新型復混肥黑勁道對直播稻產量及抗倒性的影響

劉航江 唐樂丹 陳國興

摘要：為探究新型復混肥黑勁道在生產上的應用效果，利用雜交稻隆兩優1988和常規稻黃華占作為試驗材料，以普通復合肥為對照，通過田間小區試驗，分析比較不同施肥處理對水稻（Oryza sativa L.）產量形成及抗倒伏能力的影響。結果表明，與普通復合肥相比，黑勁道復混肥能有效提高水稻產量，增產的主要原因是有效穗數和千粒重顯著提高;使水稻最高莖蘗數和有效莖蘗數均有明顯增加，而最終成穗率與普通復合肥相差不大;莖蘗數的增加使各生育時期葉面積指數明顯高于對照，干物質積累和作物生長也表現出明顯的優勢，保證光合產物形成;能顯著改善水稻抗倒伏相關性狀，成熟期可優化各節間配比，使雜交稻和常規稻株高及重心高度降低、莖稈基部節間粗度和莖壁厚度增加，進而使基部抗折力增加、倒伏指數降低。

關鍵詞：水稻（Oryza sativa L.）;新型復混肥;生長發育;抗倒伏;產量

中圖分類號：S143.6;S511 ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2020）15-0054-06

Abstract： In order to explore the application effects of the new compound fertilizer Heijingdao in production， taking hybrid rice variety Longliangyou 1988 and conventional rice variety Huanghuazhan as experimental materials， two fertilizer treatments were set and ?used common compound fertilizer as control to analyze and compare the effects of different fertilization treatments on rice yield formation and lodging resistance by field plot experiment. The results showed that， compared with control， the effects of Heijingdao compound fertilizer could effectively increase rice yield， and the main reason was that the the number of effective panicles and 1 000-grain weight were significant increase. It can increase the number of the highest stems and the number of effective stems of rice， but the final earing rate was not much different compared with that of common compound fertilizer. The increase of stem number made the leaf area index of each growth period significantly higher than that of the control. Dry matter accumulation and crop growth of rice applied Heijingdao compound fertilizer also showed significant advantages， ensuring the formation of photosynthetic products. This compound fertilizer can significantly improve the lodging resistance-related characters in the mature stage， the ratio of internodes of rice applied Heijingdao compound fertilizer was optimized to reduce the plant height and barycenter height of hybrid and conventional rice， and increased the basal internode thickness and wall thichness of the stem， so that the flexural strength of basal internode increased and lodging index decreased.

Key words： rice（Oryza sativa L.）; new compound fertilizer; growth and development; lodging resistance;yield

在經濟學人智庫中公布的“修復亞洲食品體系”系列調研項目中提出，截至2050年，世界需要多生產70%的糧食以滿足人口所需[1]。作為全球約一半人口的口糧來源，水稻（Oryza sativa L.）產量的提高對保證糧食安全至關重要。

面對肥沃土地不斷減少和人口劇增的雙重壓力，20世紀開展了兩次具有重大突破的綠色革命，極大地推動了水稻產量的提高，甚至出現11.6 t/hm2的高產水平[2]。稻谷產量通常由生物產量及經濟系數的乘積來表示。目前經濟系數維持在0.35～0.60的穩定水平，很難有所突破，要想確保水稻單產持續增加，需通過提高生物產量來實現。據研究，增加株高是實現這一目標切實可行的途徑之一[3]。然而目前極端天氣的頻繁出現，加之生產上多采用高產、大穗型品種，株高的增加勢必會增加倒伏的風險，不僅使稻米品質下降，甚至造成絕收[4，5]。因此，如何協調高產與抗倒伏之間的矛盾是農業生產中亟待解決的現實問題。

施肥是農業生產中的重要手段，一般可以使糧食生產總量提高40%～50%[6]。隨著農業農村部《到2020年化肥使用量零增長》方案的制定，中國肥料產業也提出“質量代替數量”的發展戰略[7]。余偉秀等[8]進行了水稻抗倒伏專用肥的肥效研究，結果表明，該肥料能優化株型，通過減小葉片與莖稈夾角來增加基部節間光照時間與強度，使細胞的伸長受阻，造成基部節間長度縮短，避免倒伏。趙風芹等[9]將腐殖酸與氮、磷、鉀等元素混合制成腐殖酸專用肥，能提高薯類塊根膨大速率，延長葉片功能期，增加產量。陳雪麗等[10]將固氮菌、解磷菌、解鉀菌與氮、磷、鉀等元素混合制成生物專用肥，結果表明，在減少化肥用量的基礎上添加生物成分可使氮、磷、鉀的吸收利用率分別提高11.8%、18.9%和26.6%。

黑勁道復混肥是由華中農業大學與武漢世紀金輝科技有限公司合作開發的水稻新型有機、無機復混專用肥料。該肥料根據水稻需肥規律合理配比氮、磷、鉀養分含量，含有海藻素，并含有海藻酸、海藻多糖等多種海洋生物活性物質及Ca、Mg、Si、Zn、Mn等礦質元素。試驗以常規復合肥撒可富作為對照，以超級雜交稻隆兩優1988和常規稻黃華占為材料，通過田間小區試驗，分析比較該肥料對不同類型水稻品種生長發育、產量及倒伏相關性狀的影響，為該新型肥料在水稻生產上示范推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1供試材料

供試水稻品種為超級雜交稻隆兩優1988和常規稻黃華占;供試肥料為撒可富復合肥（氮、磷、鉀養分含量均為15%）和黑勁道復混肥（氮、磷、鉀養分含量分別為22%、8%、10%，有機質15%）。

1.2試驗設計與方法

試驗采用肥料（F）與品種（T）兩因素裂區設計。2種肥料處理，分別為普通復合肥撒可富（F1，CK）、黑勁道復混肥（F2）;2個品種，分別為隆兩優1988（T1）、黃華占（T2）。其中肥料為主區，品種為副區。共4個處理，4次重復，共16個小區，小區面積13.3 m2（6.67 m×2.00 m）。四周筑埂并用塑料薄膜包裹以防止水肥滲漏，小區間設置水溝保證單排單灌。

2種施肥模式下各時期養分施用量一致，施肥總量N為225 kg/hm2，P2O5為90 kg/hm2，K2O為60 kg/hm2。肥料分基肥、分蘗肥和穗肥施入。處理F1基肥施撒可富復合肥315 kg/hm2、尿素180 kg/hm2、氯化鉀20 kg/hm2，分蘗肥施尿素150 kg/hm2，穗肥施尿素52.2 kg/hm2;處理F2基肥施黑勁道復混肥600 kg/hm2，分蘗肥施尿素150 kg/hm2，穗肥施尿素52.2 kg/hm2。基肥于播前2 d結合整地技術施入;直播田分蘗肥分別于一葉一心期和四葉一心期按1∶1的比例追施，移栽田于秧苗一葉一心期和栽后7 d同樣分2次施入;穗肥于倒二葉期一次性施入。

播種采用催芽后人工撒播的方式。于6月1日播種，其中雜交稻播種量為22.5 kg/hm2，常規稻播種量為37.5 kg/hm2。約播后10 d，田間出苗整齊后用相機拍照，室內精確數取基本苗，之后各小區之間移密補稀，最終確定各小區留苗數為雜交稻45.0萬/hm2;常規稻82.5萬/hm2。

1.3 測定項目

1.3.1 分蘗動態 于分蘗前期（6月20日）選擇長勢一致、莖蘗數等于平均莖蘗數的植株20株標記，定時調查莖蘗的消長動態，直至抽穗。記錄最高莖蘗數和成熟期有效穗數，并計算成穗率。

1.3.2 植株高度 于分蘗盛期、拔節期、抽穗期、成熟期等主要生育時期每小區隨機選取20株樣品，測量主莖的高度。

1.3.3 葉面積和干物質 于分蘗盛期、拔節期、抽穗期、成熟期以平均莖蘗數為標準，每小區選代表性植株5穴，分別用葉面積儀測定并計算葉面積指數。葉面積指數（Leaf area index，LAI）是指單位土地面積上的綠葉面積，計算公式為LAI =綠葉面積/土地面積。之后按莖鞘、葉、穗（抽穗期和成熟期）分開裝袋，105 ℃殺青30 min，再80 ℃烘干至恒重，待冷卻至室溫及時稱重。

1.3.4 考種與測產 利用全自動數字化考種機考察水稻每穗粒數、結實率、千粒重等指標;利用谷物水分測量儀測定子粒的含水量（重復3次取平均值），然后換算成含水量為14.0%的產量，記為實際產量。

1.3.5 抗倒伏相關指標 齊穗后21 d，各處理取10個有代表性的主莖，參照瀨古秀生[11]的方法，用稈強測定儀（DIK-7401，日本）測定基部節間抗折力。莖稈力學特性參照瀨古秀生[11]、Ookawa等[12]的方法計算。

WP=SL×FW;

M=F×L/4;

LI=WP/M。

式中，WP為全株加在基部節間的彎矩（g·cm），SL為基部節間折斷部位至穗頂的距離（cm），FW為折斷處至穗頂的鮮重（g），M為基部節間折斷時的彎矩（g·cm），L為兩支點間的距離（cm），F為使基部節間折斷時所施加的力（g），LI為倒伏指數。

1.4 數據分析

試驗數據采用Excel 2007進行計算和整理，使用SPSS 21.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 產量及構成因子

由表1可知，與撒可富復合肥相比，黑勁道復混肥對水稻增產效果顯著。隆兩優1988和黃華占在黑勁道復混肥處理下產量分別為10.50、9.83 t/hm2，與對照相比，增產率分別為22.66%和9.47%，差異達極顯著和顯著水平。分析各產量構成因子發現，與對照相比，經黑勁道復混肥處理后的隆兩優1988有效穗數增加13.08%、千粒重增加2.46%;黃華占的結實率和每穗粒數分別降低6.61%和10.63%，但有效穗數和千粒重分別增加27.01%和2.89%，最終產量有顯著提高。

2.2 分蘗成穗

由表2可知，在基本苗數一致的情況下，與對照相比，黑勁道復混肥處理使隆兩優1988和黃華占的最高莖蘗數分別提高15.90%和29.19%，差異均達極顯著水平;有效穗數分別提高13.08%和27.01%，而最終成穗率沒有明顯差異，表明黑勁道復混肥能在增加群體數量的同時保證群體質量不下降。

2.3 水稻光合生產特征

2.3.1 干物質積累 由表3可知，黑勁道復混肥處理下隆兩優1988在分蘗盛期、拔節期、抽穗期和成熟期地上部干重比對照分別提高15.70%、34.68%、12.03%和9.80%，差異均達顯著或極顯著水平水平;對于黃華占，黑勁道復混肥處理只對分蘗盛期和成熟期干重有顯著影響，與對照相比，分別提高22.28%和8.17%。

2.3.2 葉面積指數 由表4可知，與對照相比，黑勁道復混肥處理下的隆兩優1988在分蘗盛期葉面積指數提高6.91%;隨著生育進程的推進，2種肥料處理之間葉面積指數的差異越來越大，到了拔節期和抽穗期提高幅度分別為22.13%和30.61%。黑勁道復混肥處理對黃華占葉面積指數的影響主要表現在分蘗盛期，比對照提高17.92%，差異達顯著水平。施用黑勁道復混肥后，隆兩優1988在分蘗盛期至拔節期、拔節期至抽穗期內平均葉面積系數分別比對照高出15.01%和25.40%。

2.3.3 群體生長率和凈同化率 由表5可知，黑勁道復混肥處理下隆兩優1988在播種至分蘗盛期、分蘗盛期至拔節期、抽穗期至成熟期群體生長率分別比對照提高17.16%和28.40%、13.52%，差異均達顯著或極顯著水平。黑勁道復混肥處理下黃華占播種至分蘗盛期的群體生長率比對照提高了21.85%，分蘗盛期至成熟期兩者之間群體生長率均沒有顯著差異。此外，黑勁道復混肥能顯著提高2個品種播種至分蘗盛期的凈同化率，分別比對照提高17.84%和20.00%。

2.4 水稻抗倒伏特性

2.4.1 株高 由圖1可知，施用黑勁道復混肥后，隆兩優1988在各生育時期的株高分別比對照降低了11.35%、5.83%、10.12%和7.98%;黃華占株高分別比對照降低了21.08%、7.95%、13.52%和9.94%，差異均達顯著或極顯著水平。這表明黑勁道復混肥在降低植株高度方面效果顯著，植株高度的降低為后期抗倒伏奠定了基礎。

2.4.2 重心高度 由圖2可知，2個品種在黑勁道復混肥處理下的重心高度分別為43.4、39.5 cm，比對照分別降低了12.50%和9.20%，差異均達極顯著水平。這表明黑勁道復混肥在降低水稻成熟期植株重心高度方面效果顯著，且對于大穗型超級稻品種表現更為敏感。同一施肥模式下比較，常規稻品種黃華占的重心高度均低于雜交稻隆兩優1988，可能與雜交稻植株較高、穗型更大有關。

2.4.3 莖粗和壁厚 由圖3可知，施用黑勁道復混肥后，隆兩優1988的基部節間折斷處莖粗比對照增加3.65%，而第一、第二節間莖粗與對照差異不明顯;黃華占基部第一節間莖粗比對照增加7.76%，差異達顯著水平。與對照相比，黑勁道復混肥處理使隆兩優1988莖稈各部分壁厚增加了3.41%～12.77%，其中基部折斷處、第一節間分別增厚12.77%和12.71%，差異達顯著水平;黃華占各部位壁厚比對照分別增加17.46%、27.06%和22.03%，其中第一和第二節間壁厚在2種肥料處理間差異達顯著水平。

2.4.4 水稻莖稈力學特性 由表6可知，與對照相比，黑勁道復混肥使隆兩優1988和黃華占的基部抗折力分別比對照增加29.27%和32.74%。折斷彎矩呈現出與抗折力一致的變化趨勢。彎曲力矩受到株高、地上部干重及穗重等多因素的調控，施用黑勁道復混肥后2個品種莖稈彎曲力矩比對照顯著降低，分別降低20.95%和7.11%。受彎曲力矩降低和折斷彎矩增加的雙重影響，黑勁道復混肥處理下隆兩優1988和黃華占的倒伏指數分別降低了28.79%和30.67%，差異分別達極顯著和顯著水平。這說明黑勁道復混肥可優化基部節間性狀，使水稻株高和重心高度降低，進而提高抗折斷能力，從而增強水稻抗倒伏能力。

3 小結與討論

3.1 黑勁道復混肥對水稻產量的影響

本試驗結果表明，在等養分含量條件下，施用科學配比后的黑勁道復混肥能使雜交稻隆兩優1988和常規稻黃華占均增產，且對雜交稻增產效果極為顯著，這與Kyi等[13]的研究一致。

隆兩優1988在黑勁道復混肥處理下的有效穗數和千粒重均有所提高，從而使產量極顯著提高（P<0.01）。黑勁道復混肥處理下的黃華占各產量構成因子變化幅度較大，其中有效穗數和千粒重增加，但結實率和每穗粒數均降低，使最終產量提高比例小于雜交稻。這說明產量并不取決于某單一因素，而是各個因素互作共同調控產量的形成。綜合來講，通過增加單位面積有效穗數和千粒重，同時兼顧每穗粒數與結實率，是該肥料促進水稻獲得高產的關鍵途徑。

3.2 黑勁道復混肥對水稻干物質積累和群體光合特征的影響

合理的有機、無機肥配施能促進水稻生長發育，使群體質量明顯高于無機肥處理，且在抽穗后差異更為明顯[14]。本研究結果表明，施用黑勁道復混肥后水稻干物質積累迅速，且在各個生育時期明顯高于對照。這是因為生長前期黑勁道復混肥肥效充足，使分蘗數和葉面積顯著增加，從而能充分利用光照促進光合產物的形成;到了生長后期，在同等氮素水平條件下，黑勁道復混肥能保證更多有效穗數的形成，庫容較大，促進了光合產物的有效積累，利于產量的形成[15]。此外，黑勁道復混肥使水稻各生育時期綠葉面積有顯著提高，尤其是雜交稻提高效果更為明顯。作為重要的光合器官，葉面積的增加有利于提高作物生長速率和干物質積累，這是保證水稻高產的重要原因之一。

3.3 黑勁道復混肥對水稻抗倒伏能力的影響

優化施肥模式，增強基部節間莖粗、壁厚和節間充實度是提高水稻抗折力、降低倒伏指數的途徑之一[16，17]。本研究表明，與對照相比，黑勁道復混肥能使株高和重心高度降低、顯著增強基部節間莖粗和壁厚、提高水稻基部莖稈抗折力和折斷彎矩，從而降低倒伏指數。這說明該肥料主要通過優化節間配置，使基部節間增粗變厚，從而達到改良水稻倒伏性狀的目的。倒伏指數與基部節間長度和充實度、莖稈相關指數有關，有機肥處理后，相關度會有所提高[18-20]。在本試驗中，水稻倒伏指數與株高（r=0.861，P<0.01）和重心高度（r=0.884，P<0.01）呈極顯著正相關，與基部第一至第四節間長度呈顯著正相關（P<0.05）;與基部折斷部位的莖稈粗度（r= ? ? ? ? ? ?-0.713，P<0.05）呈顯著負相關，與基部抗折力呈極顯著負相關（r=-0.854，P<0.01）。

綜上所述，與普通復合肥相比，黑勁道復混肥能提高水稻的光合特征、促進水稻干物質的積累、有效增強水稻抗倒伏能力，最終實現增產。這表明根據水稻生產需肥規律配比的新型專用肥能在生產上發揮更大的作用，使水稻有更優良的生長特性和更好的產量。合理研制水稻專用復混肥是未來提升水稻產量的關鍵途徑之一。

參考文獻：

[1] EIU公布修復亞洲食品體系調查報告 亞洲食品體系亟需改善[R/OL]. 中國農業信息網，2018-9-26[2019-8-20]. http：//news.wugu.com.cn/article/1396481.html.

[2] KATSURA K， MAEDA S， HORIE T， et al. Analysis of yield attributes and crop physiological traits of Liangyoupeijiu， a hybrid rice recently bred in China[J]. Field crops research，2007，103（3）： 170-177.

[3] 陳溫福，徐正進，張龍步. 水稻超高產育種——從理論到實踐[J]. 沈陽農業大學學報，2003，34（5）：324-327.

[4] 蘇仕華，王 玨，孫成亮，等. 水稻倒伏對產量影響的調查與分析[J]. 北方水稻，2008，38（6）：41-43.

[5] LANG Y Z， YANG X D， WANG M， et al. Effects of lodging at different filling stages on rice yield and grain quality[J]. Rice science，2012，19（4）：315-319.

[6] 趙秉強. 傳統化肥增效改性提升產品性能與功能[J]. 植物營養與肥料學報，2016，22（1）：1-7.

[7] CHEN X P，CUI Z L，FAN M S，et al. Producing more grain with lower environmental costs[J]. Nature，2014，514（7523）：486-489.

[8] 余偉秀，余慧亨. 水稻抗倒專用肥對雜交稻Y兩優2號莖稈性狀及產量的影響[J]. 中國稻米，2013，19（5）：72-73.

[9] 趙風芹，史衍璽，劉 慶. 腐植酸專用肥用量對甘薯產量及養分積累的影響[J]. 江蘇師范大學學報（自然科學版），2017，35（3）：35-38.

[10] 陳雪麗，王玉峰，張 磊，等. 生物型水稻專用肥在黑土上的應用效果[J]. 中國農學通報，2010，26（4）：147-151.

[11] 瀨古秀生. 水稻の倒伏に関する研究[J]. 九州農業試験場彙報，1962（7）：419-495.

[12] OOKAWA T， HOBO T， YANO M， et al. New approach for rice improvement using a pleiotropic QTL gene for lodging resistance and yield[J]. Nature communication，2010，30（1）：132.

[13] KYI M， KUMUDRA W M， KYAW K W， et al. Combined effect of organic manures and inorganic fertilizers on the growth and yield of hybrid rice[J]. Scientific research，2017，8（5）：1022-1042.

[14] 唐海明，程愛武，徐一蘭，等. 長期有機無機肥配施對雙季稻區水稻干物質積累及產量的影響[J]. 農業現代化研究，2015，36（6）：1091-1098.

[15] 聶 俊，史亮亮，邱俊榮，等. 有機肥和化肥配施對拋栽水稻群體干物質生產和產量的影響[J]. 西南農業學報，2016，29（3）：579-583.

[16] 王 丹，劉元英，彭顯龍，等. 肥水優化管理對寒地水稻抗倒伏性能的影響[J]. 核農學報，2012，26（2）：352-357.

[17] 彭顯龍，梁 辰，于彩蓮，等. 氮肥優化管理對稻花香抗倒伏能力的影響[J]. 東北農業大學學報，2017，48（8）：45-50.

[18] ZHANG W J，LI G H，YANG Y M，et al. Effects of nitrogen application rate and ratio on lodging resistance of super rice with different genotypes[J]. ?Journal of integrative agriculture，2014，13（1）：63-72.

[19] SUN X C. Study on lodging resistance of rice plant[J]. ?Journal of integrative agriculture，1987，20：32-37.

[20] DENG W， QING X G， YANG Y. Effects of applying organic fertilizer on rice lodging resistance and yield[J]. Agricultural science & technology， 2010，11（2）：98-101.