水稻—番茄栽培模式下水稻肥料运筹技术研究

叶小霖+路丹+宋淑芳+沈方科+顾明华

摘要：【目的】探明肥料運筹技术对水稻养分吸收及产量的影响。【方法】试验选择“黄华占”和“桂育9号”两个水稻品种，设置3个处理3次重复，共18个小区。测定了习惯施肥、长效肥、长效肥+硅肥3种施肥处理下水稻农艺性状、叶片氮磷钾含量、叶绿素含量、叶绿素荧光参数变化以及产量。【结果】与习惯施肥处理相比，长效肥、长效肥+硅肥处理降低了两个水稻品种各生育期内叶片的氮磷钾含量，但是差异不显著，长效肥处理降低的幅度较大。不同施肥和不同品种之间水稻叶片的叶绿素含量、Fo、Fm和Fv/Fm存在一定差异，但是差异未达显著水平。长效肥+硅肥处理能提高水稻叶片的Fv/Fm、qP，降低非光化学猝灭系数qN，从而增加PSⅡ天线色素对光能的捕获量和捕获效率，降低热耗散，提高光合速率。长效肥、长效肥+硅肥处理对“桂育9号”品种分别增产15.17%和15.31%。【结论】长效肥以及长效肥配施硅肥虽然对水稻叶片养分含量影响不明显，对“黄华占”品种产量影响不大，但是提高了“桂育9号”产量。

关键词：水稻；长效肥；养分吸收；叶绿素；产量

中图分类号：S511S641文献标识码：A文章编号：1003-4374（2017）01-0006-07

Abstract：【Objective】In order to explore the effect of fertilizer application technology on the amount of rice output and the amount of nutrition absorbed by the rice plants.【Method】This experiment，which comprises three treatments and three repetitions in 18 small plots，has been conducted with two rice varieties，namely “Huanghuazhan” and “Guiyu 9”，adopted as experimental subjects. During the experiment，the authors adopted three fertilizing schemes：conventional fertilizer，longlasting fertilizer and the combination of longlasting fertilizer & silicon fertilizer. Then they surveyed the output of the rice plants and monitored their agronomic traits，the content of nitrogen，phosphorus and kalium in the rice leaves，the content of chiorophyll in the rice plants and the change of Chlorophyll Fluorescence Parameters of the rice plants.【Result】As a result，compared with conventional fertilizer，the longlasting fertilizer and the combination of longlasting fertilizer & silicon fertilizer lower the content of nitrogen，phosphorus and kalium in the rice leaves of the two rice varieties in all growth stages，but the difference of the content is not very notable，and the rice plants with longlasting fertilizer contain the lowest amount of nitrogen，phosphorus and kalium. The amount of chiorophyll，the initial fluorescence （Fo），the maximal fluorescence （Fm）and the maximal quantum efficiency （Fv/Fm）of PSII of the leaves with different fertilizing schemes and of the two varieties are different，yet the differences are not obvious. With the combination of longlasting fertilizer & silicon fertilizer applied，the maximal quantum efficiency （Fm）and photochemical quenching coefficient （qP）of the rice leaves can be enhanced，and the nonphotochemical quenching coefficient （qN）can be reduced，thus the light energy absorbed by the antenna pigment and the efficiency of the absorbing is enhanced，and the heat loss was reduced，so the rate of photosynthesis is promoted. As a result，the output of the rice plants of “Guiyu 9” fed with longlasting fertilizer has increased by 15.17%，and the output of the rice plants of the same variety fed with both longterm fertilizer & silicon fertilizer has been increased by 15.31%.【Conclusion】 In conclusion，both fertilizing schemes of longlasting fertilizer and the combination of longlasting fertilizer& silicon do not have noticeable effect on the nutrition content in rice leaves. With these fertilizers used，the output of “Huanghuazhan” plants remain roughly the same，however，that of “Guiyu 9” plants can be increased.

Key words： rice；longlasting fertilizer；nutrition absorbing；chiorophyll；output

水稻作为我国的主要粮食作物之一，其产量的高低影响着我国粮食供应的需求。氮肥是影响水稻产量的重要因素，但是水稻对氮肥的利用率却仅仅只有30%～35%[1]。长时间过量使用氮肥不仅会造成地表水的富营养化，水体污染，還会导致硝酸盐在植物体内过量累积，影响作物品质[2]。大量研究表明：长效肥代替传统速效化肥以及减量优化施肥可以有效降低传统施肥存在的弊端[3-7]。

水稻产量以及养分吸收利用受不同的施肥模式和施肥量影响显著。马国辉等[8]研究认为，在适宜的氮素水平下水稻才能获得高产，氮肥施用超过一定范围水稻产量则会降低。磷钾对水稻产量的影响远小于氮素，但是适宜的磷、钾肥有利于提高水稻产量，过量使用磷、钾肥同样会造成土壤磷、钾素的积累，不仅增加了成本，还引起土壤环境的污染[9]。李成亮等[10]研究发现，氮磷钾三种肥料的合理配施对水稻的增产效果大于其他两种肥料配施。肥料的使用是提高作物产量的主要措施，有研究显示适宜的肥料运筹技术能够增加作物的光合色素，改善作物的叶绿素荧光动力学参数[11-14]，从而提高作物的产量。

右江河谷地区属典型的南亚热带季风气候，气候较为适宜，该地区主要栽培模式为稻-菜和稻-稻-菜轮作模式，当地农民为了追求高产量，缺乏对番茄、水稻养分的正确管理，如肥料施用过量、养分比例不合理等，不仅影响了番茄和水稻产量、品质的提升，还给右江河谷区的环境带来很大的压力。因此，本文以水稻作为研究对象，从作物养分吸收特性，研究水稻-番茄轮作模式下不同肥料运筹对水稻农艺性状、氮磷钾养分吸收、叶绿素含量、叶绿素荧光参数以及产量的影响，在稳产保产的基础上构建适宜的肥料运筹技术，旨在为当地合理施肥，保护生态环境提供依据。

1材料与方法

1.1试验地点与材料

大田试验于2015年4～8月在广西百色市田阳县百育镇九合村进行，该地属于南亚热带季风气候，年均气温21.8℃～22.1℃，年均降雨量1053～1100mm，无霜期长达356d。供试土壤为第四纪红土母质发育成的水稻土，种植制度为稻—稻—番茄，土壤pH值5.69，有机质33.05g·kg-1，碱解氮113.5mg·kg-1，速效磷135.9mg·kg-1，速效钾187.2mg·kg-1，土壤肥力中上等。

供试材料为常规稻：“黄华占”和“桂育9号”。“黄华占”，粤审稻，感温型常规稻品种；“桂育9号”，桂审稻，感温籼型常规水稻，为当地主要推广种之一。

1.2试验设计

试验设计3个处理，分别为：（1）习惯施肥处理（CK），基肥：复合肥（24-10-14）225kg·hm2，5天后追肥尿素112.5kg·hm2，10天追肥尿素75kg·hm2、氯化钾112.5kg·hm2。（2）长效肥处理（C），不施基肥，移栽后5天施用长效肥（17-17-17）300kg·hm2，尿素75kg·hm2。（3）长效肥+硅肥（C+Si），硅肥为实验室自配（氧化镁∶双飞粉∶木钙∶水溶性硅）=2∶2∶1∶5，硅肥作为基肥一次性施用，移栽后5天施用长效肥（17-17-17）300kg·hm2，尿素75kg·hm2。每个处理重复3次，采用随机区组排列，小区面积为42m2，各小区之间采用不透水的隔板隔开。各处理肥料折合纯N、P2O5、K2O、SiO2含量见表1。

水稻于2015年5月6号移栽，每蔸插2株秧苗，移栽密度为20cm×25cm，8月2号收获。根据当地管理和防治技术进行稻田管理和病虫害防治。

1.3测定项目与方法

1.3.1叶片全N、P、K含量测定分别在水稻的苗期、分蘖期、拔节期、孕穗期和成熟期，每小区取代表性植株3兜，收取全部叶片，洗净后置于105℃烘箱内杀青30min，65℃烘干至恒重，用粉样机粉碎后，H2SO4-H2O2消煮，连续流动分析仪测定全氮含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度计法测定全钾含量。

1.3.2叶绿素含量测定分别于水稻苗期、分蘖期、拔节期和孕穗期4个时期，每小区选取5兜水稻植株，苗期和分蘖期采集植株主茎顶部第一展开叶，拔节期、孕穗期采集植株主茎剑叶，用干冰冷藏后马上带回实验室，用80%丙酮提取，分光光度计测定叶绿素含量。

1.3.3叶绿素荧光参数测定于水稻孕穗期每小区选取5兜，取相同节位的功能叶片，用PAM-2500叶绿素荧光仪测定荧光动力学曲线，并从荧光动力学曲线中解析出以下荧光参数：Fo、Fm、Fv/Fm、植物叶片的荧光光化学猝灭系数（qP）、荧光非光化学猝灭系数（qN）。

1.3.4农艺性状的测定水稻收获前一天，在每个小区取有代表性植株5兜，测定穗长、每兜有效分蘖数、每穗总粒数、实粒数、结实率、千粒重。同时，测定各小区的水稻实际产量。

1.3.5产量测定各小区水稻产量进行实测，然后换算成每公项产量。

1.4数据分析

试验数据采用Excel 2007进行处理，利用SPSS 22.0对数据进行统计分析，其中多重比较采用最小显著性差异法（LSD 法）。

2结果与分析

2.1不同施肥处理对水稻产量及其构成因素的影响

不同施肥处理下水稻的产量以及产量构成因素在不同水稻品种间的表现差异不一（见表2）。与CK相比，C处理和C+Si处理“黄华占”水稻产量略有降低，而“桂育9号”分别增产15.17%和15.31%，且差异显著。从产量构成指标分析，C处理和C+Si处理“黄华占”水稻品种除了每蔸有效分蘖数指标显著低于CK外，其它产量构成指标与CK差异不显著，而“桂育9号”水稻品种的每穗总粒数、每穗实粒数高于CK，其中C+Si处理达到显著水平，其它产量构成指标与CK差异不显著。

2.2不同施肥处理对水稻叶片氮、磷、钾养分含量的影响

2.2.1不同施肥处理对水稻叶片氮含量的影响从图1、图2可知，两个品种的水稻叶片氮含量随着生育期延长而逐渐降低。在水稻整个生育期，C处理和C+Si处理均降低了水稻叶片氮含量。C处理叶片氮含量降低的幅度要大于C+Si处理。表明肥料运筹技术中减少氮肥施用量会降低水稻叶片氮素含量，但是降低幅度不明显。

2.2.2不同施肥處理对水稻叶片磷含量的影响从图3、图4可知，两个品种的水稻叶片磷含量总体上呈现在拔节期前变化不大，之后急剧降低现像。在水稻整个生育期，CK处理的“黄华占”水稻品种叶片磷含量均高于C和C+Si处理，并且C+Si处理高于C处理。而C+Si处理下“桂育9号”水稻品种叶片磷含量在苗期、分蘖期和成熟期高于CK和C处理。但是，总体上，不同处理水稻各时期叶片磷含量差异不大。

2.2.3不同施肥处理对水稻叶片钾含量的影响从图4、图5可知，两个品种的水稻叶片钾含量随着生育期延长而降低。不同施肥处理的“黄华占”水稻品种叶片钾含量在分蘖期、拔节期、孕穗期差异不显著。苗期叶片钾含量表现为CK>C+Si>C，成熟期则表现为C+Si>CK>C。C处理的“桂育9号”水稻品种叶片钾含量在分蘖期、拔节期高于其它两个处理，但在后期的孕穗期和成熟期叶片钾含量降低幅度大，叶片钾含量低于其它两个处理；CK处理和C+Si处理“桂育9号”水稻品种叶片钾含量在拔节期到孕穗期降低幅度很小。

2.3不同施肥处理对叶片叶绿素含量的影响

叶绿素是水稻进行光合作用的主要色素，其含量的高低直接影响植株的光合效率。从表3可以看出，在整个生育期，不同施肥处理下，“黄华占”叶绿素含量先上升后下降，分蘖期含量最大，而“桂育9号”的叶绿素含量在苗期最高，在分蘖期、拔节期、孕穗期持续下降。在苗期两个品种叶片叶绿素含量CK处理高于其他两个处理，在分蘖期、拔节期和孕穗期叶绿素含量均表现为C+Si>C>CK，不同处理间差异不显著。

2.4不同施肥处理对叶绿素荧光参数的影响从表4可以看出，不同施肥处理和不同品种之间水稻叶片的Fo、Fm和Fv/Fm存在一定的差异，但是差异不显著。“黄华占”的叶片Fo表现为CK>C+Si>C，“桂育9号”叶片的Fo表现为CK>C>C+Si。这与孕穗期的叶片叶绿素含量相对应。“黄华占”、“桂育9号”的叶片Fv/Fm均表现为C+Si>CK>C。植物叶片的荧光光化学猝灭系数（qP）是对PSII原初电子受体QA氧化态的一种量度，它代表了PSII反应中心的开放程度；而荧光非光化学猝灭系数（qN）则反映PSII反应中心吸收的光能不能用于光化学电子传递，而以热的形式耗散掉的部分[15，16]。从表4可以得知，两个水稻品种在C+Si处理下qP最大，qN最小，使得叶片减少热耗散，有利于把吸收的光能充分的用于光合作用。

3讨论与结论

氮、磷、钾作为水稻正常生长发育中重要的三大营养元素，许多学者就其对水稻生长发育的影响做了较多的研究[17～19]。霍中洋等[20]研究认为，在水稻整个生育期中，抽穗至成熟期具有较高的氮素积累量，有利于提高水稻的产量。王伟妮等[21]研究结果认为，水稻产量受氮、磷、钾肥两两互作影响显著。本研究结果表明，与习惯施肥处理相比，长效肥、长效肥+硅肥处理降低了两个水稻品种各生育期内叶片的氮磷钾含量，但是差异并不明显，而且在水稻生长后期，长效肥+硅肥处理下叶片氮含量的减小幅度降低，这可能与长效肥后期缓慢释放的养分有关。

叶绿素是植物进行光合作用的物质基础，其含量是反映光合强度的重要生理指标。本研究表明较少氮肥的施入量，轻微地提高了叶片的叶绿素含量，相比仅有长效肥处理，添加了硅肥的处理的水稻叶片叶绿素含量增加幅度更大。这与郝立冬[22]研究的适量基施硅肥可有效增加小麦光合叶片的叶绿素含量一致。除了叶绿素总量外，荧光参数是反应叶片光合效率的重要变量[23，24]，而叶绿素荧光参数在一定程度上与氮肥水平相关[25，26]。一般认为PSⅡ最大光化学效率Fv/Fm在正常条件下较恒定，受氮素的影响较小[26]，但也有研究表明施肥能够明显提高玉米、秋茄、生姜等作物的Fv/Fm值[27～30]。本试验表明，不同施肥处理对水稻叶片的Fo、Fm和Fv/Fm的影响未达显著水平，但在不同品种之间仍然存在一定差异。长效肥+硅肥处理提高Fv/Fm、qP，降低非光化学猝灭系数qN，从而增加PSⅡ天线色素对光能的捕获量提高捕获效率，降低热耗散，提高光合速率。

肥料是影响作物产量的重要因素，就不同的肥料种类以及不同的施肥方式对作物产量影响前人们已经做了大量研究[23，24，31]。本研究发现，长效肥和长效肥+硅肥处理，减少氮肥的施入并同时施用长效肥对“桂育9号”水稻品种有增产的效果。这与朱宝国、朱国梁、王友平等关于缓释肥能提高作物产量研究相一致[6，32，33]。使用长效肥，其具有养分释放缓慢、长久，提高肥料的利用效率的效果，故可以减少化肥施用，在整个生育期较平稳、均衡地提供作物养分，后期不需追肥，同时也降低了劳动者的生产强度，节约生产成本。本研究中所配制的硅肥不仅有改良土壤的作用，而且硅肥对水稻的增产也有一定的作用。许佳莹[34]研究表明，水稻在中等氮肥用量条件下，配施中等硅肥可以使水稻产量达到最高水平。从产量构成因素来看，氮肥配施硅肥是通过增加穗粒数和有效穗数来实现增产。

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