機直播早秈稻施硅的增產效應及其生理生態特性研究

鄭厚亮 王文霞 王建忠 劉宏志 鄧偉明 陳福祥 舒伍星 曾研華

（1江西成新農場，南昌330125；2江西農業大學/教育部作物生理生態與遺傳育種重點實驗室，南昌330045；3余江縣農業局，江西 余江 335200；＃共同第一作者；*通訊作者：zyh74049501@163.com）

水稻是典型的喜硅作物，硅素是水稻生長的有益元素，在水稻高產、穩產、抗病、抗蟲、抗倒伏等方面都具有一定的作用[1]。韓國、朝鮮、菲律賓、泰國等產稻國已把硅肥列為繼氮磷鉀之后的第四大元素肥料[2-3]。在中國南方稻區，由于風化和淋溶作用比較強烈，導致土壤脫硅，使得有效硅含量降低[4]，影響了產量。此外，水稻病蟲害的發生日益嚴重，導致稻瘟病和紋枯病的發病率和病情指數均增加[5-7]，有些生理性病害如水稻胡麻葉斑病的發生，也與土壤中硅素不足有關[8-9]，使得硅素成為水稻高產穩產的重要限制因子。研究硅肥對水稻生長發育及其增產效應具有重要意義。劉奇華等[10]研究發現，葉面施硅可顯著提高水稻劍葉SPAD值及葉片、莖鞘、穗的干物質量，產量也得到顯著提高。謝凡等[11]研究結果表明，適量增施硅肥能促進水稻對養分的吸收積累，促進雙季水稻產量的提高。但對水稻施硅肥增產效應的農藝特性以及生理生態特征缺乏深入的研究，尤其是在直播條件下。水稻直播方式因省工、省力、省時等特性，深受稻農推崇，直播稻面積逐年擴大，而早稻直播面積占有絕大部分的比例。但直播稻生產中植株后期存在倒伏問題，影響了直播稻產量的穩定性。因此，本研究在機直播種植條件下，以常規早秈稻品種江早361為材料，研究了增施硅肥對直播稻養分吸收、根系性狀、株型特征、光合性能及產量形成的影響，以期探明機直播條件下早秈稻增施硅肥的增產效應及其生理生態特征，為直播稻高產穩產下的硅素培肥提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試品種及土壤

試驗于2017年在江西省成新農場農業科學研究所試驗基地（116°15 "E，28°92 "N）進行。供試品種為秈型常規稻江早361（由南昌市農業科學院提供），土壤為湖區水稻土，常年水稻連作。土壤基礎肥力：pH值4.49，有機質 31.35 g/kg，堿解氮 122.80 mg/kg，有效磷41.00 mg/kg，速效鉀 88.10 mg/kg。

1.2 試驗設計與田間管理

試驗設置2個處理：正常施肥（CK）、增施硅肥處理（Si）。硅肥處理在正常施肥基礎上，每667 m2基施“驅邪歸正”3 kg，葉面噴施“歸欣甲”（武漢市沃農肥業有限公司生產?！膀屝皻w正”主要成分：硅（Si）≥20%，鉀（K2O）≥8%，控旺因子≥1%，抗倒因子≥2%，生物促生素≥1%及其他有益元素適量；“歸欣甲”為中量元素粉劑肥料，主要成分為：硅（Si）≥20%，鉀（K2O）≥8%。每個處理設4次重復，小區面積為24 m2，于4月6日機直播，播種量為37.5 kg/hm2，行株距25 cm×14 cm。播前每667 m2施25.0 kg生石灰調酸，每667 m2施45%復合肥22.5 kg作基肥，2葉1心期每667 m2追施7.5 kg尿素，每667 m2追施12.5 kg尿素作分蘗肥，每667 m2追施尿素和氯化鉀各5.0 kg作穗肥。播種后保持田間畦面濕潤無積水，3葉期淺水灌溉，夠苗曬田，孕穗期淺水保胎，抽穗后干濕交替灌溉。其他措施按常規高產栽培要求進行。

表1 硅肥增施對產量及構成因素的影響

表2 增施硅肥對水稻干物質積累的影響

表3 增施硅肥對水稻根系性狀的影響

表4 增施硅肥對水稻莖稈形態的影響

1.3 測定項目和方法

1.3.1 考種及測產

收獲前每小區調查80叢有效穗數，按平均數法取樣5叢進行考種，每小區收割200叢，脫粒后曬干稱量測產。

1.3.2 干物質生產及養分吸收

于抽穗期、成熟期每處理按平均莖蘗數取代表性植株5叢，除去地下部分，按莖、葉、穗分裝。在烘箱內105℃殺青30 min后于80℃條件下烘干至恒質量后稱重并粉碎、過0.2 mm篩，植株全氮用Foss-2300全自動定氮儀測定，全磷采用鉬藍比色法測定，全鉀用火焰光度計測定，植株硅的測定參照戴偉民等[12]的測定方法。

1.3.3 根系性狀

于分蘗盛期、抽穗期按平均數法取樣3叢進行根量分析，用ɑ-萘胺法測定根系氧化力。

1.3.4 株型特征與光合性能

于抽穗期選取代表性植株采用Li-6400光合儀測定劍葉光合速率，每小區測15次，取其平均值。取植株15叢測定主莖各節間長度、質量及充實度（長度與質量的比值），測定主莖葉片長寬與葉片開張角。

1.4 數據分析

試驗數據利用Excel 2007、SPSS 16.0軟件進行處理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 增施硅肥對水稻產量形成的影響

由表1可知，與對照相比，增施硅肥可顯著增加水稻產量，增幅達13.18%；從產量構成因素來看，與不施硅肥對照相比，增施硅肥增加了水稻的有效穗數、每穗粒數、結實率和千粒重，且有效穗數和每穗粒數的差異達顯著水平。說明增施硅肥有利于水稻穗粒協調，從而獲得高產。

從表2可見，與對照相比，增施硅肥增加了抽穗期、成熟期及花后階段（抽穗-成熟期）的干物質積累量，且成熟期和花后干物質積累的差異達顯著水平，同時也顯著提高了成熟期籽粒干物質積累量及收獲指數。說明增施硅肥有助于促進花后干物質生產，提高穗部籽粒的干物質積累。

2.2 增施硅肥對水稻根系性狀的影響

由表3可知，與對照相比，增施硅肥的處理水稻單株根系質量顯著增加，增幅為19.23%；同時，增施硅肥有利于增加分蘗期與抽穗期的水稻根系氧化力，差異均達顯著水平。說明增施硅肥不僅能促進水稻根系的發育，增加根量，而且增強了根系活力，延長了根系功能期。

2.3 硅肥增施對水稻莖稈形態的影響

由表4可知，與不施硅肥相比，增施硅肥后莖稈各節間長度有所減少，且倒4至倒2節間長度顯著降低，同時莖稈質量和充實度提高，其中下部節間（倒3至倒1節間）增幅明顯，莖稈質量增加9.22%～34.35%、莖稈充實度增加16.72%～25.36%。說明增施硅肥有利于縮短莖稈節間長度，促進基部節間充實，能夠提高植株的抗倒伏能力。

2.4 增施硅肥對水稻葉片形態與光合性能的影響

由表5可知，與不施硅肥對照相比，增施硅肥后水稻葉片開張角下降顯著，但葉片長度與寬度均增加，且葉寬增幅顯著，達7.14%；此外，增施硅肥有利于提高葉面積指數和水稻葉片劍葉光合速率。說明增施硅肥能改善水稻株型，改善植株受光姿態，提高光合作用。

表5 硅肥增施對水稻葉片形態與光合性能的影響

表6 增施硅肥對水稻養分吸收的影響 （t/hm2）

2.5 增施硅肥對水稻養分吸收量的影響

由表6可知，與對照相比，增施硅肥對水稻秸稈氮和鉀的養分吸收量無明顯影響，而磷和硅的吸收量有明顯的增加，增幅分別為14.29%和9.04%；與不施硅肥對照相比，增施硅肥后水稻籽粒氮、磷、鉀和硅的養分吸收量均有明顯增加，均達顯著水平。說明增施硅肥有助于促進籽粒養分吸收。

3 討論與結論

水稻產量不僅與自身遺傳特性有關，還與栽培措施有關。合理施肥是水稻產量形成的重要因素[13]。關于硅肥施用與水稻產量的關系，有研究表明，適量施用硅肥可促進水稻早生快發，提高莖蘗成穗率，增加有效穗數、穗粒數和千粒重，從而提高水稻產量[14]。張軍[15]研究表明，硅肥基施可顯著提高水稻抗病能力，增強水稻抗倒性。本研究結果亦表明，在南方稻區增施硅肥可促進早秈稻增產，增幅可達13.18%，與其穗粒結構協調有關。施硅能提高花后干物質生產，促進籽粒干物質的積累。說明生產中應重視硅肥的施用[16]。

水稻產量形成與其生長發育、生理生態特性密切相關[17-19]。李克仁[20]研究認為，水稻吸收硅肥可增強根系活力，使葉片直立，夾角縮小，達到理想的生長態勢。汪本福等[19]研究得出，硅氮肥配施可提高水稻的光合特性，增強葉片的功能期。本研究認為，施硅肥可以促進早秈稻的根系發育，增強根系活力，通過縮短莖稈節間長度，促進基部節間充實，從而提高植株抗倒伏能力。同時，施硅能夠改善水稻株葉形態及群體冠層受光姿態，提高光能利用率。此外，增施硅肥有助于提高籽粒氮、磷、鉀和硅素的養分吸收。本研究結果可為直播稻生產的后期倒伏問題提供抗倒途徑。