硅肥对超级早稻氮利用效率的影响

2011-06-14陈健晓屠乃美易镇邪朱红林

作物研究 2011年1期

陈健晓,屠乃美,易镇邪,*,朱红林

(1湖南农业大学农学院 ,长沙 410128;2海南省农业科学院粮食作物研究所,海口 571100)

随着农业生产中大量施用化肥特别是氮肥所引起的养分利用效率下降以及生产成本提高和水土污染等问题的日益突出,作物养分利用效率已成为当今作物营养研究的热点之一[1]。硅在地壳中含量达28%,仅次于氧[2]。水稻是典型的喜硅作物[3],目前虽未证明硅是水稻的一种必要元素,但已被证实是一种有益元素[4,5]。日本、韩国等已把硅列为水稻增产的 4大元素(N,P,K,Si)之一[6]。

前人就硅对改善水稻的生长发育,减轻铁、锰、镉等重金属毒害,增强病虫害抗性等方面的生理作用进行了比较多的研究[7～11]。随着水稻施氮量的日益增加,土壤中氮硅比例失调越来越严重[6]。

近年来,我国对水稻施用硅肥的效应进行了很多研究,并提出了硅肥施用技术及其与氮、磷、钾肥配施技术[4]。前人对硅肥的产量效应做了很多研究[12～17],但是,较少涉及水稻的氮利用效率;同时,从不同品种与不同施氮量等因素开展的硅肥对超级早稻氮利用效率的影响研究未见报道。为此,以超级早稻组合株两优819及陆两优996为材料,研究硅肥施用对超级早稻氮利用效率的影响,以期为超级早稻肥料施用提供一定理论与技术指导。

1 材料方法

1.1 试验设计

试验于2009年在湖南农业大学试验农场进行。供试超级杂交早稻组合株两优 819(倒伏敏感品种)由亚华种业公司提供,陆两优996(抗倒伏品种)由湖南农业大学水稻研究所提供。试验采用再裂区设计,3次重复;小区面积5.0 m×3.0 m;株行距 20 cm× 20 cm。硅肥因素设 2个水平:0和 150 kg/hm2。氮肥因素设 3个水平:0,150和 225 kg/hm2。硅肥作基肥一次施用,氮肥分 4次施用,基肥∶分蘖肥∶穗肥∶粒肥=4∶ 2∶ 3∶1。以尿素为氮源,以硅酸钠为硅源。各处理施磷肥(P2O5)75 kg/hm2和钾肥(K2O)150 kg/hm2作基肥。3月 31日播种,4月26日移栽。其他同一般大田。

表1 试验处理及其代号Table 1 Treatments in this experiment and their codes

1.2 试验地概况

供试土壤肥力特征如表 2。

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

1.3 测定项目与方法

SiO2的含量:样品粉碎后用 H2SO4-HNO3消煮液消煮后,用无灰滤纸过滤,残渣(SiO2沉淀)连同滤纸进行炭化,灼烧,称重,用重量差减法求得 SiO2的含量[18]。

全氮含量:将各关键生育时期(孕穗、齐穗、灌浆中期和成熟期)烘干后的植株样品粉碎过筛后,用元素分析仪测定叶、茎、穗等部位的氮含量。

氮素积累量(kg/hm2)=氮含量×干物重。

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

氮素吸收效率(kg/kg)=植株地上部氮素积累量/施氮量;氮肥效率(kg/kg)=经济产量 /当季施氮量;氮素利用效率(kg/kg)=经济产量 /植株氮素累积量;氮生理效率(kg/kg)=生物量 /植物氮素累积量。

1.3 数据处理

数据采用 Excel2003与 SAS9.0进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 硅肥对超级早稻各器官含氮量的影响

由表 3可见,不施氮条件下,株两优 819及陆两优996叶片中的含氮量随着生育进程的推进而降低,茎是“先降后升再降”的趋势,穗是“先升后降”的趋势;增施硅肥可增加含氮量,但规律不变。

施氮条件下,株两优819及陆两优996茎中的含氮量随生育进程的推进而逐渐下降,叶片及穗中的含氮量变化规律与不施氮条件下一致,增施硅肥后茎、穗、叶中含氮量增加,变化规律与不施氮条件下施硅规律一致。

同时,施氮能提高叶、茎、穗的含氮量,各个时期不同品种均表现一致;施硅明显影响叶、茎、穗的含氮量,且与品种有关:株两优 819叶、茎、穗含氮量因施硅而提高;陆两优 996叶、茎含氮量因施硅而提高,但穗中的含氮量反而下降。

2.2 硅肥对超级早稻氮肥利用率的影响

各处理氮素累积量、氮肥利用率与氮肥效率见表4。水稻氮素累积量随施氮量的增大而显著提高,硅肥施用使超级早稻氮素累积量略有增大。不施氮条件下株两优 819提高 11.78 kg/hm2,陆两优 996提高 9.89 kg/hm2;施氮 150 kg/hm2条件下株两优 819提高15.25 kg/hm2,陆两优 996提高 13.25 kg/hm2;施氮225 kg/hm2条件下株两优819提高4.52 kg/hm2,陆两优 996提高 8.19 kg/hm2。

肥料利用率随施氮量的增加而显著降低,品种间差异不显著。施硅对肥料利用率影响与施氮水平有关,施氮150 kg/hm2条件下株两优819和陆两优996都提高 2.3个百分点;施氮 225 kg/hm2条件下株两优 819降低 3.3个百分点,陆两优 996降低 0.9个百分点。氮肥效率随施氮量提高而显著下降,品种间差异不显著。施氮 150 kg/hm2条件下施硅能使两品种氮肥效率显著提高,品种之间达到显著水平;在施氮 225 kg/hm2条件下施硅使两品种氮肥效率略有提高,但各处理差异不显著。

表3 各处理叶、茎、穗含氮量(%)Table 3 Nitrogen content in leaves,stems and panides of different treatments

表4 各处理氮素累积量、氮肥利用率与氮肥效率Table4 Nitrogen accumulation,nitrogen use efficiency and nitrogen fertilizer efficiency of different treatments

2.3 硅肥对超级早稻氮利用效率的影响

各处理氮利用效率见表 5。施氮150 kg/hm2条件下,株两优 819和陆两优 996的氮素吸收效率分别为1.2 kg/kg左右、1.3 kg/kg左右,施氮量增大至 225 kg/hm2后,株两优 819降幅 0.3 kg/kg左右,陆两优996降幅 0.3 kg/kg,施硅对氮素吸收效率具有一定提高作用,处理间差异不显著。

氮生理效率因施氮量增大而显著下降。施氮 150 kg/hm2和 225 kg/hm2水平间差异不显著,品种间差异也不显著。施硅能使两品种氮生理效率略有降低,但处理间差异不显著。施氮使株两优819及陆两优996的氮素利用率降低,并随着施氮量的增大,处理间差异从不显著过渡到显著。施硅对氮素利用效率有一定的提高作用,并随着施氮量的增加,两品种处理间差异从显著水平过渡到不显著水平。

表5 各处理氮利用效率Table 5 Nitrogen utilization efficiency of different treatments

2.4 SiO2在超级早稻各器官中的含量

由表6可见,各处理的茎、叶中SiO2的含量随生育进程的推进而增大,随施氮量的增加而降低;穗中 SiO2的含量随生育进程的推进而略有降低,随施氮量的增加而降低。

施硅对株两优819和陆两优 996叶、茎、穗部位的SiO2含量存在较明显的影响,且与施氮量有关:各处理叶、穗中 SiO2的含量随施氮量增大而降低,各时期表现一致;而各处理茎中 SiO2的含量在孕穗期、齐穗期随施氮量增大而提高,在灌浆中期、成熟期随施氮量增大而降低。

株两优 819各处理叶、穗中的 SiO2的含量比陆两优 996高,而茎中 SiO2的含量且比陆两优 996低,且各时期表现一致;增施硅肥后,两品种叶、茎及穗的 SiO2含量均增大。

表6 各处理叶、茎、穗SiO2的含量(%)Table6 Content of SiO2in leaves,stems and panides of different treatments

3 讨论

硅肥对水稻的效应方面前人已进行了大量研究,发现硅对水稻有明显的增产作用[15～17]。但是,对水稻氮利用效率研究较少,同时,不同施氮量与不同品种两个角度开展的硅肥对超级早稻氮利用效率的影响研究未见报道。本研究以株两优819、陆两优996为材料,探讨 3个施氮水平条件下,硅肥施用对两个超级早稻氮累积量与氮利用效率的影响。结果发现,硅肥对两个超级稻品种氮累积量、氮肥利用率、氮肥效率、氮素吸收效率、氮素利用率上均表现为提高作用,在氮生理效率上表现为略有降低,但处理间未达到显著水平。

本试验研究了施硅对超级早稻各部位含氮量的影响,发现施硅对两个超级早稻品种叶、茎、穗含氮量的影响与施氮量有关:硅肥对株两优 819各处理、各时期、各器官的含氮量的影响均表现为正效应,而在陆两优996上,施氮225kg/hm2条件下,各个时期穗中含氮量反而下降,表现为负效应。说明硅氮互作对超级早稻各部位含氮量的影响存在正负效应,对此有待进一步研究。

本试验研究了不同施氮量下施硅对超级早稻各部位 SiO2含量的效应,发现增施硅肥后 SiO2含量提高,但施氮量的增加对株两优 819和陆两优 996各部位SiO2含量起到抑制作用,说明硅肥与氮肥对超级早稻SiO2含量存在正负效应。同时发现 SiO2在陆两优996各处理茎部位的含量均比株两优 819高,说明陆两优996(抗倒伏品种)茎中硅的积累比株两优 819(倒伏敏感品种)高。这可能是陆两优996抗倒伏能力较强的原因之一。

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