黄腐酸复合肥对水稻生长和产量的影响

马晓晶 张洪江 刘光海 马 强

龙蟒大地农业有限公司 德阳 618200

水稻是我国第二大粮食作物，稻米的优质丰产是我国现阶段粮食生产的目标。稻米的品质和产量除了受自身遗传特性影响外，营养调控也是重要因素之一。早在19世纪人们就开始认识到腐植酸对植物生长的重要性[1，2]。黄腐酸是腐植酸中应用最广的一种。黄腐酸分子量小，含有较多的氧和较少的碳[3]，被植物吸收利用率高。黄腐酸结构中含有羧基、酚羟基等活性基团[4]，具有一定的缓冲性能，能够调节土壤酸碱度，同时具有的离子交换能力和吸附能力，能够与糖、肽、金属离子等进行络合，提高植物对土壤中的营养元素，尤其是中微量元素的利用效率。黄腐酸的凝絮限度高，可直接溶于水、乙醇、稀酸和稀碱，在实际应用中表现出很高的生理活性。有研究表明，在稻麦轮作系统中，黄腐酸可降低植物蒸腾速率，提高作物对氮肥的利用效率，黄腐酸与控释尿素协同施用可显著提高水稻和小麦的产量[5]。同时，在夏玉米上叶面喷施黄腐酸，也能够增强玉米叶片的光合速率和水分利用效率[6]。李小为等[7]研究结果表明，在水稻生长期间叶面喷施黄腐酸，能够显著提高水稻叶片颜色，提高植株抗病性，最终达到增产的目的。本研究拟通过矿物源黄腐酸和生物源黄腐酸与复合肥料结合，探讨其结合对水稻生长过程、产量和品质的影响，为开发含黄腐酸的肥料产品提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试土壤与供试品种

试验地点位于四川省德阳市绵竹市遵道镇龙蟒农业技术研究院示范基地（经度31.36°，纬度104.12°），土壤类型为黄壤，土层湿润。土壤基本化学性质见表1。供试作物为水稻，品种为“川6优713”，采用插秧（插秧规格30 cm×13 cm，每穴3～4株）的方式进行种植。

1.2 供试肥料

供试肥料为龙蟒大地农业有限公司研制的矿物源黄腐酸复合肥、生物源黄腐酸复合肥和普通复合肥，产品由尿素（四川美丰化工股份有限公司）、磷酸一铵（四川龙蟒磷化工有限公司）、氯化钾（青海盐湖工业股份有限公司）、矿物源黄腐酸（龙蟒大地农业有限公司）、生物源黄腐酸（安琪酵母股份有限公司）等原料造粒而成，各原料养分见表2。产品N-P2O5-K2O指标为25-8-7（中氯），采用《复混肥料（复合肥料）》（GB 15063-2009）标准指定的检测方法，各处理养分相同，供试肥料基本化学性质见表3。

表2 供试原料各养分含量Tab.2 Nutrient content of tested raw materials %

表3 供试肥料基本化学性质Tab.3 Basic chemical properties of tested fertilizers

1.3 试验设计

试验于2019年3月10日至9月10日进行。共3个处理，每个处理重复3次，小区面积18 m2，共9个小区，随机排列。试验处理及肥料施用量见表4。按照试验处理施肥，所有小区均按标准且一致的田间管理方法。

表4 试验处理及肥料施用量Tab.4 Experimental treatment and fertilizer application rate

1.4 样品测定与数据处理

（1）水稻生长势：在分蘖期和灌浆期分别测定叶片叶绿素相对含量（SPAD值）、叶长、叶宽和株高。SPAD值使用型号为YF-LS叶绿素仪进行测定。样品叶长、株高采用直尺进行测量，叶宽采用游标卡尺进行测量。

（2）水稻单株干物质量：于水稻分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期，每个小区随机采取水稻植株样品5株，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干称至恒重。

（3）水稻灌浆速率：水稻出穗期选择出穗程度一致（穗抽出叶鞘5 cm）的穗挂标牌，每个处理标记100穗，出穗后7、14、21、28、35、42、49天（均为灌浆期）分别取样，每次取10穗，在105 ℃条件下烘干15 min，杀青，然后自然风干，备用。成熟期亦采收挂牌的10穗与灌浆期取样的穗做比较。样品风干后，每次从10穗中选取有代表性的穗5穗，按照穗的上、中、下3个部位划分区段，分别测定总粒重、粒数，统计出千粒重和百粒重，通过2次粒重的差值和日数，计算平均日灌浆速率。

（4）产量：每小区各取3 m2，计算每平方米水稻产量，算出平均值，进行亩产换算。

（5）稻米质量：糙米采用试验电动砻谷机（京奥JLGJ-45型，浙江台州）进行制备。糙米率和精米率按照国家标准《米质测定方法》（NY/T 83-2017）进行测定；垩白粒率和垩白度使用JWMT12型稻米外观品质扫描仪进行测定；直链淀粉含量按照国家标准《大米 直链淀粉含量的测定》（GB/T 15683-2008）进行测定；蛋白质含量测定方法依据国家标准《食品中蛋白质的测定》（GB 5009.5-2016）进行测定；胶稠度按照国家标准《粮油检验大米胶稠度的测定》（GB/T 22294-2008）进行测定。

（6）采用Excel软件对试验数据进行统计分析处理，并采用SPSS软件对数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 黄腐酸复合肥对水稻分蘖期和灌浆期生长势的影响

由表5可以看出，与普通复合肥处理相比，在复合肥中添加黄腐酸能够提高水稻的生长势。水稻分蘖期，矿物源黄腐酸复合肥处理下水稻叶片SPAD值为25.1，显著高于生物源黄腐酸复合肥处理，2个黄腐酸复合肥处理显著高于普通复合肥处理；矿物源黄腐酸复合肥处理的水稻叶长显著高于其他2个处理；2个黄腐酸复合肥处理水稻叶宽显著高于普通复合肥处理；3个处理间株高无显著性差异。水稻灌浆期，矿物源黄腐酸复合肥处理的SPAD值显著高于其他2个处理，生物源黄腐酸复合肥和普通复合肥处理之间无显著性差异；2个黄腐酸复合肥处理水稻叶长、叶宽和株高显著高于普通复合肥处理，但2个黄腐酸复合肥处理之间无显著性差异。说明在复合肥中添加黄腐酸能够显著提高水稻的生长势，矿物源黄腐酸效果 优于生物源黄腐酸。

表5 黄腐酸复合肥对水稻分蘖期和灌浆期生长势的影响Tab.5 Effects of fulvic acid compound fertilizers on growth potential of rice at tillering and filling stages

2.2 黄腐酸复合肥对水稻单株干物质量的影响

水稻单株干物质量随着时间的增加而增加。矿物源黄腐酸复合肥处理水稻各个时期的单株干物质量均高于其他2个处理（表6）。其中，矿物源黄腐酸复合肥处理水稻干物质量在分蘖期、孕穗期、灌浆期相较于生物源黄腐酸复合肥处理分别显著提高了11.50%、9.77%和5.43%，说明矿物源黄腐酸在提高水稻干物质量方面显著优于生物源黄腐酸。与普通复合肥处理相比，生物源黄腐酸复合肥处理能够显著提高水稻的各个生育期的单株干物质量，分蘖期、孕穗期、灌浆期和成熟期分别提高了9.34%、6.13%、6.57%和8.28%。说明在复合肥中添加黄腐酸能够显著提高水稻的单株干物质量，矿物源黄腐酸效果优于生物源黄腐酸。

表6 黄腐酸复合肥对水稻单株干物质量的影响Tab.6 Effects of fulvic acid compound fertilizers on dry matter quantity per plant of rice %

2.3 黄腐酸复合肥对水稻灌浆速率的影响

由图1可知，在复合肥中添加黄腐酸可以显著提高水稻籽粒的灌浆速率。水稻灌浆速率在出穗后28天达到最高水平，其中矿物源黄腐酸复合肥处理为112.355毫克/（100粒·天），生物源黄腐酸复合肥处理为104.807毫克/（100粒·天），均高于普通复合肥处理的99.479毫克/（100粒·天）。出穗28天后水稻灌浆速率开始下降。水稻出穗第7天到第42天矿物源黄腐酸复合肥处理水稻籽粒灌浆速率显著高于生物源黄腐酸复合肥，出穗第42天到49天，2个处理灌浆速率基本趋于一致，无显著性差异。生物源黄腐酸复合肥与普通复合肥相比，能够提高水稻籽粒的灌浆速率，但在出穗第7天到第14天、第28天到第42天2个处理之间无显著性差异，出穗第14天到第21天、第42天到第49天普通复合肥处理灌浆速率显著低于生物源黄腐酸复合肥处理。说明施用黄腐酸复合肥能够提高水稻的灌浆速率，矿物源黄腐酸效果优于生物源黄腐酸。

图1 黄腐酸复合肥对水稻灌浆速率的影响Fig.1 Effects of fulvic acid compound fertilizer on grain filling rate of rice

2.4 黄腐酸复合肥对水稻产量的影响

由图2可知，施用黄腐酸复合肥能够显著提高水稻的产量，矿物源黄腐酸复合肥处理与普通复合肥处理相比产量显著提高了15.43%，生物源黄腐酸复合肥处理与普通复合肥处理相比产量显著提高了11.60%，矿物源黄腐酸复合肥处理产量高于生物源黄腐酸复合肥处理，但两者之间差异不显著。说明在复合肥中添加黄腐酸能够提高水稻的产量， 矿物源黄腐酸效果略优于生物源黄腐酸。

图2 黄腐酸复合肥对水稻产量的影响Fig.2 Effects of fulvic acid compound fertilizers on yield of rice

2.5 黄腐酸复合肥对稻米品质的影响

由表7可以看出，在复合肥中添加黄腐酸能够显著提高稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质。糙米率是稻米品质的一个重要指标，直接关系着水稻产量的多少，矿物源黄腐酸复合肥处理相较与普通复合肥处理糙米率提高2.5%，精米率提高1.8%，均达到显著水平；生物源黄腐酸复合肥处理比普通复合肥处理糙米率提高0.9%，精米率提高0.9%，未达到显著水平，矿物源黄腐酸复合肥处理较生物源黄腐酸复合肥处理糙米率和精米率均显著提高。说明在复合肥中添加矿物源黄腐酸或生物源黄腐酸均能够提高稻米的糙米率和精米率，且矿物源黄腐酸效果显著优于生物源黄腐酸。同时矿物源黄腐酸复合肥处理还能降低大米的垩白粒率和垩白度，且与普通复合肥处理间差异达到显著水平，其中垩白粒率与生物源黄腐酸复合肥处理差异达到显著水平。稻米中直链淀粉含量、蛋白质含量和胶稠度在一定程度范围内与米饭的食味品尝评分值有关。试验结果表明，与普通复合肥相比，矿物源黄腐酸复合肥能够显著提高稻米中直链淀粉含量、蛋白质含量和胶稠度。矿物源黄腐酸复合肥处理直链淀粉含量比生物源黄腐酸复合肥提高了1.4个百分点，达到了19.8%，胶稠度增加了5 mm，差异均达显著水平，蛋白质含量差异未达到显著水平；比普通复合肥提高了2.3个百分点，蛋白质含量提高0.80个百分点，胶稠度增加了8 mm，差异均达显著水平；生物源黄腐酸复合肥处理比普通复合肥处理直链淀粉含量提高0.9个百分点，蛋白质含量提高了0.55个百分点，差异均达显著水平，胶稠度增加了3 mm，未达差异显著水平。说明施用黄腐酸复合肥能够显著提高稻米的品质，且矿物源黄腐酸效果优于生物源黄腐酸。

表7 黄腐酸复合肥对稻米品质指标的影响Tab.7 Effects of fulvic acid compound fertilizers on quality of rice

3 讨论和结论

3.1 讨论

黄腐酸按照提取原料的不同分为矿物源黄腐酸和生物源黄腐酸，矿物源黄腐酸是从褐煤、风化煤中直接提取出来，必需经过活化才能成为植物可直接吸收的成分，其组成结构单一，主要是芳香族羟基、羧基类物质，有机质纯度98%以上[8]。张德和等[9]研究表明，矿物源黄腐酸中的小分子多数为苯羧酸、酚酸和少量的长链脂肪酸及烷烃，即连接了大量含氧官能团的苯环之间通过分子氢键结合而成的聚合物[10]。生物源黄腐酸是将农产品废弃物秸秆、稻草、废渣、糠麸等进行降解而得到一些小分子化合物，除了类黄腐酸物质外还包含水溶性碳水化合物、核酸、氨基酸、蛋白质、糖酸类物质成分，组成较复杂，真正的黄腐酸组分只占一部分。据研究报道，生物源黄腐酸热裂解产物中含氧脂肪族化合物含量较低，稠环芳香族化合物含量较高[11]。因此，矿物源黄腐酸复合肥效果优于生物源黄腐酸复合肥的原因还有待进一步研究。

本试验没有对黄腐酸添加量形成一个梯度研究，还将在后续的试验中继续探究矿物源黄腐酸和生物源黄腐酸不同使用量对作物生长的影响。

3.2 结论

本试验结果表明，与普通复合肥相比，黄腐酸复合肥能显著增加水稻分蘖期的SPAD值和叶宽，灌浆期的叶长、叶宽和株高，分蘖期、孕穗期、灌浆期和成熟期的单株干物质量；与生物源黄腐酸复合肥相比，矿物源黄腐酸复合肥能显著增加分蘖期的SPAD值和叶长，灌浆期的SPAD值，分蘖期、孕穗期和灌浆期的单株干物质量。在复合肥中添加矿物源黄腐酸能显著提高水稻的灌浆速率，灌浆速率可达112.355毫克/（100粒·天），与普通复合肥相比，灌浆速率提高了12.9%，产量提高了15.43%。在复合肥中添加生物源黄腐酸也能够提高水稻的灌浆速率和产量，灌浆速率可以达到104.807毫克/（100粒·天），产量提高11.60%。此外，使用矿物源黄腐酸和生物源黄腐酸也能够提高稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质，与普通复合肥相比，施用矿物源黄腐酸复合肥和生物源黄腐酸复合肥水稻的糙米率分别上升2.5和0.9个百分点，垩白粒率分别下降3.5和1.7个百分点，直链淀粉含量增加了2.3和0.9个百分点，蛋白质含量增加了0.80和0.55个百分点，胶稠度分别增加了8和3 mm。说明在复合肥中添加矿物源黄腐酸和生物源黄腐酸能够提高水稻产量和稻米的品质，且矿物源黄腐酸的应用效果优于生物源黄腐酸。