机直播早籼稻施硅的增产效应及其生理生态特性研究

郑厚亮 王文霞 王建忠 刘宏志 邓伟明 陈福祥 舒伍星 曾研华

（1江西成新农场，南昌330125；2江西农业大学/教育部作物生理生态与遗传育种重点实验室，南昌330045；3余江县农业局，江西 余江 335200；＃共同第一作者；*通讯作者：zyh74049501@163.com）

水稻是典型的喜硅作物，硅素是水稻生长的有益元素，在水稻高产、稳产、抗病、抗虫、抗倒伏等方面都具有一定的作用[1]。韩国、朝鲜、菲律宾、泰国等产稻国已把硅肥列为继氮磷钾之后的第四大元素肥料[2-3]。在中国南方稻区，由于风化和淋溶作用比较强烈，导致土壤脱硅，使得有效硅含量降低[4]，影响了产量。此外，水稻病虫害的发生日益严重，导致稻瘟病和纹枯病的发病率和病情指数均增加[5-7]，有些生理性病害如水稻胡麻叶斑病的发生，也与土壤中硅素不足有关[8-9]，使得硅素成为水稻高产稳产的重要限制因子。研究硅肥对水稻生长发育及其增产效应具有重要意义。刘奇华等[10]研究发现，叶面施硅可显著提高水稻剑叶SPAD值及叶片、茎鞘、穗的干物质量，产量也得到显著提高。谢凡等[11]研究结果表明，适量增施硅肥能促进水稻对养分的吸收积累，促进双季水稻产量的提高。但对水稻施硅肥增产效应的农艺特性以及生理生态特征缺乏深入的研究，尤其是在直播条件下。水稻直播方式因省工、省力、省时等特性，深受稻农推崇，直播稻面积逐年扩大，而早稻直播面积占有绝大部分的比例。但直播稻生产中植株后期存在倒伏问题，影响了直播稻产量的稳定性。因此，本研究在机直播种植条件下，以常规早籼稻品种江早361为材料，研究了增施硅肥对直播稻养分吸收、根系性状、株型特征、光合性能及产量形成的影响，以期探明机直播条件下早籼稻增施硅肥的增产效应及其生理生态特征，为直播稻高产稳产下的硅素培肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试品种及土壤

试验于2017年在江西省成新农场农业科学研究所试验基地（116°15 "E，28°92 "N）进行。供试品种为籼型常规稻江早361（由南昌市农业科学院提供），土壤为湖区水稻土，常年水稻连作。土壤基础肥力：pH值4.49，有机质 31.35 g/kg，碱解氮 122.80 mg/kg，有效磷41.00 mg/kg，速效钾 88.10 mg/kg。

1.2 试验设计与田间管理

试验设置2个处理：正常施肥（CK）、增施硅肥处理（Si）。硅肥处理在正常施肥基础上，每667 m2基施“驱邪归正”3 kg，叶面喷施“归欣甲”（武汉市沃农肥业有限公司生产。“驱邪归正”主要成分：硅（Si）≥20%，钾（K2O）≥8%，控旺因子≥1%，抗倒因子≥2%，生物促生素≥1%及其他有益元素适量；“归欣甲”为中量元素粉剂肥料，主要成分为：硅（Si）≥20%，钾（K2O）≥8%。每个处理设4次重复，小区面积为24 m2，于4月6日机直播，播种量为37.5 kg/hm2，行株距25 cm×14 cm。播前每667 m2施25.0 kg生石灰调酸，每667 m2施45%复合肥22.5 kg作基肥，2叶1心期每667 m2追施7.5 kg尿素，每667 m2追施12.5 kg尿素作分蘖肥，每667 m2追施尿素和氯化钾各5.0 kg作穗肥。播种后保持田间畦面湿润无积水，3叶期浅水灌溉，够苗晒田，孕穗期浅水保胎，抽穗后干湿交替灌溉。其他措施按常规高产栽培要求进行。

表1 硅肥增施对产量及构成因素的影响

表2 增施硅肥对水稻干物质积累的影响

表3 增施硅肥对水稻根系性状的影响

表4 增施硅肥对水稻茎秆形态的影响

1.3 测定项目和方法

1.3.1 考种及测产

收获前每小区调查80丛有效穗数，按平均数法取样5丛进行考种，每小区收割200丛，脱粒后晒干称量测产。

1.3.2 干物质生产及养分吸收

于抽穗期、成熟期每处理按平均茎蘖数取代表性植株5丛，除去地下部分，按茎、叶、穗分装。在烘箱内105℃杀青30 min后于80℃条件下烘干至恒质量后称重并粉碎、过0.2 mm筛，植株全氮用Foss-2300全自动定氮仪测定，全磷采用钼蓝比色法测定，全钾用火焰光度计测定，植株硅的测定参照戴伟民等[12]的测定方法。

1.3.3 根系性状

于分蘖盛期、抽穗期按平均数法取样3丛进行根量分析，用ɑ-萘胺法测定根系氧化力。

1.3.4 株型特征与光合性能

于抽穗期选取代表性植株采用Li-6400光合仪测定剑叶光合速率，每小区测15次，取其平均值。取植株15丛测定主茎各节间长度、质量及充实度（长度与质量的比值），测定主茎叶片长宽与叶片开张角。

1.4 数据分析

试验数据利用Excel 2007、SPSS 16.0软件进行处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 增施硅肥对水稻产量形成的影响

由表1可知，与对照相比，增施硅肥可显著增加水稻产量，增幅达13.18%；从产量构成因素来看，与不施硅肥对照相比，增施硅肥增加了水稻的有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒重，且有效穗数和每穗粒数的差异达显著水平。说明增施硅肥有利于水稻穗粒协调，从而获得高产。

从表2可见，与对照相比，增施硅肥增加了抽穗期、成熟期及花后阶段（抽穗-成熟期）的干物质积累量，且成熟期和花后干物质积累的差异达显著水平，同时也显著提高了成熟期籽粒干物质积累量及收获指数。说明增施硅肥有助于促进花后干物质生产，提高穗部籽粒的干物质积累。

2.2 增施硅肥对水稻根系性状的影响

由表3可知，与对照相比，增施硅肥的处理水稻单株根系质量显著增加，增幅为19.23%；同时，增施硅肥有利于增加分蘖期与抽穗期的水稻根系氧化力，差异均达显著水平。说明增施硅肥不仅能促进水稻根系的发育，增加根量，而且增强了根系活力，延长了根系功能期。

2.3 硅肥增施对水稻茎秆形态的影响

由表4可知，与不施硅肥相比，增施硅肥后茎秆各节间长度有所减少，且倒4至倒2节间长度显著降低，同时茎秆质量和充实度提高，其中下部节间（倒3至倒1节间）增幅明显，茎秆质量增加9.22%～34.35%、茎秆充实度增加16.72%～25.36%。说明增施硅肥有利于缩短茎秆节间长度，促进基部节间充实，能够提高植株的抗倒伏能力。

2.4 增施硅肥对水稻叶片形态与光合性能的影响

由表5可知，与不施硅肥对照相比，增施硅肥后水稻叶片开张角下降显著，但叶片长度与宽度均增加，且叶宽增幅显著，达7.14%；此外，增施硅肥有利于提高叶面积指数和水稻叶片剑叶光合速率。说明增施硅肥能改善水稻株型，改善植株受光姿态，提高光合作用。

表5 硅肥增施对水稻叶片形态与光合性能的影响

表6 增施硅肥对水稻养分吸收的影响 （t/hm2）

2.5 增施硅肥对水稻养分吸收量的影响

由表6可知，与对照相比，增施硅肥对水稻秸秆氮和钾的养分吸收量无明显影响，而磷和硅的吸收量有明显的增加，增幅分别为14.29%和9.04%；与不施硅肥对照相比，增施硅肥后水稻籽粒氮、磷、钾和硅的养分吸收量均有明显增加，均达显著水平。说明增施硅肥有助于促进籽粒养分吸收。

3 讨论与结论

水稻产量不仅与自身遗传特性有关，还与栽培措施有关。合理施肥是水稻产量形成的重要因素[13]。关于硅肥施用与水稻产量的关系，有研究表明，适量施用硅肥可促进水稻早生快发，提高茎蘖成穗率，增加有效穗数、穗粒数和千粒重，从而提高水稻产量[14]。张军[15]研究表明，硅肥基施可显著提高水稻抗病能力，增强水稻抗倒性。本研究结果亦表明，在南方稻区增施硅肥可促进早籼稻增产，增幅可达13.18%，与其穗粒结构协调有关。施硅能提高花后干物质生产，促进籽粒干物质的积累。说明生产中应重视硅肥的施用[16]。

水稻产量形成与其生长发育、生理生态特性密切相关[17-19]。李克仁[20]研究认为，水稻吸收硅肥可增强根系活力，使叶片直立，夹角缩小，达到理想的生长态势。汪本福等[19]研究得出，硅氮肥配施可提高水稻的光合特性，增强叶片的功能期。本研究认为，施硅肥可以促进早籼稻的根系发育，增强根系活力，通过缩短茎秆节间长度，促进基部节间充实，从而提高植株抗倒伏能力。同时，施硅能够改善水稻株叶形态及群体冠层受光姿态，提高光能利用率。此外，增施硅肥有助于提高籽粒氮、磷、钾和硅素的养分吸收。本研究结果可为直播稻生产的后期倒伏问题提供抗倒途径。