黃腐酸復合肥對水稻生長和產量的影響

馬曉晶 張洪江 劉光海 馬 強

龍蟒大地農業(yè)有限公司 德陽 618200

水稻是我國第二大糧食作物，稻米的優(yōu)質豐產是我國現(xiàn)階段糧食生產的目標。稻米的品質和產量除了受自身遺傳特性影響外，營養(yǎng)調控也是重要因素之一。早在19世紀人們就開始認識到腐植酸對植物生長的重要性[1，2]。黃腐酸是腐植酸中應用最廣的一種。黃腐酸分子量小，含有較多的氧和較少的碳[3]，被植物吸收利用率高。黃腐酸結構中含有羧基、酚羥基等活性基團[4]，具有一定的緩沖性能，能夠調節(jié)土壤酸堿度，同時具有的離子交換能力和吸附能力，能夠與糖、肽、金屬離子等進行絡合，提高植物對土壤中的營養(yǎng)元素，尤其是中微量元素的利用效率。黃腐酸的凝絮限度高，可直接溶于水、乙醇、稀酸和稀堿，在實際應用中表現(xiàn)出很高的生理活性。有研究表明，在稻麥輪作系統(tǒng)中，黃腐酸可降低植物蒸騰速率，提高作物對氮肥的利用效率，黃腐酸與控釋尿素協(xié)同施用可顯著提高水稻和小麥的產量[5]。同時，在夏玉米上葉面噴施黃腐酸，也能夠增強玉米葉片的光合速率和水分利用效率[6]。李小為等[7]研究結果表明，在水稻生長期間葉面噴施黃腐酸，能夠顯著提高水稻葉片顏色，提高植株抗病性，最終達到增產的目的。本研究擬通過礦物源黃腐酸和生物源黃腐酸與復合肥料結合，探討其結合對水稻生長過程、產量和品質的影響，為開發(fā)含黃腐酸的肥料產品提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試土壤與供試品種

試驗地點位于四川省德陽市綿竹市遵道鎮(zhèn)龍蟒農業(yè)技術研究院示范基地（經(jīng)度31.36°，緯度104.12°），土壤類型為黃壤，土層濕潤。土壤基本化學性質見表1。供試作物為水稻，品種為“川6優(yōu)713”，采用插秧（插秧規(guī)格30 cm×13 cm，每穴3～4株）的方式進行種植。

1.2 供試肥料

供試肥料為龍蟒大地農業(yè)有限公司研制的礦物源黃腐酸復合肥、生物源黃腐酸復合肥和普通復合肥，產品由尿素（四川美豐化工股份有限公司）、磷酸一銨（四川龍蟒磷化工有限公司）、氯化鉀（青海鹽湖工業(yè)股份有限公司）、礦物源黃腐酸（龍蟒大地農業(yè)有限公司）、生物源黃腐酸（安琪酵母股份有限公司）等原料造粒而成，各原料養(yǎng)分見表2。產品N-P2O5-K2O指標為25-8-7（中氯），采用《復混肥料（復合肥料）》（GB 15063-2009）標準指定的檢測方法，各處理養(yǎng)分相同，供試肥料基本化學性質見表3。

表2 供試原料各養(yǎng)分含量Tab.2 Nutrient content of tested raw materials %

表3 供試肥料基本化學性質Tab.3 Basic chemical properties of tested fertilizers

1.3 試驗設計

試驗于2019年3月10日至9月10日進行。共3個處理，每個處理重復3次，小區(qū)面積18 m2，共9個小區(qū)，隨機排列。試驗處理及肥料施用量見表4。按照試驗處理施肥，所有小區(qū)均按標準且一致的田間管理方法。

表4 試驗處理及肥料施用量Tab.4 Experimental treatment and fertilizer application rate

1.4 樣品測定與數(shù)據(jù)處理

（1）水稻生長勢：在分蘗期和灌漿期分別測定葉片葉綠素相對含量（SPAD值）、葉長、葉寬和株高。SPAD值使用型號為YF-LS葉綠素儀進行測定。樣品葉長、株高采用直尺進行測量，葉寬采用游標卡尺進行測量。

（2）水稻單株干物質量：于水稻分蘗期、孕穗期、灌漿期、成熟期，每個小區(qū)隨機采取水稻植株樣品5株，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干稱至恒重。

（3）水稻灌漿速率：水稻出穗期選擇出穗程度一致（穗抽出葉鞘5 cm）的穗掛標牌，每個處理標記100穗，出穗后7、14、21、28、35、42、49天（均為灌漿期）分別取樣，每次取10穗，在105 ℃條件下烘干15 min，殺青，然后自然風干，備用。成熟期亦采收掛牌的10穗與灌漿期取樣的穗做比較。樣品風干后，每次從10穗中選取有代表性的穗5穗，按照穗的上、中、下3個部位劃分區(qū)段，分別測定總粒重、粒數(shù)，統(tǒng)計出千粒重和百粒重，通過2次粒重的差值和日數(shù)，計算平均日灌漿速率。

（4）產量：每小區(qū)各取3 m2，計算每平方米水稻產量，算出平均值，進行畝產換算。

（5）稻米質量：糙米采用試驗電動礱谷機（京奧JLGJ-45型，浙江臺州）進行制備。糙米率和精米率按照國家標準《米質測定方法》（NY/T 83-2017）進行測定；堊白粒率和堊白度使用JWMT12型稻米外觀品質掃描儀進行測定；直鏈淀粉含量按照國家標準《大米 直鏈淀粉含量的測定》（GB/T 15683-2008）進行測定；蛋白質含量測定方法依據(jù)國家標準《食品中蛋白質的測定》（GB 5009.5-2016）進行測定；膠稠度按照國家標準《糧油檢驗大米膠稠度的測定》（GB/T 22294-2008）進行測定。

（6）采用Excel軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析處理，并采用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 黃腐酸復合肥對水稻分蘗期和灌漿期生長勢的影響

由表5可以看出，與普通復合肥處理相比，在復合肥中添加黃腐酸能夠提高水稻的生長勢。水稻分蘗期，礦物源黃腐酸復合肥處理下水稻葉片SPAD值為25.1，顯著高于生物源黃腐酸復合肥處理，2個黃腐酸復合肥處理顯著高于普通復合肥處理；礦物源黃腐酸復合肥處理的水稻葉長顯著高于其他2個處理；2個黃腐酸復合肥處理水稻葉寬顯著高于普通復合肥處理；3個處理間株高無顯著性差異。水稻灌漿期，礦物源黃腐酸復合肥處理的SPAD值顯著高于其他2個處理，生物源黃腐酸復合肥和普通復合肥處理之間無顯著性差異；2個黃腐酸復合肥處理水稻葉長、葉寬和株高顯著高于普通復合肥處理，但2個黃腐酸復合肥處理之間無顯著性差異。說明在復合肥中添加黃腐酸能夠顯著提高水稻的生長勢，礦物源黃腐酸效果 優(yōu)于生物源黃腐酸。

表5 黃腐酸復合肥對水稻分蘗期和灌漿期生長勢的影響Tab.5 Effects of fulvic acid compound fertilizers on growth potential of rice at tillering and filling stages

2.2 黃腐酸復合肥對水稻單株干物質量的影響

水稻單株干物質量隨著時間的增加而增加。礦物源黃腐酸復合肥處理水稻各個時期的單株干物質量均高于其他2個處理（表6）。其中，礦物源黃腐酸復合肥處理水稻干物質量在分蘗期、孕穗期、灌漿期相較于生物源黃腐酸復合肥處理分別顯著提高了11.50%、9.77%和5.43%，說明礦物源黃腐酸在提高水稻干物質量方面顯著優(yōu)于生物源黃腐酸。與普通復合肥處理相比，生物源黃腐酸復合肥處理能夠顯著提高水稻的各個生育期的單株干物質量，分蘗期、孕穗期、灌漿期和成熟期分別提高了9.34%、6.13%、6.57%和8.28%。說明在復合肥中添加黃腐酸能夠顯著提高水稻的單株干物質量，礦物源黃腐酸效果優(yōu)于生物源黃腐酸。

表6 黃腐酸復合肥對水稻單株干物質量的影響Tab.6 Effects of fulvic acid compound fertilizers on dry matter quantity per plant of rice %

2.3 黃腐酸復合肥對水稻灌漿速率的影響

由圖1可知，在復合肥中添加黃腐酸可以顯著提高水稻籽粒的灌漿速率。水稻灌漿速率在出穗后28天達到最高水平，其中礦物源黃腐酸復合肥處理為112.355毫克/（100粒·天），生物源黃腐酸復合肥處理為104.807毫克/（100?！ぬ欤?，均高于普通復合肥處理的99.479毫克/（100?！ぬ欤?。出穗28天后水稻灌漿速率開始下降。水稻出穗第7天到第42天礦物源黃腐酸復合肥處理水稻籽粒灌漿速率顯著高于生物源黃腐酸復合肥，出穗第42天到49天，2個處理灌漿速率基本趨于一致，無顯著性差異。生物源黃腐酸復合肥與普通復合肥相比，能夠提高水稻籽粒的灌漿速率，但在出穗第7天到第14天、第28天到第42天2個處理之間無顯著性差異，出穗第14天到第21天、第42天到第49天普通復合肥處理灌漿速率顯著低于生物源黃腐酸復合肥處理。說明施用黃腐酸復合肥能夠提高水稻的灌漿速率，礦物源黃腐酸效果優(yōu)于生物源黃腐酸。

圖1 黃腐酸復合肥對水稻灌漿速率的影響Fig.1 Effects of fulvic acid compound fertilizer on grain filling rate of rice

2.4 黃腐酸復合肥對水稻產量的影響

由圖2可知，施用黃腐酸復合肥能夠顯著提高水稻的產量，礦物源黃腐酸復合肥處理與普通復合肥處理相比產量顯著提高了15.43%，生物源黃腐酸復合肥處理與普通復合肥處理相比產量顯著提高了11.60%，礦物源黃腐酸復合肥處理產量高于生物源黃腐酸復合肥處理，但兩者之間差異不顯著。說明在復合肥中添加黃腐酸能夠提高水稻的產量， 礦物源黃腐酸效果略優(yōu)于生物源黃腐酸。

圖2 黃腐酸復合肥對水稻產量的影響Fig.2 Effects of fulvic acid compound fertilizers on yield of rice

2.5 黃腐酸復合肥對稻米品質的影響

由表7可以看出，在復合肥中添加黃腐酸能夠顯著提高稻米的加工品質、外觀品質和蒸煮食味品質。糙米率是稻米品質的一個重要指標，直接關系著水稻產量的多少，礦物源黃腐酸復合肥處理相較與普通復合肥處理糙米率提高2.5%，精米率提高1.8%，均達到顯著水平；生物源黃腐酸復合肥處理比普通復合肥處理糙米率提高0.9%，精米率提高0.9%，未達到顯著水平，礦物源黃腐酸復合肥處理較生物源黃腐酸復合肥處理糙米率和精米率均顯著提高。說明在復合肥中添加礦物源黃腐酸或生物源黃腐酸均能夠提高稻米的糙米率和精米率，且礦物源黃腐酸效果顯著優(yōu)于生物源黃腐酸。同時礦物源黃腐酸復合肥處理還能降低大米的堊白粒率和堊白度，且與普通復合肥處理間差異達到顯著水平，其中堊白粒率與生物源黃腐酸復合肥處理差異達到顯著水平。稻米中直鏈淀粉含量、蛋白質含量和膠稠度在一定程度范圍內與米飯的食味品嘗評分值有關。試驗結果表明，與普通復合肥相比，礦物源黃腐酸復合肥能夠顯著提高稻米中直鏈淀粉含量、蛋白質含量和膠稠度。礦物源黃腐酸復合肥處理直鏈淀粉含量比生物源黃腐酸復合肥提高了1.4個百分點，達到了19.8%，膠稠度增加了5 mm，差異均達顯著水平，蛋白質含量差異未達到顯著水平；比普通復合肥提高了2.3個百分點，蛋白質含量提高0.80個百分點，膠稠度增加了8 mm，差異均達顯著水平；生物源黃腐酸復合肥處理比普通復合肥處理直鏈淀粉含量提高0.9個百分點，蛋白質含量提高了0.55個百分點，差異均達顯著水平，膠稠度增加了3 mm，未達差異顯著水平。說明施用黃腐酸復合肥能夠顯著提高稻米的品質，且礦物源黃腐酸效果優(yōu)于生物源黃腐酸。

表7 黃腐酸復合肥對稻米品質指標的影響Tab.7 Effects of fulvic acid compound fertilizers on quality of rice

3 討論和結論

3.1 討論

黃腐酸按照提取原料的不同分為礦物源黃腐酸和生物源黃腐酸，礦物源黃腐酸是從褐煤、風化煤中直接提取出來，必需經(jīng)過活化才能成為植物可直接吸收的成分，其組成結構單一，主要是芳香族羥基、羧基類物質，有機質純度98%以上[8]。張德和等[9]研究表明，礦物源黃腐酸中的小分子多數(shù)為苯羧酸、酚酸和少量的長鏈脂肪酸及烷烴，即連接了大量含氧官能團的苯環(huán)之間通過分子氫鍵結合而成的聚合物[10]。生物源黃腐酸是將農產品廢棄物秸稈、稻草、廢渣、糠麩等進行降解而得到一些小分子化合物，除了類黃腐酸物質外還包含水溶性碳水化合物、核酸、氨基酸、蛋白質、糖酸類物質成分，組成較復雜，真正的黃腐酸組分只占一部分。據(jù)研究報道，生物源黃腐酸熱裂解產物中含氧脂肪族化合物含量較低，稠環(huán)芳香族化合物含量較高[11]。因此，礦物源黃腐酸復合肥效果優(yōu)于生物源黃腐酸復合肥的原因還有待進一步研究。

本試驗沒有對黃腐酸添加量形成一個梯度研究，還將在后續(xù)的試驗中繼續(xù)探究礦物源黃腐酸和生物源黃腐酸不同使用量對作物生長的影響。

3.2 結論

本試驗結果表明，與普通復合肥相比，黃腐酸復合肥能顯著增加水稻分蘗期的SPAD值和葉寬，灌漿期的葉長、葉寬和株高，分蘗期、孕穗期、灌漿期和成熟期的單株干物質量；與生物源黃腐酸復合肥相比，礦物源黃腐酸復合肥能顯著增加分蘗期的SPAD值和葉長，灌漿期的SPAD值，分蘗期、孕穗期和灌漿期的單株干物質量。在復合肥中添加礦物源黃腐酸能顯著提高水稻的灌漿速率，灌漿速率可達112.355毫克/（100?！ぬ欤c普通復合肥相比，灌漿速率提高了12.9%，產量提高了15.43%。在復合肥中添加生物源黃腐酸也能夠提高水稻的灌漿速率和產量，灌漿速率可以達到104.807毫克/（100粒·天），產量提高11.60%。此外，使用礦物源黃腐酸和生物源黃腐酸也能夠提高稻米的加工品質、外觀品質和蒸煮食味品質，與普通復合肥相比，施用礦物源黃腐酸復合肥和生物源黃腐酸復合肥水稻的糙米率分別上升2.5和0.9個百分點，堊白粒率分別下降3.5和1.7個百分點，直鏈淀粉含量增加了2.3和0.9個百分點，蛋白質含量增加了0.80和0.55個百分點，膠稠度分別增加了8和3 mm。說明在復合肥中添加礦物源黃腐酸和生物源黃腐酸能夠提高水稻產量和稻米的品質，且礦物源黃腐酸的應用效果優(yōu)于生物源黃腐酸。