鈣鎂硅肥施用對粳稻天隆優619 產量和品質的影響

姜沛琦 柏珺焯 趙維漢 王東元 湯兆軍 劉 建 趙 飛

（1 天津農學院農學與資源環境學院，天津300392；2 天津金岸生態農業科技發展有限公司，天津300350；3 天津華臻農業科技有限公司，天津301700）

小站稻是具有天津市地域特色的品牌，因其獨特優良的食味品質而名揚國內外，深受大眾的喜愛，在全國水稻生產中也占有重要的一席之地。隨著經濟發展和人民生活水平提高，人們對食味品質的要求也越來越高，優質食味米生產將是今后水稻育種和栽培研究的主流[1]。目前栽培方面關于氮磷鉀肥施用對水稻產量和品質影響的研究較多，而其他元素對水稻產量和品質影響的研究較少。

天津市為退海鹽堿地，海水中的化學元素除氫和氧外，還含有較多的Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 和F（共11 種），一般稱為主要元素，此外還含有一些微量元素或痕量元素。由此可見，天津地區土壤中除含有豐富的Cl 和Na 元素外，還含有豐富的Ca、Mg 等礦物質元素，天津小站稻得以馳名除氣候適宜因素外，還可能與其獨特的土壤環境有關。鈣不但是水稻必需的營養元素，而且可改善氮、磷、鉀三要素的營養條件，減少土壤對磷的固定，調節土壤對微量元素的供應，增強土壤的通氣透水性，從而提高土壤的保肥能力。鎂是作物必需的營養元素，是葉綠素的組成部分，能促進光合作用[2]；鎂是許多酶的活化劑，能促進各種物質的合成，如維生素a、維生素c 等，從而提高稻米的品質[3]；鎂能促進作物對磷、硅元素的吸收，增強磷的營養代謝，提高作物的抗性能力[4]。硅進入水稻體內可以強化秸稈的堅韌度，防止倒伏現象發生，還可提高水稻抗病害能力，使植株健康生長。

目前在水稻生產上對肥料的投入主要以氮、磷、鉀肥為主，特別是氮肥。諸多研究表明，水稻抽穗后施氮肥會使稻米籽粒中蛋白質含量增加，從而影響稻米的食味品質[5-9]。隨著氮、磷、鉀等化肥的施用，作物產量不斷提高，但若土壤中鈣、鎂、硅元素的消耗多、補充少，則有可能造成其缺乏情況的發生，從而影響稻米產量和品質。為此，本試驗在雜交粳稻天隆優619 的栽培過程中，于幼穗分化期分別進行5 個梯度的鈣、鎂、硅肥處理，探討了水稻產量和品質的變化規律，為今后水稻栽培過程中降低氮、磷、鉀肥用量，提高天津乃至全國的稻米食味品質，保護農業生態環境，維持農業的可持續發展奠定了理論基礎。

1 材料與方法

1.1試驗材料天隆優619 為天津天隆種業科技有限公司選配的雜交粳稻新組合，該組合因稻米食味品質優良，2018 年被天津市政府指定為4 個優質小站稻品種之一。施用的肥料為過磷酸鈣（鈣肥，有效CaO 的含量≥12%）、硫酸鎂（鎂肥，有效MgO的含量≥20%）和富樂微（硅肥，有效SiO2的含量≥25%）。

1.2試驗方法試驗于2021 年4-10 月于天津市寶坻區大米莊村的試驗田內進行。在天隆優619幼穗分化期分別單獨施用不同用量的過磷酸鈣、硫酸鎂、富樂微，每種肥料分別設置5 個施肥梯度（0、20kg/hm2、40kg/hm2、60kg/hm2、80kg/hm2），對 照均為不施3 種肥料的天隆優619，每個處理重復3次，隨機區組排列，處理前進行小區隔離。株行距15cm×30cm，小區面積15m2，除施肥處理外，其余栽培措施按天津慣行栽培法進行。成熟期每重復按對角線取樣法選取分蘗數居中的10 株進行考種，調查產量構成要素，主要指標包括每株穗數、總粒數、結實率、千粒重。取樣后的其余各小區單獨收獲計產，并從每個處理的3 次重復中混取1kg 稻谷，用于進行加工、外觀品質的測定及主成分和食味品嘗試驗。

1.3加工和外觀品質測定用韓國High Motor Co.，Ltd.生產的KMT-400B6 型號礱谷機去糙，用日本佐竹公司生產的CBS300AS 型號精米機碾米，用日本佐竹公司生產的RJQⅠ20 型顆粒評定儀測定稻米外觀，糙米率和精米率參照NY/T 83—2017《米質測定方法》進行測定。

1.4主成分測定用RLTA10B2 型水稻食味計（SATAKE）測定精米的蛋白質含量，直鏈淀粉含量采用德國BRAN-LUEBBE 公司生產的AA3 連續流動分析儀進行測定。

1.5食味品嘗試驗采用型號SR-MH181-R 微電腦電飯煲（Panasonic）蒸煮后，由20 名天津農學院教職工和學生組成鑒評小組，以未施鈣、鎂、硅肥的天隆優619 為對照進行食味品嘗試驗，評價方法按松江勇次[10]提出的十點法進行。

2 結果與分析

2.1過磷酸鈣施用量對天隆優619產量及其構成因素的影響由表1 可見，不同過磷酸鈣施用量下天隆優619 每穴有效穗數并無顯著性差異，這主要是因為施肥是在幼穗分化期進行，此時分蘗已經結束，有效分蘗數基本確定。除Cal 處理外，每穗粒數和結實率方面雖與對照相比略有增加，但幅度變化并不明顯。在千粒重和折合產量上，除Ca1 處理與對照無顯著性差異外，其余各處理均顯著提高，其中Ca2 處理的數值最大。這一結果說明，于天隆優619 幼穗分化期施用適量的過磷酸鈣可以提高其千粒重，進而達到提高產量的目的。

表1 不同過磷酸鈣處理條件下天隆優619 產量構成及折合產量

2.2硫酸鎂施用量對天隆優619產量及其構成因素的影響由表2 可見，不同硫酸鎂處理條件下天隆優619 每穴有效穗數無顯著性差異，其原因和2.1段分析相同。每穗粒數和結實率與對照相比略有增加，但無顯著性差異。除Mg1 處理外，在千粒重和折合產量上，硫酸鎂各處理與對照相比均顯著提高，其中以Mg3 處理數值最高。這一結果表明，天隆優619 于幼穗分化期施用適量的硫酸鎂可達到提高千粒重，從而提高產量的效果。

表2 不同硫酸鎂處理條件下天隆優619 產量構成及折合產量

2.3富樂微施用量對天隆優619產量構成及產量的影響由表3 可見，不同富樂微施用量處理的每穴有效穗數無顯著性差異，其原因同2.1。每穗粒數和結實率與對照相比略有增加，但無顯著性差異。在千粒重和折合產量上，富樂微各處理的千粒重顯著高于對照，折合產量除Si1 處理與對照相比顯著提高外，以Si3 效果表現最佳。這一結果同過磷酸鈣和硫酸鎂的施用結果類似，表明天隆優619 于幼穗分化期施用適量的富樂微同樣可以達到增加千粒重，提高產量的目的。

表3 不同富樂微處理條件下天隆優619 產量構成及折合產量

2.4鈣鎂硅肥施用量對天隆優619的加工和外觀品質的影響由表4 可見，過磷酸鈣、硫酸鎂、富樂微肥料的施用可以改善稻米的加工和外觀品質，但效果不是特別突出，糙米率、精米率和整精米率的變異范圍基本上在1 個百分點左右浮動。從平均值來看，富樂微較硫酸鎂和過磷酸鈣的施用效果好。從整體數據上看，各處理的糙米率和精米率比較正常，而整精米率出現了數值偏低的現象，這可能與品種籽粒比較細長，加工時水分含量較低造成的碎米較多有關。

表4 鈣鎂硅肥不同梯度處理條件下天隆優619 的加工和外觀品質

2.5鈣鎂硅肥施用量對天隆優619主成分和食味值的影響由表5 可見，Ca1、Mg1 和Si1 處理的蛋白質含量雖低于對照空白處理，但差異并不顯著，而其他各處理與對照相比蛋白質含量均顯著降低。直鏈淀粉含量與施肥無關，各處理間差異均不顯著，這一結果表明，直鏈淀粉含量受施肥影響較小，主要和品種以及成熟期的溫度有關。食味值和蛋白質含量的結果相反，除Ca1、Mg1 和Si1 處理和對照無顯著性差異外，其他各處理與對照相比食味值均顯著提高，表明食味值主要和蛋白質含量有關，蛋白質含量越低，食味值越高。

2.6鈣鎂硅肥施用量對天隆優619食味品嘗綜合評價值的影響稻米品嘗評價中，米飯的綜合評價值是諸多品評項目中最為重要的一項指標。由表6 可以看出，各種肥料不同用量處理的綜合評價值均為正值，其中以Ca2 處理的1.05 為最高，Mg2 處理的0.15為最低。和對照存在顯著差異的僅有Ca2和Si3處理，其余處理和對照間的差異并不顯著，且各施肥量處理間沒有表現出明顯的規律。另一方面，各處理的標準差較大，表明品嘗員間的分散性較強，是造成食味綜合評價值較高，但差異不顯著的主要原因。

表6 鈣鎂硅肥不同施肥處理食味品嘗的綜合評價值

3 討論

3.1鈣、鎂、硅肥施用對天隆優619產量及其構成因素的影響施肥是影響稻米產量和品質的重要外界因子，目前生產上肥料的投入主要以氮、磷、鉀肥為主，而這些肥料的投入已經達到飽和狀態，對水稻的增產不再會起到明顯效果。而且過度的氮、磷、鉀肥施用，特別是氮肥施用不僅影響稻米的品質，還會對農業生態環境帶來一定的破壞，為此研究中量和微量元素對水稻產量和品質的影響顯得越來越重要。鈣、鎂、硅是水稻生長發育必不可少的營養元素，張曉光[11]的研究結果表明，鈣肥能夠明顯提高水稻結實率及千粒重，提高水稻產量。陳志青等[12]指出，鎂能夠提高水稻光合勢和凈光合速率，促進水稻生育后期光合物質的積累，獲得更高的每穗粒數、結實率以及千粒重，從而獲得水稻高產。王圣毅等[13]的研究結果表明，施硅有利于水稻增強植株抗倒伏能力，抽穗后更好地利用光能進行有機物生產，主要是通過影響實粒數和結實率來促進產量的提高。邱菁華等[14]研究發現，不同生育時期施硅肥對水稻的影響也不同，孕穗期施用硅肥可以獲得較高的穗粒數、結實率和水稻產量。幼穗分化期是水稻由營養生長向生殖生長轉變的關鍵時期，該期施肥對水稻產量的形成和品質的提升起到至關重要的作用，因此本研究在該期進行了鈣、鎂、硅肥的梯度施肥試驗。試驗結果表明，盡管鈣、鎂、硅肥的施用對穗粒數和結實率的影響不十分明顯，但還是得到了一定程度的提高。千粒重除Ca1，產量除Ca1、Mg1 和Si1 外，其余施肥處理均明顯高于對照，這和前人的研究結果基本一致。另一方面，從產量構成和實際測產的結果來看，鈣、鎂、硅肥的施用并不是越多產量越高，在實際生產中應把握合理的鈣、鎂、硅肥施用量，以達到節約成本，提高經濟效益的目的。

3.2鈣、鎂、硅肥施用對天隆優619品質的影響隨著物質的豐富和人民生活水平的提高，消費者對稻米品質的要求也越來越高，稻米品質是水稻生產中不可忽視的一項重要指標。水稻的諸多品質中，稻米的加工品質直接影響到單位質量水稻可用于銷售的稻米量，糙米率和精米率越高，經濟效益越高。整精米率是外觀品質中最重要的指標，是稻米的商品品質，單位質量水稻的整精米率高，不僅經濟效益好，而且往往會受到消費者的青睞。過磷酸鈣、硫酸鎂、富樂微肥料的施用可以改善稻米的加工和外觀品質，和對照相比平均提高糙米率、精米率和整精米率1 個百分點左右，但整精米率存在數值偏低的情況。因此，根據天隆優619 品種的特點，選擇理想的加工設備，控制其含水量在14%～15%范圍內，減少加工時的機械損傷，以提高其精米率十分必要。

蛋白質和直鏈淀粉是稻米的主要組成成分，其含量高低可反映稻米食味的優劣，是稻米成分中影響食味的2 個主要因素，蛋白質含量越低，直鏈淀粉含量在一定范圍（＞15%）內越低，稻米的食味越好[15]。此次的試驗結果，除Ca1、Mg1 和Si1 處理的蛋白質含量與對照無明顯差異外，其他各處理的蛋白質含量均顯著降低，但各處理間直鏈淀粉含量的差異均不顯著。食味值和蛋白質含量呈現負相關，蛋白質含量越低，食味值越高。由此可見，直鏈淀粉含量受施肥影響較小，主要和品種以及成熟期的溫度有關。由于大田生產環境下成熟期的溫度無法控制，所以在進行雜交稻配組時，通過篩選低直鏈淀粉含量不育系和恢復系來降低雜交稻組合的直鏈淀粉含量，可達到提高稻米食味的目的。

米飯的品嘗評價是衡量食味優劣最為直接、客觀不可或缺的方式，在品嘗評價的諸項目中，綜合評價是最為重要的一項指標。從本試驗的結果看，各種肥料不同用量處理的綜合評價值均為正值，盡管和對照相比，綜合評價值超過0.5 以上的處理較多，但僅有Ca2 和Si3 處理存在顯著差異，各施肥量處理間沒有明顯規律可循，品嘗人員的分散性較強。劉建等[16]指出，參加品嘗人員味覺的靈敏度和準確性會對客觀準確地把握水稻的食味品質產生直接的影響，其鑒別能力和精確性是優質食味水稻品種篩選的必要條件。此次試驗中品嘗人員間綜合評價值差別較大，品嘗員綜合評價值越大或越小，與處理本身真實值的偏差也就越大。為此在今后的水稻食味品嘗試驗中，通過對品嘗人員的嚴格篩選來保證試驗的精確度十分必要。經過最終篩選后的品嘗員，可作為今后水稻食味品嘗的骨干隊伍，對水稻品種食味的高效率準確評價發揮積極的作用。

3.3雜交粳稻發展前景展望雜交水稻產量得到大幅度提高，有效地解決了中國乃至世界人口增長所帶來的糧食安全問題，被公認為水稻的第二次綠色革命，是我國水稻發展史中的一個重要里程碑。相對于雜交秈稻而言，雜交粳稻由于受制種產量和雜種優勢的影響，推廣面積受到限制。鄧華鳳等[17]指出，中國雜交粳稻的增產優勢在實際應用中僅為10%左右，盡管有些組合的米質達到國標2 級以上，但整體水平遠不及優質常規粳稻。因此，利用亞種間雜種優勢提高雜交粳稻優勢水平，充分挖掘品質突出的優良粳稻資源，走“雙親雙優”策略，改良稻米品質，并配以優化的栽培技術體系，可使雜交粳稻未來發展可期。劉建等[18]的研究發現，食味優良的雜交粳稻組合主要和恢復系的蛋白質含量有關，選擇蛋白質含量低、食味優的恢復系是雜交粳稻食味改良的關鍵。天隆優619 的誕生是對以上研究結果的佐證，該品種食味優良，被天津市政府納入4 個優質小站稻品種之中進行推廣。從本次的試驗結果看，天隆優619 的蛋白質含量較低，但直鏈淀粉含量略高，說明通過改良還有進一步提升食味空間的可能。我國雜交粳稻經過幾十年的研究，已取得可喜成績，奠定了堅實基礎。通過雜交粳稻全國大協作創新平臺建設，在未來的研究和發展中增加投入，聯合攻關，加強基礎理論研究，選育精品組合，構建優質、高產雙輪驅動的宏偉藍圖是完全可能的。