郭荟，屠乃美，马国柱，方畅宇，陈威，杨宁俊，庾振宇，蒋小欢，邹燕，刘芳禧，易镇邪

(湖南农业大学农学院，长沙 410128)

水稻(Oryza SativalL.)是中国最重要的粮食作物，其种植面积和总产量在世界水稻生产上都位居前列。且中国作为一个人口大国，保障水稻的安全高产至关重要[1，2]。硅(Si)是地壳中含量最丰富的元素之一，而水稻是典型的硅吸收植物，被人们称为硅酸植物，其对硅的需求量仅次于氮、磷、钾[3]。硅对水稻的生长发育起着非常重要的作用，是水稻生长过程中不可缺少的元素[4-6]。

我国于20 世纪70 年代开始研究硅肥对水稻生产的影响，在浙江、江西及江苏等省开展了硅肥在水稻上的应用试验[7]。诸多研究表明，施硅可以不同程度地提高水稻的产量[8，9]。王代平等[10]研究发现，在相同肥水条件下，给水稻增施硅肥能较好地促进水稻生长发育，使水稻植株生长稳健，促使植株早抽穗开花，提高每穗粒数、结实率与千粒质量，从而提高产量。也有研究表明，施硅可以增强水稻自身的抗虫、抗病、抗倒、抗旱性能[11]；施用生物硅肥还能改善土壤生物化学环境和肥力，为农作物高产、稳产提供有利保障[12，13]；硅肥处理还可以提高双季稻成熟期地上部分干物质和氮、磷吸收量[14]；适量施用硅肥可以有效降低氮、磷流失风险[15]。

近年来，氮、磷、钾肥的过量施用和秸秆还田量有限等因素加速了土壤中硅等微量元素的流失，土壤中硅素含量出现亏损，土壤养分比例失调[16]。我国很多地方土壤缺硅，特别是在南方双季稻区，缺硅水稻土面积较大[17]。随着我国高产水稻品种的出现，土壤硅的供需矛盾日益凸显，硅肥已经成为影响水稻高产稳产的主导因素，对粮食产量影响重大[18]。所以，科学施用硅肥对水稻生产很重要。本研究选用早、晚稻品种各2 个，探究硅肥对不同水稻品种植株农艺性状及产量的影响，为双季稻生产合理施用硅肥提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020 年3 至11 月在湖南农业大学浏阳市河东农场实习基地(113°83′46″E，28°30′93″N)进行。土壤pH 值5.81，含全氮(N)1.77 g/kg、全磷(P)0.81 g/kg、全钾(K)15.78 g/kg、有机质31.63 mg/kg、碱解氮145.9 mg/kg、有效磷11.42 mg/kg、速效钾140.0 mg/kg、有效硅71.20 mg/kg。供试早稻品种为中早39、陆两优171，供试晚稻品种为美香占2 号、桃优香占。供试肥料:氮肥为尿素(N 含量46%)，磷肥为过磷酸钙(P2O5含量12%)，钾肥为氯化钾(K2O 含量60%)，硅肥为微纳米硅肥(SiO2含量80%，黑龙江省齐齐哈尔市松土肥业有限公司生产)。

1.2 试验设计

试验采用两因素裂区设计(表1)，硅肥为主区，设2 个水平(0 和150 kg/hm2)，3 次重复。品种为副区，早、晚稻各设常规籼稻和杂交籼稻2 个品种。小区面积160 m2，在每个试验小区间筑田埂，并用塑料薄膜包裹，防止小区间肥、水互渗，各小区单排单灌。早稻株行距为14 cm×21 cm，晚稻株行距为14 cm×25 cm。

表1 试验处理编号Table 1 Experimrntal processing number

双季早稻于3 月27 日播种，4 月27 日机插秧；双季晚稻于6 月25 播种，7 月22 日机插秧。各处理均施氮肥150 kg/hm2、磷肥75 kg/hm2、钾肥150 kg/hm2；氮肥按5 ∶3 ∶2分基肥(犁田前1 d)、分蘖肥(移栽后10 d)和穗肥(幼穗分化第三期)3 次施用，钾肥按5 ∶5分基肥(犁田前1 d)、分蘖肥(移栽后10 d)2 次施用；硅肥、磷肥全作为基肥施入。早稻收获后，秸秆全量还田。病虫害防治及其它田间管理与一般大田生产一致。

1.3 测定项目及方法

叶面积:分别于分蘖盛期、孕穗期、齐穗期和乳熟期将顶3 叶和剩余叶片分开，逐片测量叶长和叶宽，按照长宽系数法分别计算顶3 叶的总叶面积(高效叶面积)和下部叶片(剩下的叶片)的绿叶面积，并分别计算高效叶面积指数(高效LAI)和下部叶面积指数(LAI)。

植株氮磷含量测定:用H2SO4-H2O2法消化，采用流动分析仪测定。

干物质积累量:于成熟期取样，每个小区各取9蔸，按茎、叶、穗分开装袋，105 ℃杀青30 min，经80 ℃烘干至恒重，测定植株各部位干质量。

水稻理论产量:于成熟期每小区调查连续20 蔸的有效穗数，并计算单穴有效穗数，然后每小区按平均有效穗数各取5 蔸，带回实验室考察穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量，计算理论产量。

水稻实际产量:在成熟期根据田间生长情况，于小区前中后3 段分别取200 蔸植株样品，测定实际籽粒产量。

1.4 数据处理

采用Excel、DPS 软件进行数据整理统计和分析，采用Duncan 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 施硅对水稻成熟期干物质积累量的影响

如表2 所示，除杂交籼稻陆两优171 外，其余各品种施硅处理水稻成熟期的干物质积累量均高于对照，其中常规籼稻中早39 和杂交水稻桃优香占分别较对照提高了9.65%和29.11%，且差异达显著水平(P<0.05)，常规籼稻美香占2 号较对照提高了2.66%，但差异不显著。说明施硅处理明显促进了双季早、晚稻成熟期干物质积累，且施硅对双季稻干物质积累量的影响表现为:早稻为常规籼稻优于杂交籼稻，晚稻则相反，为杂交籼稻优于常规籼稻。

表2 双季稻成熟期干物质积累量比较Table 2 Comparison of dry matter accumulation of double cropping rice at maturity

2.2 施硅对水稻叶面积指数的影响

2.2.1 施硅对水稻高效叶面积指数的影响

从表3 可以看出，随着生育期的推进，双季稻高效叶面积指数呈先增加后减少的变化趋势，硅肥处理对双季早、晚稻高效叶面积的影响存在一定差异。与不施硅对照相比，早稻常规籼稻中早39 除乳熟期外，分蘖期、孕穗期和齐穗期均显著低于对照，分别降低了33.66%、23.92%、7.77%；早稻杂交籼稻陆两优171 除分蘖期显著降低34.80%外，其余时期无显著差异；晚稻常规籼稻美香占2 号除分蘖期略低于对照外，其余3 个时期均高于对照，但差异不显著；晚稻杂交籼稻桃优香占4 个时期均低于对照，且在分蘖期和孕穗期显著低于对照，分别比对照降低26.75%和17.29%，但齐穗期和乳熟期差异不显著。总体上来看，施硅降低了早稻4 个时期和晚稻常规籼稻前期、杂交籼稻4 个时期的高效叶面积指数，略微提高了晚稻常规籼稻后期的高效叶面积指数。

表3 不同时期高效叶面积指数变化Table 3 Changes of high efficiency leaf area index in different periods

2.2.2 施硅对下部叶叶面积指数的影响

从表4 可知，随着生育期的推进，双季稻4 个时期的下部叶叶面积指数呈先增加后减少的变化趋势。硅肥处理的早稻常规籼稻和杂交籼稻的下部叶叶面积在4 个时期均低于对照，且常规籼稻在分蘖期和孕穗期与对照差异显著，而杂交籼稻在乳熟期与对照差异显著。硅肥处理的晚稻常规籼稻在孕穗期显著高于对照，其余时期均低于对照，且齐穗期差异显著；而晚稻杂交籼稻除孕穗期显著高于对照外，其余时期均低于对照，且在分蘖期和齐穗期差异显著。综上所述，施硅降低了双季早、晚稻下部叶叶面积指数。

表4 各时期下部叶叶面积指数变化Table 4 Changes of lower leaf area index in different periods

2.3 施硅对双季早、晚稻成熟期茎叶氮、磷含量的影响

从表5 可以看出，施硅处理影响水稻茎叶对氮、磷的吸收积累，但品种间有差异。从氮含量来看，早稻常规籼稻中早39 茎中的氮含量显著高于对照，早稻杂交籼稻陆两优171 则相反，晚稻2 个品种均与对照无显著差异；4 个品种叶片中的氮含量均为施硅处理显著高于对照。

表5 各品种成熟期茎和叶中氮、磷含量比较Table 5 Comparison of nitrogen and phosphorus contents in stems and leaves of different varieties at maturity stage g·kg-1

从磷含量来看，施硅处理早稻常规籼稻中早39茎、叶中的磷含量和晚稻杂交籼稻桃优香占茎中的磷含量显著高于对照，其他处理差异不显著。

2.4 施硅对产量及产量构成因素的影响

从表6 可知，在氮、磷、钾肥施用量相同的情况下，施用硅肥对双季稻产量以及产量构成因素的影响有所不同。4 个品种均为施硅处理的水稻产量高于对照，其中，早稻增产幅度为2.76%～18.70%，晚稻增产幅度为4.52%～18.41%。早稻表现为常规籼稻中早39 施硅处理产量显著高于对照，杂交籼稻陆两优171 施硅处理产量虽高于对照，但差异不显著；晚稻则表现为杂交籼稻桃优香占产量显著高于对照，常规籼稻美香占2 号虽高于对照，但差异不显著。

表6 各品种的产量及产量构成要素比较Table 6 Comparison of yield and yield components among different varieties

从产量构成因素来看，除早稻杂交籼稻陆两优171 的有效穗数显著低于对照外，其余品种的有效穗数均高于对照，且晚稻杂交籼稻桃优香占与对照差异达显著水平(P<0.05)。除晚稻杂交籼稻桃优香占的每穗粒数略低于对照外，其余3 个品种的每穗粒数均显著高于对照。在结实率方面，除早稻杂交籼稻显著高于对照外，其余品种均略高于对照但差异不显著。施硅对早晚稻各品种千粒质量均无显著影响。

3 讨论

硅是水稻生长过程中不可缺少的微量元素，近年来，硅在水稻生产中的作用也越来越受到人们的重视。水稻植株不同部位干物质积累量与其生长发育动态密切相关，且干物质积累是水稻产量的物质基础。施用硅肥可以提高水稻植株光合作用，促进干物质积累和物质转运，协调库源关系[19-21]。本试验表明，施硅处理对双季早、晚稻成熟期干物质积累有促进作用。杨秀霞等[22]的试验也表明，施硅可以提高水稻叶面积指数和群体光合物质的积累。还有研究表明，施硅肥能促进水稻地上部的生长发育，增加地上部干物质的积累，增加抗倒性[23]，提高冠层叶片直立性，延长光合时间，延缓叶片衰老，提高光合速率，促进碳水化合物的形成与转运[24]。叶片是水稻进行光合作用的主要器官，叶面积指数是研究水稻群体产量形成的重要指标，合理的叶面积动态和数值是实现高产的重要保证。本试验发现，在不同生育期内，双季早、晚稻变化特点是一致的，4 个品种的叶面积指数均呈先快速增加后缓慢减少的变化趋势，但双季早、晚稻的高效叶面积指数大多都低于对照且在孕穗期达到巅峰，这与胡法龙等[25]研究结果不同。总的来看，施硅降低了早稻常规籼稻、杂交籼稻4 个时期和晚稻常规籼稻前期、杂交籼稻4个时期的高效叶面积指数，略微提高了晚稻常规籼稻后期的高效叶面积指数，但同时也降低了下部叶叶面积指数。说明硅肥促进水稻干物质积累主要是由于光合能力的提高，而非叶面积的增加。

郭彬等[26]研究发现，硅肥处理可提高双季早、晚稻成熟期植株的氮、磷吸收量。在本试验中，不同品种不同季别的水稻在成熟期植株氮、磷养分积累存在一定差异，但施硅条件下，双季早、晚稻氮、磷含量大多呈上升趋势。与对照相比，茎中氮含量只有早稻有差异，而叶片中氮含量则均显著高于对照，且早、晚稻叶片中氮含量均大于茎中氮含量；硅肥处理对早稻常规籼稻茎、叶中的磷含量和晚稻杂交籼稻茎中磷含量均有影响，但差异都不显著。总体来说，水稻茎中磷含量大多高于叶片磷含量，施硅处理后叶片中的磷含量均高于对照，这一试验结果与唐海明等人[27]研究结果一致。不同处理对不同品种水稻的氮、磷积累影响略有差异，可能与品种的营养特性有关[28]。

水稻产量由有效穗数、每穗粒数、结实率和千粒质量4 个因素构成。有研究发现，水稻施用硅可以增加分蘖和穗数，从而提高产量[29，30]。也有研究表明，水稻施硅可以促进植株营养物质的吸收和转运，提高水稻的结实率和千粒质量，达到增产效果[31，32]。本试验发现，施用硅肥对早、晚稻千粒质量、结实率均无显著影响，其主要通过有效穗数和穗粒数的增加来实现增产，这与部分前人的研究结果一致[28，33，34]。

4 结论

本试验结果表明，硅肥的施用有利于水稻的营养吸收利用，促进植株生长发育。施用硅肥后，早稻常规籼稻干物质量提高了9.65%，晚稻常规籼稻提高了2.66%，晚稻杂交籼稻提高了29.11%，硅肥的效果为早稻常规籼稻优于杂交籼稻，晚稻则是杂交籼稻优于常规籼稻，说明施硅有利于水稻干物质积累。硅肥处理对叶片中的氮、磷含量影响显著，促进了叶片对氮、磷的吸收，为水稻植株生长发育提供氮、磷养分。施硅增加了水稻有效穗数、每穗粒数，对千粒质量无影响，对结实率的影响也不大，但4 个水稻品种产量都明显提高，其中早稻常规籼稻中早39 增产幅度最大。

综合分析，施硅能改善水稻生长发育特性，增加水稻干物质积累量，提高水稻群体质量，为实现水稻高产奠定基础。