施硅對水稻生長發育及產量結構的影響

丁亨虎 劉章軍 楊利等

丁亨虎1，2，劉章軍3，楊 利2，4，余禮濤5，代士杰6，吳茂前2，4，吳家瓊1，2，劉克芝1，2，付 勇1，2

（1.潛江市土壤肥料工作站，湖北 潛江 433199；2.農業部潛江農業環境與耕地保育科學觀測實驗站，湖北 潛江 433116；

3.潛江市泰豐農技服務中心，湖北 潛江 433199；4.湖北省農業科學院植保土肥研究所，武漢 430064；

5.湖北省國營運糧湖農場，湖北 潛江 433118；6.潛江市浩口原種場，湖北 潛江 433116）

摘要：研究了硅對水稻（Oryza sativa L.）生長發育及產量結構的影響，并提出了適宜的施硅量。結果表明，水稻施用硅肥能增加比葉重和葉面積指數，能通過增加穗粒數、實粒數和千粒重提高水稻產量，水稻施硅增產幅度為3.45%～15.69%。江漢平原地區水稻硅肥（SiO2）用量建議 15～30 kg/hm2。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；硅肥；生長發育；產量結構

中圖分類號：S511 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）14-3356-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.007

Effects of Basal Dressing Silicon Fertilizer on Rice Growth Development and its Production Structure

DING Heng-hu1，2，LIU Zhang-jun3，YANG Li2，4，YU Li-tao5，DAI Shi-jie6，WU Mao-qian2，4，

WU Jia-qiong1，2，LIU Ke-zhi1，2，FU Yong1，2

（1.Soil and Fertilizer Workstation of Qianjiang City， Qianjiang 433199， Hubei ，China；2.Qianjiang Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment and Arable Land Conservation， Ministry of Agriculture， Qianjiang 433116， Hubei ，China；3.Tai Feng Agricultural Service Center of Qianjiang City， Qianjiang 433199， Hubei ，China；4.Institute of Plant Protection， Soil and Fertilizer， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China；5.Yun Liang Lake Farm of Hubei Province， Qianjiang 433118， Hubei ，China；

6.Hao Kou Original Seed Farm of Qianjiang City， Qianjiang 433116， Hubei ，China）

Abstract： Studed the effect of silicon fertilizer on the growth and yield components of rice（Oryza sativa L.），and put forward a suitable amount of silicon. The results showed that using silicon fertilizer could increase ratio of leaf area to leaf weight and index of leaf area after rice，and also could raise rice yields by increasing the grain number，kernel number，and thousand kernel weight，yield to 3.45%～15.69%. Satisfactory amount of Silicon fertilizer（SiO2） in rice in jianghan plain was 15～30 kg/hm2.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； silicon fertilizer； growth development； production structure

硅在水稻（Oryza sativa L.）植株體中主要以無定形態（SiO2·nH2O）存在，主要為蛋白石，是由硅酸凝膠脫水而成[1]。硅肥基施有利于水稻根系吸收，水稻根系從外部吸收的硅素可以通過共質體和質外體兩種途徑進入導管，然后以硅酸態液體輸送至水稻地上部各器官，并參與形成不同的植株組織[2]。在葉片表皮細胞上，硅形成“角質雙硅層”的細胞壁，可以與葉肉細胞結合成硅化細胞，增加散射光的透光率[3]。葉片是植物進行光合作用及與外界進行水氣交換的主要器官[4]。葉面積指數是反映作物長勢與預報作物產量的一個重要農學參數[5]。抽穗期適宜的葉面積指數及其結構是水稻高產的主要標志， 是協調庫源關系和各器官平衡發展的基礎[6]。施用硅肥能促進水稻地上部的生長發育，明顯增加地上部干物質的積累，但不同土壤背景硅含量和不同施硅量處理下的干物質效應不同[2]。周青等[7]、張國良等[8]研究指出，水稻施用硅肥增產的主要原因是成穗數、每穗實粒數和千粒重均有不同程度的增加，其中以每穗實粒數增幅最大，而且均隨硅肥用量增加呈先增后降的趨勢。

硅對水稻生長發育及產量結構的影響已有諸多研究報道，但由于地域、水稻生產水平、土壤肥力狀況等不同，硅肥對其影響也不相同。為探索潛江市不同土壤肥力及不同施硅量條件下硅肥對水稻生長發育及產量結構的影響，于2014年開展本研究。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

試驗為同方案多位點同時進行，選取3個試驗地點，即潛江市運糧湖農場邵溝隊（E1），潛江市浩口原種場荊西村三組（E2），潛江市泰豐辦事處黃垸四組（E3）。試驗前取耕作層土樣，參照文獻[9-11]的方法，分析常規5項（有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH）和有效硅。各試驗田基本情況如表1所示。

1.2 試驗設計

試驗設5個處理，分別為不施硅肥（處理1，CK）；施有效硅（SiO2）7.5 kg/hm2（處理2）；施有效硅（SiO2）15.0 kg/hm2（處理3）；施有效硅（SiO2）22.5 kg/hm2（處理4）；施有效硅（SiO2） 30.0 kg/hm2（處理5），試驗設3次重復。

各處理的小區面積均為30 m2，小區隨機區組排列，單排單灌，四周留2 m保護行，保護區為常規種植。試驗田氮、磷、鉀肥用量，根據試驗田養分檢測結果，當地常年生產水平和管理水平，并參照潛江市土壤養分分級指標[12-14]而設計，具體用量見表2，所有試驗田塊均施鋅肥，用量為純鋅1.65 kg/hm2。

1.3 供試肥料

試驗所用氮、磷、鉀肥料分別為尿素（含N 46%，中石化集團湖北化肥廠）、過磷酸鈣（含P2O5 12%，湖北洋豐股份有限公司）、氯化鉀（含K2O 60%，德國鉀鹽公司）、硅肥為大粒硅（含SiO2 25%，武漢高飛農業有限公司）、鋅肥為大粒鋅（含Zn 30%，武漢高飛農業有限公司）。

各處理磷肥、硅肥、鋅肥作基肥一次性施入，氮肥60%作基肥、40%作追肥（分蘗期、孕穗期各半），鉀肥60%做作基肥、40%作追肥（孕穗期）。

1.4 供試作物

供試作物為水稻，均采用水育秧移栽。E1試驗點選用品種為豐兩優1528（湖北省農業科學院糧食作物研究所和長江大學聯合選育），種植密度為13.23萬株/hm2；E2試驗點選用品種為培兩優986（湖北省農業科學院糧食作物研究所選育），種植密度為22.67萬株/hm2，E3試驗點選用品種為廣兩優476（湖北省農業科學院糧食作物研究所選育），種植密度為22.22萬株/hm2。各試驗于2014年5月上旬播種，6月上旬移栽，9月下旬收獲。

各試驗除施肥量不同外，其他田間操作管理如整地、栽培、灌溉、有害生物防治等均按潛江市耕作習慣統一進行。收獲時均分小區實收產量，以風干重計產。

1.5 數據采集與處理

各處理隨機取2株，將全部葉片取下，下端整理整齊后，隨機選取其中的10片葉，截取這10片葉中最寬部分的10 cm段長度，測算葉片寬度L（cm），并稱干重（于105 ℃烘箱中殺青30 min，在80 ℃下烘干至恒重，冷卻后稱重）。WB為截取的10片長度為10 cm的葉片干重，WA為剩余部分葉片干重。

相關計算公式如下：

比葉重（g/cm2）=WB（葉片重）/單位葉片面積（10×10×L）

單株葉面積（cm2）=（WA+WB）/比葉重

葉面積指數=單株葉面積/株距×行距

數據均采用Excel 2003軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同施硅量對水稻比葉重的影響

各試驗分別于水稻分蘗期、拔節期、灌漿期3個生育時期取樣計算比葉重，結果如表2所示。

由表2可知，整體來看，分蘗期水稻比葉重與土壤有效硅含量呈負相關，土壤中有效硅含量越高其比葉重越低。各試驗點未施硅（處理1，CK）比葉重比較，不同試驗點間相差較大，E3比葉重較E2高0.053 3 g/cm2、增幅為74%，較E1高0.030 8 g/cm2、增幅為33%。不同施硅量（處理2、3、4、5）處理比較，高肥力試驗點E1，隨著硅肥施用量的增加其比葉重呈先增后減的趨勢；肥力中等和偏下試驗點E2、E3隨著硅肥施用量的增加其比葉重呈遞增的趨勢。E1試驗點不同施硅量處理較CK（處理1）比葉重增加0.001 1～0.005 5 g/cm2，增幅1.17%～5.84%；E2試驗點不同施硅量處理較CK（處理1）比葉重增加0.010 1～0.013 8 g/cm2，增幅為14.09%～19.25%；E3試驗點不同施硅量處理較CK（處理1）比葉重增加0.012 0～0.029 7 g/cm2，增幅為9.60%～23.76%。由此表明，施硅對水稻比葉重影響明顯，土壤有效硅含量越低（E3）其比葉重隨施硅量增大而增加的幅度越大。

拔節期各試驗點CK處理比葉重相近，為0.096 1～0.098 9 g/cm2，由此說明無論土壤肥力高低，進入拔節期其葉片干物質的積累量相當。各試驗處理間比較，有效硅含量較低的E1和E3試驗點，施硅肥有利于提高水稻葉片干物質的積累，E1試驗點以處理3表現最好，E3試驗點處理5表現最好；而對于有效硅含量較高的E2試驗點，施硅肥也可提高葉片干物質的積累，隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重呈先增后減的趨勢。

灌漿期比葉重各試驗點CK處理間相差較大，E3試驗點較E2高0.019 0 g/cm2，增幅為19.17%，比E1高0.027 1 g/cm2，增幅為29.78%。各試驗處理間比較，E1和E2試驗點隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重呈先增后降的趨勢，且表現為土壤肥力高的田塊施用硅肥過量比葉重下降快。E3試驗點施用硅肥有利于水稻葉片干物質的積累，隨著施硅肥量的增加其比葉重相應增加。各試驗點不同施硅量處理較CK處理均有一定差異，E1試驗點各施硅肥處理較CK比葉重增加-0.001 0～0.003 0 g/cm2，增幅為-1.10%～3.30%；E2試驗點各施硅肥處理較CK比葉重增加-0.003 1～0.017 1 g/cm2，增幅為-3.13%～17.25%；E3試驗點，各施硅肥處理較CK比葉重增加0.001 8～0.020 9 g/cm2，增幅為1.52%～17.70%。結果表明，水稻灌漿期施硅肥對水稻比葉重有增長作用，同時也有抑制作用；肥力中等和中等以上的田塊（E1和E2），隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重先增后降，只有肥力中等偏下的田塊（E3）隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重持續增加。

陳進紅等[15]研究表明，低硅土壤中，隨著施硅量的增加水稻地上部分器官干物質量均有不同程度的增加。彭應財等[16]研究表明，氣孔密度與比葉重的相互制約關系似乎決定了不可能把較高的比葉重和較大的氣孔密度統一于一體；其中偏秈型品種有相當一部分既保持了較大的氣孔密度，又相對提高了比葉重，與本研究結果相符。

2.2 不同施硅量對水稻葉面積指數的影響

作物的產量隨葉面積指數的增大而提高。當葉面積指數增加到一定限度后，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產量反而下降。各試驗點分別于水稻分蘗期、拔節期、灌漿期3個生育時期取樣計算葉面積指數，結果如表3所示。由表3可知，從各試驗點處理1可以看出，水稻分蘗期、拔節期、灌漿期不同種植密度、不同土壤肥力對水稻葉面積指數影響明顯。種植密度相近時則肥力越高葉面積指數越大，肥力不同時則種植密度越高其葉面積指數越大。

不同施硅量對水稻不同時期葉面積指數影響明顯。對水稻葉面積指數與施硅量，按一元二次回歸方程模型進行模擬，擬合出葉面積指數（y）與施硅量（x）的一元二次效應方程（表4）。

由表4可知，在水稻分蘗期，硅肥施用量與水稻葉面積指數擬合程度較差，僅E1試驗點擬合程度相對較高，R2=0.76。進入拔節期各試驗硅肥施用量與水稻葉面積指數擬合程度明顯提高，E2試驗點擬合程度最高，R2=0.99；灌漿期各試驗硅肥施用量與水稻葉面積指數擬合程度總體提高，E1和E2試驗點R2>0.95，表明中等以上肥力田塊施用硅肥對水稻葉面積指數呈拋物線作用。

前人[5，17-19]的研究結果表明，抽穗期葉面積指數與產量信息呈拋物線關系，相關性達到顯著水平， 說明抽穗期葉面積指數是影響產量的主要因子之一，高產水稻群體存在適宜的葉面積指數范圍。葉面積指數分蘗期小于移栽期，從分蘗期開始隨著生育進程的推進葉面積指數增大，到孕穗期達最大值，其后隨著植株的衰老而開始減小，至成熟期減至最小值。水稻施用硅肥后，有利于提高光合速率。魏永華等[20]認為適當地提高葉面積可以促進有效穗數、穗粒數、穗實粒數的形成，提高結實率，但也會使千粒重略微降低。

2.3 不同施硅量對水稻產量結構形成的影響

試驗田于水稻收割前取考種樣，結果如表5所示。由表5可知，各試驗點有效穗表現為土壤肥力越高有效穗越多；不同硅肥施用量在各試驗中存在差異，E1試驗點表現為隨著硅肥施用量的增加有效穗呈先增后減的趨勢；E2和E3試驗點表現為隨著硅肥施用量的增加水稻有效穗持續增加。

各試驗點施硅肥處理的穗粒數較CK均有所增加。不同硅肥施用量對水稻穗粒數影響較明顯。各試驗點隨著硅肥施用量的增加其穗粒數均有不同程度的增加。

各試驗的結實率表現不一，隨著硅肥施用量增加，E1試驗點結實率提高，E2和E3試驗點結實率呈先增后降的趨勢。結果表明，施用一定量的硅肥可提高各試驗點的水稻結實率。

施用硅肥可增加水稻千粒重，施用硅肥處理較CK千粒重增加0.1～0.3 g。

隨著施硅量的增加理論產量也隨之增加。通過計算，E1試驗點各施硅肥處理理論產量較CK增幅為7.82%～14.69%，E2試驗點各施硅肥處理理論產量較CK增幅為1.15%～11.44%，E3試驗點各試施硅肥處理理論產量較CK增幅為10.02%～23.47%。這與李衛國等[21]研究結果一致，說明水稻施硅主要是通過增加結實率、每穗粒數、有效穗數、千粒重等指標來增加產量。從理論產量增幅來看，土壤有效硅含量越低施用硅肥增產潛力越大。

2.4 不同施硅量對水稻產量的影響

水稻成熟后實收計產，結果如表6所示。由表6可知，各試驗點不同施硅肥處理對水稻增產作用明顯。中高等肥力田塊施用硅肥增產幅度高于中等偏低肥力田塊。中高等肥力田塊水稻產量隨著硅肥施用量的增加呈先增后減的趨勢，中低等肥力田塊水稻產量隨著硅肥施用的增加產量也相應增加。E1試驗點增產最高的為處理4，增產1 333 kg/hm2，增幅為15.32%，處理2增產最低，增產300 kg/hm2，增幅為3.45%；E2試驗點增產最高的為處理3，增產1 333 kg/hm2，增幅為15.68%，處理5增產最低，增產900 kg/hm2，增幅為10.59%；E3試驗點增產最高的為處理5，增產810 kg/hm2，增幅為9.68%，處理2增產最低，增產333 kg/hm2，增幅為3.98%。結果表明，在中等施硅肥條件下水稻增產效益明顯，硅肥用量過高或過低產量均降低，這與商全玉等[22]、張國良等[8]的研究結果一致。

不同類型田塊綜合分析，有效硅含量處于臨界值周圍的土壤，施用硅肥均表現出良好的增產作用，且肥力高的田塊增產幅度高于肥力中等偏低田塊。

3 小結與討論

水稻施用硅肥能有效地增加單株穗粒數和千粒重，對水稻增產作用明顯。肥力高的田塊施用硅肥增產幅度高于肥力低的田塊，但高肥力田塊水稻產量隨著硅肥施用量的增加呈先增后降的趨勢，肥力低的田塊水稻產量隨著硅肥施用的增加產量持續增加。綜合分析，施硅后水稻增產幅度為3.45%～15.68%。

不同土壤肥力條件、不同時期施硅對水稻比葉重的影響不同。分蘗期同等施硅肥量土壤養分含量低、有效硅含量低的田塊其比葉重增幅較大，為9.60%～23.76%；至水稻灌漿期，不同的施硅肥量對水稻比葉重有增長作用，同時也有抑制作用；肥力中等和中等以上肥力田塊其比葉重隨著硅肥施用量的增加反而有所下降，肥力中等偏下田塊隨著硅肥施用量的增加其比葉重持續增加。

不同種植密度、不同土壤肥力對水稻葉面積指數影響明顯。水稻分蘗期、拔節期、灌漿期，種植密度相近時則肥力越高葉面積指數越大，肥力不同時則種植密度越高其葉面積指數越大。不同肥力田塊施硅肥對水稻葉面積指數均呈拋物線作用，中等以上肥力田塊施用硅肥對葉面積指數影響擬合程度高，肥力中等以下田塊擬合程度較差。

潛江市有效硅含量處于臨界值95～100 mg/kg[23]，施用硅肥均表現出良好的增產作用，建議適宜的硅肥用量為有效硅（SiO2）15～30 kg/hm2。

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