海藻提取物對水稻產量及養分利用的影響

孫曉 尹皓嬋 張占田 宋宛霖 楊劍超 姜學玲 張廣和 劉正一 丁殿東 李寶光

摘要：為明確海藻提取物對稻田化肥減施增效的效果，2018年在江蘇省鹽城市進行水稻田間試驗，研究海藻提取物對水稻產量及養分利用的影響。結果表明，海藻提取物可顯著提升水稻產量并提高肥料利用效率。與常規施肥養分相當的海藻摻混肥處理和減少20%養分的海藻摻混肥處理，相對于施用常規摻混肥分別增產36.29%和31.08%。與常規施肥相比，產量構成因素（有效穗數、每穗粒數、結實率）都有顯著提升，氮磷養分在糙米中的分配率顯著提升，而鉀在稻草中的分配率顯著增加。減少20%養分的海藻摻混肥處理養分利用效果最優，相對于施用常規摻混肥處理氮肥偏生產力增加了61.87%，磷、鉀的肥料偏生產力增加了63.85%。海藻提取物對稻田化肥減施增效效果顯著。

關鍵詞：水稻;海藻提取物;產量;養分分配;養分利用

中圖分類號：S511.06;S147.2;TQ449+.4

文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2020）16-0100-04

水稻是世界三大糧食作物之一，是我國重要的糧食作物，也是我國人民最為喜愛的主食之一，在我國糧食作物中具有舉足輕重的地位，但近年來栽植面積有逐年下降的趨勢，如何高效優質可持續地發展水稻產業備受關注[1]。近30年來，我國主要糧食總產量增加了85%，化肥施用量也不斷增加[2]，化肥的過量施用不僅會增加生產成本，還可能導致土壤養分失衡，破壞土壤結構并引發一系列環境問題，嚴重制約農業的可持續發展[3-5]。已有研究表明，合理施肥在實現水稻增產的前提下，可減施氮肥20%以上，氮肥偏生產力、農學利用率和氮肥回收利用率分別增加36.2%、75.0%、13.6%[6-7]。有學者在稻田施用生物炭摻混肥，發現其可以抑制水稻籽粒對鎘砷的積累，顯著提高水稻產量[8]?？梢?，生物炭摻混肥在控制農田生態環境污染和化學肥料的減施增效方面具有重要價值。因此，肥料上摻混具有增產效果的添加物質可以最大限度地為植物提供養料，提高肥料的有效利用率，可實現化肥減施增效的效果。

海洋擁有地球上最豐富的資源，隨著社會生產力的發展，能夠獲取的海洋資源越來越多。人類對海藻的開發應用由來已久，海藻的主要成分為碳水化合物和脂類化合物，同時含少量氨基酸、維生素、礦物質（鉀、鎂、鈣、硼、鋅、磷）和各種植物激素（赤霉素、生長素、細胞分裂素）等活性物質[9-13]。大型海藻被認為是生物活性物質的優良來源，具有廣泛的抗菌性[14]和抗病毒性[15]。Iwasaki等研究酶解褐藻膠寡糖對萵苣生長的影響時發現，與空白相比，施用200～3 000 μg/mL二糖至八糖混合物后，萵苣根長顯著增長1倍，將各聚合度寡糖分離，發現三糖、四糖、五糖、六糖對根系生長均具有促進作用[16]。將海藻提取物應用于農業生產具有重要的實際意義與潛在價值。目前已有30多個國家開展了海藻肥研究，國外海藻肥主要應用于旱地作物，如馬鈴薯、花生、玉米、小麥等，國內海藻肥則主要集中應用于園藝植物[17-18]，且應用于水稻上的研究相對較少。本試驗通過研究海藻摻混肥與常規復合肥相比對水稻產量、養分累積與分配及肥料利用的影響，探明稻田施用海藻生物肥料是否具有減施增效效果，以期為稻田合理施肥及海藻生物肥料開發提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區基本情況

試驗地位于江蘇省鹽城市大豐區步鳳鎮（地處33°20′N，120°47′E）。該區域地勢平坦，屬亞熱帶季風氣候，四季分明，降水充沛，年平均溫度為 14.2 ℃，年均降水量為1 042 mm，無霜期為213 d，日照時間為2 239 h。供試土壤下層為海相沉積，上層為湖相沉積，質地為沙壤土，之前未進行過肥料試驗，試驗前土壤基本性質見表1。

1.2 試驗設計與方法

試驗共設3個處理，每個處理重復3次，每個試驗區面積為3.33 hm2，具體試驗設置如下：對照（CK）：常規施肥，1 hm2施用常規復合肥375 kg、尿素 675 kg，復合肥全部基施，尿素分3次追施。處理1（T1）：海藻肥，1 hm2施用海藻復合肥375 kg、海藻氮肥 1 125 kg，海藻復合肥全部基施，海藻氮肥分3次追施。處理2（T2）：海藻肥+肥料減施20%，1 hm2 施用海藻復合肥300 kg、海藻氮肥900 kg，海藻復合肥全部基施，海藻氮肥分3次追施。

本試驗采用的常規復合肥N、P2O5、K2O含量均為15%;尿素含氮量為46%;海藻肥為五洲豐農業科技有限公司生產的優爾泰硫基復合肥，N、P2O5、K2O含量均為15%，海藻提取物含量為0.5%;海藻氮肥為五洲豐農業科技有限公司生產的海心花脲銨氮肥，氮含量為28%，海藻提取物含量為0.5%。

試驗于2018年6—10月進行，供試水稻品種為低谷蛋白水稻W0868，基肥于插秧前撒施，插秧1周后開始追肥，每隔15 d追施1次，共追施3次。不同試驗區以田埂相隔，四周設保護行，單獨水肥管理，其他管理同常規田間管理。

1.3 測定指標與方法

水稻收獲時每個試驗區選擇具有代表性的 1 m2 樣方測產，并從中隨機選取6株代表性植株調查植株性狀，風干測定地上部干物質量后，分為稻谷和稻草，分別測定它們的質量，脫粒后將稻谷分為糙米和谷殼分別稱質量，帶回實驗室烘干粉碎，采用元素分析儀測定氮含量[19];經硫酸-雙氧水消解后，鉬銻抗比色法測定磷含量[20];原子吸收法測定鉀含量[21]。肥料偏生產力的計算公式為

1.4 數據統計與方法

用SPSS11對數據進行差異性分析，用Excel 2010處理數據及作圖。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對水稻產量及構成因素的影響

從圖1可以看出，常規施肥下水稻產量為 7 157.85 kg/hm2，施用海藻肥后水稻產量大幅提升，與常規施肥養分用量相當的T1處理水稻產量為9 755.25 kg/hm2，增產36.29%;減施20%養分后產量略有下降，T2處理水稻產量為 9 382.65 kg/hm2，較T1處理差異不顯著，但仍顯著高于常規施肥處理，較常規處理增產31.08%。

對不同處理下水稻產量構成因素進行調查分析，由表2可知，不同施肥處理下水稻有效穗數差異顯著，T1處理有效穗數較對照顯著提升了9.97%，T2處理有效穗數進一步增加至476.06萬株/hm2，且顯著高于其他2個處理;CK處理下水稻穗粒數為133.48粒/穗，T1處理穗粒數顯著增加至 153.09粒/穗，T2處理穗粒數稍有下降，但與T1處理相比差異不顯著;3個處理下千粒質量介于 23.06～23.08 g之間，基本差異不大;T1處理結實率為82.59%，T2處理結實率為80.11%，與T1處理相比無顯著差異。結果表明，施用海藻摻混肥對水稻分蘗有一定的促進作用，可顯著提升有效穗數、穗粒數與結實率，但對千粒質量幾乎沒有影響;在此基礎上適當減施肥料會促進水稻分蘗，但對穗粒數與結實率的影響不大。

2.2 不同施肥處理對水稻養分累積的影響

從表3可以看出，施用海藻肥對水稻的養分累積尤其是糙米中的養分累積有顯著影響，CK處理下糙米氮、磷、鉀養分累積量分別為80.24、20.23、52.68 kg/hm2，改施海藻肥后，T1處理氮、磷、鉀養分累積量分別提升了37.75%、33.76%、25.78%，減施20%肥料后，養分累積量均有所下降，其中氮素、鉀素下降未達顯著水平，磷累積量雖較T1處理顯著下降，但仍顯著高于CK處理;施用海藻肥對谷殼中氮、磷的養分累積量較CK處理分別提升了2.38、0.24 kg/hm2，而對鉀素的累積量影響較弱，減施20%肥料后，谷殼中各養分累積量均有所下降，與CK處理已無顯著差異;海藻肥對稻草中氮磷的累積量影響不顯著，但顯著提升了鉀素的累積量，施用海藻肥的T1、T2處理與CK處理相比稻草鉀累積量分別提升了69.92%、50.61%;不同處理對水稻各養分的總累積量與糙米的變化相類似。水稻植株養分的分配率上，氮素與磷素在水稻植株中的分布從大到小排序為糙米、稻草、谷殼，而鉀素從大到小排序為稻草、糙米、谷殼，施用海藻肥后，更多的氮與磷分配于糙米中，稻草中氮、磷分配率均有所下降，尤其是T1處理中氮、磷均達顯著水平，谷殼中的氮、磷含量變化不大;而海藻肥對水稻鉀的分配與氮、磷有所不同，施用海藻肥后更多的鉀素傾向于分配至稻草中，而糙米中鉀的分配率顯著下降，肥料減施20%處理下，養分在水稻植株中的分配率與T1處理相比差異不顯著。

2.3 海藻提取物對水稻肥料偏生產力的影響

肥料偏生產力可對肥料利用效率進行驗證與分析，肥料偏生產力越高，說明單位面積用量的肥料產生的價值越大，肥料利用效率提升[22]。研究結果（表4）表明，海藻肥處理均顯著提升了水稻的肥料偏生產力，T1處理氮、磷、鉀肥偏生產力較CK處理相比分別提升了34.63%、36.29%、36.29%，T2處理氮、磷、鉀肥偏生產力較CK處理分別提升了61.83%、63.85%、63.85%。

3 結論與討論

新型肥料技術研制是化肥減施增效的六大關鍵技術之一[23-24]。水稻施用添加5‰的海藻提取物肥料后，養分相等的情況下產量提升了36.29%，減施20%化肥后，水稻產量依然維持較高水平，故稻田施用海藻生物肥料具有顯著的減施增效效果，海藻提取物可起到肥料增效劑的作用。海藻肥對產量的提升主要是由于顯著提高了水稻的有效分蘗數，施用海藻提取物肥料即使在減施20%肥料的情況下有效穗數、穗粒數及結實率均有顯著的提升，但施用海藻肥后千粒質量則沒有顯著變化?；诋a量的大幅提升，施用海藻肥的2個處理糙米中養分的累積量均有顯著提高;谷殼中氮和磷的累積量有所提升，而鉀累積量沒有顯著提升;稻草中養分的變化規律與谷殼相反，施用海藻肥對氮和磷的累積量影響不大，但鉀素累積量顯著提升，尤其是分析養分在水稻體內的分配發現，海藻肥處理下氮、磷在糙米與谷殼中的養分分配率均有所提升，而在稻草中則有所下降，稻草更傾向于累積鉀素，鉀素可使植物莖稈粗壯，強度增大，機械性能提升，與抗倒伏能力息息相關[25]，故海藻肥促進鉀素分配于徑稈對提升水稻產量也具有重要的作用，但海藻肥為何會顯著影響鉀素在水稻體內的分配，具體機制須進一步研究。

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