减量施肥对化感水稻抑草效果及产量和品质的影响

彭亮 文明德 李奇 姬静华 林芳源 胡飞*

（1华南农业大学农学院，广州510642；2江门市新会区兆峰水稻专业合作社，广东江门529100；3江门市新会区农林局，广东江门 529000；*通讯作者：hufei@scau.edu.cn）

水稻高产优质对我国粮食安全具有重要意义。改革开放后，我国由于农村劳动力成本不断上升等原因，在水稻生产过程中化肥、化学杀虫剂和除草剂的施用量不断增加，我国化学除草剂的使用面积每年约增加200万hm2，2010年我国除草剂需求总量达到8.3万t，比上年增长3.4%，农田杂草化学防除面积已达0.65亿hm2之多[1-3]。另一方面，我国稻田化肥吸收利用率（低于30%）却大大低于世界平均水平（化肥吸收利用率一般为30%～50%）[4]。化肥和化学除草剂的大量使用不仅引起环境污染，也使杂草产生抗药性[5-6]。减少化肥和农药用量，减轻其对环境造成的危害已是当务之急，我国政府于2015年制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》。减肥后稻田中的有害生物与水稻之间的竞争关系必然要发生变化，杂草是影响水稻产量的重要因子。

水稻化感作用经过长期的研究，正由前期理论分析，逐渐进入到生产应用阶段[7-11]。研究表明，水稻品种与稗草的竞争关系有明显差异，具有较高竞争力的水稻品种只需要较低的除草剂就可获得不错的杂草控制效果，有助于降低人工防除的强度[12-13]。因此，化感水稻品种的选育和利用是水稻生产过程中降低化学除草剂用量的有效途径。在国际上已先后选育出了I-Kung-Pao、Parahainakoru和HB-1等一批既具有高化感指数又具有高田间抑草活性的水稻品种（系）[14-16]。在我国，化感品种选育工作也取得了长足的进步。本课题组在前期理论研究基础上，收集了大量的化感材料，在国内首次选育了一个化感品种——化感稻3号，并通过广东省品种审定。近年来为了适应水稻生产的要求，又先后选育了一批具有化感潜力且高产优质的材料组合如化两优3号、华珍优3号和农珍优3号等。本研究旨在探讨化感水稻在减肥条件下的抑草效果以及减肥对水稻产量和品质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2014年在广东省江门市新会区大泽镇张村双季水稻连作稻田进行，土壤pH值为4.94，有机质45.3 g/kg，碱解氮 191.8 mg/kg，有效磷 144.2 mg/kg，速效钾176.5 mg/kg。调查发现，本次试验开展前，在水稻生产中出现的主要杂草有稗草、千金子、异型莎草、丁香蓼、空心莲子草和鸭舌草。

1.2 供试材料

供试水稻材料有5个：化感稻3号（常规品种，广东省审定）、化两优3号、华珍优3号、农珍优3号、航美香占（对照品种，江门市新会区主栽水稻品种），分别用 V1～V5表示。

肥料：商品名“稻谷多”，为掺混肥料，由广东省东莞市正太康地农业科技有限公司生产，标注总养分≥40%，N∶P2O5∶K2O=24∶6∶10。

1.3 试验设计

2014年7月17号播种，软盘育秧，3叶1心期（7月31日）人工移栽，每丛插3株，栽插规格16 cm×20 cm。具体肥料施用时间与减施量见表1，以正常施肥的处理为对照（CK，用量66.7 kg/667 m2）。肥料分3次施，基肥占60%，于插秧前3 d施用；插秧后10 d（8月10日）和穗分化始期（8月24日）分别追肥1次，各占20%。试验采用裂区设计，20个处理，4次重复，随机区组排列，共80个小区，其中以品种为主区，面积为75 m2；不同肥料用量处理为副区，面积为15 m2。每小区起垄并在垄上覆膜，单独排灌，为了防止小区间肥料渗透，小区间设置一条宽为15 cm的沟。整个生育期不施除草剂，其他管理措施按当地水稻高产栽培技术进行。

表1 不同处理肥料减施时间和减施量 （kg/hm2）

1.4 调查方法

将副区平均分为两部分，一部分用于杂草取样，另一部分用于水稻测产，每个小区在测产的部分随机选取3丛水稻，挂牌标记，记录分蘖动态，同时在水稻封行前（8月24日）、封行后（9月4日）和乳熟期（10月18日）在杂草取样的部分随机取1 m2调查杂草种类和株数，并将调查点的杂草充分松土，全部挖出，用自来水洗净后去除根部，置入恒温干燥箱，105℃杀青30 min，然后于80℃烘至恒质量，用万分之一天平分别测定干质量。

成熟期（11月1日）在每小区实测产部分调查连续20丛的有效穗数，计算平均有效穗数；同时随机收获10丛穗数接近平均有效穗数的水稻考查每穗粒数、结实率和千粒重，计算理论产量；每小区实测产收获面积7.5 m2，脱粒后晾晒，并称重。稻谷置于通风处干燥3个月后进行米质测定，主要测定项目有糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率和垩白度，测定方法参照中华人民共和国国家标准《GB/T17891-1999优质稻谷》执行。

1.5 数据处理与分析

数据采用Excel 2010软件和DPS统计软件处理，采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 减量施肥对水稻分蘖数的影响

从表2可以看出，最高分蘖数化感稻3号和华珍优3号在不同施肥水平下差异不大，其他品种在不同施肥条件下差异较大。化两优3号在T3处理下最高分蘖数显著高于CK，差异达到78.1个/m2；农珍优3号在T1处理下最高分蘖数显著高于T3处理；航美香占在T2处理下最高分蘖数显著高于CK。同一处理下不同品种的最高分蘖数也有差异，其中，在T1、T2处理和CK中航美香占的最高分蘖数显著高于其他品种，最大差异分别达到140.6、226.6和117.2个/m2；T3处理中化两优3号和航美香占最高分蘖数显著高于其他品种，最大差异达到171.9个/m2；其他处理差异均不显著。

从成穗率来看，在CK条件下各品种差异不显著；在T1处理下航美香占的成穗率显著低于化两优3号和华珍优3号；在T2处理下航美香占的成穗率显著低于其他品种，华珍优3号的成穗率最高；在T3处理下农珍优3号的成穗率显著高于化两优3号和航美香占。化感稻3号在T2和T3处理时成穗率较大；化两优3号在T3处理中成穗率较CK显著下降；华珍优3号和农珍优3号在各减肥处理中的成穗率均较CK高，其中，华珍优3号在T2处理下增幅显著，农珍优3号在T3处理下显著增大；航美香占在各减量施肥处理中成穗率较CK均显著下降。总体上看，化感水稻在T2和T3处理的成穗率明显高于T1处理和CK，说明适量减肥可以提高化感水稻的成穗率。

表3 不同品种常规施肥水平下产量构成因素差异

2.2 减量施肥对水稻产量及其构成因素的影响

从表3可见，常规施肥条件下化感稻3号、化两优3号和农珍优3号的产量显著高于航美香占；在产量构成要素中，穗粒数和结实率在品种间的差异不显著，航美香占的有效穗数显著高于农珍优3号，但千粒重显著低于化两优3号和农珍优3号。

由表4可知，化感稻3号在T1和T3处理下产量较CK显著下降，下降的主要原因是有效穗数、穗粒数和千粒重均减少；化两优3号在T1和T2处理下的产量较CK下降，原因在于穗粒数和千粒重显著下降，但T3处理下其产量较CK略有增加，主要是由于有效穗数和穗粒数上升幅度较大；华珍优3号在T2处理下产量较CK显著降低，主要是由于穗粒数和千粒重显著降低，在T1和T3处理下产量较CK增加；农珍优3号在T1处理下产量较CK显著减少，减产的主要原因是穗粒数和结实率显著降低，在T2和T3处理下产量较CK明显增加；航美香占在不同减肥处理下产量较CK均有所增加，减量施肥虽然显著减少了有效穗数，但也显著增加了穗粒数和结实率。可见，适量减肥可以增加化两优3号、农珍优3号和航美香占的有效穗数或穗粒数，从而实现增产或稳产。

2.3 减量施肥对水稻品质的影响

从表5可知，常规施肥条件下，化两优3号的糙米率和精米率显著高于化感稻3号、航美香占和农珍优3号；化两优3号的整精米率显著高于化感稻3号和农珍优3号；农珍优3号的垩白粒率和垩白度显著高于其他品种，而航美香占则是显著低于其他品种。

从表6可以看出，T1处理显著降低化感稻3号、化两优3号、农珍优3号和航美香占的糙米率、精米率和整精米率，还显著减少化感稻3号、化两优3号和农珍优3号的垩白粒率和垩白度，但T1处理显著提高了华珍优3号的糙米率、精米率、整精米率和垩白粒率，而垩白度则显著降低。T2处理显著降低了化两优3号的糙米率、精米率、整精米率、垩白米率和垩白度，但提高了农珍优3号的糙米率、精米率和整精米率，降低了其垩白粒率和垩白度。T3处理显著降低了化两优3号和农珍优3号的糙米率、精米率和整精米率，增加了化两优3号的垩白粒率和垩白度，降低了农珍优3号的垩白粒率和垩白度。减量施肥处理显著增加了航美香占的垩白粒率和垩白度。

表5 不同品种常规施肥水平下品质的差异 （%）

表6 不同施肥水平下各品种稻米品质的变化率 （%）

可见，适度减量施肥可以提高化感稻3号、华珍优3号、农珍优3号和航美香占的碾磨品质，降低化感稻3号、华珍优3号和航美香占的外观品质，改善农珍优3号的外观品质。

2.4 减量施肥对稻田杂草数量及生物量的影响

2.4.1 减量施肥对稻田杂草数量的影响

从图1可见，减量施肥处理在封行前、封行后和乳熟期对稻田的禾本科杂草和其他杂草的数量有明显的抑制作用，且不同时期抑制效果不同。

减量施肥处理在封行前、封行后和乳熟期对化感稻3号田间禾本科杂草和其他杂草的数量均有明显的抑制效果，对禾本科杂草数量的抑制能力有随化肥减施量的减小而增大的趋势，其中在封行前的抑制效果最明显，对其他杂草数量的抑制效果因时期不同而异，各时期中T1处理的抑草能力相对较大。

各减量施肥处理对化两优3号、华珍优3号和农珍优3号封行前和封行后的杂草抑制作用较明显，其中T1处理对杂草数量的抑制明显高于其他处理，T3处理对杂草数量的抑制效果相对较弱。

减量施肥处理对航美香占杂草数量的影响表现不一，各处理中禾本科杂草数量差异不大，T1处理对杂草数量有明显的抑制作用，T2和T3处理在水稻生育后期对稻田杂草数量抑制效果较差。

2.4.2 减量施肥对稻田杂草生物量的影响

从图2可见，减量施肥处理在对稻田的禾本科和其他杂草的生物量有明显的影响，影响的大小随水稻生育时期和杂草种类的不同而不同。

减量施肥处理对化感稻3号杂草生物量的抑制能力随生育时期的后移而增强，其中在封行前的抑制作用较弱。各时期中，T1处理对其他杂草生物量的抑制作用较强；各时期对禾本科杂草的抑制作用随化肥减施量的减小而增大。

图1 不同处理在不同时期的杂草数量差异

图2 不同处理在不同时期的杂草生物量差异

各处理对化两优3号封行前和封行后的杂草生物量的抑制作用均较强，其中T1和T2处理对化两优3号封行后和乳熟期的杂草生物量有明显的抑制作用。对于华珍优3号的各减量施肥处理来说，T1和T2处理对封行前和封行后的杂草生物量的抑制作用均较明显，T1处理在各时期和T3处理在封行后对禾本科杂草生物量的抑制效果较好。农珍优3号品种的T1和T2处理对各时期的杂草生物量的抑制效果明显优于T3处理，其中在封行前对其他杂草生物量抑制能力最强，在封行后对禾本科杂草生物量的抑制效果最好。各处理对航美香占的杂草生物量的影响不一，其中只有T1处理对各时期杂草生物量有抑制作用，T2和T3处理对杂草的生物量无抑制作用。。

3 结论与讨论

有研究表明，在华南稻区减量施肥可以实现增产或稳产的目标[17-20]。由本试验可知，在保证不减产的情况下，可以将化两优3号、华珍优3号和航美香占的施肥量减少20%左右，而农珍优3号的施肥量可减少30%，这样不仅降低农业生产成本，还缓解了因施肥量过大造成的环境污染等问题。本研究中的化感稻3号在减量施肥时减产，可能是因为其对肥料的需求量较大，而减量施肥后土壤营养不能满足其基本需求，这需要进一步的试验加以研究验证。

莫钊文等[5]研究表明，适度减氮处理能保持或改善华南早晚兼用型水稻的稻米品质，本研究结果与之不完全一致。在本试验中，减量施肥20%或30%时会降低化感稻3号和化两优3号稻米的糙米率、精米率和整精米率，而垩白粒率和垩白度会增大，这可能是由于灌浆结实期土壤肥力不足，导致叶片发黄，光合能力下降，灌浆不均匀，籽粒发育不良，致使米质变劣。但减少施肥量20%～30%可以提高华珍优3号和农珍优3号稻米的糙米率、精米率和整精米率，且对垩白粒率和垩白度的影响不大。说明适量减氮可以改善或保持华珍优3号和农珍优3号稻米的碾磨品质和外观品质。

水稻与杂草的资源竞争和化感作用是水稻与杂草相互关系的两个方面[21]。目前，国内外有关水稻对杂草的化感作用研究已有很多报道[15]，但主要集中在具有稳定抑草性状水稻品种（系）的遗传改良和化感水稻品种的田间应用基础研究上，而在田间条件下水稻与杂草的相互关系往往是上述两方面共同作用的结果，而且资源竞争表现更普遍、更直接。本研究结果表明，与当地常规施肥水平相比，4个化感品种对稻田杂草数量和生物量均有抑制作用，且随着化肥减施量的增大呈现增强的趋势，航美香占在减量施肥处理中的抑草效果均较差。抑草差异主要表现品种和时期上。在减施肥20%时化感稻3号对禾本科和阔叶杂草数量的抑制作用达到最大，减施肥30%～40%时化两优3号对禾本科和阔叶杂草数量的抑制作用较强，而华珍优3号和农珍优3号最大抑制作用出现在减施肥40%处理中。可见，减施肥20%～40%时可提高供试水稻封行前和封行后期的田间抑制杂草的能力。

不同水稻品种在不同施肥条件下对稻田杂草的抑制作用和对产量品质的影响存在差异，化感稻3号减施肥20%，化两优3号、华珍优3号和农珍优3号减施肥30%时可明显促进其对杂草的抑制作用，且能维持较高的产量和改善稻米品质。生产实践中利用具有较强抑草能力的水稻品种，同时结合减量施肥施药措施，将有助于形成以抑草水稻品种为基础的稻田杂草生态管理和田间应用技术体系，进而达到减少化肥和化学除草剂的使用、减少稻田杂草的发生和促进水稻生态安全生产的目的。虽然这样的综合抑制作用在评价标准、研究方法等方面还有待进一步完善，但作为水稻田杂草综合治理的重要组成部分，水稻品种抑草能力的利用与减肥、减药相结合无疑是非常有吸引力的杂草管理策略之一。