幾種新型肥料對水稻產量及稻米鎘含量的影響

袁國飛，聶凌利，駱 堂，劉建華，肖 歡，敖和軍*

(1.湖南省種子質量檢測中心，湖南長沙 410006；2.湖南農業大學農學院，湖南長沙 410128；3.南方糧油作物協同創新中心，湖南長沙 410128)

我國是世界上最大的稻米生產國和消費國，全國有超過60%的人口以稻米為主食，因此水稻生產在保障糧食安全中起著至關重要的作用[1]。在農業生產中，肥料作為作物的“糧食”，既能為作物提供充足的養分，也能改良其生態環境[2]。近年來，我國的環境污染問題日益突出，工業“三廢”的不合理排放、固體廢棄物的處理不善、污水灌溉等，使得土壤中重金屬含量急劇增加[3]。隨著“鎘大米”等事件的發生，重金屬污染引起了社會各界的廣泛關注，也引起了新型肥料對鎘污染土壤治理的研發和使用。研究表明，新型肥料能促進水稻生長[4]、提高水稻產量[5]、改良水稻品質[6]。陳雪麗等[7]研究發現，新型肥料能提高水稻的養分利用率，并減少化肥的使用。湯海濤等[8]研究表明，施用葉面肥能使稻米中鎘含量降低18.11%左右，并提高水稻產量。還有研究發現，土壤改質肥能明顯提高土壤pH，促進土壤中重金屬形成氧化物沉淀，有效降低其交換態含量，同時通過生物化學作用形成一些高分子聚合物，與重金屬形成絡合物而使其固定，影響植物對重金屬吸收[9]。有研究表明，微生物的生物吸附機制是植物降低金屬吸收的一個重要原因，主要通過物理吸附和生物代謝累積在微生物細胞內來降低植物重金屬含量[10-12]。金屬離子可通過配位、 螯合與離子交換、 物理吸附及微沉淀等作用中的一種或幾種復合至細胞表面，減少土壤中鎘等金屬離子的有效態含量，減少水稻對鎘的吸收積累[13]。新型肥料可以抑制水稻對土壤中鎘的吸收，對降低稻米中的鎘含量有較顯著的作用，因此，通過新型肥料改善水稻的生態栽培環境來保障水稻產量和降低稻米中鎘含量的影響具有重要意義，以期為重金屬污染稻田修復技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗材料供試品種：早稻品種為陸兩優996；晚稻品種為五優308。供試肥料：生物酵素有機肥；納提諾葉肥有效成分(pH：6.3，有效成分：有機質90%、全氮8%、全磷2%、全氧化鉀2%)；納提諾果肥(pH：5.7，有效成分：有機質90%、全氮4%、全磷5%、全氧化鉀2%)；納提諾土壤改質肥有效成分：(pH：7.7，有效成分：有機質81%、全氮5%、全磷4%、全氧化鉀2%)。

1.2試驗設計試驗于2016年在益陽赫山區建豐村進行大田小區試驗，供試土壤肥力水平中等、均勻。試驗共設置5個處理，分別為F1(分蘗期追施生物酵素有機肥)、F2(分蘗期、拔節期、孕穗期追施葉面肥)、F3(抽穗期追施果肥)、F4(分蘗期、拔節期、孕穗期追施土壤改質肥)，CK(不追肥對照)，具體施肥量見表1。試驗采用隨機區組排列，3次重復，區間留走道，小區間做埂，小區面積20 m2。早稻采用軟盤育秧，于4月2日播種，4月23日移栽；晚稻采用軟盤育秧，于6月26日播種，7月24日移栽。株行距為13.3 cm×20.0 cm，在分蘗盛期曬田，移栽前施750 kg/hm2阿波羅復合肥，其他栽培管理技術措施參考當地標準。

表1 試驗設計

1.3測定方法與指標

1.3.1產量及產量構成因素。在成熟期，從各小區取10蔸水稻樣品，記錄每蔸有效穗數，脫粒后用水選法分為實粒與秕粒并分別計數。在各小區選取5 m2測產，分別脫粒曬干后稱重。

1.3.2鎘含量測定。將脫粒后的籽粒打成糙米，將烘干后的糙米用不銹鋼粉碎機粉碎，過100目篩，用濃硝酸與高氯酸(V硝酸∶V高氯酸=4∶1)濕法消解，采用ICP-MS測定樣品鎘含量。

1.4數據統計分析試驗數據采用SAS 9.4中Mixed model進行分析。

2 結果與分析

2.1幾種新型肥料對早稻產量及其構成的影響由表2可知，施用新型肥料能提高早稻的產量，施用葉面肥的處理產量最高，為9 362.37 kg/hm2，不施肥產量最低，為6 413.77 kg/hm2，且顯著低于其他施肥處理。有效穗數最高的是施用葉面肥的處理，為475.1穗/m2，施用有機肥的處理有效穗數最低，為387.5穗/m2，其余處理間差異不顯著。施肥處理的每穗粒數均顯著高于不施肥處理，其中以施用有機肥的每穗粒數最高，為123.3粒，不施肥最低，為89.8粒。施用葉面肥和果肥的單位面積穎花數顯著高于其他處理，分別為5.78萬、5.46萬個/m2。結實率以施用有機肥最高，為75.4%，比不施肥處理高20.1%，各處理間粒重和收獲指數差異不顯著。

表2 不同新型肥料對早稻產量及其構成的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercase letters at the same column stand for significant differences at 0.05 level

2.2不同新型肥料對晚稻產量及其構成的影響表3顯示，施用葉面肥對晚稻的增產效果最佳，為11 405.18 kg/hm2，比不施肥高37.62%，不施肥處理的單位面積穎花數和結實率最低，分別為4.61萬個/m2、70.0%。單位面積有效穗數以施用土壤改質肥的較高，為331.2穗/m2，最低為施用果肥處理，為260.5穗/m2。施用葉面肥能得到最大的每穗粒數，為187.2粒，顯著高于施有機肥、土壤改質肥及不施肥處理。單位面積穎花數以施用葉面肥最高，為5.69萬個/m2，且顯著高于其他處理。

表3 不同新型肥料對晚稻產量及其構成的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercase letters at the same column stand for significant differences at 0.05 level

2.3不同新型肥料對早稻成熟期鎘含量的影響由表4可知，早稻根中鎘含量以施用有機肥最低，為2.91 mg/kg，顯著低于其他處理，最高的是施用葉面肥處理，為4.13 mg/kg。莖的鎘含量以施用果肥和土壤改質肥的含量較低，分別為0.87和0.82 mg/kg，比其他處理低0.15～0.63 mg/kg。不施肥處理葉中鎘含量最高，為0.38 mg/kg，施用果肥最低，為0.22 mg/kg。糙米中鎘含量以施用果肥和土壤改質肥較低，分別為0.18和0.20 mg/kg，顯著低于其他處理。

表4 不同新型肥料對早稻鎘含量的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercase letters at the same column stand for significant differences at 0.05 level

2.4不同新型肥料對晚稻成熟期鎘含量的影響由表5可知，晚稻根中的鎘含量以不施肥最高，為2.61 mg/kg，顯著高于其他施肥處理。施用有機肥的莖稈中鎘含量最高，比其他處理高0.25～0.39 mg/kg。施用果肥、土壤改質肥的糙米中鎘含量較低，分別為0.19和0.18 mg/kg，不施肥處理糙米鎘含量最高，為0.28 mg/kg。

表5不同新型肥料對晚稻鎘含量的影響

Table5EffectofdifferentnewfertilizersonCdcontentoflaterice

mg/kg

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercase letters at the same column stand for significant differences at 0.05 level

2.5不同新型肥料對早、晚稻鎘積累量的影響由圖1可知，早、晚稻糙米鎘積累量從大到小依次為葉面肥、有機肥、不施肥、果肥、土壤改質肥。以施用葉面肥處理糙米的鎘積累量最多，早、晚稻糙米鎘積累量分別為0.28、0.29 mg/m2，與其他處理差異均達到顯著水平。施用果肥和土壤改質肥的早、晚稻糙米鎘積累量較少，早稻以施用果肥最少，晚稻以施用土壤改質肥最少，糙米鎘積累量均為0.17 mg/m2。

圖1 不同新型肥料對早、晚稻鎘積累量的影響Fig.1 Effect of different new fertilizers on Cd accumulation of early rice and late rice

3 結論與討論

施用新型肥料能提高水稻的產量，與不施肥處理相比，早稻可增產34.97%～45.97%，晚稻可增產10.76%～37.62%，早、晚稻均以施用葉面肥的增產效果最好，產量分別為9 362.37、11 405.18 kg/hm2。有研究發現[14]，葉面肥對作物具有保根護根、增蘗、抗寒等作用，能有效提高光合利用率，促進作物生長發育，達到增產增效的目的。該試驗中，早稻生育期氣溫較低，葉面肥能保溫抗寒，促進水稻生長發育，有利于水稻產量的形成。施用新型肥料增產主要是提高有效穗數和每穗粒數，增加單位面積穎花數來提高產量，這與蘇瑞芳等[15]的研究基本相同。

有機肥、葉面肥、果肥和土壤改質肥均能降低稻米中鎘含量，早、晚稻分別以果肥、土壤改質肥的降鎘效果最好，分別比不施肥少45.45%、35.71%，且稻米鎘含量均為0.18 mg/kg，可能是影響了鎘在水稻植株內的轉運作用，這與江巧君等[16]的研究結果是一致的。該試驗表明有機肥和葉面肥的降鎘效果較果肥和土壤改質肥效果不顯著，可能是有機肥和葉面肥促進了水稻的物質吸收，進而也加強了對鎘的吸收。水稻中，各器官的鎘含量從高到低依次為根、莖、葉、糙米，這與文志琦等[17]的研究一致。

施肥能促進水稻生長發育，但不正確的施肥方式和不同的肥料種類也會增加水稻對鎘的吸收。水稻高產與降低重金屬含量存在一定的拮抗作用，有機肥與葉面肥能提高水稻產量，但稻米鎘含量較高；果肥和土壤改質肥增產效果不顯著，但對稻米的降鎘效果較好，因此，施用果肥既能增產，也能有效降低稻米鎘含量，是一種高產、優質的新型肥料。

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