摘" 要:為探究硅鋅配施對寒地水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及抗倒性的影響,明確高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的硅鋅優(yōu)化管理措施,采用二因素完全隨機(jī)設(shè)計(jì),進(jìn)行3個(gè)硅肥水平下3個(gè)鋅水平的試驗(yàn)研究。結(jié)果表明:A2處理水稻秧苗株高、根長差分別較對照顯著提高8.0%、16.0%;A2處理地上部分與地下部分鮮重干重較對照分別提高4.8%、23.4%、0.3%、5.7%,差異達(dá)到顯著或極顯著水平;施硅能夠提高各節(jié)間莖稈抗折力,A2處理抗倒伏指數(shù)與A1處理相比提高了15.5%。A2處理穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量較A1處理分別提高5.3%、5.0%、6.4%、18.5%,隨施鋅增加穗數(shù)、產(chǎn)量呈增加趨勢,但硅鋅互作對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素不顯著。B2、B3各節(jié)間抗折力隨鋅肥的施用增加而呈增加的趨勢,抗倒伏指數(shù)隨鋅肥的施用呈增加趨勢,但各處理間差異不顯著。硅肥和鋅肥最優(yōu)指標(biāo)施用量的組合為最優(yōu)配比。
關(guān)鍵詞:離鋅配施;水稻;秧苗素質(zhì);抗折力
收稿日期:2024-04-01
作者簡介:曹嘉明(1994—),男,助理農(nóng)藝師,主要從事農(nóng)業(yè)研究工作。
*通訊作者:李紅宇,男,教授,博士研究生導(dǎo)師。
中圖分類號(hào):S143.7+2"""""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):1673-6737(2025)01-0020-07
Effect of Ionic Silicon Fluid Zinc onLodging Resistance
and Yield of Rice Seedling in Cold Region
CAO Jia-ming1,2 , LI Hong-yu1* , ZHANG Lu-lu2 , PAN Long2 ,
LONG Li-gang2 , CHENG Yun-jiang2 , ZHANG Zhi-gang2
(1 College of Agriculture, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing Heilongjiang 163319, China;
2 Beijing(Gannan) Shuanghe Farm, Qiqihar Heilongjiang 162100, China)
Abstract: In order to investigate the effects of combined application of silicon and zinc on yield, quality and lodging resistance of rice in cold areas, and to determine the optimal management measures for high yield and high quality of silicon and zinc, a two-factor completely random design was used to study three zinc levels under three silicon fertilizer levels. The results showed that the difference of seedling height and root length in A2 treatment was significantly increased by 8.0% and 16.0%, respectively. The fresh weight and dry weight of the upper part and the lower part of the A2 treatment were increased by 4.8%, 23.4%, 0.3% and 5.7% compared with the control, respectively, and the difference reached a significant or extremely significant level. Silicon application can improve the bending resistance of each internode stalk, and the lodging resistance index of A2 treatment is 15.5% higher than that of A1 treatment. Panicle number, kernel number per panicle, seed setting rate and yield of A2 treatment were increased by 5.3%, 5.0%, 6.4% and 18.5%, respectively, compared with A1 treatment, and the panicle number and yield showed an increasing trend with the increase of zinc application, but the yield and its constituent factors were not significant. The internode bending resistance of B2 and B3 increased with the application of zinc fertilizer, and the lodging resistance index increased with the application of zinc fertilizer, but there was no significant difference among different treatments. The combination of the optimal index application amount of silicon fertilizer and zinc fertilizer is the optimal ratio.
Key words: Combined application of separate zinc; Rice; Seedling quality; Breaking resistance
水稻在我國種植面積廣闊,是主要的糧食作物之一,我國水稻產(chǎn)量連年穩(wěn)步提升,水稻種植面積的增加有效保障了我國的糧食安全[1-2]。黑龍江省是中國重要的糧食生產(chǎn)基地,其中生產(chǎn)的水稻占全省糧食總產(chǎn)的三分之一以上[3]。目前已經(jīng)成為中國乃至世界上最主要的粳稻生產(chǎn)基地之一。
近年來,由于抗倒性較差的優(yōu)質(zhì)品種大面積推廣、災(zāi)害性天氣增多、水肥粗放管理等因素直接影響水稻的產(chǎn)量。水稻因倒伏引起的減產(chǎn)約10%~30%,更嚴(yán)重的甚至絕產(chǎn)[4],倒伏已經(jīng)成為寒地水稻產(chǎn)量進(jìn)一步提高及達(dá)到“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”綜合生產(chǎn)目標(biāo)的主要限制因子之一[5-8]。如何提高水稻抗倒伏能力,減少水稻因倒伏造成的損失成為眾多科研工作者的主要研究目標(biāo)。
在一定范圍內(nèi)水稻每2%的倒伏率,產(chǎn)量就會(huì)減產(chǎn)1%。研究表明[9-10],隨著施氮量的增加,水稻植株株高上升,節(jié)間長度伸長,降低了壁厚及莖粗,導(dǎo)致抗倒伏能力減弱,增加了倒伏的幾率。硅可以降低蒸騰強(qiáng)度,增強(qiáng)光合能力,增強(qiáng)根部的氧化力,促進(jìn)水稻生長發(fā)育、增強(qiáng)耐氮性,促使磷向穗部轉(zhuǎn)移,硅的沉積可以增加細(xì)胞壁強(qiáng)度,對提高水稻抗倒性、增強(qiáng)抗病性以及提高水稻產(chǎn)量等方面具有重要作用[11-14]。
硅可以增強(qiáng)光合能力和根系的氧化力,促進(jìn)水稻生長發(fā)育,增強(qiáng)耐氮性,促使磷向穗部轉(zhuǎn)移。硅的沉積可以增加細(xì)胞壁強(qiáng)度,對提高水稻抗倒性、增強(qiáng)抗病性以及提高水稻產(chǎn)量等方面具有重要作用[9-11]。鋅是許多酶的組成成分,對蛋白質(zhì)合成、碳水化合物代謝等具有重要的意義,是作物生長發(fā)育所必需的微量營養(yǎng)元素[12-13]。鋅能增加植物體內(nèi)葉綠素的含量,并催化葉綠素的光合反應(yīng),從而影響植物體內(nèi)的碳水化合物代謝[14-15]。此外,鋅還能提高植物的抗逆性,當(dāng)水稻處于澇、旱、鹽、冷等不良環(huán)境時(shí),施用適量的鋅肥能夠促進(jìn)水稻的生長[16]。施鋅可以增加水稻的成穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重,顯著提高水稻產(chǎn)量,提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益[17-18]。硅與鋅的施用對水稻提高抗倒伏能力、穩(wěn)定產(chǎn)量的研究在理論和實(shí)踐上都具有重要的意義。
1" 材料與方法
1.1" 試驗(yàn)地點(diǎn)
試驗(yàn)于2020年在雙河農(nóng)場科技園區(qū)進(jìn)行,土壤類型為草甸沼澤土,土壤養(yǎng)分狀況見表1。
試驗(yàn)前及成熟期后在試驗(yàn)地塊取土樣,5個(gè)點(diǎn)混合為一個(gè)土樣,代表該土壤的肥力水平。于試驗(yàn)前及成熟期后在試驗(yàn)地塊5點(diǎn)混合取樣。參照《土壤農(nóng)化分析》測定土壤養(yǎng)分含量,包括土壤有機(jī)質(zhì)(重鉻酸鉀外加熱法)、堿解氮(堿解擴(kuò)散法)、有效磷(碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法),速效鉀(1 mol·L-1 NH4 OAc浸提-火焰光度法)和pH(酸度計(jì)測定)等指標(biāo)[19]。
1.2" 試驗(yàn)材料
參試品種:綏粳18,主莖12片葉,株高104 cm左右,全生育期134 d,需≥10 ℃活動(dòng)積溫2 450 ℃左右。
試驗(yàn)肥料:硅肥,為阿托菲納公司提供金甲2號(hào)離子硅(以下簡稱離子硅);鋅肥,青島華硼礦業(yè)有限公司提供速利流體鋅(以下簡稱流體鋅)。
1.3" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)采用二因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),3次重復(fù)。
A因素為硅肥,3水平,A1為常規(guī)對照(無硅肥),A2為施用納米硅(第一次1.5葉苗田拌土撒施,第二次為移栽前4 d撒施),A3為施用離子硅(苗期2.5葉苗田噴施,第二次9.5葉葉面噴施),施用量與種類見表2。
B因素為鋅肥(流體鋅),3水平,B1常規(guī)對照(無鋅肥),B2為苗期2.5葉時(shí)葉面噴施,B3為分蘗盛期葉面噴施(12品種6葉伸長期),施用量與種類見表3。
共9個(gè)處理,每個(gè)處理20行,行長15 m,插秧規(guī)格:30 cm×10 cm,每穴4~5株。4月16日播種,4月22日出苗,秧田管理正常進(jìn)行,5月22日進(jìn)行移栽,田間肥水管理按照當(dāng)?shù)爻R?guī)進(jìn)行。成熟期收獲。
1.4" 測定項(xiàng)目及方法
移栽前進(jìn)行秧苗素質(zhì)考查,每個(gè)處理選擇長勢均勻的50株秧苗,測定株高、葉齡、根長、根數(shù)、莖基寬,1、2、3葉葉長,百株地上鮮重、百株地下鮮重。
齊穗后20 d,每個(gè)處理取10個(gè)主莖測定莖稈抗倒伏特性。
莖稈重心高度:測量莖稈基部至該莖(帶穗、葉和鞘)平衡支點(diǎn)的距離,測量每個(gè)節(jié)間長度。
地上部單莖鮮質(zhì)量:包括穗、葉和鞘。
莖稈抗折力:莖稈基部為倒4節(jié)間,取倒1節(jié)間、倒2節(jié)間和倒3節(jié)間,剝除葉鞘,兩端置于高50 cm、間隔5 cm的支撐木架凹槽內(nèi),在其中部掛一容器,向容器內(nèi)勻速加細(xì)沙,使莖稈折斷所用的細(xì)沙加上容器自身的質(zhì)量即為莖稈抗折力。測定方法參考李金才等[104]的方法,略有改進(jìn)。并計(jì)算抗倒伏指數(shù):
抗倒伏指數(shù)=抗折力/(重心高度×地上部鮮質(zhì)量)
節(jié)間莖粗與壁厚:使用電子游標(biāo)卡尺測量。
于成熟期,各處理按照平均莖蘗數(shù)選取代表性植株10穴,帶回室內(nèi)進(jìn)行理論測產(chǎn)。測定項(xiàng)目主要有:每穴穗數(shù),一次枝梗(枝梗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空粒數(shù)秕粒數(shù)、實(shí)粒重),二次枝梗(枝梗數(shù)、實(shí)粒數(shù)、空粒數(shù)秕粒數(shù)、實(shí)粒重),計(jì)算穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重及理論產(chǎn)量。
1.5" 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)整理和圖表制作采用 Microsoft Excel 2010,其它多因素回歸方程,變異系數(shù)、通徑分析及差異顯著性比較,利用唐啟義DPS9.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行分析。
2" 結(jié)果與分析
2.1" 硅鋅配施對秧苗素質(zhì)的影響
表4結(jié)果表明,秧苗素質(zhì)的硅肥和鋅肥二因素互作均不顯著。在硅肥施用處理株高、根長差異顯著,分別較對照提高8.0%、16.0%;葉齡、鞘長、根數(shù)、莖基寬處理間差異均不顯著;在鋅肥處理葉齡、鞘長、根數(shù)、株高、根長差異均不顯著;莖基寬較對照顯著提高9.7%。
表5結(jié)果表明,秧苗葉長硅肥和鋅肥二因素互作均不顯著。在硅肥施用處理一葉長、二葉長分別較對照降低3.7%、0.6%差異不顯著,三葉長施用硅肥較對照提高11.2%,差異顯著,同時(shí)期四葉長較對照提高53.5%;在鋅肥施用處理一葉長、三葉長分別較對照提高1.9%、6.3%,差異均不顯著,二葉長、四葉長分別較對照降低11.3%、13.1%,差異均不顯著。
地上部分地下部分鮮重、干重在硅肥和鋅肥二因素互作達(dá)到極顯著水平。在硅肥施用處理地上部分與地下部分鮮重干重較對照分別提高4.8%、23.4%、0.3%、5.7%,差異顯著或極顯著;在鋅肥施用處理地上鮮重與干重均達(dá)到極顯著水平,地上部分鮮重、干重分別較對照降低1.6%、3.7%;地下部分鮮重、干重分別較對照提高5.2%、2.4%,差異極顯著。
2.2" 硅鋅配施對抗倒性的影響
表6結(jié)果表明,各節(jié)間長度、莖桿和壁厚硅鋅二因素互作均不顯著。硅處理株高差顯著低于對照3.3%;硅肥因素倒1、倒2、倒3節(jié)間莖稈壁厚差異顯著或極顯著,分別較對照提高13.3%、10.8%、13.2%;節(jié)間長度倒3節(jié)間較對照差異極顯著;莖稈直徑各處理間差異不顯著。鋅肥施用處理節(jié)間長度倒3節(jié)間較對照B1與B2分別降低9.7%、3.2%,株高隨鋅肥的施用呈降低的趨勢但差異不顯著,倒1、倒2節(jié)間長度、莖稈直徑均呈先降低后增加的趨勢,以苗期B2施用各指標(biāo)長度最低,但各處理間差異不顯著;莖稈壁厚以B3最厚,但差異不顯著。
表7結(jié)果表明,各節(jié)間長度、莖桿和壁厚硅鋅二因素互作均不顯著。硅處理間株高差異顯著,顯著低于對照3.3%;硅肥因素倒1、倒2、倒3節(jié)間莖稈壁厚差異顯著或極顯著,分別較對照提高13.3%、10.8%、13.2%;節(jié)間長度倒3節(jié)間與對照差異極顯著;莖稈直徑各處理間差異不顯著。鋅肥施用處理節(jié)間長度倒3節(jié)間較對照B1與B2分別降低9.7%、3.2%,株高、倒1、倒2節(jié)間長度、莖稈直徑各處理間差異不顯著;莖稈壁厚以B3最厚,但差異不顯著。
表8結(jié)果表明,施硅處理倒1、倒2和倒3節(jié)間莖稈抗折力均高于未施硅處理,其中倒1節(jié)間、倒2節(jié)間和倒3節(jié)間差異極顯著,抗倒伏指數(shù)呈顯著性差異。各節(jié)間抗折力隨鋅肥的施用增加呈增加的趨勢,抗倒伏指數(shù)隨鋅肥的施用呈增加趨勢,但各處理間差異不顯著。
表9結(jié)果表明,各節(jié)間抗折力和抗倒伏指數(shù)硅鋅二因素互作差異不顯著。無硅肥與施用鋅肥的處理下倒2節(jié)間、倒3節(jié)間抗折力各處理間差異不顯著;硅肥施用與鋅肥施用的處理下倒3、倒2、倒1節(jié)間抗折力、抗倒伏指數(shù)各處理間差異不顯著。硅肥施用處理下鋅肥配施倒3節(jié)間分別較對照提高32.8%、13.1%、29.2%,倒2節(jié)間分別較對照提高48.3%、40.2%、26.5%,倒1節(jié)間分別較對照提高31.9%、56.9%、35.7%。
2.3" 硅鋅配施對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響
表10結(jié)果表明,產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的硅肥和鋅肥二因素互作均不顯著。施硅處理結(jié)實(shí)率、每穴產(chǎn)量顯著高于未施硅處理,分別提高6.5%、18.5%,其他產(chǎn)量構(gòu)成因素與未施硅處理無顯著差異。隨著鋅肥的施用穗數(shù)呈增加趨勢,穗粒數(shù)隨鋅肥的施用呈先增加后降低的趨勢,處理間差異不顯著;結(jié)實(shí)率B2與B3差異不顯著,二者顯著高于B1,千粒重B1與B2差異不顯著,二者顯著低于B3;不同施鋅水平間產(chǎn)量差異顯著或極顯著。
2.4" 硅鋅配施對穗部性狀的影響
表11結(jié)果表明,硅、鋅處理及二因素互作對單穗重、穗長、著粒密度差異均不顯著。
表12結(jié)果表明,硅氮二因素互作不顯著。硅肥的施用對穗部性狀的一次枝梗結(jié)實(shí)率較未施硅顯著提高,二次枝梗結(jié)實(shí)率、千粒重較未施硅差異極顯著。施鋅處理一次枝梗結(jié)實(shí)率各處理間差異達(dá)到極顯著水平;二次枝梗千粒重B1和B2間差異不顯著,二者與B3差異達(dá)到顯著或極顯著水平。
3" 結(jié)論與討論
研究表明,硅鋅配施可以有效提高水稻秧苗素質(zhì)、提高水稻產(chǎn)量、提高抗倒性。硅肥能夠顯著改善水稻秧苗株高、根長差分別較對照提高8.0%、16.0%;三葉長施用硅肥較對照提高11.2%,差異顯著。鋅肥施用,莖基寬較對照顯著提高9.7%;對苗期葉長差異不顯著,苗期2.5葉剛剛開始施用硅、鋅肥料,在此之前植株并未任何相關(guān)肥料的施用所以一葉二葉數(shù)據(jù)指標(biāo)各處理間無顯著差異。地上部分地下部分鮮重、干重在硅肥和鋅肥二因素互作達(dá)到極顯著水平。在硅肥施用處理地上部分與地下部分鮮重干重較對照分別提高4.8%、23.4%、0.3%、5.7%,差異達(dá)到顯著或極顯著水平;在鋅肥施用處理地上鮮重與干重均達(dá)到極顯著水平,地上部分鮮重、干重分別較對照降低1.6%、3.7%;地下部分鮮重、干重分別較對照提高5.2%、2.4%。
施用硅肥可增加基部節(jié)間的硅化程度和壁厚,從而增加莖稈抗折力。硅處理株高達(dá)到顯著水平,顯著低于對照3.3%;硅肥因素倒1、倒2、倒3節(jié)間莖稈壁厚達(dá)到顯著或極顯著水平分別較對照提高13.3%、10.8%、13.2%;施硅處理倒1、倒2和倒3節(jié)間莖稈抗折力均高于未施硅處理,其中倒1節(jié)間、倒2節(jié)間和倒3節(jié)間達(dá)到極顯著水平,抗倒伏指數(shù)呈顯著性差異。在鋅肥處理下各指標(biāo)間只呈一定的降低或升高的趨勢但各處理間差異不顯著;莖稈壁厚以B3最厚,但差異不顯著;各節(jié)間抗折力、抗倒伏指數(shù)隨鋅肥的施用增加而呈增加的趨勢,但各處理間差異不顯著。無硅肥與施用鋅肥的處理間只有一定的趨勢,各處理間差異不顯著;硅肥施用與鋅肥施用的處理下倒3、倒2、倒1節(jié)間抗折力、抗倒伏指數(shù)隨鋅肥的施用而呈增加的趨勢。硅肥施用處理下鋅肥配施倒3節(jié)間分別較對照提高32.8%、13.1%、29.2%,倒2節(jié)間分別較對照提高48.3%、40.2%、26.5%,倒1節(jié)間分別較對照提高31.9%、56.9%、35.7%。
產(chǎn)量及其構(gòu)成因素,施硅處理結(jié)實(shí)率、每穴產(chǎn)量顯著高于未施硅處理,分別提高6.5%、18.5%。隨著鋅肥的施用結(jié)實(shí)率B2與B3差異不顯著,二者顯著高于B1,千粒重B1與B2差異不顯著,二者顯著低于B3;不同施鋅水平間產(chǎn)量差異顯著或極顯著。從穗部性狀分析,硅肥的施用對穗部性狀的一次枝梗結(jié)實(shí)率較未施硅顯著提高,二次枝梗結(jié)實(shí)率、千粒重較未施硅差異極顯著。施鋅處理一次枝梗結(jié)實(shí)率各處理間差異達(dá)到極顯著水平;二次枝梗千粒重B1和B2間差異不顯著,二者與B3差異達(dá)到顯著或極顯著水平。施用硅肥對水稻秧苗素質(zhì)、莖稈抗折力、產(chǎn)量等指標(biāo)的影響較為明顯,鋅肥對其的影響較小,雖未達(dá)到顯著水平但呈現(xiàn)一定的趨勢。試驗(yàn)結(jié)果表明,后期葉面噴施硅、鋅以A2B3組合即是硅鋅配施的最優(yōu)配比。
多數(shù)研究認(rèn)為硅肥能夠顯著增加水稻分蘗數(shù)、提高成穗率和產(chǎn)量[20],趙海成等[21]研究發(fā)現(xiàn)施用硅肥不僅可使水稻基部節(jié)間硅化程度增加,增加細(xì)胞壁的厚度,增加莖稈強(qiáng)度,減少倒伏,水稻倒伏多發(fā)生在莖稈基部第1~3節(jié)間[22-23]。
許多研究結(jié)果都表明施用鋅肥對小麥、水稻、玉米等作物有增產(chǎn)作用[24-29],主要體現(xiàn)在增加有效穗數(shù)、增加穗粒數(shù)和提高結(jié)實(shí)率,這與本試驗(yàn)結(jié)果一致,主要表現(xiàn)在提高了結(jié)實(shí)率,本試驗(yàn)理論產(chǎn)量也呈顯著提高,但也有研究[30]表明,施用鋅肥對作物產(chǎn)量的影響不顯著,其可能是由于試驗(yàn)點(diǎn)土壤有效鋅的背景值較高,鋅未達(dá)到作物生長限制因子的原因,與本試驗(yàn)研究和前人研究存在一致性,不同硅肥水平和鋅肥施用模式下主要通過增加穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率而實(shí)現(xiàn)了提高產(chǎn)量??梢姡?、鋅以及硅鋅配施的報(bào)道較多,但硅鋅二因素各指標(biāo)的具體互作情況缺少明確的分析描述。本研究表明,施硅能增加倒1、倒2、倒3節(jié)間莖稈壁厚,能夠降低倒3節(jié)間長度,硅肥與鋅肥在各節(jié)間抗折力及抗倒伏指數(shù)間存在互作效應(yīng)趨勢,因此,硅肥與鋅肥配合施用是提高秧苗素質(zhì)、抗折力與產(chǎn)量的重要手段。
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