孫 穎，王旭東，王 鶯，泮吳潔，陸榮杰，阮忠強(qiáng)，屠雯雯

（浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江臨安311300）

硅磷配施對水稻土中速效養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的影響

孫 穎，王旭東，王 鶯，泮吳潔，陸榮杰，阮忠強(qiáng)，屠雯雯

（浙江農(nóng)林大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院 浙江省森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)與固碳減排重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江臨安311300）

為探討硅肥添加對磷肥利用率的提高效應(yīng)，采用盆栽試驗(yàn)的方法，分別設(shè)立硅肥和磷肥3個(gè)不同水平［二氧化硅施用量分別為0（低），0.25（中），0.50（高）g·kg-1，五氧化二磷施用量分別為0（低），0.2（中），0.4（高）g·kg-1］，共9個(gè)處理，研究不同硅磷配施比例對水稻Oryza sativa土中速效養(yǎng)分和水稻產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：硅磷配施提高了土壤pH值、堿解氮、有效磷和速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。在低磷和中磷條件下，有效硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著硅磷配施水平的提高而提高；但高磷條件下，趨勢不明顯。硅磷配施也提高了水稻收獲期的植株干物質(zhì)積累總量和糙米產(chǎn)量。在低硅和中硅（或低磷和中磷）水平下，隨著磷肥（或硅肥）的施用，干物質(zhì)質(zhì)量隨之增加，但在高硅（或高磷）水平下有減少趨勢。在低硅和中硅水平下，水稻產(chǎn)量隨著磷肥水平的提高而增加，在中硅高磷配施處理下達(dá)到最高。因此，本試驗(yàn)土壤有效磷為37 mg·kg-1，有效硅為157 mg·kg-1條件下，硅磷配施能夠顯著提高水稻土中有效磷及其他有效養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、水稻干物質(zhì)總質(zhì)量和糙米產(chǎn)量。表4參13

土壤學(xué)；硅磷配施；水稻土；速效養(yǎng)分；產(chǎn)量

水稻Oryza sativa是重要的糧食作物，就栽培面積和總產(chǎn)量而言，在世界糧食作物生產(chǎn)中排名第2位。在中國，水稻生產(chǎn)尤為重要，稻谷產(chǎn)量占全國糧食總產(chǎn)量的40.43%［1］。中國的水稻土存在養(yǎng)分缺乏問題，其中磷的缺乏情況尤為嚴(yán)重［2］。磷作為植物生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)元素之一，不僅是植物體內(nèi)許多重要化合物的組分，而且在作物的產(chǎn)量和品質(zhì)形成等方面都有著重要的作用［2］。但是磷肥進(jìn)入土壤中易被固定，當(dāng)季利用率只有10%～25%，因此，大量施用磷肥是解決土壤缺磷、維持和提高產(chǎn)量的傳統(tǒng)途徑。但磷肥是以磷礦為原料生產(chǎn)的化肥，而磷礦屬不可再生資源，過量施磷會(huì)造成磷源浪費(fèi)枯竭、環(huán)境污染以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加等一系列問題［3］。因而如何提高磷肥利用率是當(dāng)前亟需解決的重要課題和熱點(diǎn)問題［4］。1926年，美國Sommer率先提出硅是水稻良好生長所必需的元素之后，人們對硅元素的研究逐漸受到重視［5］。研究發(fā)現(xiàn)，水稻施硅能改善植株體內(nèi)的營養(yǎng)條件，增加生育后期植株功能葉的葉綠素含量和水稻根系活力［6］；提高稻米香味和整精米率，改善加工品質(zhì)，提高稻米蒸煮品質(zhì)［7］。20世紀(jì)50年代在應(yīng)用含硅爐渣改良退化稻田成功后，有關(guān)土壤和水稻中硅的研究文獻(xiàn)日漸增多。70年代后，一些主要產(chǎn)稻國已將施用硅肥作為提高水稻產(chǎn)量的重要措施［8-9］。近年研究發(fā)現(xiàn)，硅可以加強(qiáng)水稻抗病性，而磷則可以提高水稻的光合作用，兩者同時(shí)作用可提高產(chǎn)量［8］；在磷肥施用的基礎(chǔ)上增施硅肥，可以提高水稻植株對磷的吸收，提高磷肥利用率［8］。國內(nèi)研究表明：硅磷混合施用能夠提高土壤酶活性［10］，增強(qiáng)光能利用率和水分利用率，減少葉面蒸騰，有利于碳水化合物的合成與運(yùn)轉(zhuǎn)，增強(qiáng)水稻土中磷元素的解吸，提高水稻土磷活性［11］。由此可見，硅磷配施對于水稻的生長和產(chǎn)量形成均有積極作用。盡管對于硅和磷對水稻產(chǎn)量的影響有不少研究，但不同比例硅磷肥配施的互作研究則鮮見報(bào)道。因此，本研究采用盆栽試驗(yàn)，研究不同比例硅磷配施對水稻土中速效養(yǎng)分和水稻生長的影響，為水稻磷、硅肥的合理配施提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2013年4月至2013年8月在浙江農(nóng)林大學(xué)東湖校區(qū)進(jìn)行（29°56′～30°27′N，118°51′～119° 52′E）。該地屬中緯度北亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和，雨水充沛，氣候在垂直方向上差異懸殊。多年平均氣溫為15.8℃，歷年平均日照1 939.0 h，無霜期234.0 d。供試土壤取自該校試驗(yàn)基地，為典型紅壤。供試土壤基本理化性質(zhì)為：pH 5.34，有機(jī)質(zhì)25.80 g·kg-1，全氮1.69 g·kg-1，堿解氮100.70 mg·kg-1，有效磷37.15 mg·kg-1，速效鉀62.29 mg·kg-1，有效硅157.28 mg·kg-1。試驗(yàn)中施用的硅肥為硅酸鈉（含二氧化硅25%），磷肥為磷酸二氫鈣（含五氧化二磷50%），氮肥為尿素（含純氮46%），鉀肥為氯化鉀（含氧化鉀60%）。所用水稻品種為 ‘嘉育253’。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)硅肥水平，3個(gè)磷肥水平，共9個(gè)處理（表1）。5盆·處理-1。土壤按8.5 kg·盆-1裝入塑料盆中。試驗(yàn)前取土后粉碎均勻，風(fēng)干后按不同的處理與肥料混勻后裝盆，加水沉實(shí)后待用。硅、磷、鉀肥均作為基肥一次性施入，其中鉀肥施用量為氧化鉀（K2O）0.25 g·kg-1（風(fēng)干土），氮肥基肥施入量為純氮（N）0.20 g·kg-1（風(fēng)干土），分蘗期追施同樣質(zhì)量分?jǐn)?shù)氮肥。移苗后水稻定植4株·盆-1，栽培管理方式參照大田。

表1 不同施肥處理及施肥方案Table 1 Different treatments of fertilization application and designing scheme

1.3 樣品采集及分析方法

1.3.1 樣品采集 水稻于2013年8月10日成熟收獲，5盆重復(fù)中隨機(jī)抽取3盆考種記產(chǎn)、采集土樣及水稻樣品供實(shí)驗(yàn)室分析。土壤樣品采集：均勻收集盆栽中的水稻土，風(fēng)干后粉碎過篩，分別保留過2 mm孔徑粗土及過1 mm孔徑細(xì)土。植物樣品采集：將成熟的水稻收割，并根據(jù)不同的器官分為：劍葉、其余葉、莖、鞘、穗軸、殼及糙米，烘干粉碎后，裝入塑封袋中備用。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)分析方法 堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷采用氟化銨-氯化氫（NH4F-HCl）浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測定；有效硅采用醋酸鈉-乙酸（NaOAc-HOAc）緩沖液提取有效態(tài)硅，分光光度計(jì)法測定其中的硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 硅磷配施對水稻土pH值和速效養(yǎng)分的影響

2.1.1 硅磷配施對土壤pH值的影響 跟試驗(yàn)前比較，所有處理土壤pH值都有所提高，原因是淹水后造成。在低硅和中硅水平下，隨施磷量的增加，pH值有增加趨勢，但高硅水平下無明顯規(guī)律。在相同磷水平下，隨施硅量增加，pH值呈上升趨勢，且各處理之間差異達(dá)顯著水平（表2）。

2.1.2 硅磷配施對土壤堿解氮的影響 除高硅低磷（SihP0）和高硅中磷（SihPm）外，在相同硅水平下，隨著施磷量的增加，土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，尤其在中硅水平下，處理之間差異達(dá)顯著水平。在相同的低磷和中磷水平下施硅量的多少并不影響土壤堿解氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（表2），但在高磷水平下，隨著施硅量的增加，土壤堿解氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)出現(xiàn)先增加后降低趨勢，其中在中硅高磷水平下質(zhì)量分?jǐn)?shù)為最高，與對照相比，差異顯著。

2.1.3 硅磷配施對土壤有效磷的影響 在同一磷肥水平下，隨著施硅量的增加，土壤中有效磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加，各處理之間差異顯著（表2）。在相同硅肥水平下，隨著施磷量的增加，土壤中有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，但高磷高硅水平下，則有下降趨勢。其中，高硅高磷（SihPh）下土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，硅磷配施效應(yīng)顯著。

2.1.4 硅磷配施對土壤速效鉀的影響 低硅水平下，隨著施磷量的增加，土壤速效鉀有減少趨勢，但差異不顯著；中硅水平下，隨施磷量的增加，土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加顯著；而高硅水平下，不同供磷水平對土壤速效鉀的影響較?。ū?）。相同的低磷（不施磷肥）水平下，低硅和中硅處理之間的土壤速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)無變化，而高硅處理則顯著提高，在中磷和高磷水平下，隨著施硅量的增加，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著提高，硅磷配施效果明顯。

表2 不同硅磷配施條件下水稻土pH值和速效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Soil pH value and available nutrients contents under different levels of Si and P application

2.1.5 硅磷配施對土壤有效硅的影響 在同一硅肥水平下，增施磷肥提高了土壤中有效硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但中磷和高磷之間無顯著差異。同一磷肥水平下，隨著施硅量的增加，土壤有效硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著增加，其中高硅高磷水平下的土壤有效硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為最高（表2），說明硅肥施用可顯著提高土壤中有效硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

2.2 硅磷配施對水稻各部位干物質(zhì)積累的影響

硅磷配施對劍葉、其余葉影干物質(zhì)質(zhì)量無明顯影響，但顯著地提高了穗部和水稻的總干物質(zhì)質(zhì)量。在低硅水平下，隨施磷量的提高，水稻的穗部及干物質(zhì)總質(zhì)量增加明顯，但在相同的中硅和高硅水平下，隨著施磷量的增加，干物質(zhì)總質(zhì)量呈現(xiàn)先增高再下降趨勢（表3）。在同一磷肥水平下，隨硅肥水平的提高，水稻干物質(zhì)總質(zhì)量變化趨勢相似，即在中硅中磷水平下最高。

水稻的穗部質(zhì)量變化表現(xiàn)出與干物質(zhì)總質(zhì)量相似的規(guī)律，即在同一磷肥水平情況下，施硅量的增加會(huì)顯著提高穗量，但在同一硅肥水平下，過高的磷素供應(yīng)則有降低趨勢。

表3 硅磷配施對水稻各部位干物質(zhì)積累的影響Table 3 Effect of mixing fertilization of Si and P on dry matter weightin different rice organs

2.3 硅磷配施對水稻產(chǎn)量性狀的影響

低硅水平下，隨著施磷量的增加，糙米和株高都呈現(xiàn)上升的趨勢，特別是糙米的產(chǎn)量顯著提高（表4）。在中硅水平下，趨勢相似。而在高硅水平下，隨磷肥施用的增加，效果不明顯（表4）。在低磷和中磷水平下，糙米的產(chǎn)量隨著硅肥使用量的增加有明顯提高，特別是低磷水平下，施硅各處理之間差異顯著，但高磷條件下，隨著施硅量的增加，產(chǎn)量有降低趨勢（表4）。其中，中硅高磷（SimPh）處理下，糙米產(chǎn)量達(dá)到最高。

表4 硅磷配施對水稻產(chǎn)量性狀的影響Table 4 Effects of mixing fertilization of Si and P on rice grain yield properties

3 討論與結(jié)論

已有研究表明：硅、磷元素由于化學(xué)性質(zhì)相似，存在著相互促進(jìn)肥效的關(guān)系［10-12］。在本試驗(yàn)中，硅磷配施后水稻土中的堿解氮、有效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有不同程度的提高，為水稻生長發(fā)育提供了養(yǎng)分基礎(chǔ)。但需要注意的是，過高的硅肥施加則可能產(chǎn)生負(fù)作用，如在本試驗(yàn)中，土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)在高硅添加下有降低趨勢。此外，硅磷互作還能提高水稻土壤的pH值，這可能由于本試驗(yàn)中所用硅肥為堿性，也是硅肥在酸性水稻土上肥效顯著的原因之一。另外，從本實(shí)驗(yàn)中可以看出：水稻施用硅肥后，土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加明顯，并且在高硅高磷處理中，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最高（20.33 mg·kg-1），相比于低硅高磷，其處理效果明顯。這主要是因?yàn)楣枇紫嗨频幕瘜W(xué)性質(zhì)，施用硅肥后土壤固定和吸附部分硅，從而減少了土壤對磷的吸附和固定，使得土壤中釋放較多的有效磷，從而提高了土壤磷酸鹽的有效性，這與前人的研究結(jié)果一致［11］。

硅能使水稻體內(nèi)磷酸的移動(dòng)順利進(jìn)行，在磷酸鹽供應(yīng)量少時(shí)，可促進(jìn)稻體內(nèi)磷酸利用率的提高［12］，但是一旦硅的供給不足則會(huì)引起生育不良，諸如稻葉似柳條一樣下垂，分蘗以及每穗上的小穗數(shù)減少，結(jié)實(shí)率降低，產(chǎn)量下降等現(xiàn)象［13］。水稻施用硅肥增產(chǎn)效果與土壤有效硅含量的相關(guān)性，國內(nèi)外有一定的報(bào)道，但由于地區(qū)和土壤質(zhì)地的不同，其試驗(yàn)結(jié)果也有差別。黑龍江農(nóng)科院通過試驗(yàn)得出：土壤有效硅為200.00～300.00 mg·kg-1以下時(shí)，施用硅肥有效；吉林、遼寧、山東等地的試驗(yàn)結(jié)果表明：土壤有效硅為200.00 mg·kg-1以下時(shí)，施用硅肥有效；河南省硅肥工程技術(shù)研究中心在華北平原上的試驗(yàn)結(jié)果表明：土壤有效硅達(dá)300.00 mg·kg-1時(shí)，施用硅肥仍有效。南方地區(qū)的研究結(jié)果與北方有所差異，如浙江嵊縣農(nóng)科所試驗(yàn)表明，在當(dāng)?shù)赝寥烙行Ч璐笥?00.00 mg·kg-1時(shí)，施用硅肥增產(chǎn)效果不明顯［5，8-9］。

長期栽種水稻的土壤，由于每年均有大量的有效硅被吸收，另有一部分有效硅淋洗損失，很可能導(dǎo)致水稻土缺硅。本試驗(yàn)中，土壤有效磷為37.15 mg·kg-1，有效硅為157.28 mg·kg-1條件下，施用硅肥和磷肥后，顯著提高了水稻干物質(zhì)總質(zhì)量和糙米產(chǎn)量，說明硅肥施加仍有效果。本試驗(yàn)結(jié)果還表明：硅磷配施效果比單施用磷肥，或者單施硅肥效果好。硅磷配施能夠顯著提高水稻土中有效磷及其他有效養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其中在中硅高磷的處理下，水稻獲得最高產(chǎn)量。由此說明：硅肥和磷肥配施效果明顯，但硅磷互作的效應(yīng)在中硅高磷下最為顯著，過高的硅肥供應(yīng)則有使產(chǎn)量下降趨勢。因此，在實(shí)際大田應(yīng)用中，要結(jié)合當(dāng)?shù)赝寥赖亓l件下，注意硅磷配施的合理比例和用量。

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Soil available nutrients and rice yield with silicon and phosphorus fertilization

SUN Ying,WANG Xudong,WANG Ying,PAN Wujie,LU Rongjie,RUAN Zhongqiang,TU Wenwen
（Zhejiang Provincial Key of Carbon Cycling in Forest Ecosystems and Carbon Sequestration,School of Environmental and Resource Sciences,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

It had been confirmed that silicon（Si）could enhance P efficiency in paddy soil,but the interactional effect of different ratio of Si and P fertilization was rarely documented.Therefore,the study aims to understand the effects of fertilization with different ratios of Si and P on soil fertility and rice yield.Three levels of Si and P fertilizers treatments were carried out through a pot experiment（0,m and h mean light,moderate and high treatments respectively）,nine different treatments included Si0P0,Si0Pm,Si0P0,SimP0,SimPm,SimPh,SihP0,SihPm, SihPh.Sodium silicate and calcium dihydrogen phosphate were used as Si and P fertilizers respectively.Each treatment had five replications and random arranged.After rice harvest,soil samples（about 1 kg fresh weight）were collected from each pot,air dried and sieved through a 2 mm stainless steel screen,then stored for pH, available nitrogen（N）,phosphorus,potassium （K）and silicon analysis.Rice yield components were also determined.The data was analyzed in Microsoft 2003,SPSS 18.0（ANOVA）.Means were tested using the least significant difference（LSD）with a significance of P＜0.05.The soil pH value was significantly increased with the amount of P fertilization when compared with Si0P0treatment under light and moderate Si level,but showedno difference under high Si level.Under the same P level,the soil pH value was significantly increased with the application amount of Si.Under moderate Si level,the content of available N was significantly increased with the application amount of P,whereas,the amount of Si fertilization showed no significant effect on available N under the same P level.The available P was significantly increased with the application amount of Si under the same P level.The highest available P content occurred with treatment SihPh.Under moderate Si level,the available K was significantly increased with the application amount of P,but showed no difference under light and high Si level.Available Si was significantly increased with light and moderate P application. Under light and moderate Si or P level,the rice dry matter weight increased significantly with the application amount of Si or P.Rice grain yield increased significantly with the P application amount under light and moderate Si application.The highest grain yield for the nine treatments occurred with SimPhwhich increased by 74.78%compared with Si0P0.In this pot experiment,application of moderate Si with P fertilization could enhance the soil pH,available N,P,K and Si,rice dry matter weight and grain yield in paddy soil.There had significant interaction between different amount of Si and P applying.［Ch,4 tab.13 ref.］

soil science;silicon and phosphorus fertilization;paddy soil;available nutrients;grain yield

S157.4+1

A

2095-0756（2014）04-0551-06

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.04.009

2014-10-14；

2014-11-27

浙江農(nóng)林大學(xué)人才啟動(dòng)基金資助項(xiàng)目（2008FR003）；浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃暨新苗人才計(jì)劃資助項(xiàng)目（2014R412006）；浙江農(nóng)林大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（201303002）

孫穎，從事土壤與植物營養(yǎng)研究。E-mail：408271770@qq.com。通信作者：王旭東，副教授，博士，從事土壤與植物營養(yǎng)研究。E-mail：wangxd@zafu.edu.cn