含硅土壤调理产品在辽宁水稻上的应用效果

王 颖,姜 娟,李慧昱,张兴国,刘昱东,孙喜臣,张 娜

(辽宁省农业发展服务中心,辽宁 沈阳 110034)

硅对于大多数双子叶植物正常发育是有益,而水稻作为典型喜硅作物,随着水稻产量不断提高,硅对水稻的生长发育具有重要作用[1],对于含硅量较高的水稻来说则是必需元素。硅对促进水稻碳水化合物的合成与运转、提高对病虫的抗性、促进磷向籽粒的转运率等都具有积极作用[2～3]。含硅土壤调理产品除含有硅元素外,还含有钙、镁、铁等多种营养元素,产品还部分添加了黄腐酸钾和活性腐植酸以及螯合态锌,在改善作物生长状况,提高产量的同时,具有改良土壤、提高土壤肥力、降低重金属残留等重要作用[4～7]。本研究通过对农民习惯施肥和施用不同含硅调理产品的对比试验,探索含硅调理产品对水稻生长、产量以及土壤质量的影响,旨在验证此类产品辽宁地区水稻上的应用效果,为进一步推广应用提供技术依据。

1 试验材料方法

1.1 试验地基本情况

试验在沈阳市辽中区、抚顺市新宾县、辽阳市辽阳县、辽阳市灯塔市、铁岭市开原市5 个水稻主产县进行,试验地基本情况见表1。

表1 试验地基本情况

1.2 供试肥料

1.2.1硅谷有机硅功能肥料,河北硅谷肥业有限公司生产。主要成分为:N-P2O5-K2O(18-18-18) +有机硅活性剂。

1.2.2旺隆硅钙肥土壤调理剂,辽宁万隆肥业有限公司生产。主要成分为:腐植酸5%,硅(SiO2) ≥25%,钙(CaO)≥40%,镁(MgO) ≥2%,富含有机碳、螯合铁、锌、锰、硼、铜、钼等微量元素。

1.2.3顺风含腐植酸土壤调理剂,辽宁顺风农业集团有限公司生产。主要成分为:腐植酸3%,硅(SiO2)≥25%,钙(CaO)≥35%,高活性镁(MgO) ≥2%,富含有机碳、螯合铁、锌、锰、硼、铜、钼等微量元素。

1.3 供试作物与施肥情况

各试验区均选择当地主栽水稻品种并结合当地农户常规施肥模式,详见表2。

表2 供试作物与施肥情况

1.4 试验设计

试验设5 个处理,3 次重复,具体试验设置如下:处理1:空白对照(不施肥);处理2:农户常规施肥;处理3:硅谷有机硅功能肥料30 kg/667m2(基施)+水稻专用肥(26-10-12 或相近配方)15 kg/667m2,追肥和处理2 保持一致;处理4:旺隆硅钙肥土壤调理剂30 kg/667m2(基施)+农户常规施肥;处理5:顺风含腐植酸土壤调理剂10 kg/667m2(基施)+农户常规施肥。

水稻试验小区面积20～50 m2,小区宽度不小于3 m,各小区其它农事活动相同,无差别管理。喷施叶面肥要选择无风天气,试验要设立标识牌,以利观察。各处理施肥量详见表3。

1.5 测定项目及方法

试验前、后分别检测土壤pH 值、有机质、全氮、有效磷、速效钾。作物成熟后各小区单打单收计产,并进行室内考种和生育性状测量。检测及测产方法依据《测土配方施肥技术规程》NYT2911-2016。

2 结果与分析

2.1 含硅土壤调理产品对水稻生育性状的影响

通过对各试验区产量进行统计可见(表3),与空白处理相比,施肥区各处理叶色明显加深,株高、穗长、单位面积穗数、千粒重显著提升,瘪粒数明显降低;但常规区相比,叶色、株高、穗长等外观生育性状差别不大,产量指标中单位面积穗数、千粒重差异不大,但每穗实粒数均有所增加,除开原市外其他试验点瘪粒数明显减少。可见,施用含硅土壤调理产品对试验地区水稻生育性状改善并不明显,但对促进水稻籽粒饱满,减少瘪粒有积极作用。进一步验证硅元素可提高水稻光合生产率,从而促进干物质积累[3]。

表3 各处理水稻生育性状情况

2.2 含硅土壤调理产品对水稻产量的影响

通过对各试验点产量进行统计可见,施用含硅土壤调理产品各处理产量为477.60～710.17 kg/667m2,较空白处理增产48.20%～93.94%,较常规处理增产3.83%～22.30%(表4)。进一步将不同含硅土壤调理产品与常规施肥处理比较,其中,硅谷有机硅功能肥料增产率为6.02%～22.30%,平均增产率为12.11%;旺隆硅钙肥土壤调理剂增产率为5.37%～18.80%,平均增产率为9.27%;顺风含腐植酸土壤调理剂增产率为3.83%～7.84%,平均增产率为6.02%。可见,虽然受各地土壤情况、种植品种和施肥方式的影响,不同产品在各试验点变现不一,但总体看施用含硅土壤调理产品较常规施肥均有一定的增产效果。

表4 各处理水稻产量情况

对各试验点产量结果进行差异显著性分析可见,辽中区试验点硅谷有机硅功能肥料表现最佳,与常规施肥差异极显著,旺隆硅钙肥土壤调理剂、顺风含腐植酸土壤调理剂与常规施肥差异显著;新宾县试验点硅谷有机硅功能肥料与常规施肥和其他两种试验产品差异均达到极显著,旺隆硅钙肥土壤调理剂、顺风含腐植酸土壤调理剂与常规施肥差异显著;辽阳县试验点中,与常规施肥相比,硅谷有机硅功能肥料和旺隆硅钙肥土壤调理剂差异均达到极显著,顺风含腐植酸土壤调理剂与常规施肥差异显著;灯塔市试验点中,与常规施肥相比,硅谷有机硅功能肥料差异显著,旺隆硅钙肥土壤调理剂肥、顺风含腐植酸土壤调理剂与常规施肥差异不显著;开原市试验点中3 种试验产品与常规施肥差异均达到极显著。总体来看,含硅土壤调理产品较常规施肥显著增产效果。但对于基础地力较高,常规施肥量大,常规处理产量较高地区,含硅土壤调理产品增产效果有限。

2.3 含硅土壤调理产品对土壤肥力的影响

不同处理土壤肥力指标情况见图1～5。不同试验点含硅土壤调理产品对土壤pH 表现不一,其中土壤偏酸地区(开原市)试验产品处理土壤pH 均接近7.0 左右,较试验前、空白对照、常规施肥分别提高0.3～0.4、0.6～0.7、0.3～0.4。土壤接近中性地区(灯塔市)各试验处理间差异不大。土壤偏碱性地区(辽中区、新宾县、辽阳县)虽然土壤pH 变化规律不同,但总体3 种试验产品处理较空白对照、常规施肥处理更接近试验前土壤pH 值,可见,含硅土壤调理产品对酸性土壤调理作用较为显著,增强碱性土壤的缓冲能力,降低化肥施用对土壤酸碱度的影响。

图1 不同施肥处理对水稻土壤pH 的影响

不同试验点各处理土壤有机质变化规律较为一致,空白对照较试验前降低5.7～9.4 g/kg,施用肥料后土壤有机质较无肥处理均有所提升。辽中区和开原市试验点试验产品处理土壤有机质较试验前、空白对照、常规施肥均不同程度提高,其中较常规施肥分别提高0.9～1.8 g/kg 和0.5～2.0 g/kg;新宾县、辽阳县和灯塔市试验产品处理土壤有机质较试验前、有所减低,较空白对照、常规施肥均有提高,其中较常规施肥分别提高1.3～4.2 g/kg、2.5～3.0 g/kg 和2.1～4.7 g/kg;3 个试验处理间比较可见,硅谷有机硅功能肥料旺隆硅钙肥土壤调理剂、顺风含腐植酸土壤调理剂较空白对照土壤有机质平均提高6.24 g/kg、5.48 g/kg 和 6.26 g/kg,较常规施肥土壤有机质平均提高2.4 g/kg、1.7 g/kg 和 2.5 g/kg。

对不同试验点各处理土壤全氮数据分析,无肥种植会造成土壤贮存氮素的消耗,5 个试验点空白对照较试验前降低0.023%～0.052%,3 种试验产品处理较空白处理平均提高0.032%～0.038%,较常规施肥平均提高0.003%～0.009%,不同产品差异不大。进一步对不同试验点试验产品处理进行比较分析可见不同地区产品效果差异较大,辽中区试验点试验产品土壤全氮的提升最为明显;新宾县试验点试验产品处理与试验前、空白处理土壤全氮分别有所提高,较常规施肥变化不大;辽阳县试验点试验产品处理土壤全氮较试验前下降,较空白处理和常规施肥分别有所提高;灯塔市试验点3 种试验产品对土壤全氮影响差异较大,其中硅谷有机硅功能肥料较试验前持平、较空白处理和常规施肥提高,旺隆硅钙肥土壤调理剂肥和顺风含腐植酸土壤调理剂较试验前下降、较空白处理提高、而较常规施肥变化不大;开原市试验点试验产品处理土壤全氮与试验前和常规施肥差异不大,较空白对照有所提高。总体分析可见,3 种试验产品较空白对照平均提高0.036%、0.040%、0.037%,较试验前和常规施肥差异不大。

对不同试验点各处理土壤有效磷数据分析,5 个试验点空白对照较试验前降低0.6～15 mg/kg,不同试验点试验产品处理间差异较大,其中辽中区和新宾县试验点较试验前平均提高2.8 mg/kg 和9.8 mg/kg,其他试验点则下降3.9～6.9 mg/kg。试验产品处理较空白处理、常规施肥土壤有效磷均有所提升,其中硅谷有机硅功能肥料较空白对照和常规施肥平均提高9.4 mg/kg 和5.3 mg/kg;旺隆硅钙肥土壤调理剂肥较空白对照和常规施肥平均提高6.4 mg/kg 和2.3 mg/kg;顺风含腐植酸土壤调理剂较空白对照和常规施肥平均提高7.3 mg/kg 和3.2 mg/kg。

对不同试验点各处理土壤速效钾数据分析,5 个试验点空白对照较试验前降低5～85 mg/kg,试验产品处理在不同试验点差异较大,其中新宾县和辽阳县试验点较试验前平均提高3.7 mg/kg 和42.0 mg/kg,其他试验点则下降6.7～27 mg/kg。试验产品处理较空白处理土壤速效钾有所提升,其中硅谷有机硅功能肥料提高 6.0～77.0 mg/kg,平均提高49.4 mg/kg;旺隆硅钙肥土壤调理剂提高7.0～75.0 mg/kg,平均提高37.0 mg/kg;顺风含腐植酸土壤调理剂较空白对照提高19.0～53.0 mg/kg,平均提高30.4 mg/kg。与常规施肥土壤速效钾相比,硅谷有机硅功能肥料平均提高32.0 mg/kg、旺隆硅钙肥土壤调理剂平均提高19.6 mg/kg、顺风含腐植酸土壤调理剂平均提高13.0 mg/kg。

图2 不同施肥处理对水稻土壤有机质的影响

图3 不同施肥处理对水稻土壤全氮的影响

图4 不同施肥处理对水稻土壤有效磷的影响

图5 不同施肥处理对水稻土壤速效钾的影响

3 讨论与结论

近年来,随着对水稻产量盲目追求,水稻氮磷钾化肥用量普遍偏高,肥料增产效率下降,部分稻田土壤酸化,因此应在确保作物产量的同时,注重土壤质量提升和障碍土壤改良。含硅土壤调理产品,不仅能补充水稻所需养分,尤其是有益元素硅,起到增产目的[6],还能改善土壤理化性状,增强土壤抗酸能力,提升土壤肥力[4～5]。但目前市场含硅土壤调理产品种类众多,功能不同,效果差异很大。本文研究通过多点田间小区试验,进一步对含硅土壤调理产品在水稻应用上开展研究,试验结果表明,在常规施肥相比,施用含硅土壤调理产品可在一定程度提升水稻实粒数,减少瘪粒数,实现水稻增产,韩科峰等试验研究也得到类似成果。从产量表现来看,施用含硅土壤调理产品各处理产量为477.60～710.17 kg/667m2,较空白处理增产48.20%～93.94%,较常规处理增产3.83%～22.30%。但不同含硅土壤调理产品在不同地区增产效果表现不一,其中硅谷有机硅功能肥料在各试验点中与常规处理相比差异均达到显著水平以上,旺隆硅钙肥土壤调理剂、顺风含腐植酸土壤调理剂除灯塔市试验点外,与常规处理相比差异也达到显著水平以上。对试验前及各处理土壤pH、有机质、全氮、有效磷、速效钾等土壤肥力重要指标进行分析,含硅土壤调理产品对酸性土壤调理作用较为显著,可降低化肥施用对土壤酸碱度的影响[5];土壤有机质、有效磷、速效钾较常规施肥均有不同程度提高[4～5],而土壤全氮较试验前和常规施肥差异不大。

总体看,含硅土壤调理产品具有一定增产效果,在土壤地力水平较低,常规施肥量较小,常规处理产量较低的地区差异更为显著,但在基础地力较高,常规施肥量大,常规处理产量较高地区,其增产效果较为有限;含硅土壤调理产品可在一定程度提升酸性土壤pH,并对土壤有机质、有效磷、速效钾等养分指标有不同程度提高,但不同产品在不同地区对土壤的调理作用有较大差异。因此,建议在土壤障碍问题较为明显地区开展试验,并对土壤理化性状和养分状况进行深入分析,进一步验证含硅土壤调理产品在增产同时对土壤调理的效果。