养分管理对农场水稻产量品质的影响论文

学校代码：10223分类号: 学 号：密 级: 专业学位硕士 论文 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 研 究 生： 唐庆刚 指导教师： 郑桂萍 教授 第二导师： 那永光 研究员 类别(领域)： 农业推广（作物） 培养方式： 非全日制 培养学院： 农学院 中国中国大大庆庆 2016. 10 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得黑龙江八一农垦大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 日期： 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解黑龙江八一农垦大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意黑龙江八一农垦大 学可以用不同方式在不同刊物上发表，传播学位论文的全部或部分内容。 ( (保密的学位论文在解密后应遵守此协议保密的学位论文在解密后应遵守此协议) ) 研究生签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 摘 要 建三江水稻面积 1000 多万亩，占垦区水稻面积 2350 万亩的 42.6%，占全省水稻面积 的六分之一，其水稻品质的优劣、产量的高低直接影响到垦区及全省的水稻现状。本研 究于 2014 年开展，以建三江七星农场为研究区域，探讨龙庆稻 3 号和三江 6 号不同养分 管理下产量品质的差异及机理。试验采用随机区组设计，进行化肥+生物有机肥、减氮+ 生物有机肥、减氮+生物有机肥+硅、减氮+生物有机肥+锌的效果研究。主要研究结果如 下： 1.两品种高产栽培模式为常规施肥+归复记生物有机肥 300kg/hm2,能够显著提高分蘖 数、叶面积指数、地上部生物量以及吸氮量、公顷穗数与穗粒数，最终使两品种产量分 别提高 15.0%与 9.2%。增施归复记生物有机肥 300kg/hm2+减氮 20%处理两水稻品种的分 蘖数、叶面积指数、地上部生物量以及吸氮量均与常规施肥无明显差异，产量与产量构 成因子也均无明显差异，而水稻株高显著下降、抗病性显著升高、氮素偏生产力显著提 高。 2.增施生物有机肥下稻米的品质与常规施肥处理并没有显著差异。减少氮肥 20%有提 高水稻品质的趋势，两品种水稻优质栽培模式为减氮 20%+增施归复记生物有机肥 300kg/hm2+基施锌肥 5kg/hm2处理与减氮 20%+增施归复记生物有机肥 300kg/hm2+喷施硅 肥 1.2L/hm2。 3.基施锌肥能够显著地提高茎蘖数、提高叶面积指数、地上部生物量及吸氮量、提高 了水稻褐变穗的抗病性，最终增加了公顷穗数，龙庆稻 3 号和三江 6 号分别增产 7.0%和 3.4%；增施锌肥后稻米的精米率和整精米率均显著提高，降低了垩白度，不仅提高了直 链淀粉含量，也降低了蛋白质含量，大大改善了稻米的品质。 4.叶面喷施有机硅肥能够显著地降低两品种水稻株高、褐变穗的发病率与病情指数。 叶面喷施有机硅处理水稻的叶面积指数、地上部生物量与吸氮量以及公顷穗数有增高趋 势，但差异不显著，最终也没有显著增产。喷施硅肥后龙庆稻 3 号提高了整精米率、降 低了垩白率，三江 6 号也表现类似趋势。直链淀粉分别提高了 3.9%与 6.9%，蛋白质分别 降低了 2.6%与 5.4%。 关键词：关键词：七星农场；生物有机肥；硅；锌；水稻品质 I Abstract High yield and good quality of rice in cold area are not only influenced by genetic factors, but also by the environment and the cultivation technique during the rice growth. So it is the result of genetic and environmental interactions. The area of rice growth in Jiansanjiang is more than 10 million mu, which is accounting for 42.6% of farming areas of Heilongjiang Province and 16.7% of rice growing area in Heilongjiang Province. The yield and quality of rice in Jiansanjiang are very important for rice growing in Heilongjiang Province. Therefore, the study for effects of different nutrient management on rice yield and quality in Qixing farm is needed. In this study, we conducted field plot experiments in the research and development center of Qixing farm in 2014 and Longqingdao 3 and Sanjiang 6 used as the study rice varieties. The 5 different nutrient management treatments were set up. The results were as follows: Two varieties of high yield cultivation model was conventional fertilization and increasing biological organic fertilizer treatment. Two varieties of rice in increased biological organic fertilizer treatment can significantly improve the tillering number, leaf area index, aboveground biomass and nitrogen uptake, and the panicle number per hectare and grain number per spike of botnrice varieties. Eventually yield and partial factor productivity for nitrogen (PFP-N) were significantly increased. Moreover, Increase biological organic fertilizer and decreased N treatment was no difference with conventional fertilization treatment for rice yield, but the PFP- N was significantly increased and disease resistance were also significantly improved. In addition, the quality of the rice under increasing biological organic fertilizer treatment had no significant difference from the control.Reduction of fertilizer nitrogen 20% had a tendency to improve rice quality of both varieties of rice, cultivation mode of high quality to reduce nitrogen 20% + increased 300 kg/hm2 adapt to Guifuji biological organic fertilizer rates + base zinc fertilizer 5 kg/hm2 processing and reduce nitrogen 20% + increased 300 kg/hm2 adapt to remember biological organic fertilizer rates + spraying silicon fertilizer 1.2 L/hm2. Increasing zinc (Zn) fertilizer treatment could significantly increase the stem tillering number, leaf area index, aboveground biomass and nitrogen uptake. Eventually the panicle number per hectare was finally significantly higher. Rice yield for both varieties had increased trend, but no significantly. In addition, increasing Zn fertilizer treatment can significantly improve the quality of rice for two varieties. Spraying on the leaf of organic silicon fertilizer can significantly reduce the two varieties of rice plant height, Browning incidence and disease index. Rice leaf area index, aboveground biomass and nitrogen uptake and ha panicles, spraying on the leaf organic silicon processing relative to not spraying process has increased trend, but the difference was not significant, eventually did not increase significantly. And spraying silicon fertilizer can significantly improve the quality of paddy rice, and after spraying silicon fertilizer Longqingdao 3 improves the whole polished rice rate increase and reduced the rate of chalk white, Sanjiang 6 shows a similar trend. In addition, two kinds of nutritional quality also increased significantly. Amylose increased by 3.9% and 6.9% respectively, the protein was reduced by 2.6% and 5.4% respectively. Keywords: Qixing Farm，Organic fertilizer， Silicon; Zinc，Rice growing，Yield and II quality 目 录 摘 要I ABSTRACTII 第一章 文献综述.1 1.1 研究目的与意义.1 1.2 国内外研究进展2 1.2.1 养分管理对水稻生长的影响.2 1.2.2 养分管理对水稻产量与肥料利用率的影响.3 1.2.3 氮肥调控对水稻品质的影响3 1.2.4 钾肥调控对水稻品质的影响4 1.2.5 生物有机肥调控对水稻品质的影响.5 1.2.6 中微量元素调控对水稻品质的影响.5 第二章 材料与方法.7 2.1 试验地概况.7 2.2 试验材料.7 2.3 试验方法.7 2.3.1 试验设计7 2.3.2 各处理养分管理8 2.3.3 栽培管理8 2.4 测定项目.9 2.4.1 水稻长势调查及分蘖动态调查9 2.4.2 叶面积指数及地上部干物质测定9 2.4.3 含氮量测定9 2.4.4 水稻抗倒伏性的测定.10 2.4.5 病害调查10 2.4.6 成熟期考种与测产10 2.4.7 稻米品质的测定10 2.5 数据处理与分析.10 III 第三章 结果与分析.11 3.1 不同养分管理对水稻株高的影响.11 3.2 不同养分管理对水稻分蘖动态的影响.12 3.3 不同养分管理对水稻叶片叶面积指数的影响.13 3.4 不同养分管理对水稻地上部干物质重的影响.15 3.5 不同养分管理对水稻地上部吸氮量的影响.16 3.6 不同养分管理对水稻产量构成因子及产量的影响.17 3.7 产量与产量构成因子、关键生育期干物质积累和氮素吸收量的相关性19 3.8 不同养分管理对水稻化肥氮素偏生产力的影响20 3.9 不同养分管理对水稻抗病性的影响.21 3.10 不同养分管理对水稻稻米品质的影响.22 第四章 讨论.25 4.1 生物有机肥对水稻产量及其品质的影响.25 4.2 硅肥对水稻产量及其品质的影响.26 4.3 锌肥对水稻产量及其品质的影响.26 第五章 结论.29 5.1 施肥对两品种水稻生长的影响.29 5.2 施肥对水稻产量及构成因素的影响.29 5.3 施肥对水稻稻米品质的影响.29 参考文献.31 致 谢.37 个人简历.38 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 0 第一章 文献综述 1.1 研究目的与意义 水稻作为世界重要的粮食作物之一，是我国居民主要口粮，在我国种植面积广阔， 约占粮食种植面积的四分之一（约 3000 万公顷） ，总产量为 1.9 亿吨左右，是世界稻谷总 产量的 35%，并占国内粮食总产量 30%以上，是世界水稻生产与消费的第一大国1。我国 水稻的生产能力对我国和世界都非常重要，单产水平可以达到 6.6 t/h，是世界单产水 平的 1.5 倍（FAOSTAT, 2010）2。然而，为了满足日益增长的人口对粮食的需求，在过去 的一段时间里我国水稻生产侧重于高产却忽略了品质，使我国稻米在国际市场上的竞争 力大大降低，此外，我国人民生活水平日益提高使民众对高品质稻米需求也越来越高3。 因此，如何提高稻米品质已成为现阶段水稻生产的一个重要问题。 黑龙江垦区作为我国北方寒地水稻的主产区，农垦建三江稻区是现代化大农业生产 的典型代表，其水稻生产技术、规模、产量等均创寒地水稻生产的新高，在 2013 年黑龙 江垦区的粮食总产量达到 430 亿斤，其中的四分之一就为建三江分局贡献，由此可见， 建三江分局在黑龙江垦区占有重要地位4-5。这些年由于国内粮食需求压力不断增加，国 内对建三江垦区寒地水稻的要求也越来越高，一味地追求水稻高产，施肥量过大，从而 导致了土壤质量下降、病虫害加重、抗倒伏能力下降、水稻品种下降等诸多问题。如何 提高产量保证稻米品质是当前迫切解决的问题。归复记与中微量元素（硅锌肥）均对水 稻生长有一定影响，而如何与化肥进行配施，最佳施用量是多少，是否能够减少氮肥的 施用等这些问题在建三江寒地水稻生产研究相对较少，且不同养分管理对寒地水稻稻米 品质的研究更加缺乏，因此，本研究选择有机肥、硅肥和锌肥与化肥配施，研究不同养 分管理对寒地水稻产量与品质的影响。 稻米品质的形成不仅受到遗传因素的影响，而且还与水稻生长期间的环境条件和栽 培技术有很大关系，是遗传基因与环境互作的结果6，因此，养分管理对稻米品质性状有 很大的影响。然而，针对养分管理对品质的影响的研究也不一致。如韩春雷等研究指出， 稀植并适当增施氮肥有助于提高稻米的品质，糙米率、精米率与整精米率提升7；而周培 南等认为施氮量对稻米品质的影响不大，且糙米率、精米率与整精米率随施氮量增加有 下降趋势8。因此，本研究以建三江七星农场为研究区域，探讨主栽品种龙庆稻 3 号和三 江 6 号不同养分管理下产量品质的差异及机理，为两品种高产优质养分管理提供理论依 第一章 文献综述 1 据和技术支持 1.2 国内外研究进展 1.2.1 养分管理对水稻生长的影响 在养分管理中氮素是水稻生育过程中的最重要的因素。在水稻营养生长期增施氮肥， 能够显著提高水稻叶片的干重，且干物质的分配量与叶片的含氮量有显著的正相关的关 系9，而且增施氮肥可以促进水稻中后期的生物量累积，在分蘖高峰期茎干物质下降，而 叶片干物质提高10。胡承太等11进一步研究认为，不同品种下施氮量与水稻叶面积指数 的表现不一，呈直线或者曲线关系，粳稻叶面积增加在高氮条件下显著小于籼稻。薛亚 光等12研究表明，氮肥后移提高氮肥后期的比例可以增加水稻花后干物质积累量，促进 产量的提高；而王允青13研究认为，水稻中后期追氮肥增加会提高水稻干物质和产量， 但是比例过高也不利于高产水稻的群体建成，导致产量与干物质积累下降。 钾肥对水稻生产也有很重要的作用，而且在水稻中后期追施钾肥效果最佳。王强盛14研 究认为，水稻群体吸收钾量与钾肥用量呈抛物线关系，过量的施用钾肥会降低水稻钾肥 的吸收量；穗肥追施钾肥比一次性钾肥施用能够显著地提高拔节至抽穗的吸钾量。才硕 等15研究表明，将 30%的钾肥作为穗肥比一次性全施能够显著提高群体成穗率，有利于 花后物质转移，降低根系衰老，对抗倒伏也有一定促进作用。此外，水稻中后期施用钾 肥能够显著提高光合强度16。但也有研究17表明，在缺钾稻田上在基肥和分蘖期重施钾 肥效果最好，能够显著提高水稻分蘖量与生物量，而中后期追施钾肥效果不佳。 增施有机肥能够改善土壤结构，提高土壤肥力。但单一施用有机肥不利于产量的提 高，需配施一定量的化肥。研究表明，由于有机肥中速效养分含量比较低，单一施用有 机肥会导致水稻分蘖发生推迟，成穗率与产量降低，需要配施一定量的化肥氮来满足水 稻对养分的需求18。刘家龙等19进一步提出了最佳有机肥与化肥的适宜施用量范围，商 品有机质（有机质含量 56%，氮含量 2%）施用量 4.5 t/h配施氮 255 kg/h水稻产量最 高。 中微量元素硅、镁、锌对水稻的生长往往也有很大的促进作用。大量研究表明，硅是 水稻吸收最多的元素，其吸收量超过了氮磷钾吸收量总和，而且水稻产量越高，吸硅量 越大20。此外，硅与镁均能显著地提高水稻叶片的叶绿素含量21，显著地增加水稻群体 的叶面积与生物量，强源扩库22，促进水稻生长，延长生育期，提高水稻的产量潜力； 而硅与锌能够提高水稻的病虫害抗病能力，抗倒伏能力与稻米中的蛋白质与淀粉累积23。 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 2 1.2.2 养分管理对水稻产量与肥料利用率的影响 水稻产量与氮素密切相关。随着施氮量不断增加，氮肥的农学利用率会表现先增加 后减小的趋势，而经济报酬率逐渐降低24。不同基础肥力的土壤上水稻的最高产量施氮 量有所不同，在中等肥力的土壤，施氮量低于 337.5 kg/h范围内，增施氮肥可以显著提 高水稻中后期干物质累积量25，在南方中低土壤也表现出类似结果，施氮量在 0240 kg/h的范围内增施氮肥产量显著提高26。适宜的施氮时间，氮肥分配对产量也有很大程 度的影响。刘立军等27研究表明，水稻中后期增施氮肥能够提高水稻花后氮素吸收量和 比例，提高花后干物质转移，大大增加产量和氮肥利用率。另外，不同品种对氮肥的响 应也表现不一：三系杂交水稻相比于两系杂交晚稻对氮肥的响应更加敏感，且均施多次 会提高水稻产量与氮肥利用率28。 长期施用有机肥能够提高水稻产量。张国荣等29通过 30 年长期定位试验研究表明， 施用牛粪比施用纯化肥处理，双季早晚稻均显著增产。廖育林等30也有类似结果，发现 稻草长期还田对双季早晚稻的增产效果，早晚稻平均增产 7.1%和 5.6%。周江明等31在高、 中、低等三个肥力水平稻田上进行连续 3 年的绿肥、稻草、商品有机肥三种有机肥效果 试验，研究表明：不同肥力土壤施用有机肥对水稻产量效果不同，低肥力土壤所有有机 质均减产；中等肥力稻田土壤所有处理平均增产 10%，且以绿肥处理增产最高；高肥力 土壤稻草处理增产效果最好。另有研究比较不同物料有机质对水稻产量的影响，水稻产 量增产效果依次为：紫云英油菜黑麦32。 中微量元素对水稻产量也有一定的影响。陈金琼等33在重庆市江津地区布置中微量 元素硅镁锌试验，明确了中微量元素在此地区的临界值，并发现在合理施用氮磷钾肥的 基础上，增施硅锌能够促进水稻分蘖，显著提高成穗率与水稻干物质量，最终提高水稻 产量，但增施镁肥会减少成穗数，提高了空瘪率。邱宗安34也发现类似的结果，在合理 施肥的基础上配施锌与硅钙肥，水稻显著增产，且增施锌增产效果比硅钙肥效果更明显， 有效穗数、结实率与穗粒数均显著提高。 1.2.3 氮肥调控对水稻品质的影响 氮素调控是影响水稻品质最主要的因素之一。合理的氮肥管理直接关系到生产高产 优质的大米。施氮时期对水稻品质有一定的影响。早在 19 世纪四十年代就有研究表明， 水稻抽穗后施用氮肥能够提高出米率6，紧接着 Gomez 进一步证实，后期施用氮肥既可 第一章 文献综述 3 以提高产量同时又能促进稻米品质35。追究其原因，在灌浆期追施氮肥可以提高根系活 力，阻止叶片衰老，并大大提高光合强度，显著增加籽粒容重、稻米精米率、整精米率36， 且在一定范围内，增施氮肥后移比重增大，显著降低稻米垩白度和垩白粒率37。另有研 究表明38，前期重施氮肥与相同施氮量其他处理相比，氮肥后移会使稻米的胶稠度变短， 而慕永红的研究结果正好相反，氮肥后移能够提高胶稠度，提高稻米品质37。李木英等 研究发现，孕穗后期追施氮肥能够显著提高糙米蛋白质含量39。郑寒生等研究也发现水 稻在减数分蘖期与灌浆期追施氮肥会显著降低胶稠度与直链淀粉含量40。平宏和则研究 发现在灌浆初期会引起稻米的食味性变差41。由此可见，合理的施氮时期是确保优质稻 米的关键。 施氮量对水稻稻米品质也有一定影响。研究表明，在一定施氮量范围内，增施氮肥 能够改善水稻加工品质，精米率与整精米率也有所提高42-43，且稻米的外观品质有所改善， 垩白率和垩白面积也不断降低44-45。然而，也有研究表明增施氮肥会提高稻米垩白粒率和 垩白度46，这可能是超过了最适氮量。另外，还有研究表明，增施氮肥会提高稻米蛋白 质含量47-48，降低直链淀粉含量，而对直链淀粉的含量影响不大49。不同的水稻品种对 氮素的响应也是表现不一。金军研究发现，武育粳稻的稻米外观品质随着总施氮量增加 而有所改善；而汕优 63 的稻米外观品质随着总施氮量增加而有所下降42。程建峰等研究 发现，杂交早稻的胶稠度对增施氮肥一定范围内的响应并不显著50。 1.2.4 钾肥调控对水稻品质的影响 钾素是除氮素以外，在大量元素中影像稻米品质最重要的一个。一般来说，钾素往 往是通过改善水稻叶片形态结构和生理特性来提高光合强度和光合产物累积，最终改善 水稻稻米品质。 研究指出，在满足水稻对氮素的需求下，增施钾肥能够改善稻米的外观与加工品质51。 稻米中的氮主要存在形式是铵态氮与酰胺态氮，缺钾的条件下会导致蛋白质营养价值和 食味性的大大降低52。因此，施用钾肥还能促进水稻稻米的蛋白质含量增高。此外，在 钾肥的施用方式来看，叶面喷施磷酸二氢钾对提升稻米品质的效果也是非常不错的。研 究表明在水稻抽穗期在叶片喷施磷酸二氢钾可以显著改善整精米率，降低垩白度53。 不同水稻品种下增施钾肥对稻米品质影响也响应不一。王强盛研究表明，通过比较 武香粳 14 号和武育粳 3 号两个品种发现，穗肥追施钾肥比一次性基施钾肥相比，能够显 著地降低稻米的稻米垩白度与垩白粒率以及优化直链淀粉和支链淀粉含量比例，从而提 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 4 高胶稠度，进而提高水稻稻米品质14。而才硕在研究双季早稻陆两优 996 和双季晚稻天 优华两种品种时发现，穗肥增施钾肥能够显著提高陆双优 996 的加工与外观品质，但对 天优华占没有什么改善15。不同的钾肥施用比例也对水稻品质有很大程度的影响。叶定 池研究表明，钾肥施肥比例（基肥 60%，分蘖肥 20%，穗肥 20%）水稻增产幅度最大，显 著提高水稻稻米加工与外观品质并优化支链和直连淀粉含量的比例54。 1.2.5 生物有机肥调控对水稻品质的影响 有机肥含有大量的有机质，而且还包含大量元素的氮、磷、钾和丰富的微量元素硼、 锌、钼，另外还有大量微生物，可以通过分解有机质来释放水稻可吸收利用的矿质元素， 从而进行培肥地力并改善水稻品质55。 王显等研究发现，生物有机肥处理相比于单施尿素处理，不仅能够提高产量，还可 以提升稻米的加工、外观和营养品质，使水稻的出糙率、精米率和整精米率均显著提高， 稻米的垩白度大大降低了，提高了蛋白质含量56。苏瑞芳的研究指出，在适当氮肥用量 的范围内，增施商品有机肥 4.56 t/h能够降低氮肥用量，既保证了产量又提高了品质， 使垩白粒率降低，改善了支链淀粉与直链淀粉的比例，增强了稻米的整精米率，大大改 善了适口性18。不同的有机肥料对水稻稻米品质的改善也是不一样的。张兰通过比较农 家有机肥与商品有机肥比较发现，农家有机肥可以改善稻米的蒸煮食味与营养品质，但 可能存在重金属超标的风险，但商品有机肥更安全有效57。有机肥对不同品种水稻稻米 品种的影响报道较少。陆秀明等研究比较早晚稻 4 个供试品种对有机肥的响应发现，所 有施用有机质处理的稻米品质差异不明显58。凌启鸿等研究生物有机肥用量时发现， 1.875 t/h中等用量既能提高产量，又能提高稻米的外观与食味品质59。不同有机肥形式 对水稻稻米品质也有一定影响。张翠翠等比较腐殖酸叶面肥、氨基酸叶面肥、微量元素 叶面肥和含调节剂叶面肥四种叶面肥有机肥，研究发现，四种叶面肥均能提高水稻产量， 并提高蛋白质含量以及精米率与整精米率60。 1.2.6 中微量元素调控对水稻品质的影响 通过对中微量元素对水稻的影响研究发现，中微量元素除了对水稻生长与产量有一 定影响外，对提高水稻品质也有很大作用。 不同水稻品种对中微量元素的响应不一。杨志珍通过研究微量元素锌、铜、锰与硼 叶面肥喷施对三种水稻品种的影响，结果表明：叶面喷施相比对照水稻整精米率与蛋白 质含量都有所提高，垩白粒率和垩白度均有所降低，稻米的营养品质也大大提高，同时 第一章 文献综述 5 稻米中的脂肪酸、氨基酸、醛、酮、酯类等香味物质均有所提高，大大改善了稻米的食 味性61。殷大伟也研究不同硅镁锌施用量对两个寒地水稻品种的影响发现，稻米的蛋白 质含量与食味值与硅镁锌施用量呈二次曲线关系，且品质最佳的施用量为 240 kg/h；空 育 131 比垦粳 1 号对锌肥的需求量更大；通过三种肥料对直链淀粉含量影响比较，硅镁锌 62。张莉萍也发现硅镁混施能够显著提升稻米的外观品质，使垩白度下降 3%5%63。穆 娟微等进一步将硼加入硅镁锌肥，比对四种中微量元素对水稻品质的影响时发现，将四 种元素不同配比施用时水稻稻米的加工与营养品质均有提高，精米率与整精米率可提高 8 %与 16 %，除部分处理对加工品质与蛋白质含量有显著差异外，其他垩白度，垩白粒率以及直 链淀粉含量均影响不大22。 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 6 第二章 材料与方法 2.1 试验地概况 建三江地属黑龙江、松花江与乌苏里江三江汇流的河间地带，地理坐标为北纬 46 4947481258，东经 13231381343306，是寒温带湿润季风气候区，年平均 气温 12 ，年平均降雨量 500600 mm，年平均日照 23002600 小时，该地区虽处于我国高纬度地 区，但是由于其夏季日照时间长、日平均温差大，而且具有丰富的水资源及肥沃的黑土资源，因此适 宜种植水稻等农作物，而且具备创建高产的特殊气候条件。 田间试验点于 2014 年在黑龙江农垦七星农场研发中心进行。供试土壤为草甸白浆土， 土壤基本理化性状为碱解氮（碱解扩散法）138.2mg/kg，速效磷（Olsen 法）29.7mg/kg， 速效钾（乙酸铵浸提-原子吸收光谱法）133.6mg/kg，有机质（重铬酸钾容量法-外加热法） 3.87，pH 值 6.35，有效硅（乙酸缓冲液浸提-硅钼蓝比色法）44.9mg/kg，有效锌 （DTPA 溶液浸提-原子吸收光谱法）11.67mg/kg。 2.2 试验材料 2.2.1 供试品种 龙庆稻 3 号：香稻品种。主茎 11 片叶，生育日数 127 天左右，需10活动积温 2250左右。 三江 6 号:香稻品种。主茎 12 片叶，生育日数 136 天左右，需10活动积温 2510左右。 2.2.2 供试肥料 常规肥料：尿素含 N 为 46%；磷酸二铵含 N 为 18% 含 P2O5为 46%；硫酸钾含 K2O 为 50% 供试肥料：有机肥归复记生物有机肥(有机质 40% 氮磷钾 5%)； 硅 肥有机硅叶面肥（含 Si 为 12%） ； 锌 肥富泰威五合锌（含 Zn 为 20%） 2.3 试验方法 2.3.1 试验设计 第二章 材料与方法 7 试验研究采用 2 个常规寒地水稻栽培品种，按照不同的养分管理设置 5 个处理，3 次 重复，随机区组设计，共 30 个小区。小区面积 60m2，小区采用单排单灌。 氮肥以尿素和磷酸二铵为主，磷肥以磷酸二铵为主，钾肥以硫酸钾为主。 具体的处理如下： 1）处理 1（T1）：常规施肥管理（对照） ； 2）处理 2（T2）：常规施肥管理+归复记 3）处理 3（T3）：农户常规施肥管理（氮肥施用量减少 20%，磷钾施用量不变）+归 复记 4）处理 4（T4）：农户常规施肥管理（氮肥施用量减少 20%，磷钾施用量不变）+归 复记+ 叶面喷施有机硅叶面肥 5）处理 5（T5）：农户常规施肥管理（氮肥施用量减少 20%，磷钾施用量不变）+归 复记+基施锌肥 2.3.2 各处理养分管理 表 2-1 施肥时期及施肥比例 Table 2-1 Fertilization period and proportion 氮肥（N）kg/h 处理 基肥返青分蘖肥穗肥 归复记 kg/h （OM 含 40%） 硅肥 L/h （Si 含 120g/L） 锌肥 kg/h （Zn 含 20%） T1484824- T2484824300- T3383820300- T43838203001.2- T5383820300-5 各处理施肥时期与施肥比例如表 2-1 所示。 所有处理磷钾肥施用量与时期均相同。磷肥全部以基肥形式施用，施用量（P2O5） 为 50kg/h；钾肥分两次施入，施肥时期与比例为基肥：穗肥为 5:5，施用量（K2O）为 75kg/h。 归复记全部以基肥形式施入；硅肥以叶面喷施形式施用，分别在拔节与孕穗期分两 次喷施；锌肥全部以基肥形式施入。 2.3.3 栽培管理 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 8 插秧标准：插秧标准： 旱育秧，常规苗，3.1-3.5 时移栽，移栽前“三带”下地，行株距 3012 cm，平米 27.8 穴，每穴 5-7 苗； 水分管理：水分管理： 浅干湿交替灌溉-优化灌溉 其他管理：其他管理： 整地-施基肥前，泡田整地，达到“平、净、大、齐、深、匀”的整地标准。 除草-本田除草两次，分别为插秧前封闭一次及插秧后除草一次；水稻破口期（抽穗 初期） 、齐穗期和齐穗后 15 天，各进行叶片喷施防治稻瘟病的药一次。 2.4 测定项目 2.4.1 水稻长势调查及分蘖动态调查 在移栽后每个处理调查连续的 10 穴为一个样点，共调查 3 个样点；在水稻幼穗分化 期、拔节期与灌浆期，分别对不同养分管理处理下的水稻株高、叶龄的调查。在水稻拔 节期，幼穗分化期以及拔节期各调查一次水稻分蘖数，每个小区定点调查植株 20 穴，取 平均值为该小区的分蘖数。 2.4.2 叶面积指数及地上部干物质测定 采用比重法，即在每个处理的样品内选长势一致的 10 株水稻，取完全展开的上三叶， 共 30 片，在叶片的中间取 3cm，测定宽度，计算此小叶的叶面积，烘干称重。其余叶烘 干称重，用小样的叶面积换算出所取样品全部的叶面积，最终得出每平方米的 LAI。在拔 节期与抽穗期取样，每小区取样 6 穴，记录茎蘖数。洗净剪去根系，区分为叶片、茎鞘 和穗三部分。分别装袋，105杀青 30min 后，70烘至恒重，干燥冷却至室温后称取样 品干物重。然后把各个样品粉碎(通过 0.5-1mm 筛)，用 H2SO4-H2O2消煮，半微量凯氏定 氮仪测全氮。本研究计算的氮肥利用率均全部为化肥的氮肥利用率。 2.4.3 含氮量测定 化肥氮肥利用率氮肥偏生产力的计算。氮肥偏生产力（partial factor productivity from applied N，PFP，kg/kg） ，指单位投入的肥料氮所能生产的作物籽粒产量。 化肥氮肥偏生产力（kg/kg）=施氮后所获得的籽粒产量（kg/h）/化肥氮肥的投入量 （kg/h） 第二章 材料与方法 9 2.4.4 水稻抗倒伏性的测定 目测记载倒伏日期，原因，程度，面积。倒伏程度划分 5 级：0 级：植株不倒。1 级： 植株倾斜度不超过 15。2 级：植株倾斜度在 15-45之间。3 级：植株倾斜度在 45 -85之间。4 级：植株倾斜度超过 85以上。 2.4.5 病害调查 调查稻瘟病、和褐变穗的发病率。 2.4.6 成熟期考种与测产 理论产量于成熟期，每一小区取有代表性的 3 穴（有代表性的行,连续数十穴的穗数, 取最接近平均数的三穴） ，三次重复共 9 穴，测定平米穴数、每穴穗数、每穗粒数、结实 率和千粒重。公式为，理论产量=公顷穗数*穗粒数*结实率*千粒重/1000*0.85。 实测产量，每小区实收 3 点，每个点收割 2m2，脱粒后并测定含水量，然后计算实际 产量（含水量 14%） 。 2.4.7 稻米品质的测定 采用农业部 NY147-88 方法如下： 糙米率（%）=（糙米重100）/（试样谷重-未脱壳谷重） 精米率（%）=（精米重100）/（试样谷重-未脱壳谷重） 整精米率（%）=（整精米重100）/（试样谷重-未脱壳谷重） 垩白率（%）=（垩白米粒重100）/总粒重 采用 FOSS12411 型近红外仪测定直链淀粉和蛋白质 2.5 数据处理与分析 本研究所有数据运用 Excel 和 Word2013 进行原始数据的输入、处理和作图，所有数 据统计分析采用 SAS8.0 (StatSoft, Inc., Tulsa, Oklahoma, USA)进行差异性显著性分析。 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 10 第三章 结果与分析 3.1 不同养分管理对水稻株高的影响 不同养分管理对两个水稻品种株高的影响如图 3-1(a)与图 3-1(b)所示。除在相同的生 育期龙庆稻 3 号的株高显著高于三江 6 号，两个水稻品种对不同养分管理的反应均一致。 减少氮肥的施用均能够显著减低两个品种水稻的株高。无论是幼穗分化期还是拔节 期以及灌浆期，减量施氮处理 T3T5 均显著低于常规施氮处理 T1、T2。这说明增施氮肥 能够显著提高水稻株高，而过高的氮肥施用可能会引起水稻株高过高。 。 增施归复记对两个品种株高的影响不显著。无论是幼穗分化期，拔节期还是灌浆期， 增施归复记处理 T2 均与常规施肥处理 T1 差异均不显著。 中微量元素对水稻株高的有一定影响。喷施硅肥处理 T4 在灌浆期两个品种水稻株高 均低于未喷施硅肥处理 T3。幼穗分化期至灌浆期，基施处理 T5 与未施锌肥处理 T3 水稻 株高均无显著差异，这说明锌肥对两个品种水稻株高影响并不明显。 图 3-1(a) 不同养分管理对龙庆稻 3 号株高的影响 Fig.3-1(a) Effect of different nutrient management on Longjingdao 3 plant height 第三章 结果与分析 11 图 3-1(b) 不同养分管理对三江 6 号株高的影响 Fig.3-1(b) Effect of different nutrient management on Sanjiang 6 plant height 3.2 不同养分管理对水稻分蘖动态的影响 由图 3-2(a)与 3-2(b)所知，不同养分管理对两个不同品质水稻的分蘖有一定影响。两 种水稻均随着生育期向后推延，水稻的茎蘖数不断增加，而在幼穗分化期以后，水稻茎 蘖数增加缓慢。在相同的生育期下，龙庆稻 3 号与三江 6 号的茎蘖数相差不大，各个养 分管理处理下两个品种表现大体相同。 增施归复记处理 T2 在分蘖期相比相同养分管理下未增施归复记处理 T1 差异不显著， 而在幼穗分化期与拔节期，T2 处理显著地大于 T1 处理，这说明增施归复记能够显著增加 公顷茎蘖数；另一方面，增施归复记减氮处理 T3 在水稻分蘖期显著低于对照 T1，而在幼 穗分化期与拔节期，T3 与 T1 差异不显著，这说明增施归复记减氮处理在水稻生育中后期 与常规氮肥处理茎蘖数差异不显著。在分蘖成穗率方面，处理 T5T4T3T1T2，经 方差分析，差异不显著。说明随着施肥水平，尤其是氮肥施肥水平的降低，分蘖成穗率 有升高的趋势，同时，施用锌肥有利于提高分蘖成穗率。 微量元素锌对水稻茎蘖生长也有一定的影响。不管是分蘖期，幼穗分化期还是拔节 期，两品种水稻增施锌肥处理 T5 均能显著地高于未施锌肥处理 T3，这可能是由于锌能够 促进水稻分蘖，特别是在水稻生育前期更加明显，从而为后期水稻高产奠定穗数基础。 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 12 图 3-2(a) 不同养分管理对龙庆稻 3 号公顷茎蘖数的影响 Fig.3-2(a) Effect of different nutrient management on Longjingdao 3 tillers number 图 3-2(b) 不同养分管理对三江 6 号公顷茎蘖数的影响 Fig.3-2(b) Effect of different nutrient management on Sanjiang 6 tillers number 3.3 不同养分管理对水稻叶片叶面积指数的影响 不同养分管理对两个水稻品种叶面积指数的影响显著。由图 3-3(a)与图 3-3(b)所示， 两水稻品种均随着生育期向后推延，水稻的叶面积指数 LAI 不断增加。两水稻品种对不同 养分管理的反应基本一致。 无论拔节期还是抽穗期，叶面积指数增施归复记处理 T2 显著高于未增施归复记处理 T1。增施归复记减氮处理 T3 在水稻两个时期均与常规施肥处理 T1 无显著差异。 第三章 结果与分析 13 相对于未喷硅处理 T3，喷硅处理 T4 在抽穗期叶面积指数 LAI 有增高趋势，但差异并 不显著。 无论是拔节期还是抽穗期，基施锌肥处理 T5 的叶面积指数均显著高于未增施锌肥处 理 T3，这是由于锌肥促进水稻分蘖，进而提高叶面积指数，促进光合作用。 图 3-3(a) 不同养分管理对龙庆稻 3 号叶面积指数的影响 Fig.3-3(a) Effect of different nutrient management on Longjingdao 3 leaf area index (LAI) 图 3-3(b) 不同养分管理对三江 6 号叶面积指数的影响 Fig.3-3(b) Effect of different nutrient management on Sanjiang 6 leaf area index (LAI) 养分管理对七星农场水稻产量品质的影响 14 3.4 不同养分管理对水稻地上部干物质重的影响 由图 3-4(a)和图 3-4(b)可知，随着生育期不断进行，水稻的地上部干物质显著增加， 且不同养分管理对两个不同水稻品种的地上部干物质重的影响趋势基本一致。 无论拔节期还是抽穗期，增施归复记处理 T2 的地上部干物质重显著高于未增施归复 记处理 T1；而增施归复记减氮处理 T3 在水稻两个时期地上部干物质重均与常规施肥处理 T1 无显著差异。 此外，喷施有机硅叶面肥后，在抽穗期喷施有机硅处理 T4 与处理 T3 差异不显著， 但有增加趋势。而在拔节期与抽穗期，基施锌肥处理 T5 的地上部干物质均显著高于未增 施锌肥处理 T3，这说明基施锌肥能够显著提高水稻生物量。 图 3-4(a) 不同养分管理对龙庆稻 3 号地上部干物质重的影响 Fig.3-4(a) Effect of different nutrient management on Longjingdao 3 aboveground dry matter weight 第三章 结果与分析 15 图 3-4(b) 不同养分管理对三江 6 号地上部干物质重的影响 Fig.3-4(b) Effect of different nutrient management on Sanjiang 6 aboveground dry matter weight 3.5 不同养分管理对水稻地上部吸氮量的影响 水稻随生育期进程延续，地上部吸氮量也显著增加（图 3-5(a)和图 3-5(b)） 。不同养分 管理对两个不同水稻品种的地上部吸氮量影响也基本一致。 同地上部干物质重影响趋势一样，增施归复记处理 T2 两品种地上部吸氮量显著高于 未增施归复记处理 T1，在拔节期增加 11.3%，而在抽穗期增加 22.2%；而增施归复记减氮 处理 T3 在水稻两个时期地上部吸氮量也均与常规施肥处理 T1 无显著差异。 喷施有机硅叶面肥处理 T4 在抽穗期地上部吸氮量与未喷施处理 T3 有增加趋势，但 是差异不显著。在拔节期与抽穗期，基施锌肥处理 T5 的地上部吸氮量均显著高于未增施 锌肥处理 T3，两时期分别相对增加 14.4%与 13.8%，这表明基