不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻产量和品质的影响

引用本文

王力, 孙影, 张洪程, 魏海燕, 朱大伟, 朱盈, 徐栋, 霍中洋. 不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻产量和品质的影响. 作物学报, 2017, 43(6): 885-898
WANG Li, SUN Ying, ZHANG Hong-Cheng, WEI Hai-Yan, ZHU Da-Wei, ZHU Ying, XU Dong, HUO Zhong-Yang. Effect of Zn and Si Fertilizers Applied at Different Stages on Yield and Quality of JaponicaRice with Good Eating Quality . ACTA AGRONOMICA SINICA, 2017, 43(6): 885-898 复制到剪切板

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作物学报编辑部

不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻产量和品质的影响

王力, 孙影, 张洪程^*, 魏海燕, 朱大伟, 朱盈, 徐栋, 霍中洋

扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心 / 扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009

^* 通讯作者(Corresponding author): 张洪程, E-mail:hczhang@yzu.edu.cn

第一作者联系方式: E-mail:505958645@qq.com

收稿日期:2016-11-20 接受日期:2017-03-01 网络出版日期:2017-03-24

基金:本研究由江苏省农业科技自主创新重点项目(CX[15]1002), 国家重点研发计划项目(2016YFD0300503, 2016YFD0200805), 江苏省重点研发计划项目(BE2016344, BE2015340, BE2016351)和江苏省三新工程项目(SXGC[2016]321)资助

摘要

以优良食味粳稻代表品种南粳2704和南粳9108为试验材料, 设置在移栽期、有效分蘖期、倒四叶期、倒二叶期分别单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施处理, 比较其对产量和品质的影响。结果表明, 与不施锌硅肥相比, 不同时期施用锌硅肥均能提高优良食味粳稻产量, 倒四叶期施用锌肥产量最高, 2015年与2016年南粳2704增产4.70%、7.82%, 南粳9108增产5.50%、5.39%。各处理的水稻平均产量呈单施锌肥>单施硅肥>锌硅肥配施。在倒四叶期单施锌肥和锌硅肥配施产量最高, 而在有效分蘖期单施硅肥产量最高。在不同时期施用锌硅肥, 均能使稻米的糙米率降低, 精米率和整精米率增加, 同时还降低垩白率和垩白度, 其中以倒二叶期施用锌硅肥显著增加粳稻外观品质。不同时期施用锌硅肥对蛋白质含量和直链淀粉含量的影响因处理而异, 但均能增加稻米的胶稠度、口感、食味值、最高黏度和崩解值, 降低消减值, 其中以倒二叶期施用锌硅肥效果最为显著。相关分析表明, 最高黏度、崩解值和消减值与蒸煮食味品质中的直链淀粉含量、胶稠度、口感和食味值显著或极显著相关。由此可见, 在倒四叶期施用锌肥能提高优良食味粳稻产量; 倒二叶期施用锌硅肥能提高稻米的蒸煮食味品质。

关键词: 优良食味粳稻; 施肥时期; 锌硅肥; 产量; 品质

Effect of Zn and Si Fertilizers Applied at Different Stages on Yield and Quality of JaponicaRice with Good Eating Quality

WANG Li, SUN Ying, ZHANG Hong-Cheng^*, WEI Hai-Yan, ZHU Da-Wei, ZHU Ying, XU Dong, HUO Zhong-Yang

Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Province Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology, Yangzhou 225009, China

Abstract

Two representative japonica rice cultivars with good eating quality, Nanjing 2704 and Nanjing 9108, were adopted with treatments of applying Zn, Si and Zn plus Si fertilizers at transplanting stage, productive tillering stage, and the tages of growing the fourth and the second leaves from top respectively. Compared with treatments of no Zn and Si fertilizers, Zn and Si fertilizers applyed at different stages could increase the yield of japonica rice with good eating quality. Among them, the yield of treatment using Zn fertilizer at the tage of growing the fourth leaf from top was the highest. The yield increased by 4.70% in 2015 and 7.82% in 2016 for Nanjing 2704, and by 5.50% in 2015 and 5.39% in 2016 for Nanjing 9108. In different treatments, the average yield of rice showed a trend of, Zn fertilizer > Si fertilizer > Zn plus Si fertilizers. The highest yield was obtained when the Zn or Zn plus Si fertilizers were applied at the stage of growing the fourth leaf from top, on when the Si fertilizer was applied at the productive tilling stage. Zn and Si fertilizers applied at different stages could decrease brown rice rate and increase milled rice rate and head rice rate of the milling quality. Meanwhile, the chalky grain rate and chalky degree were also decreased by using Zn and Si fertilizers. In different treatments, the appearance quality of rice was greatly improved when Zn plus Si fertilizers applied at the stage of growing the second leaf from top. Of protein and amylose contents varied with treatments, while gel consistency, taste, taste value, peak viscosity and break down increased and set back decreased with the application of Zn and Si fertilizers, particularly with the application of Zn plus Si fertilizers at the stage of growing the second leaf from top. Correlation analysis revealed that peak viscosity, break down and set back were closely correlated to amylose content, gel consistency, taste and taste values of cooking quality. Therefore, the application of Zn and Si fertilizers at different stages could improve the yield and quality of japonicarice with good eating quality. In japonica rice with good eating quality, the highest yield could be obtained when Zn fertilizer applied at the stage of growing the fourth leaf from top, and the best cooking and eating quality could be achieved when Zn plus Si fertilizers applied at the stage of growing the second leaf from top.

Keyword: Japonica rice with good taste quality; Times; Zn and Si fertilizer; Yield; Quality

Show Figures

随着经济发展和生活水平的改善, 人们对稻米品质的要求越来越高, 通过栽培技术实现水稻增产和改善稻米品质是主要途径之一。锌是水稻生长发育必需的营养元素, 对水稻产量和品质具重要影响。水稻又是喜硅作物, 施用硅肥可以改善稻米品质、提高水稻产量^{[1, 2, 3, 4, 5, 6]}。因此研究锌硅肥对水稻产量和品质的影响具有重要意义。对此, 前人已做过大量试验^{[7, 8, 9, 10]}。黄炳成等^[11]以“ 隆两优华占” 为试验材料, 研究表明施入锌肥后, 植株生长健壮、长势好、分蘖早而多、成穗率高、结实率高、水稻产量显著增加。郭九信等^[12]认为施用锌肥显著提高“ 镇稻11” 的产量, 各处理较对照增产0.3%~13.0%, 产量随施锌量的增加而增加; 其中, 锌临界缺乏土壤的增产效果高于低锌土壤。龚金龙等^[13]研究表明随着硅肥施用时期的推迟, “ 武运粳24” 和“ 淮稻9号” 产量、穗数、每穗粒数、硅素吸收总量呈现先增后减的趋势, 其中穗数于有效分蘖期追硅表现最高, 其他参数均于有效分蘖临界叶龄期追硅达到最高(低)水平; 结实率和千粒重则随着施硅时期的推迟而不断增加, 抽穗期追硅使千粒重显著增加。龚玉琴等^[14]认为单施及配合施用硅、硫、锌、锰肥能改善“ 宁粳16” 稻米的碾磨品质和外观品质, 不同肥料、不同用量、不同元素组合处理有一定差别。不同肥料组合处理裂纹率下降0.7~22.0个百分点, 精米率提高0~0.9个百分点, 整精米率提高0.5~2.3个百分点, 垩白度下降0.22~0.84个百分点, 以每公顷施用Si 61.1~122.2 kg、S 30~45 kg、Zn 3.4 kg、Mn 4.0 kg配施效果较好, 且(S+Zn+Mn) > (Si+Zn+Mn) > (Si+S+Zn) > 其他组合。邓接楼等^[15]研究表明施硅显著提高“ 两优4号” 稻米的碱消值, 在一定程度上降低直链淀粉含量和稻米垩白粒率和垩白度, 提高稻米的蒸煮品质和食味品质。纵观以往的研究发现, 由于水稻种植的生态区域或研究者所选用的水稻品种类型不尽相同, 其研究结果具有一定的局限性。目前关于锌硅肥对江苏省近几年选育的优良食味粳稻新品种产量和品质的影响鲜有报道。本试验探索不同时期施用锌硅肥对产量和品质的影响, 确定在不影响其食味品质的条件下能够提高产量的最佳锌硅肥施用类型与施用时期, 旨在为优良食味粳稻栽培技术体系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选用由江苏省农业科学院育成的常规中熟中粳优良食味粳稻南粳2704和常规迟熟中粳优良食味粳稻南粳9108为试材。2015— 2016年供试品种的主要生育期见表1。

表1 优良食味粳稻的主要生育期 Table 1 Main growth stages of japonica rice with good taste quality

1.2 试验设计

试验于2015— 2016年在扬州大学农学院试验农场(32.4° N, 119.4° E)进行, 该地属亚热带季风气候, 水稻生长期间平均温度、日照时数和降雨量见表2。土壤质地为沙壤土, 地力较好, 前茬为小麦。土壤含全氮1.3 g kg^-1、碱解氮90.5 mg kg^-1、速效磷35.6 mg kg^-1、速效钾87.9 mg kg^-1、有效锌0.89 mg kg^-1、有效硅102.65 mg kg^-1。

表2 水稻生长期间平均温度、日照时数和降雨量 Table 2 Mean temperature, sunshine hours, and precipitation during rice growing seasons

采用裂区设计, 锌硅肥施用方式为主区, 设置4个水平, 分别为单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施、不施锌硅肥(南粳2704品种设为CK1、南粳9108品种设为CK2)。锌硅肥施用时期为副区, 设置4个水平, 即移栽期、有效分蘖期(移栽后一个叶龄)、倒四叶期、倒二叶期, 分别记作A、B、C、D。硅肥为郑州正大生物科技有限公司生产的速溶硅肥产品, 含可溶硅> 20%, 小区用量为150 kg hm^-2, 掺混泥土150~225 kg后均匀撒施; 锌肥为四川国光农化生产的“ 国光地爱锌” , 锌含量> 22%, 小区用量为25 kg hm^-2, 直接撒施。两个品种共26个处理, 每个处理3次重复, 每个小区15 m²。各小区间作埂隔离, 并用塑料薄膜覆盖埂体, 各处理间设有间隔沟约0.5 m, 试验区四周设有排灌沟约1 m, 保证各小区单独排灌。

于5月24日播种, 6月11日移栽, 株行距为13.2 cm× 30.0 cm, 四本栽插。总施纯氮量为300 kg hm^-2, 基肥∶ 分蘖肥∶ 穗肥 = 3∶ 3∶ 4, 基肥在移栽前整地时旋入土中, 分蘖肥在移栽后1个叶龄施用, 穗肥分别于倒四叶期和倒二叶期等量施用。氮磷钾配比为N∶ P₂O₅∶ K₂O = 2∶ 1∶ 2, 磷肥全做基施, 钾肥分基肥和促花肥(倒四叶期)两次等量施用。在有效分蘖临界叶龄的前一个叶龄, 当茎蘖数达到预期穗数的80%时, 开始排水搁田, 轻搁、多搁; 拔节至成熟期实行湿润灌溉, 干干湿湿。其他栽培管理措施均按高产栽培要求实施。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量结构的测定成熟期从每个小区取5个观察点, 每点10穴, 共50穴用于测定穗数; 各小区取20穴装进塑料窗纱口袋内, 风干后, 脱粒、去杂质(不去空瘪粒), 求出20穴的总粒数, 进而求得每穗粒数; 用水漂法去除空瘪粒, 求结实率; 以1000实粒样本(干种子)称重, 重复6次(误差不超过0.05 g)求取千粒重。收割每小区100穴, 测定水分, 去除杂质, 折算实产。

1.3.2 稻米品质参照中华人民共和国国家标准《GB/T17891-1999优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度、胶稠度等。采用瑞典 FOSS公司生产的1241近红外快速品质分析仪测定精米蛋白质、直链淀粉含量。

1.3.3 米饭食味指标的测定采用米饭食味计(STA 1A, 日本佐竹公司), 自动测定米饭的外观、口感和食味值。

1.3.4 淀粉黏滞谱(RVA)分析采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super3型RVA快速测定淀粉黏滞谱特征参数, 用TWC (Thermal Cyclefor Windows)配套软件分析; 按照美国谷物化学家协会(AACC)规程(1995261202)和RACI标准方法, 当米粉含水量为12%时, 样品量为3 g, 蒸馏水为25 g。在搅拌过程中, 罐内温度变化为, 50℃下保持1 min, 以11.84℃ min^-1的速度升温到95℃ (3.8 min)并保持2.5 min, 再以11.84℃ min^-1的速度下降到50℃并保持1.4 min。搅拌器的转动速度在起始10 s内为960转 min^-1, 之后保持在160转 min^-1。稻米RVA谱特征参数包括最高黏度(peak viscosity)、热浆黏度(hot viscosity)、最终黏度(cool viscosity)、崩解值(breakdown, 最高黏度-热浆黏度)和消减值(setback, 最终黏度-最高黏度)等, 单位为cP (centiPoise)。

1.4 数据分析

使用 Microsoft Excel 2010录入和整理相关数据, 运用 DPS 软件统计分析数据, 采用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻产量及构成因素的影响

由表3可知, 2015和2016连续两年均表现为在倒四叶期施用锌肥产量最高, 南粳2704分别达到9.74 t hm^-2、9.44 t hm^-2, 较对照增产4.70%、7.82%, 南粳9108分别达到10.49 t hm^-2、10.11 t hm^-2, 较对照增产5.50%、5.39%, 且与其他处理相比差异达显著水平。

表3 不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻产量及购成因素的影响 Table 3 Effect of Zn and Si fertilizers at different periods on yield and its componts of japonica rice good taste quality

从产量构成因素来看, 两年两品种之间趋势表现一致。穗数均在单施锌肥、锌硅肥配施条件下随着施用时期的推迟逐渐减少; 而单施硅肥条件下随着施用时期的推迟先增加后减少, 以有效分蘖期施用穗数最高。总颖花量显著高于对照, 2015年南粳2704、南粳9108最高分别增加6.88%、13.68%, 2016年南粳2704、南粳9108最高分别增加12.36%、12.27%, 而每穗粒数2016年明显高于2015年, 由于2016年阴雨寡照千粒重与结实率明显低于2015年, 但各处理之间无一致性规律

2.2 不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻品质的影响

表4表明, 糙米率、精米率、整精米率、垩白率与胶稠度在年份、类型、时期间均有极显著差异。部分指标在年份、类型、时期二者互作或三者互作间呈显著或极显著差异。可见, 年份、类型、时期对不同时期施用锌硅肥条件下的试验材料的加工品质、外观品质以及营养品质和蒸煮食味品质均有影响。受到两年的天气的不同影响, 个别品质指标与年份之间存在显著或极显著差异; 同时因为南粳2704与南粳9108均为同类型优质食味常规粳稻, 其每个品种对品质的影响趋势相同, 所以在此不作品种对其品质影响的方差分析。两年品质处理间数据规律趋势基本一致, 若无特殊说明, 下文主要以2015年数据进行分析。

表4 不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻稻米品质主要指标的方差分析 Table 4 Analysis of variance of main rice quality indices under different treatments of Zn and Si fertilizers applied at different periods on japonica rice with good taste quality

表5 不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻加工和外观品质的影响 Table 5 Effect of Zn and Si fertilizers treatments applied at different periods on the milling quality and the appearance quality of japonica rice with good taste quality

品种 Cultivar	施肥类型 Fertilizer type	施用时期 Stage	糙米率 BRR (%)	精米率 MRR (%)	整精米率 HMR (%)	垩白率 CP (%)	垩白度 CD (%)	外观 Appearance
南粳 2704 Nanjing 2704	Zn	A	86.13 ab	73.03 bcd	54.64 de	26.50 bcd	7.80 bc	7.65 bcd
		B	86.61 ab	76.60 a	58.99 b	28.50 ab	6.61 cde	7.80 abc
		C	85.93 ab	74.79 abc	53.78 ef	23.50 de	5.42 efg	7.00 de
		D	84.43 b	75.28 ab	51.02 g	17.00 g	3.59 h	8.45 a
	Si	A	85.53 ab	73.15 bcd	54.87 d	29.50 ab	7.73 bc	7.45 cde
		B	86.77 a	74.74 abc	53.16 f	26.50 bcd	5.17 efgh	7.15 cde
		C	85.63 ab	72.65 cd	60.73 a	22.50 ef	6.11 defg	7.70 bcd
		D	85.46 ab	73.63 bcd	58.98 b	20.00 fg	5.97 cdef	8.40 a
	Zn+Si	A	86.24 ab	74.89 abc	56.35 c	27.50 abc	8.94 ab	7.05 de
		B	85.82 ab	73.35 bcd	60.23 a	24.50 cde	7.11 cd	7.60 cd
		C	85.32 ab	74.58 abc	57.22 c	17.50 g	4.37 gh	6.85 e
		D	84.89 ab	73.62 bcd	51.22 g	20.00 fg	4.80 fgh	8.30 ab
	CK1		86.90 a	72.06 d	51.03 g	30.50 a	10.06 a	7.10 cde
	平均Mean		85.82	74.19	55.55	23.94	6.25	7.61
	CV (%)		0.84	1.54	6.26	17.96	25.43	7.24
南粳 9108 Nanjing 9108	Zn	A	86.10 ab	73.07 ab	53.45 de	21.00 ab	6.68 abc	8.00 d
		B	85.47 ab	75.36 a	54.34 cde	20.00 ab	6.52 abcd	8.70 ab
		C	85.32 ab	72.69 ab	52.77 de	22.50 ab	5.04 bcde	8.55 abc
		D	84.80 b	74.16 ab	52.45 e	17.00 ab	3.53 de	8.80 a
	Si	A	85.03 ab	73.40 ab	54.24 cde	19.00 ab	5.60 abcde	8.00 d
		B	86.41 a	74.07 ab	53.91 de	21.50 ab	3.24 e	8.05 d
		C	85.37 ab	72.66 ab	54.96 cd	16.50 ab	3.63 cde	8.35 abc
		D	85.32 ab	71.83 b	54.52 cde	15.50 b	4.74 bcde	8.60 abc
	Zn+Si	A	86.05 ab	75.05 a	57.36 ab	21.70 ab	7.19 ab	8.25 bcd
		B	85.28 ab	73.95 ab	58.65 a	22.00 ab	4.72 bcde	8.35 abcd
		C	85.86 ab	72.85 ab	56.25 bc	16.00 b	4.58 bcde	8.20 cd
		D	84.00 b	73.49 ab	57.87 ab	20.00 ab	5.96 abcde	8.55 abc
	CK2		86.66 ab	71.82 b	52.18 e	25.50 a	8.48 a	6.84 e
	平均Mean		85.41	73.55	55.06	19.39	5.37	78.99
	CV (%)		0.75	1.46	3.67	13.05	28.87	5.01

Values within the same column and same cultivar followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. A: transplanting; B: effective tillering; C: growing the fourth leaf from top; D: growing the second leaf from top. BRR: brown rice rate; MRR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; CP: chalkiness percentage; CD: chalkiness degree.

同一栏同一品种内数据后跟不同字母者表示在 0.05 水平上差异显著。A: 移栽期; B: 有效分蘖期; C: 倒四叶期; D: 倒二叶期。

2.2.1 对加工和外观品质的影响由表5可知, 不同时期施用锌硅肥对糙米率有降低趋势但与对照相比差异不显著, 对精米率和整精米率有所提高, 与对照相比显著性因处理而异。在单施锌肥与单施硅肥条件下, 有效分蘖期施肥使精米率显著高于其他处理, 与对照相比南粳2704分别增加6.30%、3.71%, 南粳9108分别增加4.92%、3.13%; 在移栽期锌硅肥配施使精米率最高, 南粳2704和南粳9108分别增加3.92%、4.49%。对整精米率而言, 有效分蘖期单施锌肥和锌硅肥配施条件下, 使整精米率最高, 南粳2704分别提高15.59%、18.02%, 南粳9108分别提高4.13%、12.39%; 而在倒四叶期单施硅肥使整精率最高, 且显著高于对照, 南粳2704和南粳9108分别提高19.00%、5.32%。

垩白率、垩白度和外观是反映稻米外观品质的重要指标, 不同时期施用锌硅肥使其有降低趋势(表5)。就垩白率而言, 在倒二叶期单施锌肥和单施硅肥条件下, 垩白率最低与其他处理相比差异达显著水平; 在倒四叶期配施锌硅肥条件下在使垩白率最低。但在倒二叶期, 单施锌肥的垩白度最小; 在有效分蘖期单施硅肥的垩白度最低; 在倒四叶期配施锌硅肥的垩白度最低。在倒二叶时期施用锌硅肥能够改善稻米外观品质, 表5就南粳2704而言, 在单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施条件下, 外观品质分

别增加19.01%、18.30%和16.90%; 而就南粳9108而言, 分别增加28.60%、25.70%和25.00%。综合而言, 在倒二叶期单施锌肥使垩白率最小、垩白度最小和外观最高, 外观品质最好。

2.2.2 对营养和蒸煮食味品质的影响蛋白质含量是反映稻米营养品质的指标, 而稻米的蒸煮食味品质以直链淀粉含量、胶稠度、口感、食味值和RVA谱特征值来衡量。从表6可以看出, 不同时期施用锌硅肥对蛋白质含量和直链淀粉含量的影响因处理而异; 但均能够提高胶稠度、口感和食味值且与对照相比达显著水平; 在单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施条件下, 均在倒二叶期使得胶稠度、口感和食味值达到最高, 南粳2704胶稠度分别增加25.00%、28.75%和24.30%, 口感分别增加19.80%、19.80%和18.40%, 食味值分别增加15.60%、14.80%和14.80%; 南粳9108胶稠度分别增加13.71%、13.14%和18.28%, 口感分别增加15.90%、10.10%和10.10%, 食味值分别增加9.70%、8.20%和7.00%。不同时期施用锌硅肥处理间RVA谱特征值与对照相比存在显著差异。在倒二叶期单施锌肥、单施硅肥、配施锌硅肥均使最高黏度和崩解值显著高于其他处理, 而消减值显著低于其他处理。在单施锌肥条件下热浆黏度随着施肥期的推迟呈先降低后升高的趋势; 在单施硅肥条件下热浆黏度随着施肥时期推迟逐渐降低; 锌硅肥配施条件下, 随着施肥时期的推迟热浆黏度先升高后降低; 最终黏度、峰值时间和糊化温度的变化趋势因处理而异。

表6 不同时期施用锌硅肥对优良食味粳稻营养和蒸煮食味品质的影响 Table 6 Effect Zn and Si fertilizers treatments at different periods on the nutritional and cooking quality of japonica rice with good taste quality

由表7可知最高黏度、崩解值与营养品质中的蛋白质含量呈显著或极显著负相关, 而与蒸煮食味品质中的直链淀粉含量、胶稠度、口感和食味值呈显著或极显著正相关, 消减值与蒸煮食味品质中的直链淀粉含量、胶稠度、口感和食味值呈显著或极显著负相关。RVA谱特征值与加工和外观品质的相关性无一致规律。由上述分析综合来看, 在倒二叶期单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施均能明显改善其蒸煮食味品质, 但以单施锌肥得到食味值最高。

表7 RVA谱特征值与品质指标之间的相关系数 Table 7 Correlation coefficients between RVA parameters and quality indices

3 讨论

水稻产量取决于单位面积穗数、每穗粒数、千粒重和结实率, 关于不同时期施用锌硅肥对水稻产量的影响, 前人进行了大量研究, 均表明有不同程度的增产作用, 但受各地生态气候条件、土壤质地、品种类型、栽培技术措施等因素的影响, 结果不尽一致。张珍淑等^[16]以籼型杂交稻岳优9113为材料, 研究认为在常规施肥基础上基施锌肥显著增加水稻分蘖和有效穗数, 提高水稻的产量达6665.8 kg hm^-2, 较不施肥、常规施肥处理分别增长49.3%、12.6%。但对水稻的株高、穗长、穗粒数和千粒重影响不大。宋合林等^[17]研究表明不同生育时期施用硅肥(插秧前底施、分蘖始期追施、拔节前追施、抽穗前追施), 对水稻辽星1号生长发育均有良好的作用, 增产效果较明显, 尤以拔节前追施硅肥效果最佳, 增产幅度达到10.5%。周青等^[18]认为施硅对武育粳3号和9520产量的影响表现为分蘖肥> 基肥> 拔节肥> 保花肥> 不施硅, 在水稻拔节期前施用多效硅肥可以明显增加单位面积上群体总颖花量和结实粒数, 扩大“ 总库容” , 显著提高花后干物质生产积累能力, 提高粒叶比和粒重叶比, 协调库源关系。龚金龙等^[9]认为施硅对武运粳24和淮稻9号具有显著的增产效果, 较对照增产4.59%~19.54%, 随硅肥施用时期的推迟, 产量先增后减, 有效分蘖临界叶龄期追硅产量最高, 其次为拔节期追硅, 其余依次为有效分蘖期追硅、基施硅、抽穗期追硅和不施硅处理。马朝红等^[19]研究表明硅、锌肥配合施用对水稻生长有明显的促进作用。与对照相比, 水稻有效穗数平均提高8.6%, 空壳率下降7.1%。硅、锌肥配合施用对水稻千粒重无明显影响。本试验结果表明优良食味粳稻在不同时期施用锌硅肥较对照产量均有所增加, 在倒四叶期单施锌肥增产幅度最大, 2015年与2016年南粳2704增产4.70%、7.82%, 南粳9108增产5.50%、5.39%。各处理的平均产量(表3)表现为, 单施锌肥> 单施硅肥> 锌肥硅肥配施; 3种不同的施肥方式条件下2015年南粳2704获得的平均产量分别为9.68、9.54和9.46 t hm^-2, 南粳9108获得的平均产量分别为10.433、10.32和10.16 t hm^-2; 2016年南粳2704分别为9.32、9.20和9.04 t hm^-2, 南粳9108分别为9.97、9.90和9.78 t hm^-2。同时本研究发现在单施锌肥, 锌硅肥配施条件下均以倒四叶期施用获得产量最高, 2015年南粳2704产量分别达9.74 t hm^-2、9.54 t hm^-2, 南粳9108产量分别达10.49 t hm^-2、10.28 t hm^-2; 2016年南粳2704产量分别达9.44 t hm^-2、9.17 t hm^-2, 南粳9108产量分别达10.11 t hm^-2、9.92 t hm^-2。而在单施硅肥条件下以有效分蘖期施用获得产量最高, 2015年南粳2704为9.60 t hm^-2, 南粳9108为10.43 t hm^-2; 2016年南粳2704为9.27 t hm^-2, 南粳9108为10.02 t hm^-2。从两年的数据来看均以南粳9108平均产量最高, 2015年达10.28 t hm^-2, 2016年达9.86 t hm^-2, 原因可能是南粳9108生育期长(表1), 尤其是拔节时期长于南粳2704, 从而使其干物质积累多。从产量构成因素上分析, 在倒四叶期单施锌肥, 总体颖花量、千粒重、结实率三大指标虽均未达到最高水平, 但三者之间相互协调使得群体生长较为合理最终产量显著高于其他处理; 在单施锌肥, 锌硅肥配施条件下, 两年两品种在倒四叶期总颖花量最高, 而单施硅肥在有效分蘖期总颖花量最高, 与其他处理相比其穗大粒多, 产量较高。本研究也发现单施锌肥的增产效果要优于锌硅肥配施, 单施锌肥的平均总颖花量远高于锌硅肥配施, 但两处理之间的平均结实率和平均千粒重相差甚少, 最终平均产量表现为单施锌肥高于锌硅肥配施。商全玉等^[24]研究表明, 在中等硅用量(180~240 kg hm^-2)下粳稻增产效益最明显, 硅用量过高或过低均降低产量, 而张国良等^[20]研究表明, 水稻产量随硅肥用量的增加呈先增加后降低的趋势, 以施硅量为225.0 kg hm^-2处理时产量最高, 硅肥用量过高产量反而低于不施硅的对照处理。因此, 施用锌硅肥造成总颖花量差异的原因可能是受锌硅肥施用量的影响, 但有关具体原因, 还有待进一步研究。2016年由于受到天气影响使得结实率和千粒重降低, 导致各处理间产量与2015年相比有所下降, 但总体趋势与2015年一致。

稻米品质性状受品种的遗传特性控制, 也受生态环境条件、栽培技术和加工条件等综合因素的影响, 其中生态环境条件的影响是通过影响谷粒胚乳细胞发育、内部生理生化过程和籽粒灌浆动态变化等发挥作用的^{[21, 22]}。前人已对锌硅肥对稻米品质的影响做过大量研究。黄锦霞等^[23]认为施锌能显著提高桂香占、培杂软香和华粳籼74的糙米率, 提高5个品种香稻的整精米率; 施锌能显著降低桂香占和培杂软香的垩白粒率, 降低培杂软香的垩白度, 但显著增加了品14、品15和华粳籼74的垩白面积, 降低了5个香稻品种稻米的胶稠度而提高了直链淀粉含量。商全玉等^[24]研究表明施用硅肥能显著改善稻米品质, 主要表现为稻米的糙米率、精米率和整精米率显著提高, 稻米的垩白粒率和垩白度显著降低。金正勋等^[25]认为适当施用硅肥确实有利于降低稻米直链淀粉含量, 进而提高稻米蒸煮食味品质。本研究表明, 不同时期施用锌硅肥各处理糙米率均有所降低, 但差异不显著; 而精米率和整精米率显著增加; 在有效分蘖期单施锌肥、单施硅肥和配施锌硅肥的精米率增加幅度最大, 而锌硅肥配施条件下为移栽期; 单施硅肥条件下为倒四叶期; 不同时期锌硅肥的施用使稻米的垩白率、垩白度有不同程度的降低; 在倒二叶期施用锌硅肥能够使外观品质显著提高。可见施用锌硅肥能够不同程度地改善优良食味粳稻的加工和外观品质。而锌硅肥对其营养品质中的蛋白质含量和蒸煮食味品质中的直链淀粉含量影响不一, 但是能够提高稻米蒸煮食味品质的胶稠度、口感和食味值, 且均以倒二叶期单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施增加幅度最大, 且以倒二叶期单施锌肥的食味值最优。直链淀粉含量与米饭质地的多项物理特性尤其是硬度、凝聚性和黏度具有十分密切的关系, 稻米中直链淀粉含量过高或过低, 米饭品质均较差^{[26, 27]}, 降低蛋白质含量有助于改善稻米的食味品质^{[28, 29, 30]}, 在本试验条件下于倒二叶期施用锌硅肥是可以降低蛋白质含量的, 可在适宜范围内增加直链淀粉含量而使优良食味粳稻食味值达到最佳, 起到保优的效果, 但有关机制机理有待进一步研究。陈书强等^[31]研究认为食味值与峰值黏度、热浆黏度、崩解值、冷胶黏度和回复值呈极显著正相关, 与消减值、峰值时间和起浆温度呈极显著负相关。从本研究结果来看, 在倒二叶期单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施可以显著升高最高黏度、崩解值, 降低消减值; 相关分析表明, 食味值与最高黏度和崩解值呈极显著正相关, 与消减值呈极显著负相关。因此, 结合产量和品质两方面综合分析, 在倒二叶期单施锌肥、单施硅肥、锌硅肥配施能够增加产量的同时大幅度增加食味品质、降低外观品质起到增产保优效果。原因可能是在倒二叶期水稻正处于颖花分化期, 施用锌硅肥一方面促进了颖花分化, 另一方面影响叶绿素的含量, 直接或间接地参与了光合作用中叶绿素的合成, 为后期的灌浆与结实提供了物质基础。同样, 在倒二叶期施用锌肥使得食味值变优, 可能是由于施入的锌调控了控制直链淀粉含量的基因及对直链淀粉的相关合成酶起了一定作用, 改变了直链淀粉的结构与含量。但具体原因还需深入研究。

4 结论

不同时期施用锌硅肥对优质食味粳稻产量和品质有显著影响, 可以显著提高产量, 增加精米率和整精米率, 降低垩白率和垩白度, 增加稻米的胶稠度、口感、食味值、最高黏度和崩解值, 降低消减值。综合来看, 倒四叶期施用锌肥对优良食味粳稻产量效果最佳; 对稻米的蒸煮食味品质倒二叶期施用锌硅肥较为适宜。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

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