新型复混肥黑劲道对直播稻产量及抗倒性的影响

刘航江 唐乐丹 陈国兴

摘要：为探究新型复混肥黑劲道在生产上的应用效果，利用杂交稻隆两优1988和常规稻黄华占作为试验材料，以普通复合肥为对照，通过田间小区试验，分析比较不同施肥处理对水稻（Oryza sativa L.）产量形成及抗倒伏能力的影响。结果表明，与普通复合肥相比，黑劲道复混肥能有效提高水稻产量，增产的主要原因是有效穗数和千粒重显著提高;使水稻最高茎蘖数和有效茎蘖数均有明显增加，而最终成穗率与普通复合肥相差不大;茎蘖数的增加使各生育时期叶面积指数明显高于对照，干物质积累和作物生长也表现出明显的优势，保证光合产物形成;能显著改善水稻抗倒伏相关性状，成熟期可优化各节间配比，使杂交稻和常规稻株高及重心高度降低、茎秆基部节间粗度和茎壁厚度增加，进而使基部抗折力增加、倒伏指数降低。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）;新型复混肥;生长发育;抗倒伏;产量

中图分类号：S143.6;S511         文献标识码：A

文章编号：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

在經济学人智库中公布的“修复亚洲食品体系”系列调研项目中提出，截至2050年，世界需要多生产70%的粮食以满足人口所需[1]。作为全球约一半人口的口粮来源，水稻（Oryza sativa L.）产量的提高对保证粮食安全至关重要。

面对肥沃土地不断减少和人口剧增的双重压力，20世纪开展了两次具有重大突破的绿色革命，极大地推动了水稻产量的提高，甚至出现11.6 t/hm2的高产水平[2]。稻谷产量通常由生物产量及经济系数的乘积来表示。目前经济系数维持在0.35～0.60的稳定水平，很难有所突破，要想确保水稻单产持续增加，需通过提高生物产量来实现。据研究，增加株高是实现这一目标切实可行的途径之一[3]。然而目前极端天气的频繁出现，加之生产上多采用高产、大穗型品种，株高的增加势必会增加倒伏的风险，不仅使稻米品质下降，甚至造成绝收[4，5]。因此，如何协调高产与抗倒伏之间的矛盾是农业生产中亟待解决的现实问题。

施肥是农业生产中的重要手段，一般可以使粮食生产总量提高40%～50%[6]。随着农业农村部《到2020年化肥使用量零增长》方案的制定，中国肥料产业也提出“质量代替数量”的发展战略[7]。余伟秀等[8]进行了水稻抗倒伏专用肥的肥效研究，结果表明，该肥料能优化株型，通过减小叶片与茎秆夹角来增加基部节间光照时间与强度，使细胞的伸长受阻，造成基部节间长度缩短，避免倒伏。赵风芹等[9]将腐殖酸与氮、磷、钾等元素混合制成腐殖酸专用肥，能提高薯类块根膨大速率，延长叶片功能期，增加产量。陈雪丽等[10]将固氮菌、解磷菌、解钾菌与氮、磷、钾等元素混合制成生物专用肥，结果表明，在减少化肥用量的基础上添加生物成分可使氮、磷、钾的吸收利用率分别提高11.8%、18.9%和26.6%。

黑劲道复混肥是由华中农业大学与武汉世纪金辉科技有限公司合作开发的水稻新型有机、无机复混专用肥料。该肥料根据水稻需肥规律合理配比氮、磷、钾养分含量，含有海藻素，并含有海藻酸、海藻多糖等多种海洋生物活性物质及Ca、Mg、Si、Zn、Mn等矿质元素。试验以常规复合肥撒可富作为对照，以超级杂交稻隆两优1988和常规稻黄华占为材料，通过田间小区试验，分析比较该肥料对不同类型水稻品种生长发育、产量及倒伏相关性状的影响，为该新型肥料在水稻生产上示范推广提供理论依据。

1 材料与方法

1.1供试材料

供试水稻品种为超级杂交稻隆两优1988和常规稻黄华占;供试肥料为撒可富复合肥（氮、磷、钾养分含量均为15%）和黑劲道复混肥（氮、磷、钾养分含量分别为22%、8%、10%，有机质15%）。

1.2试验设计与方法

试验采用肥料（F）与品种（T）两因素裂区设计。2种肥料处理，分别为普通复合肥撒可富（F1，CK）、黑劲道复混肥（F2）;2个品种，分别为隆两优1988（T1）、黄华占（T2）。其中肥料为主区，品种为副区。共4个处理，4次重复，共16个小区，小区面积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渗漏，小区间设置水沟保证单排单灌。

2种施肥模式下各时期养分施用量一致，施肥总量N为225 kg/hm2，P2O5为90 kg/hm2，K2O为60 kg/hm2。肥料分基肥、分蘖肥和穗肥施入。处理F1基肥施撒可富复合肥315 kg/hm2、尿素180 kg/hm2、氯化钾20 kg/hm2，分蘖肥施尿素150 kg/hm2，穗肥施尿素52.2 kg/hm2;处理F2基肥施黑劲道复混肥600 kg/hm2，分蘖肥施尿素150 kg/hm2，穗肥施尿素52.2 kg/hm2。基肥于播前2 d结合整地技术施入;直播田分蘖肥分别于一叶一心期和四叶一心期按1∶1的比例追施，移栽田于秧苗一叶一心期和栽后7 d同样分2次施入;穗肥于倒二叶期一次性施入。

播种采用催芽后人工撒播的方式。于6月1日播种，其中杂交稻播种量为22.5 kg/hm2，常规稻播种量为37.5 kg/hm2。约播后10 d，田间出苗整齐后用相机拍照，室内精确数取基本苗，之后各小区之间移密补稀，最终确定各小区留苗数为杂交稻45.0万/hm2;常规稻82.5万/hm2。

1.3 测定项目

1.3.1 分蘖动态 于分蘖前期（6月20日）选择长势一致、茎蘖数等于平均茎蘖数的植株20株标记，定时调查茎蘖的消长动态，直至抽穗。记录最高茎蘖数和成熟期有效穗数，并计算成穗率。

1.3.2 植株高度 于分蘖盛期、拔节期、抽穗期、成熟期等主要生育时期每小区随机选取20株样品，测量主茎的高度。

1.3.3 叶面积和干物质 于分蘖盛期、拔节期、抽穗期、成熟期以平均茎蘖数为标准，每小区选代表性植株5穴，分别用叶面积仪测定并计算叶面积指数。叶面积指数（Leaf area index，LAI）是指单位土地面积上的绿叶面积，计算公式为LAI =绿叶面积/土地面积。之后按茎鞘、叶、穗（抽穗期和成熟期）分开装袋，105 ℃杀青30 min，再80 ℃烘干至恒重，待冷却至室温及时称重。

1.3.4 考种与测产 利用全自动数字化考种机考察水稻每穗粒数、结实率、千粒重等指标;利用谷物水分测量仪测定子粒的含水量（重复3次取平均值），然后换算成含水量为14.0%的产量，记为实际产量。

1.3.5 抗倒伏相关指标 齐穗后21 d，各处理取10个有代表性的主茎，参照濑古秀生[11]的方法，用秆强测定仪（DIK-7401，日本）测定基部节间抗折力。茎秆力学特性参照濑古秀生[11]、Ookawa等[12]的方法计算。

WP=SL×FW;

M=F×L/4;

LI=WP/M。

式中，WP为全株加在基部节间的弯矩（g·cm），SL为基部节间折断部位至穗顶的距离（cm），FW為折断处至穗顶的鲜重（g），M为基部节间折断时的弯矩（g·cm），L为两支点间的距离（cm），F为使基部节间折断时所施加的力（g），LI为倒伏指数。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2007进行计算和整理，使用SPSS 21.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 产量及构成因子

由表1可知，与撒可富复合肥相比，黑劲道复混肥对水稻增产效果显著。隆两优1988和黄华占在黑劲道复混肥处理下产量分别为10.50、9.83 t/hm2，与对照相比，增产率分别为22.66%和9.47%，差异达极显著和显著水平。分析各产量构成因子发现，与对照相比，经黑劲道复混肥处理后的隆两优1988有效穗数增加13.08%、千粒重增加2.46%;黄华占的结实率和每穗粒数分别降低6.61%和10.63%，但有效穗数和千粒重分别增加27.01%和2.89%，最终产量有显著提高。

2.2 分蘖成穗

由表2可知，在基本苗数一致的情况下，与对照相比，黑劲道复混肥处理使隆两优1988和黄华占的最高茎蘖数分别提高15.90%和29.19%，差异均达极显著水平;有效穗数分别提高13.08%和27.01%，而最终成穗率没有明显差异，表明黑劲道复混肥能在增加群体数量的同时保证群体质量不下降。

2.3 水稻光合生产特征

2.3.1 干物质积累 由表3可知，黑劲道复混肥处理下隆两优1988在分蘖盛期、拔节期、抽穗期和成熟期地上部干重比对照分别提高15.70%、34.68%、12.03%和9.80%，差异均达显著或极显著水平水平;对于黄华占，黑劲道复混肥处理只对分蘖盛期和成熟期干重有显著影响，与对照相比，分别提高22.28%和8.17%。

2.3.2 叶面积指数 由表4可知，与对照相比，黑劲道复混肥处理下的隆两优1988在分蘖盛期叶面积指数提高6.91%;随着生育进程的推进，2种肥料处理之间叶面积指数的差异越来越大，到了拔节期和抽穗期提高幅度分别为22.13%和30.61%。黑勁道复混肥处理对黄华占叶面积指数的影响主要表现在分蘖盛期，比对照提高17.92%，差异达显著水平。施用黑劲道复混肥后，隆两优1988在分蘖盛期至拔节期、拔节期至抽穗期内平均叶面积系数分别比对照高出15.01%和25.40%。

2.3.3 群体生长率和净同化率 由表5可知，黑劲道复混肥处理下隆两优1988在播种至分蘖盛期、分蘖盛期至拔节期、抽穗期至成熟期群体生长率分别比对照提高17.16%和28.40%、13.52%，差异均达显著或极显著水平。黑劲道复混肥处理下黄华占播种至分蘖盛期的群体生长率比对照提高了21.85%，分蘖盛期至成熟期两者之间群体生长率均没有显著差异。此外，黑劲道复混肥能显著提高2个品种播种至分蘖盛期的净同化率，分别比对照提高17.84%和20.00%。

2.4 水稻抗倒伏特性

2.4.1 株高 由图1可知，施用黑劲道复混肥后，隆两优1988在各生育时期的株高分别比对照降低了11.35%、5.83%、10.12%和7.98%;黄华占株高分别比对照降低了21.08%、7.95%、13.52%和9.94%，差异均达显著或极显著水平。这表明黑劲道复混肥在降低植株高度方面效果显著，植株高度的降低为后期抗倒伏奠定了基础。

2.4.2 重心高度 由图2可知，2个品种在黑劲道复混肥处理下的重心高度分别为43.4、39.5 cm，比对照分别降低了12.50%和9.20%，差异均达极显著水平。这表明黑劲道复混肥在降低水稻成熟期植株重心高度方面效果显著，且对于大穗型超级稻品种表现更为敏感。同一施肥模式下比较，常规稻品种黄华占的重心高度均低于杂交稻隆两优1988，可能与杂交稻植株较高、穗型更大有关。

2.4.3 茎粗和壁厚 由图3可知，施用黑劲道复混肥后，隆两优1988的基部节间折断处茎粗比对照增加3.65%，而第一、第二节间茎粗与对照差异不明显;黄华占基部第一节间茎粗比对照增加7.76%，差异达显著水平。与对照相比，黑劲道复混肥处理使隆两优1988茎秆各部分壁厚增加了3.41%～12.77%，其中基部折断处、第一节间分别增厚12.77%和12.71%，差异达显著水平;黄华占各部位壁厚比对照分别增加17.46%、27.06%和22.03%，其中第一和第二节间壁厚在2种肥料处理间差异达显著水平。

2.4.4 水稻茎秆力学特性 由表6可知，与对照相比，黑劲道复混肥使隆两优1988和黄华占的基部抗折力分别比对照增加29.27%和32.74%。折断弯矩呈现出与抗折力一致的变化趋势。弯曲力矩受到株高、地上部干重及穗重等多因素的调控，施用黑劲道复混肥后2个品种茎秆弯曲力矩比对照显著降低，分别降低20.95%和7.11%。受弯曲力矩降低和折断弯矩增加的双重影响，黑劲道复混肥处理下隆两优1988和黄华占的倒伏指数分别降低了28.79%和30.67%，差异分别达极显著和显著水平。这说明黑劲道复混肥可优化基部节间性状，使水稻株高和重心高度降低，进而提高抗折断能力，从而增强水稻抗倒伏能力。

3 小结与讨论

3.1 黑劲道复混肥对水稻产量的影响

本试验结果表明，在等养分含量条件下，施用科学配比后的黑劲道复混肥能使杂交稻隆两优1988和常规稻黄华占均增产，且对杂交稻增产效果极为显著，这与Kyi等[13]的研究一致。

隆两优1988在黑劲道复混肥处理下的有效穗数和千粒重均有所提高，从而使产量极显著提高（P<0.01）。黑劲道复混肥处理下的黄华占各产量构成因子变化幅度较大，其中有效穗数和千粒重增加，但结实率和每穗粒数均降低，使最终产量提高比例小于杂交稻。这说明产量并不取决于某单一因素，而是各个因素互作共同调控产量的形成。综合来讲，通过增加单位面积有效穗数和千粒重，同时兼顾每穗粒数与结实率，是该肥料促进水稻获得高产的关键途径。

3.2 黑劲道复混肥对水稻干物质积累和群体光合特征的影响

合理的有机、无机肥配施能促进水稻生长发育，使群体质量明显高于无机肥处理，且在抽穗后差异更为明显[14]。本研究结果表明，施用黑劲道复混肥后水稻干物质积累迅速，且在各个生育时期明显高于对照。这是因为生长前期黑劲道复混肥肥效充足，使分蘖数和叶面积显著增加，从而能充分利用光照促进光合产物的形成;到了生长后期，在同等氮素水平条件下，黑劲道复混肥能保证更多有效穗数的形成，库容较大，促进了光合产物的有效积累，利于产量的形成[15]。此外，黑劲道复混肥使水稻各生育时期绿叶面积有显著提高，尤其是杂交稻提高效果更为明显。作为重要的光合器官，叶面积的增加有利于提高作物生长速率和干物质积累，这是保证水稻高产的重要原因之一。

3.3 黑劲道复混肥对水稻抗倒伏能力的影响

优化施肥模式，增强基部节间茎粗、壁厚和节间充实度是提高水稻抗折力、降低倒伏指数的途径之一[16，17]。本研究表明，与对照相比，黑劲道复混肥能使株高和重心高度降低、显著增强基部节间茎粗和壁厚、提高水稻基部茎秆抗折力和折断弯矩，从而降低倒伏指数。这说明该肥料主要通过优化节间配置，使基部节间增粗变厚，从而达到改良水稻倒伏性状的目的。倒伏指数与基部节间长度和充实度、茎秆相关指数有关，有机肥处理后，相关度会有所提高[18-20]。在本试验中，水稻倒伏指数与株高（r=0.861，P<0.01）和重心高度（r=0.884，P<0.01）呈极显著正相关，与基部第一至第四节间长度呈显著正相关（P<0.05）;与基部折断部位的茎秆粗度（r=            -0.713，P<0.05）呈显著负相关，与基部抗折力呈极显著负相关（r=-0.854，P<0.01）。

综上所述，与普通复合肥相比，黑劲道复混肥能提高水稻的光合特征、促进水稻干物质的积累、有效增强水稻抗倒伏能力，最终实现增产。这表明根据水稻生产需肥规律配比的新型专用肥能在生产上发挥更大的作用，使水稻有更优良的生长特性和更好的产量。合理研制水稻專用复混肥是未来提升水稻产量的关键途径之一。

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