硒與氮磷鉀肥配施對水稻產(chǎn)量和外觀品質(zhì)及其吸收硒的影響

龍世芳，王孟，吳東梅，劉波，黃芬肖，邢丹英，朱建強

（主要糧食作物產(chǎn)業(yè)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心（長江大學(xué)），湖北 荊州434025）

周建利

（主要糧食作物產(chǎn)化湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心（長江大學(xué)），湖北 荊州434025；耕地培育技術(shù)國家工程實驗室（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院），北京10081

黃道友

中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長沙 410125

水稻是人類最主要的糧食作物之一。水稻也是我國種植面積和生產(chǎn)量最大的糧食作物，全國有60%的人口以稻米為主食[1]。氮、磷、鉀是水稻生長必不可少的三大營養(yǎng)元素，也是提高水稻產(chǎn)量、品質(zhì)、養(yǎng)分吸收利用率及經(jīng)濟效益的重要元素[2]。硒(Se)是人體必需的微量元素，具有多種重要的生理功能，是重要的生命元素[3]，但也是稀缺元素，對防治疾病、促進康健和防止衰老具備重要意義，被譽為“生命的奇效元素”[4]。提高稻米硒含量，是改善人體硒營養(yǎng)和促進人體健康的重要途徑[5]。因此，掌握氮、磷、鉀、硒等營養(yǎng)元素對水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的影響、水稻富硒栽培以及獲得最佳施肥配比模式很有必要。

關(guān)于硒肥和氮、磷、鉀肥對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，前人已開展了大量研究[6～9]。黃元財?shù)萚10]認為增加施氮量可有效促使水稻分蘗，增加最終成穗數(shù)，但相應(yīng)地降低了每穗穎花數(shù)等。李熙英等[11]研究得出，隨著施磷量增加，穗粒數(shù)及結(jié)實率有增加的趨勢。倪道理等[12]研究表明，鉀肥的施用在一定程度上增強了水稻的分蘗能力，使水稻單株成穗率及產(chǎn)量提高。郭天宇等[13]研究指出，硒不但能提高水稻產(chǎn)量，還能改善其品質(zhì)，使水稻在原有基礎(chǔ)上更具備營養(yǎng)保健作用，使其商品性得到提高，增強市場競爭力。吳永堯等[3]認為將硒作為微肥應(yīng)用于水稻生產(chǎn)，能有效增進水稻生產(chǎn)，增加千粒重，提高產(chǎn)量。但硒與氮、磷、鉀肥配施效果的研究尚未見報道，為此，筆者在前人的基礎(chǔ)之上，采用正交設(shè)計田間小區(qū)試驗，探討了不同用量的硒與氮磷鉀肥配施對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，旨在為水稻富硒、高產(chǎn)、高質(zhì)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻品種為廣兩優(yōu)476，種植于湖北省荊州市農(nóng)業(yè)氣象站試驗基地。供試肥料有尿素(N 46%，湖北三寧化工股份有限公司)、過磷酸鈣(P2O512%，湖北宜都興發(fā)化工有限公司)、氯化鉀(K2O 60%，黑龍江倍豐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料集團有限公司)和硒礦粉(Se 83mg/kg，湖北省恩施市三色源有機肥廠)。

1.2 試驗設(shè)計

采用L9(34)正交設(shè)計，設(shè)有4個因素氮肥用量(A)；磷肥用量(B)；鉀肥用量(C)；硒肥用量(D)。每個因素設(shè)3個水平。氮用量(kg/hm2，以N計)的3個水平為：A1(90)、A2(150)、A3(210)。磷用量(kg/hm2，以P2O5計)的3個水平為：B1(0)、B2(75)、B3(150)。鉀用量(kg/hm2，以K2O計)的3個水平為：C1(0)、C2(75)、C3(150)。硒用量(g/hm2，以Se計)的3個水平為D1(0)、D2(15.6)、D3(31.2)。共設(shè)9個處理，每個處理2次重復(fù)，具體試驗設(shè)計詳見表1。采取隨機區(qū)組法，小區(qū)面積12m2(6m×2m)。供試稻田土壤的基本理化性質(zhì)為：pH值8，有機質(zhì)含量17.68g/kg，全氮含量1.34g/kg，全磷含量0.96g/kg，全鉀含量6.62g/kg，堿解氮含量78.14mg/kg，速效磷含量16.74mg/kg，速效鉀含量116.74mg/kg，全硒含量0.164mg/kg。

表1 正交試驗方案

1.3 田間管理

水稻栽培管理與正常生產(chǎn)一致。水稻于2015年5月2日播種，2015年6月6日移栽于小區(qū)中，每小區(qū)176蔸，每蔸3株。2015年9月21日采樣，9月22日收獲測產(chǎn)。

磷肥和硒肥均作基肥，于移栽前1天施入。氮肥50%作基肥，30%為分蘗肥，于移栽后15d(6月20日)施入，20%作穗肥，于水稻拔節(jié)初期(7月21日)施入。鉀肥50%作基肥，50%作穗肥。為防止小區(qū)之間的肥料互相干擾，用薄膜將小區(qū)分隔開。施分蘗肥時加入除草劑混施，除草劑(異丙甲·芐，稻農(nóng)富牌，浙江省永康市農(nóng)藥廠生產(chǎn))用量為750g/hm2。

1.4 測定指標

各處理成熟收獲后調(diào)查測定穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重和實際產(chǎn)量。稻谷干燥貯藏3個月后，按照部頒標準《NY147—88米質(zhì)測定方法》測定糙米率、整精米率、堊白粒率、堊白度。水稻莖稈、稻殼、精米和米糠中硒含量參考國家標準測定方法《GB5009.93—2010食品中硒的測定》，采用AFS-230E型全自動雙道氫化物發(fā)生原子熒光光度計測定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)處理及表格制作，利用DPS V14.10軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析，采用Duncan法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 硒與氮磷鉀肥配施對水稻產(chǎn)量指標的影響

硒與氮磷鉀肥配施各處理水稻產(chǎn)量指標如表2所示。施氮量150kg/hm2處理的水稻實際產(chǎn)量較高，其平均產(chǎn)量比施氮量90kg/hm2和210kg/hm2處理的平均產(chǎn)量分別高10.9%和15.3%，產(chǎn)量最高施肥組合為施氮量150kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施鉀量0kg/hm2、施硒量15.6g/hm2(處理6，A2B3C1D2)。極差分析結(jié)果(R)顯示，各項施肥措施對每穗粒數(shù)影響大小表現(xiàn)為A>B>C>D，對結(jié)實率表現(xiàn)為B>A>C>D，對千粒重表現(xiàn)為A>C>D>B，對實際產(chǎn)量表現(xiàn)為A>B>D>C；但其K值均未呈現(xiàn)規(guī)律性變化。顯著性檢驗結(jié)果表明，施氮處理對水稻產(chǎn)量和千粒重的影響達到顯著水平(P< 0.05)，磷肥、鉀肥和硒肥用量對每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重、實際產(chǎn)量等水稻產(chǎn)量指標均無顯著影響(P> 0.05)?？梢?，在供試稻田土壤上，氮肥施用是水稻產(chǎn)量指標變化的主控因子，磷肥、鉀肥和硒的施用對水稻產(chǎn)量指標的影響相對較小。

表2 硒與氮磷鉀肥配施對水稻產(chǎn)量指標的影響

注：①同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)；②KA1～KA3、KB1～KB3、KC1～KC3、KD1～KD3分別表示A、B、C、D因素在1～3水平下的平均值；③RA、RB、RC、RD分別表示氮、磷、鉀和硒因素的極差；PA、PB、PC、PD分別表示氮、磷、鉀和硒因素間F檢驗結(jié)果，下同。

2.2 硒與氮磷鉀肥配施對水稻外觀品質(zhì)的影響

硒與氮磷鉀肥配施對水稻外觀品質(zhì)的影響(如表3所示)。施氮量為210kg/hm2處理的水稻整精米率較高，堊白粒率和堊白度均較低，平均整精米率比施氮量90kg/hm2和施氮量150kg/hm2處理的平均整精米率分別高7.7%和4.8%，外觀品質(zhì)最佳的施肥組合為施氮量210kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施鉀量75kg/hm2、施硒量 0g/hm2(處理9，A3B3C2D1)。極差分析結(jié)(R)果顯示，各項施肥措施對整精米率影響大小表現(xiàn)為A>C>D>B，對堊白粒率表現(xiàn)為A>C>B>D，對堊白度表現(xiàn)為A>C>B>D；由K值可知，隨著施氮量的增加，有提高整精米率、降低堊白粒率和堊白度、提高水稻外觀品質(zhì)的趨勢，而隨施磷量和施硒量的增加，有降低整精米率、增加堊白粒率和堊白度、降低水稻外觀品質(zhì)的趨勢，鉀肥對其影響未呈現(xiàn)規(guī)律性變化。顯著性檢驗結(jié)果表明，氮肥用量(A)對整精米率、堊白粒率和堊白度的影響均達到極顯著水平(P<0.01)；而磷肥用量(B)對外觀品質(zhì)指標均無顯著影響(P>0.05)；鉀肥用量(C)對整精米率和堊白粒率的影響均達到顯著水平(P<0.05)，對堊白度無顯著影響(P>0.05)；外源硒用量(D)對整精米率的影響達到顯著水平(P<0.05)，對堊白粒率和堊白度無顯著影響(P>0.05)。可見，在供試稻田土壤上，氮肥是影響水稻外觀品質(zhì)指標變化的主控因子，隨著施氮量增加，整精米率增加，堊白粒率和堊白度降低，其次是鉀肥用量，磷肥和硒的施用對水稻外觀品質(zhì)的影響相對較小。

表3 硒與氮磷鉀肥配施對水稻外觀品質(zhì)的影響

2.3 硒與氮磷鉀肥配施對水稻硒含量的影響

硒與氮磷鉀肥配施對水稻硒含量的影響如表4所示。施硒量為31.2g/hm2的處理水稻硒含量較高，其平均精米硒含量比施硒量為0kg/hm2和15.6g/hm2的處理平均精米硒含量分別高84.5%和19.0%。精米硒含量最高的組合為施氮量150kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施鉀量75kg/hm2、施硒量為31.2g/hm2(處理4，A2B1C2D3)。極差分析結(jié)果(R)顯示，各項施肥措施對水稻莖稈硒含量影響大小表現(xiàn)為D>A>B>C，對稻殼硒含量表現(xiàn)為D>C>B>A，對精米硒含量表現(xiàn)為D>C>B>A，對米糠硒含量表現(xiàn)為D>A>B>C。由K值可知，隨施硒量的增加，水稻各部位硒含量均增加，但氮、磷、鉀肥對水稻硒含量的影響未呈現(xiàn)規(guī)律性變化。顯著性檢驗結(jié)果表明，施用硒肥(D)對水稻莖稈硒含量、稻殼硒含量、精米硒含量和米糠硒含量的影響均達到極顯著水平(P<0.01)，氮、磷、鉀肥對水稻硒含量均無顯著影響(P>0.05)。可見，在供試稻田土壤上，外源硒是影響水稻硒含量的主控因子，在一定范圍內(nèi)水稻硒含量隨硒水平增加而增加，氮、磷、鉀肥對水稻硒含量影響相對較小。各施肥處理精米硒最高含量為0.29mg/kg，符合富硒米的含量標準和國家食品衛(wèi)生標準(≤ 0.30mg/kg)。

表4 硒與氮磷鉀肥配施對水稻硒含量的影響

3 討論與結(jié)論

施肥能夠影響水稻產(chǎn)量前提是土壤自身養(yǎng)分供應(yīng)不足，這也是施肥的目的。王偉妮等[14]研究表明氮磷鉀肥的施用均可提高水稻產(chǎn)量。王成璦等[15]在研究氮、磷、鉀肥料用量對水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的影響時提出，各種肥料處理產(chǎn)量較高的用量為：氮肥240kg/hm2(經(jīng)濟施肥量為160kg/hm2)、磷肥(P2O5)150kg/hm2、鉀肥(K2O)120kg/hm2，且增加氮肥用量，可以有效提高產(chǎn)量。謝金學(xué)等[16]研究表明，水稻最佳氮、磷、鉀施肥量分別為:N 23.4g/m2、P2O57.8g/m2、K2O 10.2g/m2。筆者研究結(jié)果顯示，氮肥施用是水稻產(chǎn)量指標變化的主控因子，產(chǎn)量最高施肥組合為處理6施氮量150kg/hm2、施磷量(P2O5)150kg/hm2、施鉀量(K2O)0kg/hm2、施硒量為15.6g/hm2。該研究結(jié)果與前人研究存在一定差異，可能與土壤養(yǎng)分條件和施肥種類及配比有關(guān)。供試稻田土壤全鉀和速效鉀含量分別為6.62g/kg和116.74mg/kg，鉀素供應(yīng)能力較強，可能是鉀肥施用對產(chǎn)量與品質(zhì)影響較小的原因之一。此外，施硒促進水稻對鉀素的吸收和利用，也可能是出現(xiàn)上述現(xiàn)象的另一個原因。肖利杰等[17]研究發(fā)現(xiàn)，施硒能提高水稻各器官鉀含量，且鉀含量隨著硒濃度的增加而增加。

該研究結(jié)果顯示，氮肥是影響水稻外觀品質(zhì)指標變化的主控因子，隨著施氮量增加，整精米率增加，堊白度和堊白粒率降低，外觀品質(zhì)最佳的施肥組合為處理9，即施氮量210kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施鉀量75kg/hm2、施硒量 0g/hm2。而前人關(guān)于施肥對于水稻外觀品質(zhì)影響，研究結(jié)果差異較大。王偉妮等[14]認為，氮磷鉀肥的施用可以提高整精米率，使堊白度降低。徐春梅等[18]研究指出，增施氮肥可以使堊白粒率和堊白度降低。錢銀飛等[19]則發(fā)現(xiàn)糙米率和精米率均隨施氮量的增加先增加后降低。劉代銀等[20]研究發(fā)現(xiàn)增施氮肥會提高堊白粒率和堊白度，不利于堊白性狀的改善。但總體來看，氮肥均是影響水稻外觀品質(zhì)的重要因子，磷肥和鉀肥施用效果的差異則可能取決于栽培土壤肥力條件的差異。

硒是動物體必需的營養(yǎng)元素和植物有益的營養(yǎng)元素，在體內(nèi)起著重要的平衡氧化和提高人體免疫力的作用。吳永堯等[3]研究發(fā)現(xiàn)，用硒作微肥，能增強根系還原能力，促進分蘗，增加產(chǎn)量，提高籽粒含硒量。胡瑩等[21]研究也表明，土壤添加硒肥可顯著提高水稻鐵膜、根系、莖葉、谷殼和糙米中硒含量。本研究得出，在供試稻田土壤上，硒肥是影響水稻硒含量變化的主控因子，在一定范圍內(nèi)水稻硒含量隨硒水平增加而增加，精米硒含量最高的組合處理4施氮量為150kg/hm2、施磷量為150kg/hm2、施鉀量為75kg/hm2、施硒量為31.2g/hm2。本研究的處理4中精米硒含量為0.29mg/kg，符合富硒米的含量標準和國家食品衛(wèi)生標準(≤0.30mg/kg)。根據(jù)中國營養(yǎng)學(xué)會推薦成人的硒攝入量為每日50～250μg，成人每日谷物攝入量為0.3～0.5kg，若食用此試驗精米，則硒的每日攝入量則為87～145μg，符合營養(yǎng)學(xué)需求。

氮肥施用是水稻產(chǎn)量指標變化的主控因子，施氮量為150kg/hm2時水稻產(chǎn)量性狀較好。氮肥也是水稻外觀品質(zhì)指標的主控因子，在90～210kg/hm2的氮肥施用范圍內(nèi)，隨著氮肥用量的增大，整精米率增加，堊白粒降低。水稻各器官硒含量隨硒肥施用量的增大而增加，精米硒含量最高為0.29mg/kg，符合國家食品安全和富硒食品標準。綜合水稻產(chǎn)量、外觀品質(zhì)和硒含量指標變化，在供試稻田土壤上，施氮量150kg/hm2、施磷量150kg/hm2、施鉀量0kg/hm2、施硒量為15.6g/hm2為最佳的組合，可達到水稻富硒、高產(chǎn)、高品質(zhì)的最佳效果。