硅肥對優(yōu)質(zhì)稻壯香優(yōu)白金5 稻米品質(zhì)的影響

程方偉，謝東婕，楊欣欣，徐安杰，賓士友，何禮健，鄭浩，韋善清，梁和，袁鵬麗，江立庚，3?

(1 廣西大學農(nóng)學院，廣西 南寧 530004；2 廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳，廣西 南寧 530021；3 廣西農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點實驗室，廣西 南寧 530004)

水稻是世界上主要的糧食作物，為全世界人口提供50%以上的糧食，是大多數(shù)亞洲人的主食[1]。隨著經(jīng)濟發(fā)展和人們生活水平的提高，稻米品質(zhì)越來越受到重視。硅是水稻生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素，在水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成中起到重要作用[2－6]。生產(chǎn)中氮肥的大量施用，往往使土壤中氮硅比例失衡[2]，因此生產(chǎn)中施用硅肥成為一項重要的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培措施。

施用硅肥的效果因氣候、土壤、環(huán)境等因素而不同。在施硅量0～90 kg/hm2范圍內(nèi)，水稻產(chǎn)量隨著施用量增加而增加，但施硅量大于90 kg/hm2時，產(chǎn)量下降[3]。鄧接樓等[4]發(fā)現(xiàn)，硅肥施用量在0～120 kg/hm2時，水稻產(chǎn)量隨著施用量增加而增加，而在120～200 kg/hm2，水稻產(chǎn)量隨著施用量增加而下降，但均高于不施硅肥處理。在稻米品質(zhì)方面，Yan等[5]發(fā)現(xiàn)，施用硅肥可以提高稻米的精米率、整精米率、糙米率，降低稻米堊白度、堊白率。杜同慶等[6]研究表明，硅肥施用能降低稻米直鏈淀粉含量、堊白率、堊白度。由于長期種植水稻，稻田土壤中往往缺少有效硅，土壤中有效硅含量成為制約水稻產(chǎn)量的重要因素。在我國北方地區(qū)，一般認為土壤有效硅在250 mg/kg 以下時，硅肥施用增產(chǎn)效果顯著；而在我國南方地區(qū)，一般認為土壤有效硅在95 mg/kg 以下時，硅肥施用增產(chǎn)效果顯著。不同地區(qū)，不同生態(tài)系統(tǒng)間仍有較大差異，增產(chǎn)幅度也各有不同。

壯香優(yōu)白金5 系由廣西白金種子股份有限公司于2017 年選育的優(yōu)質(zhì)水稻新品種，2019 年通過廣西水稻新品種審定(桂審稻2019081 號)。該品種在廣西南寧種植，早稻生育期119 d，晚稻113 d，有效穗數(shù)277.5 萬/hm2，株高107.5 cm，每穗總粒數(shù)159.0粒，糙米率83.3%，整精米率61.1%，堊白度0.7%，透明度1 級，堿消值7.0 級，膠稠度70 mm，直鏈淀粉含量18.6%，粒長7.0 mm，長寬比3.5，符合部標優(yōu)質(zhì)二等食用長粒形秈稻品種品質(zhì)要求。為了明確硅肥對該品種稻米品質(zhì)的影響，筆者開展2 個硅肥品種、4 個硅肥施用量的田間試驗，并測定相關(guān)品質(zhì)指標，以期為壯香優(yōu)白金5 的優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點與材料

試驗于2021 年早季在廣西大學農(nóng)學院試驗基地進行。3 月12 日育秧，3 月31 日移栽，7 月4 日收獲。試驗田0～15 cm 土壤基礎(chǔ)肥力為:pH6.4，有機碳含量15.3 g/kg，全氮含量1.9 g/kg，堿解氮132.4 mg/kg，全磷20.7 g/kg，全鉀6.09 g/kg，有效硅168.3 mg/kg。供試水稻品種為優(yōu)質(zhì)稻壯香優(yōu)白金5，種子由廣西白金種子股份有限公司提供。

1.2 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)試驗設(shè)計，設(shè)施硅水平和硅肥品種2因素，硅肥施用量為主區(qū)，硅肥品種為副區(qū)，3 次重復。硅肥施用量為: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)；硅肥品種為:先益農(nóng)忠誠顆粒硅肥(K1，SiO2>25%)、國正硅(K2，SiO2>29%)。試驗共7 個處理組合:①Si0不施硅肥；②Si1K1；③Si2K1；④Si3K1；⑤Si1K2；⑥Si2K2；⑦Si3K2。主區(qū)間用PVC 板隔開以防肥水串滲，主區(qū)內(nèi)不同副區(qū)間不插PVC 板。小區(qū)面積3.3 m×4.9 m(16.17 m2)。常規(guī)方法育秧，4 葉期左右人工移載，每小區(qū)移栽11 行，每行35 株，每小區(qū)共385 穴。

氮磷鉀施肥量為尿素326 kg/hm2、過磷酸鈣642 kg/hm2、氯化鉀300 kg/hm2。氮肥50%作基肥，30%作分蘗肥，20%作穗肥；硅肥和磷肥作為基肥一次性施入；鉀肥50%作基肥，30%作分蘗肥，20%作穗肥。3 月29 日施基肥，4 月22 日施分蘗肥，5 月16 日施穗肥。根據(jù)病蟲害發(fā)生情況進行集中防治，其他大田管理按照當?shù)馗弋a(chǎn)習慣進行。

1.3 測定項目與方法

稻谷曬干儲存3 個月后，每小區(qū)隨機取稻谷3 kg 測定稻米品質(zhì)性狀。測定內(nèi)容包括:粒長、粒寬、長寬比、糙米率、精米率、整精米率、堊白率、堊白度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量、RVA 譜。

精米率:稱取潔凈稻谷樣品每份140 g，重復2次，后使用浙東糧檢儀器廠生產(chǎn)的LTJM－18 型精米機磨成精米。

精米率(%)＝精米重量(g)/140(g)×100。

糙米率:稱取潔凈稻谷樣品每份140 g，重復2次，后使用臺州市路橋農(nóng)奧糧儀廠生產(chǎn)的JC－JLG型礱谷機磨成糙米。

糙米率(%)＝糙米重量(g)/140(g)×100。

整精米率、堊白率、堊白度通過“杭州萬深SCE 型大米外觀品質(zhì)檢測分析儀系統(tǒng)”進行掃描測定。

直鏈淀粉含量:使用山東方科儀器有限公司生產(chǎn)的FK－DF300 直鏈淀粉測定儀測定。

蛋白質(zhì)含量:將精米磨成粉末后，通過濃H2SO4－H2O2法對植物樣本進行消煮，提取出植物氮。然后使用北京寶德儀器公司的流動化學分析儀(BDF1A－9000)測定氮含量，再通過精米樣品的氮含量乘系數(shù)5.95，換算出蛋白質(zhì)含量。

RVA 譜:采用瑞典波通儀器公司生產(chǎn)的Super－4 型RVA 快速測定儀測定，內(nèi)容包括:峰值粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值、消減值、回復值、峰值時間、糊化溫度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019 軟件進行數(shù)據(jù)整理，使用DPS 2020.03.25 進行方差分析和多重比較(LSD 法)，使用SPSS17.0 進行相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對稻米外觀品質(zhì)的影響

由表1 可知，施用硅肥降低了稻米堊白率、堊白度，而對粒長、粒寬、長寬比沒有顯著影響。與Si0比，Si1、Si2、Si3 處理堊白率分別減少了31.3%、28.0%、22.3%，堊白度分別減少了29.4%、18.0%、3.4%。方差分析表明，堊白率和堊白度處理間均達5%差異顯著水平。

表1 稻米外觀品質(zhì)比較Table 1 Comparison of appearance quality of grain

2.2 對稻米加工品質(zhì)的影響

表2 表明，施用硅肥對精米率、糙米率、整精米率均沒有顯著影響。

表2 稻米加工品質(zhì)的變化Table 2 Changes of grain processing quality %

2.3 對稻米營養(yǎng)和食味品質(zhì)的影響

表3 表明，不同處理稻米直鏈淀粉含量的差異達到顯著水平；施用硅肥對稻米蛋白質(zhì)含量有一定的促進作用，但未達到顯著水平。各處理間直鏈淀粉含量由大到小依次是:Si0>Si3K1>Si3K2>Si2K1>Si2K2>Si1K2>Si1K1，范圍在21.17%～23.30%之間，與Si0 比較，Si1、Si2、Si3 直鏈淀粉含量分別降低了7.08%、4.4%、4.6%，即隨硅肥施用量的增加，其效應(yīng)呈下降趨勢。

表3 稻米營養(yǎng)和食味品質(zhì)的變化Table 3 Changes of nutrition and taste quality of grain %

2.4 對稻米RVA 譜特征值的影響

由表4 可知，各處理稻米峰值粘度、最低粘度、最終粘度、消減值、崩解值均以Si0 處理最高，施用硅肥后呈降低趨勢。稻米的回復值隨硅肥施用量的增加呈上升趨勢。方差分析表明，Si0 與Si1、Si2、Si3 的峰值粘度、糊化溫度、崩解值、消減值差異達5%顯著水平，Si0 與Si1、Si2、Si3 的最低粘度、最終粘度差異達1%顯著水平。分析表明，施用硅肥顯著降低稻米峰值粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值、消減值，提高糊化溫度，在一定程度上提高了稻米回復值、峰值時間。

表4 稻米RVA 譜特征值的變化Table 4 Changes of RVA spectrum characteristic viscosity of grain

2.5 稻米直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量與RVA 的相關(guān)性

相關(guān)分析可知(表5)，稻米直鏈淀粉含量與蛋白質(zhì)含量呈極顯著負相關(guān)，并與稻米RVA 特征值間存在著顯著相關(guān)性，RVA 特征值間也存在顯著相關(guān)性。

表5 稻米直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量與RVA 的相關(guān)分析Table 5 Correlation analysis between rice amylose content and protein content and RVA

直鏈淀粉和糊化溫度呈極顯著負相關(guān)，與回復值呈顯著負相關(guān)，與峰值粘度、崩解值呈顯著正相關(guān)；蛋白質(zhì)含量與峰值粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值呈顯著負相關(guān)，與回復值、糊化溫度呈顯著或極顯著正相關(guān)。

RVA 特征值間，峰值粘度與最低粘度、崩解值、最終粘度呈極顯著正相關(guān)，與回復值、糊化溫度呈極顯著負相關(guān)；最低粘度與崩解值和最終粘度呈極顯著正相關(guān)，與回復值、糊化溫度呈顯著或極顯著負相關(guān)；崩解值與最終粘度呈極顯著正相關(guān)，與回復值和糊化溫度、峰值時間呈顯著或極顯著負相關(guān)；最終粘度與消減值呈極顯著正相關(guān)，與回復值和糊化溫度呈顯著負相關(guān)；回復值與峰值時間和糊化溫度呈顯著正相關(guān)。

3 討論

硅是水稻生長過程中不可或缺的重要元素。諸多研究表明，硅肥對增強水稻光合作用[7]、促進植株干物質(zhì)積累[8]、提高水稻抗逆境能力[9]、緩解重金屬危害[10]，以及提高稻米產(chǎn)量[8]和改善稻米品質(zhì)[11]方面有重要作用。適量的硅肥能夠提高水稻產(chǎn)量和改善稻米品質(zhì)。反之，如果長期施肥不當，在帶來低經(jīng)濟效益的同時，還影響土壤肥力，造成資源浪費。

稻米品質(zhì)的形成是水稻體內(nèi)C/N 代謝以及籽粒灌漿的過程[12]。稻米的品質(zhì)由諸多因素組成，不僅取決于自身遺傳特性，外界環(huán)境與栽培手段也有顯著的影響。大量研究表明，硅肥對稻米品質(zhì)的改善有顯著的影響。

本試驗研究表明，不同處理間稻米糙米率、精米率、整精米率無顯著差異，說明施用硅肥對稻米加工品質(zhì)無顯著影響；施用硅肥能顯著降低稻米的堊白率、堊白度，但不同硅肥施用量間無顯著差異，且在低硅肥處理下效果更顯著；同時，隨著硅肥施用量的增加稻米的蛋白質(zhì)含量增加、直鏈淀粉含量下降，但在不同硅肥施用量下差異不顯著；同時，硅肥顯著改善了稻米RVA 特征值，施用硅肥后，稻米的峰值粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值出現(xiàn)下降，糊化溫度、回復值出現(xiàn)上升。同時，在試驗的兩種硅肥品種間對稻米品質(zhì)的改善作用上無顯著差異，說明兩種硅肥都可應(yīng)用于壯香優(yōu)白金5 的品質(zhì)改善。并且在注重品質(zhì)改良的同時，應(yīng)合理控制硅肥用量。本試驗研究表明，施用硅肥后稻米外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、食味品質(zhì)均發(fā)生顯著改變，但不同硅肥施用量間差異不顯著，且在低硅肥施用量下效果更佳。硅肥對稻米品質(zhì)的改善作用可能與硅肥調(diào)節(jié)葉片代謝酶活性有關(guān)。江立庚等[13]研究發(fā)現(xiàn)，施用硅肥提高了葉片GPT 酶和籽粒淀粉分支酶活性，促進了水稻對氮素營養(yǎng)的吸收，從而提高了水稻葉綠素含量和光合速率，進而影響籽粒灌漿，促進水稻抽穗后光合產(chǎn)物的積累與轉(zhuǎn)運，提高水稻的結(jié)實率和千粒質(zhì)量，最終使得稻米整精米率、蛋白質(zhì)含量提升，堊白率和直鏈淀粉含量降低，促進了產(chǎn)量與品質(zhì)的共同提高。

4 結(jié)論

施用硅肥顯著改善了壯香優(yōu)白金5 稻米的外觀與食味品質(zhì)，其堊白率、堊白度降低，蛋白質(zhì)含量略微提升，直鏈淀粉含量下降，使稻米RVA 譜中峰值粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值、消減值降低，糊化溫度提高，對加工品質(zhì)無顯著影響。但硅肥改善稻米品質(zhì)的效應(yīng)并不隨硅肥施用量的增加而提高，綜合考慮經(jīng)濟效益，壯香優(yōu)白金5 適宜的施硅量為90 kg/hm2(國正硅)。