水稻有機栽培谷殼施用方法的研究

摘 要：以日本水稻品種‘越光-2’（Koshihikari-2）為試驗材料進行田間試驗，旨在探索以水稻谷殼作硅肥的最佳施入方法、用量以及對水稻生長發育的影響。試驗設不施谷殼（CK），基施谷殼1 kg/m2（T1），基施谷殼2 kg/m2（T2），基施谷殼1 kg/m2、返青后撒施谷殼1 kg/m2（T3）共4個處理，采用隨機區組設計，重復3次。試驗結果為，單產最高的為T1，比CK增產幅度達10.6%，差異極顯著；其次為T3，比CK增產幅度為4.5%，差異顯著；單產最低的為T2，比CK減產幅度為0.4%，差異不顯著。試驗結果表明，適量基施谷殼能抑制水稻前期過旺生長、保持中后期生長穩健、縮短基部節間長度、改善株型、增強抗病抗倒能力、提高分蘗成穗率、增加穗粒數和千粒重，從而提高單產；在插秧前將谷殼做基肥全層施入1 kg/m2為最佳施用方法。

關鍵詞：水稻；有機栽培；谷殼；施用方法

中圖分類號：S345 文獻標志碼：A 論文編號：2013-1064

Abstract： In order to find the best applying method， quantity and the effect on the rice growth， the experiment of rice hull as silicon fertilizer was done in the field with the Japanese rice variety ‘Koshihikari-2’. Four experimental treatments were assigned to this test： no applying rice hull（CK）； applying rice hull as basal fertilizer 1 kg/m2 （T1）； applying rice hull as basal fertilizer 2 kg/m2 （T2）； applying rice hull as basal fertilizer 1 kg/m2 and then applying rice hull 1 kg/m2 after seedlings turning green again （T3）. Randomized block design with three replications was used. The result was the following： the yield of T1 was the highest increasing10.6% comparing with the control， there was very significant difference； next was T3 increasing 4.5% comparing with the control， there was significant difference； the yield of T2 was the lowest reducing 0.4% comparing with the control， there was no significant difference. The result showed that applying rice hull adequately as basal fertilizer could control the growing of earlier period and make the growing of later period steady， shorten the length between the basal joins， improve the plant-type， increase the power of lodging-resistance and disease-resistance， raise its rate of tiller into spike and effect ear grain and grain weight. The way of applying 1 kg/m2 of rice hull as basal fertilizer before transplanting was the best choice.

Key words： Rice； Organic Cultivation； Rice Hull； Applying Methods

0 引言

水稻是典型的硅酸作物，每生產100 kg稻谷，需要從土壤中吸收硅酸（SiO2）17～18 kg，水稻植株中以谷殼含硅量最多，以SiO2計約占總重量的20%[1-3]。研究顯示[4]，水稻對硅的吸收量遠大于氮、磷、鉀三要素的總和。近年來，隨著高產品種的使用，氮、磷、鉀肥用量的增加，農作物從土壤中吸收硅元素的數量也迅速增加，土壤中緩慢分解的硅元素已經無法滿足高產條件下的硅需求量，如不及時補充，就會造成土壤缺硅，導致作物減產[5]。據調查[6]，中國總計約有一半的耕地面積缺硅，長江流域70%的土壤缺硅，黃淮海地區約有一半的土壤缺硅，大多數稻田僅靠土壤硅的自然風化已難以滿足水稻高產需要。國內外關于硅肥的研究較多，如1926年美國加州大學Sommer率先研究發現硅對水稻生長發育具有良好作用[7]；20世紀50年代日本進行了大量試驗研究，并得出硅肥對水稻增產效果顯著的結論，60年代大力普及應用；70年代韓國和東南亞國家相繼開展了這方面的試驗研究，并把硅列為水稻增產的四大元素（N、P、K、Si）之一[8]。中國對水稻施用硅肥研究相對較晚，80年代初才逐步開展部分試驗研究，但近幾年對硅肥研究取得了較大進展。李玉影等[9]研究表明，施硅能促進水稻根系發育，增加根量，提高根系氧化能力，延長根系的功能期，提高葉片中葉綠素含量和劍葉光合速率；馮元琦[10]、管恩太等[11]研究表明，施硅能改善水稻株型，使葉與莖夾角縮小，葉片挺立，可使冠層光合作用增加10%以上；唐旭等[12]、夏石頭等[13]研究表明，施硅可提高對穗頸稻瘟病、紋枯病、稻縱卷葉螟、稻飛虱等病蟲害的抵抗力；陶龍興等[14]、黃秋嬋等[15]、李衛國等[16]、鄧接樓等[17]研究結果表明，硅肥具有明顯的增產和改善品質效應。但以上都是對礦物硅肥和速效化學硅肥的研究，關于生物硅肥的研究較少，以水稻谷殼作為硅肥的研究尚未見報道，筆者于2011年用水稻谷殼和Na2SiO3·9H2O進行田間試驗，結果證明谷殼比Na2SiO3·9H2O具有更好的生長調節和增產效應[18]，但沒有對谷殼的施入方法和用量進行研究。本試驗在2011年研究的基礎上，于2012年以日本水稻品種‘越光-2’（Koshihikari-2）為試驗材料進行田間試驗，旨在研究總結出谷殼的最佳施入方法、用量以及對水稻生長發育的影響，為水稻有機栽培奠定技術基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點及試驗地概況

試驗于2012年在臨沂同德有機農業有限公司基地（臨沂市河東區鄭旺鎮）進行，試驗田地勢平坦，土壤肥力中等，灌排條件良好，多年進行稻麥、稻菜有機輪作；土壤養分含量為有機質113.0 mg/kg、堿解氮（N） 53.1 mg/kg、速效磷（P） 35.5 mg/kg、速效鉀（K） 62.0 mg/kg；年降水量700 mm左右，年平均氣溫13oC，無霜期200天左右。

1.2 試驗材料

試驗所用水稻品種為‘越光-2’（Koshihikari-2），所用谷殼為碾米廠礱谷時所產生的稻谷穎殼。

1.3 試驗方法

試驗設不施谷殼（CK），基施谷殼1 kg/m2 （T1），基施谷殼2 kg/m2 （T2），基施谷殼1 kg/m2、返青后撒施1 kg/m2 （T3）共4個處理。采用隨機區組設計，重復3次，小區南北向，東西排列，小區面積5 m×4 m=20 m2，小區之間作畦埂，四周設保護行。

1.4 栽培管理概況

秧田于5月17日進行旱育秧，播種量37.5 g/m2。本田于6月26日移栽，行距為25 cm、墩距為14 cm，平均墩苗數3株。基施谷殼在整地時施入耕作層土壤中，撒施谷殼在水稻返青后（栽秧后6天）施入。本田生長期內，不進行病蟲草害防治。其他管理與常規有機栽培相同。

1.5 測定項目及方法

水稻移栽前、收獲后取0～20 cm土樣，測定土壤養分含量；插秧后每小區選定5墩作為調查樣本，樣本墩苗數定為3株（小區平均墩苗數）；在水稻生長期間調查株高（指從地面到最高葉尖的垂直高度）、分蘗（參照片山佃分蘗調查法[19]）、葉色（用日本富士平FHK水稻專用葉色板測定），拔節期調查條紋葉枯病和黑條矮縮病的發病率，灌漿中期調查紋枯病和穗頸稻瘟病的發病率，收獲期調查基部1、2節間的長度和莖基部抗折斷力（抗折斷力為莖基部包括葉鞘在內的5 cm截段的中間懸掛折斷力）；收獲后進行考種測產，每小區單收、單打、單計產量。

1.6 統計分析方法

試驗數據用Excel 2003和DPS軟件進行統計分析、作圖。

2 結果與分析

2.1 谷殼不同施用方法對水稻株高變化的影響

從圖1可以看出，施谷殼的T1、T2、T3均比不施用谷殼的CK植株高度明顯降低。通過對CK、T1、T2的比較發現，在谷殼基施情況下，隨著施入量的增加植株高度呈梯度下降；通過對T1和T3的比較發現，雖然2個處理的谷殼施入量相差很大，T1的施入量僅是T3的一半，但由于施入方法不同，2個處理的植株高度相差不大，分別為91.7 cm和89.7 cm，僅差2 cm；通過對T2和T3的比較發現，雖然2個處理的谷殼施入量相同，但由于施入方法不同，而導致2個處理的植株高度相差較大，分別為85.4 cm和89.7 cm，相差4.3 cm。

分析認為，谷殼在水田腐解，一方面能釋放出大量可被水稻吸收利用的硅素養分，增加水稻植株抗倒能力，另一方面谷殼在腐解過程中與水稻爭奪土壤中的氮素養分，導致氮素供應相對不足，從而抑制水稻植株生長，降低株高，增加抗倒能力。谷殼作基肥施入與土壤混合，在高溫淹水條件下腐解較快，對水稻前期生長產生一定的抑制作用，但對保持中、后期穩健生長極為有利；谷殼在返青后撒施的情況下，由于谷殼較輕，殼內充滿空氣，撒施后漂浮于水面，隨水漲落，不易下沉，腐解很慢，但在水稻生長中、后期，稻田落水處于濕潤狀態，谷殼附于地表，底層谷殼開始腐解，與水稻上層根系爭奪氮素養分（水稻后期生長主要依靠上層根吸收養分），從而引起早衰，表象認為是早熟。總之，谷殼作基肥適量施入，能抑制水稻前期生長過盛，保持中、后期生長穩健，降低株高，改善株型，增強抗倒能力，但過量施入會對水稻前期生長抑制過重，導致群體不足而減產；谷殼在水稻移栽后撒施，對水稻前期生長影響不大，但對后期生長不利，谷殼中的硅素當季利用率低。

2.2 不同谷殼施用方法對水稻群體變化的影響

從圖2可以看出，施谷殼的T1、T2、T3均比不施用谷殼的CK分蘗增加慢、群體數量小，T1、T2、T3每公頃最高群體數量分別為309.0萬、273.0萬、301.5萬，比CK的354.0萬分別減少45.0萬、81.0萬、52.5萬，谷殼基施量最大的T2群體數量最小，T1和T3之間的群體數量變化不大。隨著谷殼作基肥施入量的增加分蘗高峰有依次向后推遲的趨勢，T2的分蘗高峰出現日期比CK推遲5天左右，T1和T3的分蘗高峰出現日期基本相同，介于CK和T2之間。從分蘗成穗率來看，隨著谷殼基施量增加分蘗成穗率明顯提高；T2分蘗高峰期的群體數量最小，但分蘗成穗率最高，達90.1%；CK雖然分蘗高峰期的群體數量最大，但分蘗成穗率最低，只有78.0%；T1和T3之間的分蘗成穗率變化不大，分別為87.9%和87.1%。

分析認為，谷殼作基肥施入，雖然對水稻生長前期分蘗有一定的抑制作用，但中后期生長穩健，分蘗成穗率顯著提高；如果谷殼施入量過多，會導致分蘗太少，達不到目標群體數量，雖然成穗率提高，但終因單位面積穗數不足而達不到增產的效果，甚至出現減產的現象。谷殼在返青后撒施對水稻分蘗、群體數量和成穗率變化的影響不大。臨沂稻區主要采用的是長齡大秧移栽，插秧后營養生長期短，本田水稻生長前期以促為主，所以谷殼作為基肥施入量不能過多，一般應控制在1 kg/m2左右，如果加大施入量，應適當增施氮肥，以免因碳氮比例失調，而影響水稻正常生長。

2.3 不同谷殼施用方法對水稻葉色變化的影響

葉色值是衡量水稻各生長發育階段是否健壯的重要參數。從圖3可以看出，在水稻生長前期（即拔節前），CK、T1、T2 3個處理的葉色值隨著谷殼施入量的增加而降低，三者之間差異明顯，說明基施谷殼的腐解主要在水稻生長前期進行，谷殼施入量越大，腐解時從土壤中奪取的氮素就越多，葉色值也就越低；T3和T1的葉色具有相同變化趨勢，兩者之間差異不大，說明T3撒施的谷殼在水稻生長前期基本不發生腐解，影響水稻前期葉色變化的要因是基施谷殼的腐解。到水稻生長中期，4個處理的葉色值在拔節后迅速升高，孕穗期達高峰之后開始迅速下降，但CK和T3的葉色值下降速度最快，T1次之，T2最慢，最終T2和T1的葉色值最高，CK次之，T3最低，說明谷殼作基肥施入至水稻拔節前后已基本腐解殆盡，肥效開始發揮，而且基施量越大肥力越高，最終葉色值也就最高。CK在生長前期氮素供應相對充足，葉色值也最高，但到生長后期氮素供應銳減，葉色值下降迅速，最終低于T2和T1；T3在生長前期葉色值處于中間水平，但撒施的谷殼到中后期才開始腐解，與水稻上層根系爭奪氮素營養，從而導致后期早衰，葉色值下降迅速。

綜上所述，水稻谷殼作基肥適量施入，能提高水稻中后期葉色值，延長葉片功能期，提高光合效率，延遲早衰，但如果施入過量，會導致前期葉色過淺，影響水稻的正常生長；谷殼在水稻返青后撒施，容易導致早衰。

2.4 不同谷殼施用方法對水稻基部1、2節間長度和抗折斷力的影響

水稻抗倒伏能力主要由基部第1、2節間長短和基部莖稈抗折斷力的大小所決定。從表1可以看出，不施谷殼的CK基部第1節間最長，為3.3 cm；基施谷殼量最多的T2基部第1節間最短，為2.3 cm，與CK之間差異達2個極顯著級差；T1和T3基部第1節間長度分別為2.8 cm和2.7 cm，兩者之間差異不顯著，但與CK之間差異均達極顯著水平；基部第2節間長度與第1節間長度基本呈相同變化趨勢，CK基部第2節間最長，為6.9 cm，T2的基部第2節間最短，為5.3 cm，T1與CK之間差異達顯著水平，T2、T3與CK之間差異均達極顯著水平，T2與T3之間差異不顯著。從基部5 cm莖稈的抗折斷力來看，T2抗折斷力最大，為549.4 g，CK抗折斷力最小，為469.1 g。

分析認為，臨沂麥茬夏稻一般在6月下旬移栽，本田移栽后馬上進入高溫多雨季節，水稻谷殼作基肥施入腐解迅速，在腐解過程中，一方面與水稻爭奪土壤中的氮素養分，抑制水稻的前期過旺生長，縮短水稻基部節間；另一方面釋放出大量可被水稻吸收利用的硅素養分，增加水稻莖稈機械組織強度，提高抗折斷能力。谷殼在水稻返青后撒施，生長前期基本不發生腐解，所以對莖稈基部節間長度和抗折斷力影響不大?？傊?，谷殼基施能縮短基部節間長度、提高基部節間抗折斷能力，是抗倒栽培的重要措施之一。

2.5 不同谷殼施用方法對水稻病害發生的影響

硅能夠在水稻葉片表皮細胞上形成“角質-硅雙層”結構，從而增強對病原菌的抵抗能力，水稻缺硅會使其莖葉徒長、柔嫩、多汁，可溶性糖及蛋白質增多，易發生稻瘟病、紋枯病等[20-21]。從表2可以看出，谷殼作基肥施入的T1、T2紋枯病發病率均比CK低，且差異達顯著水平；但谷殼部分撒施的T3紋枯病發病率卻非常高，達19.1%，比CK的5.9%高出13.2個百分點，差異達極顯著水平，這可能是由于谷殼帶紋枯病菌，撒施后浮于水面或地表，從而引發紋枯病加重。谷殼作基肥施入的T1、T2穗頸稻瘟病發病率均比CK明顯降低，且差異達極顯著水平；但谷殼部分撒施的T3稻瘟病發病率與CK之間差異不明顯，這可能也與谷殼帶稻瘟病菌有關。各處理間的水稻條紋葉枯病和黑條矮縮病的發病率沒有顯著變化，筆者認為臨沂稻區水稻主要是在秧田期由灰飛虱傳播而感染該病毒，移栽至本田后才逐漸表現出來，所以谷殼的施入對水稻條紋葉枯病和黑條矮縮病的發病率變化影響不大。

綜上所述，基施谷殼能增強水稻對紋枯病和穗頸稻瘟病的抵抗能力，但谷殼撒施會誘發紋枯病和穗頸稻瘟病的發生；谷殼無論基施還是撒施，對在秧田已經侵染的條紋葉枯病和黑條矮縮病作用效果不明顯。

2.6 不同谷殼施用方法對水稻產量性狀的影響

水稻單產是由單位面積的穗數、穗粒數和千粒重所決定的。由表3可以看出，單產最高的為T1，每公頃產量為6214.5 kg，比CK的5617.5 kg增產幅度為10.6%，差異達極顯著水平；其次為T3，每公頃產量為5869.5 kg，比CK增產幅度為4.5%，差異達顯著水平；單產最低的為T2，每公頃產量為5595.0 kg，比CK減產幅度為0.4%，差異不顯著。

分析認為，谷殼全部作基肥施入1 kg/m2的T1，雖然前期生長受到一定影響，單位面積的穗數偏少，但中后期生長穩健，穗粒數、結實率、千粒重比CK明顯增加，最終單產最高；谷殼全部作基肥施入2 kg/m2的T2，由于用量過多，前期生長受到抑制過重，導致單位面積穗數不足，雖然越向后期推進生長越穩健，穗粒數、結實率、千粒重比CK明顯增加，但最終因穗數不足，而達不到增產的效果；谷殼1 kg/m2作基施、1 kg/m2撒施的T3，前期生長受到一定影響，中后期由于撒施谷殼腐解爭奪氮素養分，導致一定程度的早衰，千粒重有所降低，最終單產不如T1高，但仍比CK增產。總之，谷殼作基肥施入最好，施入量以1 kg/m2為宜，該施入方法和用量能顯著增加穗粒數、結實率、千粒重，從而增產。

3 結論與討論

通過2011、2012年的試驗證明，在水稻有機栽培中，谷殼應做基肥在插秧前整地時全層施入，施入量以1 kg/m2為宜。以水稻谷殼作硅肥比礦物硅肥和速效化學硅肥具有更好的生長調節和增產效應。谷殼作基肥適量施入能抑制水稻前期過旺生長、保持中后期生長穩健、縮短基部節間長度、改善株型、增強抗病抗倒能力、提高分蘗成穗率、增加穗粒數和千粒重，從而提高單產。

對不同類型的品種應適當調整谷殼的施用量，分蘗力較強的前期生長旺盛型品種可以適當增加施入量，分蘗力較差的中后期生長旺盛型品種應適當減少施入量。當谷殼施入量過大時，一方面大量谷殼在腐解過程中爭奪土壤中的氮素養分，導致返青慢、分蘗少，單位面積穗數不足；另一方面大量谷殼腐解導致土壤Eh降低，產生H2S等有毒物質，危害根系，影響根系的吸收功能。谷殼在插秧后撒施，對水稻前期生長影響不大，到生長中后期，由于撒施谷殼腐解而與水稻上層根系爭奪氮素養分，會導致一定程度的早衰，千粒重有所下降，不利于增產；另外，谷殼撒施能在一定程度上抑制雜草生長，但容易誘發紋枯病和穗頸稻瘟病，原因可能是由于谷殼中存在病原菌。

本試驗探明了以谷殼作硅肥的施入方法、用量以及對水稻生長發育的影響，但關于谷殼作硅肥對土壤理化性狀以及稻米品質的影響尚有待于進一步研究。

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