幾種新型肥料對(duì)水稻產(chǎn)量及稻米鎘含量的影響

袁國(guó)飛，聶凌利，駱 堂，劉建華，肖 歡，敖和軍*

(1.湖南省種子質(zhì)量檢測(cè)中心，湖南長(zhǎng)沙 410006；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128；3.南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南長(zhǎng)沙 410128)

我國(guó)是世界上最大的稻米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，全國(guó)有超過(guò)60%的人口以稻米為主食，因此水稻生產(chǎn)在保障糧食安全中起著至關(guān)重要的作用[1]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，肥料作為作物的“糧食”，既能為作物提供充足的養(yǎng)分，也能改良其生態(tài)環(huán)境[2]。近年來(lái)，我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，工業(yè)“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(fā)生，重金屬污染引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，也引起了新型肥料對(duì)鎘污染土壤治理的研發(fā)和使用。研究表明，新型肥料能促進(jìn)水稻生長(zhǎng)[4]、提高水稻產(chǎn)量[5]、改良水稻品質(zhì)[6]。陳雪麗等[7]研究發(fā)現(xiàn)，新型肥料能提高水稻的養(yǎng)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(chǎn)量。還有研究發(fā)現(xiàn)，土壤改質(zhì)肥能明顯提高土壤pH，促進(jìn)土壤中重金屬形成氧化物沉淀，有效降低其交換態(tài)含量，同時(shí)通過(guò)生物化學(xué)作用形成一些高分子聚合物，與重金屬形成絡(luò)合物而使其固定，影響植物對(duì)重金屬吸收[9]。有研究表明，微生物的生物吸附機(jī)制是植物降低金屬吸收的一個(gè)重要原因，主要通過(guò)物理吸附和生物代謝累積在微生物細(xì)胞內(nèi)來(lái)降低植物重金屬含量[10-12]。金屬離子可通過(guò)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(fù)合至細(xì)胞表面，減少土壤中鎘等金屬離子的有效態(tài)含量，減少水稻對(duì)鎘的吸收積累[13]。新型肥料可以抑制水稻對(duì)土壤中鎘的吸收，對(duì)降低稻米中的鎘含量有較顯著的作用，因此，通過(guò)新型肥料改善水稻的生態(tài)栽培環(huán)境來(lái)保障水稻產(chǎn)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(fù)技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

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

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2016年在益陽(yáng)赫山區(qū)建豐村進(jìn)行大田小區(qū)試驗(yàn)，供試土壤肥力水平中等、均勻。試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，分別為F1(分蘗期追施生物酵素有機(jī)肥)、F2(分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期追施葉面肥)、F3(抽穗期追施果肥)、F4(分蘗期、拔節(jié)期、孕穗期追施土壤改質(zhì)肥)，CK(不追肥對(duì)照)，具體施肥量見(jiàn)表1。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，區(qū)間留走道，小區(qū)間做埂，小區(qū)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(fù)合肥，其他栽培管理技術(shù)措施參考當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3測(cè)定方法與指標(biāo)

1.3.1產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。在成熟期，從各小區(qū)取10蔸水稻樣品，記錄每蔸有效穗數(shù)，脫粒后用水選法分為實(shí)粒與秕粒并分別計(jì)數(shù)。在各小區(qū)選取5 m2測(cè)產(chǎn)，分別脫粒曬干后稱重。

1.3.2鎘含量測(cè)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(jī)粉碎，過(guò)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(cè)定樣品鎘含量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 9.4中Mixed model進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1幾種新型肥料對(duì)早稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響由表2可知，施用新型肥料能提高早稻的產(chǎn)量，施用葉面肥的處理產(chǎn)量最高，為9 362.37 kg/hm2，不施肥產(chǎn)量最低，為6 413.77 kg/hm2，且顯著低于其他施肥處理。有效穗數(shù)最高的是施用葉面肥的處理，為475.1穗/m2，施用有機(jī)肥的處理有效穗數(shù)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(shù)均顯著高于不施肥處理，其中以施用有機(jī)肥的每穗粒數(shù)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(shù)顯著高于其他處理，分別為5.78萬(wàn)、5.46萬(wàn)個(gè)/m2。結(jié)實(shí)率以施用有機(jī)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(shù)差異不顯著。

表2 不同新型肥料對(duì)早稻產(chǎn)量及其構(gòu)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(duì)晚稻產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響表3顯示，施用葉面肥對(duì)晚稻的增產(chǎn)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(shù)和結(jié)實(shí)率最低，分別為4.61萬(wàn)個(gè)/m2、70.0%。單位面積有效穗數(shù)以施用土壤改質(zhì)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(shù)，為187.2粒，顯著高于施有機(jī)肥、土壤改質(zhì)肥及不施肥處理。單位面積穎花數(shù)以施用葉面肥最高，為5.69萬(wàn)個(gè)/m2，且顯著高于其他處理。

表3 不同新型肥料對(duì)晚稻產(chǎn)量及其構(gòu)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(duì)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(jī)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(zhì)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(zhì)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(duì)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(duì)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(jī)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(zhì)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(duì)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(duì)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(jī)肥、不施肥、果肥、土壤改質(zhì)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(dá)到顯著水平。施用果肥和土壤改質(zhì)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(zhì)肥最少，糙米鎘積累量均為0.17 mg/m2。

圖1 不同新型肥料對(duì)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(jié)論與討論

施用新型肥料能提高水稻的產(chǎn)量，與不施肥處理相比，早稻可增產(chǎn)34.97%～45.97%，晚稻可增產(chǎn)10.76%～37.62%，早、晚稻均以施用葉面肥的增產(chǎn)效果最好，產(chǎn)量分別為9 362.37、11 405.18 kg/hm2。有研究發(fā)現(xiàn)[14]，葉面肥對(duì)作物具有保根護(hù)根、增蘗、抗寒等作用，能有效提高光合利用率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，達(dá)到增產(chǎn)增效的目的。該試驗(yàn)中，早稻生育期氣溫較低，葉面肥能保溫抗寒，促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育，有利于水稻產(chǎn)量的形成。施用新型肥料增產(chǎn)主要是提高有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)，增加單位面積穎花數(shù)來(lái)提高產(chǎn)量，這與蘇瑞芳等[15]的研究基本相同。

有機(jī)肥、葉面肥、果肥和土壤改質(zhì)肥均能降低稻米中鎘含量，早、晚稻分別以果肥、土壤改質(zhì)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(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)作用，這與江巧君等[16]的研究結(jié)果是一致的。該試驗(yàn)表明有機(jī)肥和葉面肥的降鎘效果較果肥和土壤改質(zhì)肥效果不顯著，可能是有機(jī)肥和葉面肥促進(jìn)了水稻的物質(zhì)吸收，進(jìn)而也加強(qiáng)了對(duì)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(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育，但不正確的施肥方式和不同的肥料種類也會(huì)增加水稻對(duì)鎘的吸收。水稻高產(chǎn)與降低重金屬含量存在一定的拮抗作用，有機(jī)肥與葉面肥能提高水稻產(chǎn)量，但稻米鎘含量較高；果肥和土壤改質(zhì)肥增產(chǎn)效果不顯著，但對(duì)稻米的降鎘效果較好，因此，施用果肥既能增產(chǎn)，也能有效降低稻米鎘含量，是一種高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的新型肥料。

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