叶面喷施光碳核肥对水稻产量和品质的影响

刘玉兰，汪 勇，范文忠，元明浩，赵洪梅，翟文博，孙 山，陈殿元

(1.吉林农业科技学院，吉林 吉林 132101；2.吉林省舒兰市溪河农业站，吉林 舒兰 132618)

水稻是世界三大主要粮食作物之一，我国是世界上最大的水稻生产国，总产位居世界第一[1]。水稻产量稳定增长对国家粮食安全意义重大，探索水稻优质高产栽培方式一直是水稻生产上的研究热点和重点[2-5]。传统化肥利用率低、易流失、容易造成环境污染等，制约水稻产量和品质的提升[6-7]。光碳核肥是一种新型纯生物制剂叶面喷施肥料，学名叫二氧化碳捕集剂，在农业生产中与化肥相比，光碳核肥具有无毒害、无污染、高功效等特点，利于我国发展有机农业、生态农业，对实现我国农业安全生产，发展生态农业，实现农业可持续性发展具有重要意义。目前，光碳核肥在蔬菜上的应用报道较多，普遍认为光碳核肥能提高蔬菜产量和品质[8-12]；光碳核肥在水稻上的研究较少[13-15]。其中，翟文博等[13]研究表明，水稻苗期喷施200～250倍光碳核肥能有效提高秧苗素质；郑玉石等[14]研究表明，苗期喷施光碳核肥，水稻秧苗素质高，发根力强，返青快，成苗率高，产量高；梁方等[15]在广西壮族自治区玉林市的田间试验结果表明，随着光碳核肥的施用，水稻有效穗数、结实率增加，穗总粒数减少，但实粒数、千粒质量略增加，稻米明显白净且黑粒少，食味更好，稻谷产量增加，品质提升。但有关光碳核肥对北方水稻品质影响的研究尚未见报道。为此，研究叶面喷施光碳核肥对北方水稻产量和品质的影响，以期为水稻增产提质提供切实可行的措施。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2019年在吉林省舒兰市溪河农业技术推广站试验田进行，土壤质地为壤土，土壤肥力中等，耕层土壤含有机质29.42 g/kg、速效氮188.59 mg/kg、速效磷11.84 mg/kg、速效钾109.35 mg/kg，pH值为6.8。

供试水稻材料为常规中晚熟优质食味粳稻吉宏9，由吉林市宏业种子有限公司育成。光碳核肥由湖北光碳生态产业股份有限公司提供，主要成分是微藻，本身携带了大量的氨基酸、吸附剂、吸水剂、酵母糖等。

1.2 试验设计

试验采用大区对比试验设计，大区面积1 000 m2。设计光碳核肥施用时期4个，分别为分蘖始期(R1)、分蘖盛期(R2)、拔节孕穗期(R3)、灌浆期(R4)，喷施次数分别为1、2、3、4次，不同时期用量见表1，对水量为150 L/hm2，不喷施光碳核肥处理为对照(CK)，共16个处理。CK施用底肥辉隆水稻肥500 kg/hm2，追施尿素(含N 14%)200 kg/hm2，于水稻插秧后7～10 d和20～25 d按2∶3比例施入;喷施光碳核肥各处理化肥施用量均较CK减少20%。4月10日机械播种，5月17日人工插秧，行、穴距分别为29.7、19.8 cm。其余田间管理同当地大面积生产田。

表1 光碳核肥不同处理施用时期和施用量

1.3 测定项目及方法

1.3.1 SPAD值 灌浆期喷光碳核肥后第7天，每个处理定点选择生长一致的植株10穴，用手持便携式SPAD-502型叶绿素仪测量剑叶SPAD值。

1.3.2 叶面积指数和干物质质量 灌浆期喷光碳核肥后第7天，各处理根据平均茎蘖数取样5穴，剪下所有叶片，测定绿色叶片的叶长、叶宽,计算叶面积指数。将样品置于烘箱 105 ℃下杀青 30 min，80 ℃下烘至恒质量后，测定各处理每穴干物质质量。

1.3.3 产量及其构成因子 水稻成熟后，每处理随机选取3个点，每点收割1 m2，脱粒，晒干称质量。每处理按照平均穗数法取5穴，进行室内考种，考查有效穗数、穗粒数、穗实粒数、结实率和千粒质量。

1.3.4 品质指标 稻谷收获后存放于实验室干燥通风处，待样品水分降到安全水分后进行稻米加工品质、外观品质、营养品质测定。糙米加工采用FC-2K型试验砻谷机(日本山本株式会社生产)，并统计糙米率。精米加工采用VP-32型试验碾米机(日本静冈机械株式会社生产)，并统计精米率。整精米采用ES-1000谷粒判别器(日本静冈机械株式会社生产)筛选，并统计整精米率。采用JMWT12大米外观品质检测仪(国产)测定外观品质指标垩白粒率、垩白度等。采用FOSS近红外谷物分析仪测定糙米的营养品质指标直链淀粉、蛋白质含量及食味值。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2007进行整理，DPS 3.01进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 光碳核肥对水稻叶片SPAD值、叶面积指数和干物质质量的影响

由表2可知，不同时期喷施光碳核肥均能提高水稻灌浆期剑叶的SPAD值、叶面积指数和干物质质量，其中，T1—T13各处理剑叶的SPAD值、叶面积指数(T12处理除外)与对照相比差异均不显著，T14和T15处理均显著高于对照，以T15处理最高，分别比对照增加14.86%、4.99%；T1—T11各处理的干物质质量与对照相比差异均不显著，T12—T14处理均显著高于对照，T15处理的干物质质量最大，极显著高于对照，比对照增加8.59%。

相关性分析(表3)表明，水稻剑叶SPAD值、叶面积指数、干物质质量均与光碳核肥喷施次数呈极显著正相关，说明随着光碳核肥喷施次数增加，水稻剑叶的SPAD值、叶面积指数、干物质质量增加。

2.2 光碳核肥对水稻产量及其构成因子的影响

由表4可知，施用光碳核肥能提高水稻产量，但T1—T5处理与对照相比差异均未达到显著水平，T6处理与对照相比差异达到显著水平，T7—T15处理与对照相比差异均达到极显著水平，其中T15处理产量最高，为9 338.85 kg/hm2，显著或极显著高于其他处理，较对照增产14.53%。相关性分析表明，水稻产量与光碳核肥喷施次数呈极显著正相关(表3)。

表3 光碳核肥喷施次数与水稻各性状指标的相关性分析

不同生育时期喷施光碳核肥对水稻产量构成因子影响不同(表4)。除T1—T4处理外，喷施光碳核肥可提高水稻有效穗数，但差异均不显著，以T15处理有效穗数最多；喷施光碳核肥各处理穗粒数相比对照减少，但差异均不显著；T1—T14处理的水稻穗实粒数与对照相比差异均不显著，T15处理穗实粒数最多，比对照显著提高2.35%；喷施光碳核肥各处理结实率均明显提高，T1处理与对照相比差异达到显著水平，T2—T15各处理与对照处理相比差异均达到极显著水平，以T15处理最高，较对照提高4.14%；喷施光碳核肥各处理千粒质量均明显增加，T4和T6—T15各处理与对照相比差异均达到显著或极显著水平，以T15处理最高，较对照提高5.57%。相关性分析表明，水稻千粒质量、结实率与光碳核肥喷施次数均呈极显著正相关，穗实粒数与光碳核肥喷施次数相关性不显著(表3)。

表4 光碳核肥对水稻产量及其构成因子的影响

由以上分析可以看出，随着光碳核肥喷施次数的增加，水稻产量、千粒质量、结实率增加，穗实粒数虽有增加趋势，但不显著。

2.3 光碳核肥对水稻品质的影响

由表5可知，光碳核肥对水稻各品质指标的影响不同，施用光碳核肥能提升水稻糙米率、直链淀粉含量和食味值，降低垩白粒率、垩白度和蛋白质含量。T15处理的糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量和食味值均最高，其中，糙米率、精米率、整精米率与对照相比差异达到显著水平，直链淀粉含量和食味值与对照相比差异达到极显著水平。T15处理的垩白粒率、垩白度和蛋白质含量均最低，与对照相比差异达到极显著水平。相关性分析表明，水稻糙米率、直链淀粉含量和食味值与光碳核肥喷施次数均呈极显著正相关，蛋白质含量、垩白粒率和垩白度与光碳核肥喷施次数均呈显著负相关，精米率和整精米率与光碳核肥喷施次数相关性不显著(表3)。

表5 光碳核肥对水稻品质的影响

综合以上分析可以看出，叶面喷施光碳核肥有提升水稻品质的趋势，随着光碳核肥喷施次数的增加，水稻糙米率、直链淀粉含量和食味值明显提高，垩白粒率、垩白度、蛋白质含量逐渐降低。T15处理最优，能显著提高水稻稻米品质。

3 结论与讨论

本研究结果表明，不同时期喷施光碳核肥均能提高水稻灌浆期剑叶的SPAD值、叶面积指数和干物质质量，与杨洋[16]光碳核肥能够增强植物叶片的光合性能，促进植物生长的观点相同。其中，喷施4次光碳核肥处理效果最好，剑叶SPAD值、叶面积指数、干物质质量均最高，分别比对照增加14.86%、4.99%、8.59%。

本研究结果表明，叶面喷施光碳核肥能提高水稻结实率、千粒质量和产量；降低穗粒数；有效穗数和穗实粒数因喷施次数不同而有所差异，喷施2次及以上可增加水稻有效穗数，喷施3次及以上可增加穗实粒数，喷施4次可显著增加穗实粒数。随着喷施次数的增加，产量显著或极显著增加，其中4个生育时期均喷施光碳核肥的处理产量最高，为9 338.85 kg/hm2，比对照增产14.53%。本研究光碳核肥对水稻产量及其构成因子的影响与梁方等[15]的研究结果基本相同。

本研究结果表明，水稻叶面喷施光碳核肥能提升其品质，分蘖始期、分蘖盛期、拔节孕穗期、灌浆期均喷施光碳核肥能显著或极显著提高水稻糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量和食味值，极显著降低垩白粒率、垩白度和蛋白质含量。综上，水稻分蘖始期、分蘖盛期、拔节孕穗期、灌浆期均喷施光碳核肥既能提高产量，又能提升品质。