施肥对黄土母质生土稻田产量及品质的影响

2019-06-24董琦薛世通董泽鹏郭奇武强强王爱萍

山西农业大学学报（自然科学版） 2019年4期

董琦，薛世通，董泽鹏，郭奇，武强强，王爱萍

(山西农业大学农学院，山西晋中 030801)

山西稻区属典型的高原粳稻区，历史上曾大面积种植，后因地下水位下降、土壤侵蚀流失而消失。近年来，随生态环境改善水位上升、产业结构调整，多区域恢复了水稻生产。与此同时，针对土壤流失严重的沿河戈壁土地，进行了土地复垫工程。然而，土壤复垫多采用黄土母质型生土，土壤肥力极度贫瘠，如何迅速对复垫土壤进行培肥，提高土地生产力，促进粮食增产，改善品质，成为土地复垫后耕作的重要工作。

土壤培肥是提高土壤肥力、提升产量和品质的重要措施。单施化肥能够明显提高土壤中各养分含量，具备培肥土壤的能力，但其效果较低于有机肥与无机肥配施效果[1]。有机肥与无机肥配施有助于提高氮肥利用率[2，3]，改善土壤微生物的生存环境，增加土壤有机质的含量[4]。在水稻田，有机与无机配施能提高水稻的有效穗数和穗粒数[5]，显著提高水稻产量[6～8]，还可以减少稻米垩白度、垩白粒率，提高稻米蛋白质含量[9]、直链淀粉的含量[10]和稻米的食味品质[11]。目前，对于黄土母质生土复垫后水田培肥的研究报道较少，因此，本实验旨在通过研究不同肥料配施对复垫稻田水稻产量与品质的影响，以期为山西生土稻作区快速增产增质提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017—2018年连续2年定点在山西省阳泉市盂县东头村水稻试验田进行，试验田原为戈壁滩涂地貌，于2016年采用黄土母质生土全部复垫，土层深度50 cm。土壤肥力为有机质含量8.09 g·kg-1，全氮含量0.62 g·kg-1，全磷0.47 g·kg-1，全钾6.24 g·kg-1。供试水稻品种选用龙稻15号。

1.2 试验设计

试验共设4个处理，处理0(CK)不施肥；处理1(T1)为全化肥施用，用量为尿素320 kg·hm-2+过磷酸钙600 kg·hm-2+硫酸钾80 kg·hm-2；处理2(T2)为全有机肥(腐熟有机肥)施用，施用量36 000 kg·hm-2；处理3(T3)为化肥+有机肥混合施用，施用量有机肥18 000 kg·hm-2+尿素160 kg·hm-2+过磷酸钙300 kg·hm-2+硫酸钾40 kg·hm-2。

小区面积为5×5=25 m2，四周设2 m保护行。采用随机区组设计，4次重复。为防止小区间肥水串流，各小区间采用田埂分隔，田埂用双层塑料布覆盖。小区外围开设环绕沟系，各小区单独排灌。2017、2018年两年均为5月10日在大棚旱育秧，6月20日移栽，每穴3苗，定植密度为3×105穴·公顷-1。

1.3 测定内容及方法

1.3.1 水稻产量测定

水稻收获期时，拔取全田植株，室内考种。

1.3.2 稻米品质测定

水稻收获后将待测样品放在干燥通风处，当样品水分含量达到13%左右时，按照国标《GB/T/17891—1999 优质稻谷》对样品进行品质分析。采用ES-1000便携式品质分析仪，测定精米的垩白度和垩白粒率。采用VECTOR22/N型近红外光谱仪测定蛋白质以及直链淀粉含量。

1.3.3 统计分析

运用DPS9.5进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同培肥方式对水稻产量的影响

从不同培肥处理的水稻产量及其构成因素来看(表1)，2017和2018两年数据变化趋势一致，施肥后水稻产量明显增加，其中T3处理产量最高，T1次之，且T3处理与对照产量差异达极显著水平。从结实穗数及穗重来看，各种培肥处理对于提高水稻有效穗数和穗重都有增加的趋势，其中T1的培肥效果最好，其次是T3；4种培肥方式的单穴籽粒数变化趋势和产量变化趋势一致，但2017年各处理间差异不显著，2018年T3与对照相比呈现极显著差异；各处理的千粒重增加趋势是T3>T2>T1，2017年和2018两年T3与对照相比均呈现极显著差异。

表1 培肥方式对水稻产量及其构成因素的影响Table 1 Effects of rice yield and yield components under different fertilizing methods

注：不同小写字母和大写字母分别表示0.05和0.01水平上差异。

Note: Different lowercase letters and capital letters indicate significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

2.2 不同培肥方式对稻米品质的影响

2.2.1 培肥方式对稻米外观品质的影响

垩白度为稻米外观品质的重要指标之一。由图1(A)可以看出，肥料施用后，稻米的垩白度显著性降低，说明有机与无机肥料的施用可以不同程度地改善大米的垩白度。在2年的试验中，降低趋势基本一致，T1、T2、T3三种处理与CK处理相比较，垩白度降低均达到显著水平，其中T2的降低幅度最大，两年分别为39.9%和62.5%，T3处理降幅两年分别为32.6%和48.2%，其中2018年T2处理降低幅度与CK处理差异达到极显著水平。

由图1(B)可以看出，肥料的施用对稻米垩白粒率的降低，同样有着较大作用。2017年，T2处理显著降低了稻米的垩白粒率。2018年，T3处理与T2处理同时降低了稻米的垩白粒率，且均达到显著水平，其中以T3处理最为显著，说明随培肥逐年进行，有机肥与无机的混施对于稻米外观品质的改善最为有利。

图1 培肥方式对稻米外观品质的影响Fig.1 Effects of fertilization methods on appearance quality of rice

2.2.2 培肥方式对稻米加工品质的影响

由图2可见，相比较于不施肥，施肥处理的糙米率、精米率在2017和2018年均呈现增加的趋势。不同肥料处理对糙米率影响顺序表现为T1>T3>T2>CK，精米率的影响顺序表现为T3>T1>T2>CK，但处理之间差异不显著；稻米整精米率的高低则受施肥种类的影响较大，2017年T2、T3处理相比对照差异显著；2018年T2、T3处理相比对照差异极显著，说明稻米品质中，整精米率与土壤肥力关系更为密切。

图2 培肥方式对稻米加工品质的影响Fig.2 Effects of differeT1 fertilization methods on rice processing quality

2.2.3 培肥方式对稻米营养品质的影响

稻米中蛋白质含量的高低是评价稻米营养品质是否优良的重要指标。随着氮肥施入量的增加，稻米中蛋白质含量在一定范围内表现为同步增加。由图3可以看出，本试验中，相比较于CK处理，肥料的施用显著增加了稻米蛋白质的含量，其中有机肥与无机肥混施处理后，蛋白质含量最高，2017和2018年分别为8.12%与8.5%，呈极显著差异，而纯化肥处理(T1)的蛋白质含量则不太明显。

图3 培肥方式对稻米中蛋白质含量的影响Fig.3 Effects of different fertilization methods on protein content of rice

2.2.4 培肥方式对稻米蒸煮品质的影响

稻米中淀粉含量可达60%～80%，并有直链淀粉和支链淀粉之分，直链淀粉含量越低，稻米蒸煮品质越好，反之越差。由图4可看出，2017年T2、T3处理的直链淀粉含量降低，而T1直链淀粉含量则增加。2018年，与CK相比，T2、T3处理直链淀粉含量显著降低，而T1直链淀粉含量则增加，T2、T3与T1处理间呈极显著差异，说明稻田完全施用化肥，直链淀粉的含量会显著增加，从而影响到稻米的蒸煮品质；而有机肥的参与，可以极大程度上降低稻米的直链淀粉含量，改善蒸煮品质。

图4 培肥方式对稻米中直链淀粉含量的影响Fig.4 Effects of different fertilization methods on amylose content of rice

3 讨论

3.1 培肥处理对土地复垫稻田产量的影响

有机无机肥混合施用对水稻产量的提高方面有着非常显著的作用，其培肥效果优于单施化肥。2年的产量结果基本一致，T3与CK差异达极显著水平。复垫土壤经过第一年的耕作，土壤性状有所改善，对水稻产量也产生了一定的影响。朱元宏[13]研究表明采用有机无机的混合施肥处理，水稻分蘖数高出33.33%，叶绿素增加4.91%，产量较单有机肥处理和单无机肥处理提高9.0%和9.5%。关静等[2]人研究认为有机肥与无机肥配施处理后，可以降低了叶片中叶绿素的降解速率，延长功能期，从而提高灌浆速率提高千粒重。姜佰文等[14]人研究结果表明，有机无机肥料以适当的比例配合施用比常规施肥产量显著提高。高菊生等[15]人经过29年的研究结果表明，有机无机肥料长期配合施用可以培肥地力，提高产量，而单施化肥、单施有机肥则对产量影响没有差异，本试验的研究结果与前人研究基本一致。

3.2 培肥处理对土地复垫稻田的水稻品质的影响

本试验表明，不同施肥措施对水稻的外观品质的影响不同，单施无机肥对水稻外观品质影响不大，有机无机肥配施可以显著提高水稻的外观品质。不同的培肥处理，在短期内对于水稻的糙米率、精米率的影响差异并不显著，总体上T2、T1、T3呈现增加的趋势，但3种培肥措施对于水稻的整精米率的影响随年份的增长，呈现极显著差异，其中T3处理的整精米率最高。通过培肥措施直接输入大量氮素，显著增加了稻米的蛋白质含量，但混合处理的蛋白质含量最高，纯化肥处理次之，原因可能是有机肥中存在的一些微量元素以及微生物的作用，促进了蛋白质在稻米内的形成与积累。不同形式氮肥的添加，对稻米中直链淀粉含量的影响不尽相同，其中，化肥表现为增加的趋势，而有机肥、有机肥与化肥混合施用，均表现为降低趋势，并且，随着试验时间的延长，化肥处理与有机肥及混合施肥的差异表现极显著。

李贺等[9]认为，有机无机配合施用降低稻米垩白度，提高蛋白质含量。王巧珍[16]研究认为，大米中的蛋白质含量随施氮量的增加而上升，但整精米率、直链淀粉的含量则随施氮量的增加而降低。张俊国等[10]研究表明，稻米中的蛋白质和直链淀粉的含量，随氮肥施用量的增加而增加。这与本文的研究结果不尽相同，除水稻的品种因素之外，或许是复垫土壤中有机质含量、微生物数量等其他诸多因素影响，还有待进一步深入研究。