以提高稻米的精米率、整精米率、糙米率，降低稻米垩白度、垩白率。杜同庆等[6]研究表明，硅肥施用能降低稻米直链淀粉含量、垩白率、垩白度。由于长期种植水稻，稻田土壤中往往缺少有效硅，土壤中有效硅含量成为制约水稻产量的重要因素。在我国北方地区，一般认为土壤有效硅在250 mg/kg 以下时，硅肥施用增产效果显著；而在我国南方地区，一般认为土壤有效硅在95 mg/kg 以下时，硅肥施用增产效果显著。不同地区，不同生态系统间仍有较大差异，增产幅度也各有不同。

壮香优白金5 系由广西白金种子股份有限公司于2017 年选育的优质水稻新品种，2019 年通过广西水稻新品种审定(桂审稻2019081 号)。该品种在广西南宁种植，早稻生育期119 d，晚稻113 d，有效穗数277.5 万/hm2，株高107.5 cm，每穗总粒数159.0粒，糙米率83.3%，整精米率61.1%，垩白度0.7%，透明度1 级，碱消值7.0 级，胶稠度70 mm，直链淀粉含量18.6%，粒长7.0 mm，长宽比3.5，符合部标优质二等食用长粒形籼稻品种品质要求。为了明确硅肥对该品种稻米品质的影响，笔者开展2 个硅肥品种、4 个硅肥施用量的田间试验，并测定相关品质指标，以期为壮香优白金5 的优质栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点与材料

试验于2021 年早季在广西大学农学院试验基地进行。3 月12 日育秧，3 月31 日移栽，7 月4 日收获。试验田0～15 cm 土壤基础肥力为:pH6.4，有机碳含量15.3 g/kg，全氮含量1.9 g/kg，碱解氮132.4 mg/kg，全磷20.7 g/kg，全钾6.09 g/kg，有效硅168.3 mg/kg。供试水稻品种为优质稻壮香优白金5，种子由广西白金种子股份有限公司提供。

1.2 试验设计

采用裂区试验设计，设施硅水平和硅肥品种2因素，硅肥施用量为主区，硅肥品种为副区，3 次重复。硅肥施用量为:不施硅肥(Si0，0 kg/hm2)、低施用量硅肥(Si1，90 kg/hm2)、中施用量硅肥(Si2，180 kg/hm2)、高施用量硅肥(Si3，270 kg/hm2)；硅肥品种为:先益农忠诚颗粒硅肥(K1，SiO2>25%)、国正硅(K2，SiO2>29%)。试验共7 个处理组合:①Si0不施硅肥；②Si1K1；③Si2K1；④Si3K1；⑤Si1K2；⑥Si2K2；⑦Si3K2。主区间用PVC 板隔开以防肥水串渗，主区内不同副区间不插PVC 板。小区面积3.3 m×4.9 m(16.17 m2)。常规方法育秧，4 叶期左右人工移载，每小区移栽11 行，每行35 株，每小区共385 穴。

氮磷钾施肥量为尿素326 kg/hm2、过磷酸钙642 kg/hm2、氯化钾300 kg/hm2。氮肥50%作基肥，30%作分蘖肥，20%作穗肥；硅肥和磷肥作为基肥一次性施入；钾肥50%作基肥，30%作分蘖肥，20%作穗肥。3 月29 日施基肥，4 月22 日施分蘖肥，5 月16 日施穗肥。根据病虫害发生情况进行集中防治，其他大田管理按照当地高产习惯进行。

1.3 测定项目与方法

稻谷晒干储存3 个月后，每小区随机取稻谷3 kg 测定稻米品质性状。测定内容包括:粒长、粒宽、长宽比、糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度、直链淀粉含量、蛋白质含量、RVA 谱。

精米率:称取洁净稻谷样品每份140 g，重复2次，后使用浙东粮检仪器厂生产的LTJM－18 型精米机磨成精米。

精米率(%)＝精米重量(g)/140(g)×100。

糙米率:称取洁净稻谷样品每份140 g，重复2次，后使用台州市路桥农奥粮仪厂生产的JC－JLG型砻谷机磨成糙米。

糙米率(%)＝糙米重量(g)/140(g)×100。

整精米率、垩白率、垩白度通过“杭州万深SCE 型大米外观品质检测分析仪系统”进行扫描测定。

直链淀粉含量:使用山东方科仪器有限公司生产的FK－DF300 直链淀粉测定仪测定。

蛋白质含量:将精米磨成粉末后，通过浓H2SO4－H2O2法对植物样本进行消煮，提取出植物氮。然后使用北京宝德仪器公司的流动化学分析仪(BDF1A－9000)测定氮含量，再通过精米样品的氮含量乘系数5.95，换算出蛋白质含量。

RVA 谱:采用瑞典波通仪器公司生产的Super－4 型RVA 快速测定仪测定，内容包括:峰值粘度、最低粘度、最终粘度、崩解值、消减值、回复值、峰值时间、糊化温度。

1.4 数据处理

采用Excel 2019 软件进行数据整理，使用DPS 2020.03.25 进行方差分析和多重比较(LSD 法)，使用SPSS17.0 进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 对稻米外观品质的影响

由表1 可知，施用硅肥降低了稻米垩白率、垩白度，而对粒长、粒宽、长宽比没有显著影响。与Si0比，Si1、Si2、Si3 处理垩白率分别减少了31.3%、28.0%、22.3%，垩白度分别减少了29.4%、18.0%、3.4%。方差分析表明，垩白率和垩白度处理间均达5%差异显著水平。

表1 稻米外观品质比较Table 1 Comparison of appearance quality of grain

2.2 对稻米加工品质的影响

表2 表明，施用硅肥对精米率、糙米率、整精米率均没有显著影响。

表2 稻米加工品质的变化Table 2 Changes of grain processing quality %

2.3 对稻米营养和食味品质的影响

表3 表明，不同处理稻米直链淀粉含量的差异达到显著水平；施用硅肥对稻米蛋白质含量有一定的促进作用，但未达到显著水平。各处理间直链淀粉含量由大到小依次是:Si0>Si3K1>Si3K2>Si2K1>Si2K2>Si1K2>Si1K1，范围在21.17%～23.30%之间，与Si0 比较，Si1、Si2、Si3 直链淀粉含量分别降低了7.08%、4.4%、4.6%，即随硅肥施用量的增加，其效应呈下降趋势。

表3 稻米营养和食味品质的变化Table 3 Changes of nutrition and taste quality of grain %

2.4 对稻米RVA 谱特征值的影响

由表4 可知，各处理稻米峰值粘度、最低粘度、最终粘度、消减值、崩解值均以Si0 处理最高，施用硅肥后呈降低趋势。稻米的回复值随硅肥施用量的增加呈上升趋势。方差分析表明，Si0 与Si1、Si2、Si3 的峰值粘度、糊化温度、崩解值、消减值差异达5%显著水平，Si0 与Si1、Si2、Si3 的最低粘度、最终粘度差异达1%显著水平。分析表明，施用硅肥显著降低稻米峰值粘度、最低粘度、最终粘度、崩解值、消减值，提高糊化温度，在一定程度上提高了稻米回复值、峰值时间。

表4 稻米RVA 谱特征值的变化Table 4 Changes of RVA spectrum characteristic viscosity of grain

2.5 稻米直链淀粉含量和蛋白质含量与RVA 的相关性

相关分析可知(表5)，稻米直链淀粉含量与蛋白质含量呈极显著负相关，并与稻米RVA 特征值间存在着显著相关性，RVA 特征值间也存在显著相关性。

表5 稻米直链淀粉含量和蛋白质含量与RVA 的相关分析Table 5 Correlation analysis between rice amylose content and protein content and RVA

直链淀粉和糊化温度呈极显著负相关，与回复值呈显著负相关，与峰值粘度、崩解值呈显著正相关；蛋白质含量与峰值粘度、最低粘度、最终粘度、崩解值呈显著负相关，与回复值、糊化温度呈显著或极显著正相关。

RVA 特征值间，峰值粘度与最低粘度、崩解值、最终粘度呈极显著正相关，与回复值、糊化温度呈极显著负相关；最低粘度与崩解值和最终粘度呈极显著正相关，与回复值、糊化温度呈显著或极显著负相关；崩解值与最终粘度呈极显著正相关，与回复值和糊化温度、峰值时间呈显著或极显著负相关；最终粘度与消减值呈极显著正相关，与回复值和糊化温度呈显著负相关；回复值与峰值时间和糊化温度呈显著正相关。

3 讨论

硅是水稻生长过程中不可或缺的重要元素。诸多研究表明，硅肥对增强水稻光合作用[7]、促进植株干物质积累[8]、提高水稻抗逆境能力[9]、缓解重金属危害[10]，以及提高稻米产量[8]和改善稻米品质[11]方面有重要作用。适量的硅肥能够提高水稻产量和改善稻米品质。反之，如果长期施肥不当，在带来低经济效益的同时，还影响土壤肥力，造成资源浪费。

稻米品质的形成是水稻体内C/N 代谢以及籽粒灌浆的过程[12]。稻米的品质由诸多因素组成，不仅取决于自身遗传特性，外界环境与栽培手段也有显著的影响。大量研究表明，硅肥对稻米品质的改善有显著的影响。

本试验研究表明，不同处理间稻米糙米率、精米率、整精米率无显著差异，说明施用硅肥对稻米加工品质无显著影响；施用硅肥能显著降低稻米的垩白率、垩白度，但不同硅肥施用量间无显著差异，且在低硅肥处理下效果更显著；同时，随着硅肥施用量的增加稻米的蛋白质含量增加、直链淀粉含量下降，但在不同硅肥施用量下差异不显著；同时，硅肥显著改善了稻米RVA 特征值，施用硅肥后，稻米的峰值粘度、最低粘度、最终粘度、崩解值出现下降，糊化温度、回复值出现上升。同时，在试验的两种硅肥品种间对稻米品质的改善作用上无显著差异，说明两种硅肥都可应用于壮香优白金5 的品质改善。并且在注重品质改良的同时，应合理控制硅肥用量。本试验研究表明，施用硅肥后稻米外观品质、营养品质、食味品质均发生显著改变，但不同硅肥施用量间差异不显著，且在低硅肥施用量下效果更佳。硅肥对稻米品质的改善作用可能与硅肥调节叶片代谢酶活性有关。江立庚等[13]研究发现，施用硅肥提高了叶片GPT 酶和籽粒淀粉分支酶活性，促进了水稻对氮素营养的吸收，从而提高了水稻叶绿素含量和光合速率，进而影响籽粒灌浆，促进水稻抽穗后光合产物的积累与转运，提高水稻的结实率和千粒质量，最终使得稻米整精米率、蛋白质含量提升，垩白率和直链淀粉含量降低，促进了产量与品质的共同提高。

4 结论

施用硅肥显著改善了壮香优白金5 稻米的外观与食味品质，其垩白率、垩白度降低，蛋白质含量略微提升，直链淀粉含量下降，使稻米RVA 谱中峰值粘度、最低粘度、最终粘度、崩解值、消减值降低，糊化温度提高，对加工品质无显著影响。但硅肥改善稻米品质的效应并不随硅肥施用量的增加而提高，综合考虑经济效益，壮香优白金5 适宜的施硅量为90 kg/hm2(国正硅)。