硒与氮磷钾肥配施对水稻产量和外观品质及其吸收硒的影响

龙世芳，王孟，吴东梅，刘波，黄芬肖，邢丹英，朱建强

（主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心（长江大学），湖北 荆州434025）

周建利

（主要粮食作物产化湖北省协同创新中心（长江大学），湖北 荆州434025；耕地培育技术国家工程实验室（中国农业科学院），北京10081

黄道友

中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南 长沙 410125

水稻是人类最主要的粮食作物之一。水稻也是我国种植面积和生产量最大的粮食作物，全国有60%的人口以稻米为主食[1]。氮、磷、钾是水稻生长必不可少的三大营养元素，也是提高水稻产量、品质、养分吸收利用率及经济效益的重要元素[2]。硒(Se)是人体必需的微量元素，具有多种重要的生理功能，是重要的生命元素[3]，但也是稀缺元素，对防治疾病、促进康健和防止衰老具备重要意义，被誉为“生命的奇效元素”[4]。提高稻米硒含量，是改善人体硒营养和促进人体健康的重要途径[5]。因此，掌握氮、磷、钾、硒等营养元素对水稻生长发育和产量品质的影响、水稻富硒栽培以及获得最佳施肥配比模式很有必要。

关于硒肥和氮、磷、钾肥对水稻产量和品质的影响，前人已开展了大量研究[6～9]。黄元财等[10]认为增加施氮量可有效促使水稻分蘖，增加最终成穗数，但相应地降低了每穗颖花数等。李熙英等[11]研究得出，随着施磷量增加，穗粒数及结实率有增加的趋势。倪道理等[12]研究表明，钾肥的施用在一定程度上增强了水稻的分蘖能力，使水稻单株成穗率及产量提高。郭天宇等[13]研究指出，硒不但能提高水稻产量，还能改善其品质，使水稻在原有基础上更具备营养保健作用，使其商品性得到提高，增强市场竞争力。吴永尧等[3]认为将硒作为微肥应用于水稻生产，能有效增进水稻生产，增加千粒重，提高产量。但硒与氮、磷、钾肥配施效果的研究尚未见报道，为此，笔者在前人的基础之上，采用正交设计田间小区试验，探讨了不同用量的硒与氮磷钾肥配施对水稻产量及品质的影响，旨在为水稻富硒、高产、高质栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试水稻品种为广两优476，种植于湖北省荆州市农业气象站试验基地。供试肥料有尿素(N 46%，湖北三宁化工股份有限公司)、过磷酸钙(P2O512%，湖北宜都兴发化工有限公司)、氯化钾(K2O 60%，黑龙江倍丰农业生产资料集团有限公司)和硒矿粉(Se 83mg/kg，湖北省恩施市三色源有机肥厂)。

1.2 试验设计

采用L9(34)正交设计，设有4个因素氮肥用量(A)；磷肥用量(B)；钾肥用量(C)；硒肥用量(D)。每个因素设3个水平。氮用量(kg/hm2，以N计)的3个水平为：A1(90)、A2(150)、A3(210)。磷用量(kg/hm2，以P2O5计)的3个水平为：B1(0)、B2(75)、B3(150)。钾用量(kg/hm2，以K2O计)的3个水平为：C1(0)、C2(75)、C3(150)。硒用量(g/hm2，以Se计)的3个水平为D1(0)、D2(15.6)、D3(31.2)。共设9个处理，每个处理2次重复，具体试验设计详见表1。采取随机区组法，小区面积12m2(6m×2m)。供试稻田土壤的基本理化性质为：pH值8，有机质含量17.68g/kg，全氮含量1.34g/kg，全磷含量0.96g/kg，全钾含量6.62g/kg，碱解氮含量78.14mg/kg，速效磷含量16.74mg/kg，速效钾含量116.74mg/kg，全硒含量0.164mg/kg。

表1 正交试验方案

1.3 田间管理

水稻栽培管理与正常生产一致。水稻于2015年5月2日播种，2015年6月6日移栽于小区中，每小区176蔸，每蔸3株。2015年9月21日采样，9月22日收获测产。

磷肥和硒肥均作基肥，于移栽前1天施入。氮肥50%作基肥，30%为分蘖肥，于移栽后15d(6月20日)施入，20%作穗肥，于水稻拔节初期(7月21日)施入。钾肥50%作基肥，50%作穗肥。为防止小区之间的肥料互相干扰，用薄膜将小区分隔开。施分蘖肥时加入除草剂混施，除草剂(异丙甲·苄，稻农富牌，浙江省永康市农药厂生产)用量为750g/hm2。

1.4 测定指标

各处理成熟收获后调查测定穗数、每穗总粒数、结实率、千粒重和实际产量。稻谷干燥贮藏3个月后，按照部颁标准《NY147—88米质测定方法》测定糙米率、整精米率、垩白粒率、垩白度。水稻茎秆、稻壳、精米和米糠中硒含量参考国家标准测定方法《GB5009.93—2010食品中硒的测定》，采用AFS-230E型全自动双道氢化物发生原子荧光光度计测定。

1.5 数据分析

应用Excel 2010软件进行数据处理及表格制作，利用DPS V14.10软件对试验数据进行统计和分析，采用Duncan法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 硒与氮磷钾肥配施对水稻产量指标的影响

硒与氮磷钾肥配施各处理水稻产量指标如表2所示。施氮量150kg/hm2处理的水稻实际产量较高，其平均产量比施氮量90kg/hm2和210kg/hm2处理的平均产量分别高10.9%和15.3%，产量最高施肥组合为施氮量150kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施钾量0kg/hm2、施硒量15.6g/hm2(处理6，A2B3C1D2)。极差分析结果(R)显示，各项施肥措施对每穗粒数影响大小表现为A>B>C>D，对结实率表现为B>A>C>D，对千粒重表现为A>C>D>B，对实际产量表现为A>B>D>C；但其K值均未呈现规律性变化。显著性检验结果表明，施氮处理对水稻产量和千粒重的影响达到显著水平(P< 0.05)，磷肥、钾肥和硒肥用量对每穗粒数、结实率、千粒重、实际产量等水稻产量指标均无显著影响(P> 0.05)。可见，在供试稻田土壤上，氮肥施用是水稻产量指标变化的主控因子，磷肥、钾肥和硒的施用对水稻产量指标的影响相对较小。

表2 硒与氮磷钾肥配施对水稻产量指标的影响

注：①同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)；②KA1～KA3、KB1～KB3、KC1～KC3、KD1～KD3分别表示A、B、C、D因素在1～3水平下的平均值；③RA、RB、RC、RD分别表示氮、磷、钾和硒因素的极差；PA、PB、PC、PD分别表示氮、磷、钾和硒因素间F检验结果，下同。

2.2 硒与氮磷钾肥配施对水稻外观品质的影响

硒与氮磷钾肥配施对水稻外观品质的影响(如表3所示)。施氮量为210kg/hm2处理的水稻整精米率较高，垩白粒率和垩白度均较低，平均整精米率比施氮量90kg/hm2和施氮量150kg/hm2处理的平均整精米率分别高7.7%和4.8%，外观品质最佳的施肥组合为施氮量210kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施钾量75kg/hm2、施硒量 0g/hm2(处理9，A3B3C2D1)。极差分析结(R)果显示，各项施肥措施对整精米率影响大小表现为A>C>D>B，对垩白粒率表现为A>C>B>D，对垩白度表现为A>C>B>D；由K值可知，随着施氮量的增加，有提高整精米率、降低垩白粒率和垩白度、提高水稻外观品质的趋势，而随施磷量和施硒量的增加，有降低整精米率、增加垩白粒率和垩白度、降低水稻外观品质的趋势，钾肥对其影响未呈现规律性变化。显著性检验结果表明，氮肥用量(A)对整精米率、垩白粒率和垩白度的影响均达到极显著水平(P<0.01)；而磷肥用量(B)对外观品质指标均无显著影响(P>0.05)；钾肥用量(C)对整精米率和垩白粒率的影响均达到显著水平(P<0.05)，对垩白度无显著影响(P>0.05)；外源硒用量(D)对整精米率的影响达到显著水平(P<0.05)，对垩白粒率和垩白度无显著影响(P>0.05)。可见，在供试稻田土壤上，氮肥是影响水稻外观品质指标变化的主控因子，随着施氮量增加，整精米率增加，垩白粒率和垩白度降低，其次是钾肥用量，磷肥和硒的施用对水稻外观品质的影响相对较小。

表3 硒与氮磷钾肥配施对水稻外观品质的影响

2.3 硒与氮磷钾肥配施对水稻硒含量的影响

硒与氮磷钾肥配施对水稻硒含量的影响如表4所示。施硒量为31.2g/hm2的处理水稻硒含量较高，其平均精米硒含量比施硒量为0kg/hm2和15.6g/hm2的处理平均精米硒含量分别高84.5%和19.0%。精米硒含量最高的组合为施氮量150kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施钾量75kg/hm2、施硒量为31.2g/hm2(处理4，A2B1C2D3)。极差分析结果(R)显示，各项施肥措施对水稻茎秆硒含量影响大小表现为D>A>B>C，对稻壳硒含量表现为D>C>B>A，对精米硒含量表现为D>C>B>A，对米糠硒含量表现为D>A>B>C。由K值可知，随施硒量的增加，水稻各部位硒含量均增加，但氮、磷、钾肥对水稻硒含量的影响未呈现规律性变化。显著性检验结果表明，施用硒肥(D)对水稻茎秆硒含量、稻壳硒含量、精米硒含量和米糠硒含量的影响均达到极显著水平(P<0.01)，氮、磷、钾肥对水稻硒含量均无显著影响(P>0.05)。可见，在供试稻田土壤上，外源硒是影响水稻硒含量的主控因子，在一定范围内水稻硒含量随硒水平增加而增加，氮、磷、钾肥对水稻硒含量影响相对较小。各施肥处理精米硒最高含量为0.29mg/kg，符合富硒米的含量标准和国家食品卫生标准(≤ 0.30mg/kg)。

表4 硒与氮磷钾肥配施对水稻硒含量的影响

3 讨论与结论

施肥能够影响水稻产量前提是土壤自身养分供应不足，这也是施肥的目的。王伟妮等[14]研究表明氮磷钾肥的施用均可提高水稻产量。王成瑷等[15]在研究氮、磷、钾肥料用量对水稻产量与品质的影响时提出，各种肥料处理产量较高的用量为：氮肥240kg/hm2(经济施肥量为160kg/hm2)、磷肥(P2O5)150kg/hm2、钾肥(K2O)120kg/hm2，且增加氮肥用量，可以有效提高产量。谢金学等[16]研究表明，水稻最佳氮、磷、钾施肥量分别为:N 23.4g/m2、P2O57.8g/m2、K2O 10.2g/m2。笔者研究结果显示，氮肥施用是水稻产量指标变化的主控因子，产量最高施肥组合为处理6施氮量150kg/hm2、施磷量(P2O5)150kg/hm2、施钾量(K2O)0kg/hm2、施硒量为15.6g/hm2。该研究结果与前人研究存在一定差异，可能与土壤养分条件和施肥种类及配比有关。供试稻田土壤全钾和速效钾含量分别为6.62g/kg和116.74mg/kg，钾素供应能力较强，可能是钾肥施用对产量与品质影响较小的原因之一。此外，施硒促进水稻对钾素的吸收和利用，也可能是出现上述现象的另一个原因。肖利杰等[17]研究发现，施硒能提高水稻各器官钾含量，且钾含量随着硒浓度的增加而增加。

该研究结果显示，氮肥是影响水稻外观品质指标变化的主控因子，随着施氮量增加，整精米率增加，垩白度和垩白粒率降低，外观品质最佳的施肥组合为处理9，即施氮量210kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施钾量75kg/hm2、施硒量 0g/hm2。而前人关于施肥对于水稻外观品质影响，研究结果差异较大。王伟妮等[14]认为，氮磷钾肥的施用可以提高整精米率，使垩白度降低。徐春梅等[18]研究指出，增施氮肥可以使垩白粒率和垩白度降低。钱银飞等[19]则发现糙米率和精米率均随施氮量的增加先增加后降低。刘代银等[20]研究发现增施氮肥会提高垩白粒率和垩白度，不利于垩白性状的改善。但总体来看，氮肥均是影响水稻外观品质的重要因子，磷肥和钾肥施用效果的差异则可能取决于栽培土壤肥力条件的差异。

硒是动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素，在体内起着重要的平衡氧化和提高人体免疫力的作用。吴永尧等[3]研究发现，用硒作微肥，能增强根系还原能力，促进分蘖，增加产量，提高籽粒含硒量。胡莹等[21]研究也表明，土壤添加硒肥可显著提高水稻铁膜、根系、茎叶、谷壳和糙米中硒含量。本研究得出，在供试稻田土壤上，硒肥是影响水稻硒含量变化的主控因子，在一定范围内水稻硒含量随硒水平增加而增加，精米硒含量最高的组合处理4施氮量为150kg/hm2、施磷量为150kg/hm2、施钾量为75kg/hm2、施硒量为31.2g/hm2。本研究的处理4中精米硒含量为0.29mg/kg，符合富硒米的含量标准和国家食品卫生标准(≤0.30mg/kg)。根据中国营养学会推荐成人的硒摄入量为每日50～250μg，成人每日谷物摄入量为0.3～0.5kg，若食用此试验精米，则硒的每日摄入量则为87～145μg，符合营养学需求。

氮肥施用是水稻产量指标变化的主控因子，施氮量为150kg/hm2时水稻产量性状较好。氮肥也是水稻外观品质指标的主控因子，在90～210kg/hm2的氮肥施用范围内，随着氮肥用量的增大，整精米率增加，垩白粒降低。水稻各器官硒含量随硒肥施用量的增大而增加，精米硒含量最高为0.29mg/kg，符合国家食品安全和富硒食品标准。综合水稻产量、外观品质和硒含量指标变化，在供试稻田土壤上，施氮量150kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施钾量0kg/hm2、施硒量为15.6g/hm2为最佳的组合，可达到水稻富硒、高产、高品质的最佳效果。