丁亨虎 劉章軍 楊利等

丁亨虎1，2，劉章軍3，楊 利2，4，余禮濤5，代士杰6，吳茂前2，4，吳家瓊1，2，劉克芝1，2，付 勇1，2

（1.潛江市土壤肥料工作站，湖北 潛江 433199；2.農(nóng)業(yè)部潛江農(nóng)業(yè)環(huán)境與耕地保育科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，湖北 潛江 433116；

3.潛江市泰豐農(nóng)技服務(wù)中心，湖北 潛江 433199；4.湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所，武漢 430064；

5.湖北省國營運(yùn)糧湖農(nóng)場，湖北 潛江 433118；6.潛江市浩口原種場，湖北 潛江 433116）

摘要：研究了硅對(duì)水稻（Oryza sativa L.）生長發(fā)育及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響，并提出了適宜的施硅量。結(jié)果表明，水稻施用硅肥能增加比葉重和葉面積指數(shù)，能通過增加穗粒數(shù)、實(shí)粒數(shù)和千粒重提高水稻產(chǎn)量，水稻施硅增產(chǎn)幅度為3.45%～15.69%。江漢平原地區(qū)水稻硅肥（SiO2）用量建議 15～30 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）；硅肥；生長發(fā)育；產(chǎn)量結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）14-3356-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.007

Effects of Basal Dressing Silicon Fertilizer on Rice Growth Development and its Production Structure

DING Heng-hu1，2，LIU Zhang-jun3，YANG Li2，4，YU Li-tao5，DAI Shi-jie6，WU Mao-qian2，4，

WU Jia-qiong1，2，LIU Ke-zhi1，2，F(xiàn)U Yong1，2

（1.Soil and Fertilizer Workstation of Qianjiang City， Qianjiang 433199， Hubei ，China；2.Qianjiang Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment and Arable Land Conservation， Ministry of Agriculture， Qianjiang 433116， Hubei ，China；3.Tai Feng Agricultural Service Center of Qianjiang City， Qianjiang 433199， Hubei ，China；4.Institute of Plant Protection， Soil and Fertilizer， Hubei Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430064， China；5.Yun Liang Lake Farm of Hubei Province， Qianjiang 433118， Hubei ，China；

6.Hao Kou Original Seed Farm of Qianjiang City， Qianjiang 433116， Hubei ，China）

Abstract： Studed the effect of silicon fertilizer on the growth and yield components of rice（Oryza sativa L.），and put forward a suitable amount of silicon. The results showed that using silicon fertilizer could increase ratio of leaf area to leaf weight and index of leaf area after rice，and also could raise rice yields by increasing the grain number，kernel number，and thousand kernel weight，yield to 3.45%～15.69%. Satisfactory amount of Silicon fertilizer（SiO2） in rice in jianghan plain was 15～30 kg/hm2.

Key words： rice（Oryza sativa L.）； silicon fertilizer； growth development； production structure

硅在水稻（Oryza sativa L.）植株體中主要以無定形態(tài)（SiO2·nH2O）存在，主要為蛋白石，是由硅酸凝膠脫水而成[1]。硅肥基施有利于水稻根系吸收，水稻根系從外部吸收的硅素可以通過共質(zhì)體和質(zhì)外體兩種途徑進(jìn)入導(dǎo)管，然后以硅酸態(tài)液體輸送至水稻地上部各器官，并參與形成不同的植株組織[2]。在葉片表皮細(xì)胞上，硅形成“角質(zhì)雙硅層”的細(xì)胞壁，可以與葉肉細(xì)胞結(jié)合成硅化細(xì)胞，增加散射光的透光率[3]。葉片是植物進(jìn)行光合作用及與外界進(jìn)行水氣交換的主要器官[4]。葉面積指數(shù)是反映作物長勢與預(yù)報(bào)作物產(chǎn)量的一個(gè)重要農(nóng)學(xué)參數(shù)[5]。抽穗期適宜的葉面積指數(shù)及其結(jié)構(gòu)是水稻高產(chǎn)的主要標(biāo)志， 是協(xié)調(diào)庫源關(guān)系和各器官平衡發(fā)展的基礎(chǔ)[6]。施用硅肥能促進(jìn)水稻地上部的生長發(fā)育，明顯增加地上部干物質(zhì)的積累，但不同土壤背景硅含量和不同施硅量處理下的干物質(zhì)效應(yīng)不同[2]。周青等[7]、張國良等[8]研究指出，水稻施用硅肥增產(chǎn)的主要原因是成穗數(shù)、每穗實(shí)粒數(shù)和千粒重均有不同程度的增加，其中以每穗實(shí)粒數(shù)增幅最大，而且均隨硅肥用量增加呈先增后降的趨勢。

硅對(duì)水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響已有諸多研究報(bào)道，但由于地域、水稻生產(chǎn)水平、土壤肥力狀況等不同，硅肥對(duì)其影響也不相同。為探索潛江市不同土壤肥力及不同施硅量條件下硅肥對(duì)水稻生長發(fā)育及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響，于2014年開展本研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)基本情況

試驗(yàn)為同方案多位點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行，選取3個(gè)試驗(yàn)地點(diǎn)，即潛江市運(yùn)糧湖農(nóng)場邵溝隊(duì)（E1），潛江市浩口原種場荊西村三組（E2），潛江市泰豐辦事處黃垸四組（E3）。試驗(yàn)前取耕作層土樣，參照文獻(xiàn)[9-11]的方法，分析常規(guī)5項(xiàng)（有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、pH）和有效硅。各試驗(yàn)田基本情況如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為不施硅肥（處理1，CK）；施有效硅（SiO2）7.5 kg/hm2（處理2）；施有效硅（SiO2）15.0 kg/hm2（處理3）；施有效硅（SiO2）22.5 kg/hm2（處理4）；施有效硅（SiO2） 30.0 kg/hm2（處理5），試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。

各處理的小區(qū)面積均為30 m2，小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列，單排單灌，四周留2 m保護(hù)行，保護(hù)區(qū)為常規(guī)種植。試驗(yàn)田氮、磷、鉀肥用量，根據(jù)試驗(yàn)田養(yǎng)分檢測結(jié)果，當(dāng)?shù)爻Ｄ晟a(chǎn)水平和管理水平，并參照潛江市土壤養(yǎng)分分級(jí)指標(biāo)[12-14]而設(shè)計(jì)，具體用量見表2，所有試驗(yàn)田塊均施鋅肥，用量為純鋅1.65 kg/hm2。

1.3 供試肥料

試驗(yàn)所用氮、磷、鉀肥料分別為尿素（含N 46%，中石化集團(tuán)湖北化肥廠）、過磷酸鈣（含P2O5 12%，湖北洋豐股份有限公司）、氯化鉀（含K2O 60%，德國鉀鹽公司）、硅肥為大粒硅（含SiO2 25%，武漢高飛農(nóng)業(yè)有限公司）、鋅肥為大粒鋅（含Zn 30%，武漢高飛農(nóng)業(yè)有限公司）。

各處理磷肥、硅肥、鋅肥作基肥一次性施入，氮肥60%作基肥、40%作追肥（分蘗期、孕穗期各半），鉀肥60%做作基肥、40%作追肥（孕穗期）。

1.4 供試作物

供試作物為水稻，均采用水育秧移栽。E1試驗(yàn)點(diǎn)選用品種為豐兩優(yōu)1528（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所和長江大學(xué)聯(lián)合選育），種植密度為13.23萬株/hm2；E2試驗(yàn)點(diǎn)選用品種為培兩優(yōu)986（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所選育），種植密度為22.67萬株/hm2，E3試驗(yàn)點(diǎn)選用品種為廣兩優(yōu)476（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所選育），種植密度為22.22萬株/hm2。各試驗(yàn)于2014年5月上旬播種，6月上旬移栽，9月下旬收獲。

各試驗(yàn)除施肥量不同外，其他田間操作管理如整地、栽培、灌溉、有害生物防治等均按潛江市耕作習(xí)慣統(tǒng)一進(jìn)行。收獲時(shí)均分小區(qū)實(shí)收產(chǎn)量，以風(fēng)干重計(jì)產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)采集與處理

各處理隨機(jī)取2株，將全部葉片取下，下端整理整齊后，隨機(jī)選取其中的10片葉，截取這10片葉中最寬部分的10 cm段長度，測算葉片寬度L（cm），并稱干重（于105 ℃烘箱中殺青30 min，在80 ℃下烘干至恒重，冷卻后稱重）。WB為截取的10片長度為10 cm的葉片干重，WA為剩余部分葉片干重。

相關(guān)計(jì)算公式如下：

比葉重（g/cm2）=WB（葉片重）/單位葉片面積（10×10×L）

單株葉面積（cm2）=（WA+WB）/比葉重

葉面積指數(shù)=單株葉面積/株距×行距

數(shù)據(jù)均采用Excel 2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施硅量對(duì)水稻比葉重的影響

各試驗(yàn)分別于水稻分蘗期、拔節(jié)期、灌漿期3個(gè)生育時(shí)期取樣計(jì)算比葉重，結(jié)果如表2所示。

由表2可知，整體來看，分蘗期水稻比葉重與土壤有效硅含量呈負(fù)相關(guān)，土壤中有效硅含量越高其比葉重越低。各試驗(yàn)點(diǎn)未施硅（處理1，CK）比葉重比較，不同試驗(yàn)點(diǎn)間相差較大，E3比葉重較E2高0.053 3 g/cm2、增幅為74%，較E1高0.030 8 g/cm2、增幅為33%。不同施硅量（處理2、3、4、5）處理比較，高肥力試驗(yàn)點(diǎn)E1，隨著硅肥施用量的增加其比葉重呈先增后減的趨勢；肥力中等和偏下試驗(yàn)點(diǎn)E2、E3隨著硅肥施用量的增加其比葉重呈遞增的趨勢。E1試驗(yàn)點(diǎn)不同施硅量處理較CK（處理1）比葉重增加0.001 1～0.005 5 g/cm2，增幅1.17%～5.84%；E2試驗(yàn)點(diǎn)不同施硅量處理較CK（處理1）比葉重增加0.010 1～0.013 8 g/cm2，增幅為14.09%～19.25%；E3試驗(yàn)點(diǎn)不同施硅量處理較CK（處理1）比葉重增加0.012 0～0.029 7 g/cm2，增幅為9.60%～23.76%。由此表明，施硅對(duì)水稻比葉重影響明顯，土壤有效硅含量越低（E3）其比葉重隨施硅量增大而增加的幅度越大。

拔節(jié)期各試驗(yàn)點(diǎn)CK處理比葉重相近，為0.096 1～0.098 9 g/cm2，由此說明無論土壤肥力高低，進(jìn)入拔節(jié)期其葉片干物質(zhì)的積累量相當(dāng)。各試驗(yàn)處理間比較，有效硅含量較低的E1和E3試驗(yàn)點(diǎn)，施硅肥有利于提高水稻葉片干物質(zhì)的積累，E1試驗(yàn)點(diǎn)以處理3表現(xiàn)最好，E3試驗(yàn)點(diǎn)處理5表現(xiàn)最好；而對(duì)于有效硅含量較高的E2試驗(yàn)點(diǎn)，施硅肥也可提高葉片干物質(zhì)的積累，隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重呈先增后減的趨勢。

灌漿期比葉重各試驗(yàn)點(diǎn)CK處理間相差較大，E3試驗(yàn)點(diǎn)較E2高0.019 0 g/cm2，增幅為19.17%，比E1高0.027 1 g/cm2，增幅為29.78%。各試驗(yàn)處理間比較，E1和E2試驗(yàn)點(diǎn)隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重呈先增后降的趨勢，且表現(xiàn)為土壤肥力高的田塊施用硅肥過量比葉重下降快。E3試驗(yàn)點(diǎn)施用硅肥有利于水稻葉片干物質(zhì)的積累，隨著施硅肥量的增加其比葉重相應(yīng)增加。各試驗(yàn)點(diǎn)不同施硅量處理較CK處理均有一定差異，E1試驗(yàn)點(diǎn)各施硅肥處理較CK比葉重增加-0.001 0～0.003 0 g/cm2，增幅為-1.10%～3.30%；E2試驗(yàn)點(diǎn)各施硅肥處理較CK比葉重增加-0.003 1～0.017 1 g/cm2，增幅為-3.13%～17.25%；E3試驗(yàn)點(diǎn)，各施硅肥處理較CK比葉重增加0.001 8～0.020 9 g/cm2，增幅為1.52%～17.70%。結(jié)果表明，水稻灌漿期施硅肥對(duì)水稻比葉重有增長作用，同時(shí)也有抑制作用；肥力中等和中等以上的田塊（E1和E2），隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重先增后降，只有肥力中等偏下的田塊（E3）隨著硅肥施用量的增加水稻比葉重持續(xù)增加。

陳進(jìn)紅等[15]研究表明，低硅土壤中，隨著施硅量的增加水稻地上部分器官干物質(zhì)量均有不同程度的增加。彭應(yīng)財(cái)?shù)萚16]研究表明，氣孔密度與比葉重的相互制約關(guān)系似乎決定了不可能把較高的比葉重和較大的氣孔密度統(tǒng)一于一體；其中偏秈型品種有相當(dāng)一部分既保持了較大的氣孔密度，又相對(duì)提高了比葉重，與本研究結(jié)果相符。

2.2 不同施硅量對(duì)水稻葉面積指數(shù)的影響

作物的產(chǎn)量隨葉面積指數(shù)的增大而提高。當(dāng)葉面積指數(shù)增加到一定限度后，田間郁閉，光照不足，光合效率減弱，產(chǎn)量反而下降。各試驗(yàn)點(diǎn)分別于水稻分蘗期、拔節(jié)期、灌漿期3個(gè)生育時(shí)期取樣計(jì)算葉面積指數(shù)，結(jié)果如表3所示。由表3可知，從各試驗(yàn)點(diǎn)處理1可以看出，水稻分蘗期、拔節(jié)期、灌漿期不同種植密度、不同土壤肥力對(duì)水稻葉面積指數(shù)影響明顯。種植密度相近時(shí)則肥力越高葉面積指數(shù)越大，肥力不同時(shí)則種植密度越高其葉面積指數(shù)越大。

不同施硅量對(duì)水稻不同時(shí)期葉面積指數(shù)影響明顯。對(duì)水稻葉面積指數(shù)與施硅量，按一元二次回歸方程模型進(jìn)行模擬，擬合出葉面積指數(shù)（y）與施硅量（x）的一元二次效應(yīng)方程（表4）。

由表4可知，在水稻分蘗期，硅肥施用量與水稻葉面積指數(shù)擬合程度較差，僅E1試驗(yàn)點(diǎn)擬合程度相對(duì)較高，R2=0.76。進(jìn)入拔節(jié)期各試驗(yàn)硅肥施用量與水稻葉面積指數(shù)擬合程度明顯提高，E2試驗(yàn)點(diǎn)擬合程度最高，R2=0.99；灌漿期各試驗(yàn)硅肥施用量與水稻葉面積指數(shù)擬合程度總體提高，E1和E2試驗(yàn)點(diǎn)R2>0.95，表明中等以上肥力田塊施用硅肥對(duì)水稻葉面積指數(shù)呈拋物線作用。

前人[5，17-19]的研究結(jié)果表明，抽穗期葉面積指數(shù)與產(chǎn)量信息呈拋物線關(guān)系，相關(guān)性達(dá)到顯著水平， 說明抽穗期葉面積指數(shù)是影響產(chǎn)量的主要因子之一，高產(chǎn)水稻群體存在適宜的葉面積指數(shù)范圍。葉面積指數(shù)分蘗期小于移栽期，從分蘗期開始隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)葉面積指數(shù)增大，到孕穗期達(dá)最大值，其后隨著植株的衰老而開始減小，至成熟期減至最小值。水稻施用硅肥后，有利于提高光合速率。魏永華等[20]認(rèn)為適當(dāng)?shù)靥岣呷~面積可以促進(jìn)有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)的形成，提高結(jié)實(shí)率，但也會(huì)使千粒重略微降低。

2.3 不同施硅量對(duì)水稻產(chǎn)量結(jié)構(gòu)形成的影響

試驗(yàn)田于水稻收割前取考種樣，結(jié)果如表5所示。由表5可知，各試驗(yàn)點(diǎn)有效穗表現(xiàn)為土壤肥力越高有效穗越多；不同硅肥施用量在各試驗(yàn)中存在差異，E1試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)為隨著硅肥施用量的增加有效穗呈先增后減的趨勢；E2和E3試驗(yàn)點(diǎn)表現(xiàn)為隨著硅肥施用量的增加水稻有效穗持續(xù)增加。

各試驗(yàn)點(diǎn)施硅肥處理的穗粒數(shù)較CK均有所增加。不同硅肥施用量對(duì)水稻穗粒數(shù)影響較明顯。各試驗(yàn)點(diǎn)隨著硅肥施用量的增加其穗粒數(shù)均有不同程度的增加。

各試驗(yàn)的結(jié)實(shí)率表現(xiàn)不一，隨著硅肥施用量增加，E1試驗(yàn)點(diǎn)結(jié)實(shí)率提高，E2和E3試驗(yàn)點(diǎn)結(jié)實(shí)率呈先增后降的趨勢。結(jié)果表明，施用一定量的硅肥可提高各試驗(yàn)點(diǎn)的水稻結(jié)實(shí)率。

施用硅肥可增加水稻千粒重，施用硅肥處理較CK千粒重增加0.1～0.3 g。

隨著施硅量的增加理論產(chǎn)量也隨之增加。通過計(jì)算，E1試驗(yàn)點(diǎn)各施硅肥處理理論產(chǎn)量較CK增幅為7.82%～14.69%，E2試驗(yàn)點(diǎn)各施硅肥處理理論產(chǎn)量較CK增幅為1.15%～11.44%，E3試驗(yàn)點(diǎn)各試施硅肥處理理論產(chǎn)量較CK增幅為10.02%～23.47%。這與李衛(wèi)國等[21]研究結(jié)果一致，說明水稻施硅主要是通過增加結(jié)實(shí)率、每穗粒數(shù)、有效穗數(shù)、千粒重等指標(biāo)來增加產(chǎn)量。從理論產(chǎn)量增幅來看，土壤有效硅含量越低施用硅肥增產(chǎn)潛力越大。

2.4 不同施硅量對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

水稻成熟后實(shí)收計(jì)產(chǎn)，結(jié)果如表6所示。由表6可知，各試驗(yàn)點(diǎn)不同施硅肥處理對(duì)水稻增產(chǎn)作用明顯。中高等肥力田塊施用硅肥增產(chǎn)幅度高于中等偏低肥力田塊。中高等肥力田塊水稻產(chǎn)量隨著硅肥施用量的增加呈先增后減的趨勢，中低等肥力田塊水稻產(chǎn)量隨著硅肥施用的增加產(chǎn)量也相應(yīng)增加。E1試驗(yàn)點(diǎn)增產(chǎn)最高的為處理4，增產(chǎn)1 333 kg/hm2，增幅為15.32%，處理2增產(chǎn)最低，增產(chǎn)300 kg/hm2，增幅為3.45%；E2試驗(yàn)點(diǎn)增產(chǎn)最高的為處理3，增產(chǎn)1 333 kg/hm2，增幅為15.68%，處理5增產(chǎn)最低，增產(chǎn)900 kg/hm2，增幅為10.59%；E3試驗(yàn)點(diǎn)增產(chǎn)最高的為處理5，增產(chǎn)810 kg/hm2，增幅為9.68%，處理2增產(chǎn)最低，增產(chǎn)333 kg/hm2，增幅為3.98%。結(jié)果表明，在中等施硅肥條件下水稻增產(chǎn)效益明顯，硅肥用量過高或過低產(chǎn)量均降低，這與商全玉等[22]、張國良等[8]的研究結(jié)果一致。

不同類型田塊綜合分析，有效硅含量處于臨界值周圍的土壤，施用硅肥均表現(xiàn)出良好的增產(chǎn)作用，且肥力高的田塊增產(chǎn)幅度高于肥力中等偏低田塊。

3 小結(jié)與討論

水稻施用硅肥能有效地增加單株穗粒數(shù)和千粒重，對(duì)水稻增產(chǎn)作用明顯。肥力高的田塊施用硅肥增產(chǎn)幅度高于肥力低的田塊，但高肥力田塊水稻產(chǎn)量隨著硅肥施用量的增加呈先增后降的趨勢，肥力低的田塊水稻產(chǎn)量隨著硅肥施用的增加產(chǎn)量持續(xù)增加。綜合分析，施硅后水稻增產(chǎn)幅度為3.45%～15.68%。

不同土壤肥力條件、不同時(shí)期施硅對(duì)水稻比葉重的影響不同。分蘗期同等施硅肥量土壤養(yǎng)分含量低、有效硅含量低的田塊其比葉重增幅較大，為9.60%～23.76%；至水稻灌漿期，不同的施硅肥量對(duì)水稻比葉重有增長作用，同時(shí)也有抑制作用；肥力中等和中等以上肥力田塊其比葉重隨著硅肥施用量的增加反而有所下降，肥力中等偏下田塊隨著硅肥施用量的增加其比葉重持續(xù)增加。

不同種植密度、不同土壤肥力對(duì)水稻葉面積指數(shù)影響明顯。水稻分蘗期、拔節(jié)期、灌漿期，種植密度相近時(shí)則肥力越高葉面積指數(shù)越大，肥力不同時(shí)則種植密度越高其葉面積指數(shù)越大。不同肥力田塊施硅肥對(duì)水稻葉面積指數(shù)均呈拋物線作用，中等以上肥力田塊施用硅肥對(duì)葉面積指數(shù)影響擬合程度高，肥力中等以下田塊擬合程度較差。

潛江市有效硅含量處于臨界值95～100 mg/kg[23]，施用硅肥均表現(xiàn)出良好的增產(chǎn)作用，建議適宜的硅肥用量為有效硅（SiO2）15～30 kg/hm2。

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