钙镁硅肥施用对粳稻天隆优619 产量和品质的影响

姜沛琦 柏珺焯 赵维汉 王东元 汤兆军 刘 建 赵 飞

（1 天津农学院农学与资源环境学院，天津300392；2 天津金岸生态农业科技发展有限公司，天津300350；3 天津华臻农业科技有限公司，天津301700）

小站稻是具有天津市地域特色的品牌，因其独特优良的食味品质而名扬国内外，深受大众的喜爱，在全国水稻生产中也占有重要的一席之地。随着经济发展和人民生活水平提高，人们对食味品质的要求也越来越高，优质食味米生产将是今后水稻育种和栽培研究的主流[1]。目前栽培方面关于氮磷钾肥施用对水稻产量和品质影响的研究较多，而其他元素对水稻产量和品质影响的研究较少。

天津市为退海盐碱地，海水中的化学元素除氢和氧外，还含有较多的Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、B 和F（共11 种），一般称为主要元素，此外还含有一些微量元素或痕量元素。由此可见，天津地区土壤中除含有丰富的Cl 和Na 元素外，还含有丰富的Ca、Mg 等矿物质元素，天津小站稻得以驰名除气候适宜因素外，还可能与其独特的土壤环境有关。钙不但是水稻必需的营养元素，而且可改善氮、磷、钾三要素的营养条件，减少土壤对磷的固定，调节土壤对微量元素的供应，增强土壤的通气透水性，从而提高土壤的保肥能力。镁是作物必需的营养元素，是叶绿素的组成部分，能促进光合作用[2]；镁是许多酶的活化剂，能促进各种物质的合成，如维生素a、维生素c 等，从而提高稻米的品质[3]；镁能促进作物对磷、硅元素的吸收，增强磷的营养代谢，提高作物的抗性能力[4]。硅进入水稻体内可以强化秸秆的坚韧度，防止倒伏现象发生，还可提高水稻抗病害能力，使植株健康生长。

目前在水稻生产上对肥料的投入主要以氮、磷、钾肥为主，特别是氮肥。诸多研究表明，水稻抽穗后施氮肥会使稻米籽粒中蛋白质含量增加，从而影响稻米的食味品质[5-9]。随着氮、磷、钾等化肥的施用，作物产量不断提高，但若土壤中钙、镁、硅元素的消耗多、补充少，则有可能造成其缺乏情况的发生，从而影响稻米产量和品质。为此，本试验在杂交粳稻天隆优619 的栽培过程中，于幼穗分化期分别进行5 个梯度的钙、镁、硅肥处理，探讨了水稻产量和品质的变化规律，为今后水稻栽培过程中降低氮、磷、钾肥用量，提高天津乃至全国的稻米食味品质，保护农业生态环境，维持农业的可持续发展奠定了理论基础。

1 材料与方法

1.1试验材料天隆优619 为天津天隆种业科技有限公司选配的杂交粳稻新组合，该组合因稻米食味品质优良，2018 年被天津市政府指定为4 个优质小站稻品种之一。施用的肥料为过磷酸钙（钙肥，有效CaO 的含量≥12%）、硫酸镁（镁肥，有效MgO的含量≥20%）和富乐微（硅肥，有效SiO2的含量≥25%）。

1.2试验方法试验于2021 年4-10 月于天津市宝坻区大米庄村的试验田内进行。在天隆优619幼穗分化期分别单独施用不同用量的过磷酸钙、硫酸镁、富乐微，每种肥料分别设置5 个施肥梯度（0、20kg/hm2、40kg/hm2、60kg/hm2、80kg/hm2），对 照均为不施3 种肥料的天隆优619，每个处理重复3次，随机区组排列，处理前进行小区隔离。株行距15cm×30cm，小区面积15m2，除施肥处理外，其余栽培措施按天津惯行栽培法进行。成熟期每重复按对角线取样法选取分蘖数居中的10 株进行考种，调查产量构成要素，主要指标包括每株穗数、总粒数、结实率、千粒重。取样后的其余各小区单独收获计产，并从每个处理的3 次重复中混取1kg 稻谷，用于进行加工、外观品质的测定及主成分和食味品尝试验。

1.3加工和外观品质测定用韩国High Motor Co.，Ltd.生产的KMT-400B6 型号砻谷机去糙，用日本佐竹公司生产的CBS300AS 型号精米机碾米，用日本佐竹公司生产的RJQⅠ20 型颗粒评定仪测定稻米外观，糙米率和精米率参照NY/T 83—2017《米质测定方法》进行测定。

1.4主成分测定用RLTA10B2 型水稻食味计（SATAKE）测定精米的蛋白质含量，直链淀粉含量采用德国BRAN-LUEBBE 公司生产的AA3 连续流动分析仪进行测定。

1.5食味品尝试验采用型号SR-MH181-R 微电脑电饭煲（Panasonic）蒸煮后，由20 名天津农学院教职工和学生组成鉴评小组，以未施钙、镁、硅肥的天隆优619 为对照进行食味品尝试验，评价方法按松江勇次[10]提出的十点法进行。

2 结果与分析

2.1过磷酸钙施用量对天隆优619产量及其构成因素的影响由表1 可见，不同过磷酸钙施用量下天隆优619 每穴有效穗数并无显著性差异，这主要是因为施肥是在幼穗分化期进行，此时分蘖已经结束，有效分蘖数基本确定。除Cal 处理外，每穗粒数和结实率方面虽与对照相比略有增加，但幅度变化并不明显。在千粒重和折合产量上，除Ca1 处理与对照无显著性差异外，其余各处理均显著提高，其中Ca2 处理的数值最大。这一结果说明，于天隆优619 幼穗分化期施用适量的过磷酸钙可以提高其千粒重，进而达到提高产量的目的。

表1 不同过磷酸钙处理条件下天隆优619 产量构成及折合产量

2.2硫酸镁施用量对天隆优619产量及其构成因素的影响由表2 可见，不同硫酸镁处理条件下天隆优619 每穴有效穗数无显著性差异，其原因和2.1段分析相同。每穗粒数和结实率与对照相比略有增加，但无显著性差异。除Mg1 处理外，在千粒重和折合产量上，硫酸镁各处理与对照相比均显著提高，其中以Mg3 处理数值最高。这一结果表明，天隆优619 于幼穗分化期施用适量的硫酸镁可达到提高千粒重，从而提高产量的效果。

表2 不同硫酸镁处理条件下天隆优619 产量构成及折合产量

2.3富乐微施用量对天隆优619产量构成及产量的影响由表3 可见，不同富乐微施用量处理的每穴有效穗数无显著性差异，其原因同2.1。每穗粒数和结实率与对照相比略有增加，但无显著性差异。在千粒重和折合产量上，富乐微各处理的千粒重显著高于对照，折合产量除Si1 处理与对照相比显著提高外，以Si3 效果表现最佳。这一结果同过磷酸钙和硫酸镁的施用结果类似，表明天隆优619 于幼穗分化期施用适量的富乐微同样可以达到增加千粒重，提高产量的目的。

表3 不同富乐微处理条件下天隆优619 产量构成及折合产量

2.4钙镁硅肥施用量对天隆优619的加工和外观品质的影响由表4 可见，过磷酸钙、硫酸镁、富乐微肥料的施用可以改善稻米的加工和外观品质，但效果不是特别突出，糙米率、精米率和整精米率的变异范围基本上在1 个百分点左右浮动。从平均值来看，富乐微较硫酸镁和过磷酸钙的施用效果好。从整体数据上看，各处理的糙米率和精米率比较正常，而整精米率出现了数值偏低的现象，这可能与品种籽粒比较细长，加工时水分含量较低造成的碎米较多有关。

表4 钙镁硅肥不同梯度处理条件下天隆优619 的加工和外观品质

2.5钙镁硅肥施用量对天隆优619主成分和食味值的影响由表5 可见，Ca1、Mg1 和Si1 处理的蛋白质含量虽低于对照空白处理，但差异并不显著，而其他各处理与对照相比蛋白质含量均显著降低。直链淀粉含量与施肥无关，各处理间差异均不显著，这一结果表明，直链淀粉含量受施肥影响较小，主要和品种以及成熟期的温度有关。食味值和蛋白质含量的结果相反，除Ca1、Mg1 和Si1 处理和对照无显著性差异外，其他各处理与对照相比食味值均显著提高，表明食味值主要和蛋白质含量有关，蛋白质含量越低，食味值越高。

2.6钙镁硅肥施用量对天隆优619食味品尝综合评价值的影响稻米品尝评价中，米饭的综合评价值是诸多品评项目中最为重要的一项指标。由表6 可以看出，各种肥料不同用量处理的综合评价值均为正值，其中以Ca2 处理的1.05 为最高，Mg2 处理的0.15为最低。和对照存在显著差异的仅有Ca2和Si3处理，其余处理和对照间的差异并不显著，且各施肥量处理间没有表现出明显的规律。另一方面，各处理的标准差较大，表明品尝员间的分散性较强，是造成食味综合评价值较高，但差异不显著的主要原因。

表6 钙镁硅肥不同施肥处理食味品尝的综合评价值

3 讨论

3.1钙、镁、硅肥施用对天隆优619产量及其构成因素的影响施肥是影响稻米产量和品质的重要外界因子，目前生产上肥料的投入主要以氮、磷、钾肥为主，而这些肥料的投入已经达到饱和状态，对水稻的增产不再会起到明显效果。而且过度的氮、磷、钾肥施用，特别是氮肥施用不仅影响稻米的品质，还会对农业生态环境带来一定的破坏，为此研究中量和微量元素对水稻产量和品质的影响显得越来越重要。钙、镁、硅是水稻生长发育必不可少的营养元素，张晓光[11]的研究结果表明，钙肥能够明显提高水稻结实率及千粒重，提高水稻产量。陈志青等[12]指出，镁能够提高水稻光合势和净光合速率，促进水稻生育后期光合物质的积累，获得更高的每穗粒数、结实率以及千粒重，从而获得水稻高产。王圣毅等[13]的研究结果表明，施硅有利于水稻增强植株抗倒伏能力，抽穗后更好地利用光能进行有机物生产，主要是通过影响实粒数和结实率来促进产量的提高。邱菁华等[14]研究发现，不同生育时期施硅肥对水稻的影响也不同，孕穗期施用硅肥可以获得较高的穗粒数、结实率和水稻产量。幼穗分化期是水稻由营养生长向生殖生长转变的关键时期，该期施肥对水稻产量的形成和品质的提升起到至关重要的作用，因此本研究在该期进行了钙、镁、硅肥的梯度施肥试验。试验结果表明，尽管钙、镁、硅肥的施用对穗粒数和结实率的影响不十分明显，但还是得到了一定程度的提高。千粒重除Ca1，产量除Ca1、Mg1 和Si1 外，其余施肥处理均明显高于对照，这和前人的研究结果基本一致。另一方面，从产量构成和实际测产的结果来看，钙、镁、硅肥的施用并不是越多产量越高，在实际生产中应把握合理的钙、镁、硅肥施用量，以达到节约成本，提高经济效益的目的。

3.2钙、镁、硅肥施用对天隆优619品质的影响随着物质的丰富和人民生活水平的提高，消费者对稻米品质的要求也越来越高，稻米品质是水稻生产中不可忽视的一项重要指标。水稻的诸多品质中，稻米的加工品质直接影响到单位质量水稻可用于销售的稻米量，糙米率和精米率越高，经济效益越高。整精米率是外观品质中最重要的指标，是稻米的商品品质，单位质量水稻的整精米率高，不仅经济效益好，而且往往会受到消费者的青睐。过磷酸钙、硫酸镁、富乐微肥料的施用可以改善稻米的加工和外观品质，和对照相比平均提高糙米率、精米率和整精米率1 个百分点左右，但整精米率存在数值偏低的情况。因此，根据天隆优619 品种的特点，选择理想的加工设备，控制其含水量在14%～15%范围内，减少加工时的机械损伤，以提高其精米率十分必要。

蛋白质和直链淀粉是稻米的主要组成成分，其含量高低可反映稻米食味的优劣，是稻米成分中影响食味的2 个主要因素，蛋白质含量越低，直链淀粉含量在一定范围（＞15%）内越低，稻米的食味越好[15]。此次的试验结果，除Ca1、Mg1 和Si1 处理的蛋白质含量与对照无明显差异外，其他各处理的蛋白质含量均显著降低，但各处理间直链淀粉含量的差异均不显著。食味值和蛋白质含量呈现负相关，蛋白质含量越低，食味值越高。由此可见，直链淀粉含量受施肥影响较小，主要和品种以及成熟期的温度有关。由于大田生产环境下成熟期的温度无法控制，所以在进行杂交稻配组时，通过筛选低直链淀粉含量不育系和恢复系来降低杂交稻组合的直链淀粉含量，可达到提高稻米食味的目的。

米饭的品尝评价是衡量食味优劣最为直接、客观不可或缺的方式，在品尝评价的诸项目中，综合评价是最为重要的一项指标。从本试验的结果看，各种肥料不同用量处理的综合评价值均为正值，尽管和对照相比，综合评价值超过0.5 以上的处理较多，但仅有Ca2 和Si3 处理存在显著差异，各施肥量处理间没有明显规律可循，品尝人员的分散性较强。刘建等[16]指出，参加品尝人员味觉的灵敏度和准确性会对客观准确地把握水稻的食味品质产生直接的影响，其鉴别能力和精确性是优质食味水稻品种筛选的必要条件。此次试验中品尝人员间综合评价值差别较大，品尝员综合评价值越大或越小，与处理本身真实值的偏差也就越大。为此在今后的水稻食味品尝试验中，通过对品尝人员的严格筛选来保证试验的精确度十分必要。经过最终筛选后的品尝员，可作为今后水稻食味品尝的骨干队伍，对水稻品种食味的高效率准确评价发挥积极的作用。

3.3杂交粳稻发展前景展望杂交水稻产量得到大幅度提高，有效地解决了中国乃至世界人口增长所带来的粮食安全问题，被公认为水稻的第二次绿色革命，是我国水稻发展史中的一个重要里程碑。相对于杂交籼稻而言，杂交粳稻由于受制种产量和杂种优势的影响，推广面积受到限制。邓华凤等[17]指出，中国杂交粳稻的增产优势在实际应用中仅为10%左右，尽管有些组合的米质达到国标2 级以上，但整体水平远不及优质常规粳稻。因此，利用亚种间杂种优势提高杂交粳稻优势水平，充分挖掘品质突出的优良粳稻资源，走“双亲双优”策略，改良稻米品质，并配以优化的栽培技术体系，可使杂交粳稻未来发展可期。刘建等[18]的研究发现，食味优良的杂交粳稻组合主要和恢复系的蛋白质含量有关，选择蛋白质含量低、食味优的恢复系是杂交粳稻食味改良的关键。天隆优619 的诞生是对以上研究结果的佐证，该品种食味优良，被天津市政府纳入4 个优质小站稻品种之中进行推广。从本次的试验结果看，天隆优619 的蛋白质含量较低，但直链淀粉含量略高，说明通过改良还有进一步提升食味空间的可能。我国杂交粳稻经过几十年的研究，已取得可喜成绩，奠定了坚实基础。通过杂交粳稻全国大协作创新平台建设，在未来的研究和发展中增加投入，联合攻关，加强基础理论研究，选育精品组合，构建优质、高产双轮驱动的宏伟蓝图是完全可能的。