陳健曉,屠乃美,易鎮(zhèn)邪,*,朱紅林

(1湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 ,長沙 410128;2海南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,?？?571100)

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中大量施用化肥特別是氮肥所引起的養(yǎng)分利用效率下降以及生產(chǎn)成本提高和水土污染等問題的日益突出,作物養(yǎng)分利用效率已成為當(dāng)今作物營養(yǎng)研究的熱點之一[1]。硅在地殼中含量達(dá)28%,僅次于氧[2]。水稻是典型的喜硅作物[3],目前雖未證明硅是水稻的一種必要元素,但已被證實是一種有益元素[4,5]。日本、韓國等已把硅列為水稻增產(chǎn)的 4大元素(N,P,K,Si)之一[6]。

前人就硅對改善水稻的生長發(fā)育,減輕鐵、錳、鎘等重金屬毒害,增強病蟲害抗性等方面的生理作用進行了比較多的研究[7～11]。隨著水稻施氮量的日益增加,土壤中氮硅比例失調(diào)越來越嚴(yán)重[6]。

近年來,我國對水稻施用硅肥的效應(yīng)進行了很多研究,并提出了硅肥施用技術(shù)及其與氮、磷、鉀肥配施技術(shù)[4]。前人對硅肥的產(chǎn)量效應(yīng)做了很多研究[12～17],但是,較少涉及水稻的氮利用效率;同時,從不同品種與不同施氮量等因素開展的硅肥對超級早稻氮利用效率的影響研究未見報道。為此,以超級早稻組合株兩優(yōu)819及陸兩優(yōu)996為材料,研究硅肥施用對超級早稻氮利用效率的影響,以期為超級早稻肥料施用提供一定理論與技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2009年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗農(nóng)場進行。供試超級雜交早稻組合株兩優(yōu) 819(倒伏敏感品種)由亞華種業(yè)公司提供,陸兩優(yōu)996(抗倒伏品種)由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所提供。試驗采用再裂區(qū)設(shè)計,3次重復(fù);小區(qū)面積5.0 m×3.0 m;株行距 20 cm× 20 cm。硅肥因素設(shè) 2個水平:0和 150 kg/hm2。氮肥因素設(shè) 3個水平:0,150和 225 kg/hm2。硅肥作基肥一次施用,氮肥分 4次施用,基肥∶分蘗肥∶穗肥∶粒肥=4∶ 2∶ 3∶1。以尿素為氮源,以硅酸鈉為硅源。各處理施磷肥(P2O5)75 kg/hm2和鉀肥(K2O)150 kg/hm2作基肥。3月 31日播種,4月26日移栽。其他同一般大田。

表1 試驗處理及其代號Table 1 Treatments in this experiment and their codes

1.2 試驗地概況

供試土壤肥力特征如表 2。

表2 2009年供試土壤肥力特征Table 2 Main fertility properties of the test soil in 2009

1.3 測定項目與方法

SiO2的含量:樣品粉碎后用 H2SO4-HNO3消煮液消煮后,用無灰濾紙過濾,殘渣(SiO2沉淀)連同濾紙進行炭化,灼燒,稱重,用重量差減法求得 SiO2的含量[18]。

全氮含量:將各關(guān)鍵生育時期(孕穗、齊穗、灌漿中期和成熟期)烘干后的植株樣品粉碎過篩后,用元素分析儀測定葉、莖、穗等部位的氮含量。

氮素積累量(kg/hm2)=氮含量×干物重。

氮肥利用率(%)=(施氮處理作物吸氮量—不施氮處理作物吸氮量 )/施氮量×100。

氮素吸收效率(kg/kg)=植株地上部氮素積累量/施氮量;氮肥效率(kg/kg)=經(jīng)濟產(chǎn)量 /當(dāng)季施氮量;氮素利用效率(kg/kg)=經(jīng)濟產(chǎn)量 /植株氮素累積量;氮生理效率(kg/kg)=生物量 /植物氮素累積量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用 Excel2003與 SAS9.0進行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅肥對超級早稻各器官含氮量的影響

由表 3可見,不施氮條件下,株兩優(yōu) 819及陸兩優(yōu)996葉片中的含氮量隨著生育進程的推進而降低,莖是“先降后升再降”的趨勢,穗是“先升后降”的趨勢;增施硅肥可增加含氮量,但規(guī)律不變。

施氮條件下,株兩優(yōu)819及陸兩優(yōu)996莖中的含氮量隨生育進程的推進而逐漸下降,葉片及穗中的含氮量變化規(guī)律與不施氮條件下一致,增施硅肥后莖、穗、葉中含氮量增加,變化規(guī)律與不施氮條件下施硅規(guī)律一致。

同時,施氮能提高葉、莖、穗的含氮量,各個時期不同品種均表現(xiàn)一致;施硅明顯影響葉、莖、穗的含氮量,且與品種有關(guān):株兩優(yōu) 819葉、莖、穗含氮量因施硅而提高;陸兩優(yōu) 996葉、莖含氮量因施硅而提高,但穗中的含氮量反而下降。

2.2 硅肥對超級早稻氮肥利用率的影響

各處理氮素累積量、氮肥利用率與氮肥效率見表4。水稻氮素累積量隨施氮量的增大而顯著提高,硅肥施用使超級早稻氮素累積量略有增大。不施氮條件下株兩優(yōu) 819提高 11.78 kg/hm2,陸兩優(yōu) 996提高 9.89 kg/hm2;施氮 150 kg/hm2條件下株兩優(yōu) 819提高15.25 kg/hm2,陸兩優(yōu) 996提高 13.25 kg/hm2;施氮225 kg/hm2條件下株兩優(yōu)819提高4.52 kg/hm2,陸兩優(yōu) 996提高 8.19 kg/hm2。

肥料利用率隨施氮量的增加而顯著降低,品種間差異不顯著。施硅對肥料利用率影響與施氮水平有關(guān),施氮150 kg/hm2條件下株兩優(yōu)819和陸兩優(yōu)996都提高 2.3個百分點;施氮 225 kg/hm2條件下株兩優(yōu) 819降低 3.3個百分點,陸兩優(yōu) 996降低 0.9個百分點。氮肥效率隨施氮量提高而顯著下降,品種間差異不顯著。施氮 150 kg/hm2條件下施硅能使兩品種氮肥效率顯著提高,品種之間達(dá)到顯著水平;在施氮 225 kg/hm2條件下施硅使兩品種氮肥效率略有提高,但各處理差異不顯著。

表3 各處理葉、莖、穗含氮量(%)Table 3 Nitrogen content in leaves,stems and panides of different treatments

表4 各處理氮素累積量、氮肥利用率與氮肥效率Table4 Nitrogen accumulation,nitrogen use efficiency and nitrogen fertilizer efficiency of different treatments

2.3 硅肥對超級早稻氮利用效率的影響

各處理氮利用效率見表 5。施氮150 kg/hm2條件下,株兩優(yōu) 819和陸兩優(yōu) 996的氮素吸收效率分別為1.2 kg/kg左右、1.3 kg/kg左右,施氮量增大至 225 kg/hm2后,株兩優(yōu) 819降幅 0.3 kg/kg左右,陸兩優(yōu)996降幅 0.3 kg/kg,施硅對氮素吸收效率具有一定提高作用,處理間差異不顯著。

氮生理效率因施氮量增大而顯著下降。施氮 150 kg/hm2和 225 kg/hm2水平間差異不顯著,品種間差異也不顯著。施硅能使兩品種氮生理效率略有降低,但處理間差異不顯著。施氮使株兩優(yōu)819及陸兩優(yōu)996的氮素利用率降低,并隨著施氮量的增大,處理間差異從不顯著過渡到顯著。施硅對氮素利用效率有一定的提高作用,并隨著施氮量的增加,兩品種處理間差異從顯著水平過渡到不顯著水平。

表5 各處理氮利用效率Table 5 Nitrogen utilization efficiency of different treatments

2.4 SiO2在超級早稻各器官中的含量

由表6可見,各處理的莖、葉中SiO2的含量隨生育進程的推進而增大,隨施氮量的增加而降低;穗中 SiO2的含量隨生育進程的推進而略有降低,隨施氮量的增加而降低。

施硅對株兩優(yōu)819和陸兩優(yōu) 996葉、莖、穗部位的SiO2含量存在較明顯的影響,且與施氮量有關(guān):各處理葉、穗中 SiO2的含量隨施氮量增大而降低,各時期表現(xiàn)一致;而各處理莖中 SiO2的含量在孕穗期、齊穗期隨施氮量增大而提高,在灌漿中期、成熟期隨施氮量增大而降低。

株兩優(yōu) 819各處理葉、穗中的 SiO2的含量比陸兩優(yōu) 996高,而莖中 SiO2的含量且比陸兩優(yōu) 996低,且各時期表現(xiàn)一致;增施硅肥后,兩品種葉、莖及穗的 SiO2含量均增大。

表6 各處理葉、莖、穗SiO2的含量(%)Table6 Content of SiO2in leaves,stems and panides of different treatments

3 討 論

硅肥對水稻的效應(yīng)方面前人已進行了大量研究,發(fā)現(xiàn)硅對水稻有明顯的增產(chǎn)作用[15～17]。但是,對水稻氮利用效率研究較少,同時,不同施氮量與不同品種兩個角度開展的硅肥對超級早稻氮利用效率的影響研究未見報道。本研究以株兩優(yōu)819、陸兩優(yōu)996為材料,探討 3個施氮水平條件下,硅肥施用對兩個超級早稻氮累積量與氮利用效率的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),硅肥對兩個超級稻品種氮累積量、氮肥利用率、氮肥效率、氮素吸收效率、氮素利用率上均表現(xiàn)為提高作用,在氮生理效率上表現(xiàn)為略有降低,但處理間未達(dá)到顯著水平。

本試驗研究了施硅對超級早稻各部位含氮量的影響,發(fā)現(xiàn)施硅對兩個超級早稻品種葉、莖、穗含氮量的影響與施氮量有關(guān):硅肥對株兩優(yōu) 819各處理、各時期、各器官的含氮量的影響均表現(xiàn)為正效應(yīng),而在陸兩優(yōu)996上,施氮225kg/hm2條件下,各個時期穗中含氮量反而下降,表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)。說明硅氮互作對超級早稻各部位含氮量的影響存在正負(fù)效應(yīng),對此有待進一步研究。

本試驗研究了不同施氮量下施硅對超級早稻各部位 SiO2含量的效應(yīng),發(fā)現(xiàn)增施硅肥后 SiO2含量提高,但施氮量的增加對株兩優(yōu) 819和陸兩優(yōu) 996各部位SiO2含量起到抑制作用,說明硅肥與氮肥對超級早稻SiO2含量存在正負(fù)效應(yīng)。同時發(fā)現(xiàn) SiO2在陸兩優(yōu)996各處理莖部位的含量均比株兩優(yōu) 819高,說明陸兩優(yōu)996(抗倒伏品種)莖中硅的積累比株兩優(yōu) 819(倒伏敏感品種)高。這可能是陸兩優(yōu)996抗倒伏能力較強的原因之一。

[1]蔡德龍.中國硅營養(yǎng)研究與硅肥應(yīng)用 [M].鄭州:黃河水利出版社,2000.40-51,135-149,191-200.

[2]Datnoff LE,Sngder GH.Silicon in Agriculture[M].Amsterdam:Elservier Publisher,2001.

[3]Okuda A,Takahashi E.Proceedings of Symposium on Mineral Nutrition of Rice Plant[M].Manila:IRRI,1964.

[4]Ma JF,Shoko G,Kazunori T,et al.Role of root hairs and lateral roots in silicon uptake by rice[J].Plant Physiol,2001,127:1773-1780.

[5]戴偉民,張克勤,段彬伍,等.測定水稻硅含量的一種簡易方法 [J].中國水稻科學(xué),2005,19(5):460-462.

[6]孫克君,吳雪彪.不同土壤固硅能力研究初報 [J].生態(tài)環(huán)境,2003,12(2):177-178.

[7]陳翠芳,鐘繼洪,李淑儀.施硅對抑制植物吸收重金屬鎘的效應(yīng)研究進展 [J].生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(4):567-570.

[8]張云龍,李 軍.硅素物質(zhì)對土壤—水稻系統(tǒng)中鎘行為的影響 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(10):2995-2956.

[9]李 欣,李紅玉,龐新躍,等.互作對水稻白葉枯病菌 JXOⅢ和 JXOⅤ超氧陰離子釋放的調(diào)控[J].生態(tài)學(xué)報,2006,26(12):4192-4197.

[10]薛高峰,孫萬春 ,宋阿琳,等.硅對水稻生長、白葉枯病抗性及病程相關(guān)蛋白活性的影響 [J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(4):690-697.

[11]周成河.硅肥對水稻生長的影響 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,33(11):20-26.

[12]Balasta M LC,Perez CM.Effects of silica level on some properties ofOyza sativa Straw and hull[J].Can J Bot,1989,(67):2356-2363.

[13]丁江妹.硅肥對直播水稻的抗逆性和產(chǎn)量的影響 [J].耕作與栽培,2003,(2):57-58.

[14]張翠珍.水稻吸硅特點及硅肥效應(yīng)研究 [J].萊陽農(nóng)學(xué)院學(xué)報,2003,(2):111-113.

[15]周成河.硅肥對水稻生長的影響 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,33(11):2026.

[16]黃秋嬋 ,韋友歡,韋良興.硅對水稻的影響及其增產(chǎn)機理研究進展 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,36(3):919-920.

[17]張莉萍,王安東.硅鎂鋅配施對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2008,21(4):43-43.

[18]張志良,瞿偉菁.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo) [M].北京:高等教育出版社,2003.