楊國英 郭智 盛婧 王國棟 王鑫 陳留根

（江蘇省農業(yè)科學院循環(huán)農業(yè)研究中心/農業(yè)農村部種養(yǎng)結合重點實驗室，南京210014；第一作者：18260410518@163.com；*通訊作者：chenliugen@sina.com）

隨著經濟的發(fā)展和生活水平的改善，人們對稻米品質的要求越來越高，通過栽培技術實現水稻增產和改善稻米品質是主要途徑之一[1]。硅是僅次于氮、磷、鉀的第四大營養(yǎng)元素。水稻作為喜硅作物，施用硅肥可提高其產量，改善稻米品質[1-3]。因此，研究硅肥施用對水稻產量和品質的影響具有重要意義。以往研究多數是關于硅肥土施對水稻生長發(fā)育及產量和品質的影響[1-4]。有關不同時期施用硅肥對水稻產量和品質影響的研究有一些報道，但結果不盡一致。茆衛(wèi)華等[5]研究了不同時期噴施葉面硅肥對水稻產量影響時得出，噴施葉面硅肥可增加有效穗數、穗粒數、結實率，使產量增加5.0%～8.0%，其中拔節(jié)期噴施葉面硅肥的增產效果要好于抽穗期。王艷紅等[6]通過研究不同生育時期噴施葉面硅肥對水稻產量及其構成因子的影響得出，噴施葉面硅肥提高了有效穗數、每穗總粒數、結實率、千粒重，產量增加1.5%～13.2%，其中分蘗盛期噴施比分蘗初期、抽穗期噴施增產顯著。杜同慶等[7]研究認為，噴施硅肥使水稻產量提高0.7%～3.2%，產量增加的主要原因是穗粒數和千粒重增加，其中拔節(jié)期和孕穗期2 次噴施硅肥產量增幅最大，其次為孕穗期噴施，拔節(jié)期噴施增產效果最小。朱薇等[8]研究表明，葉面噴施硅肥對水稻產量有較大的提升作用，水溶性硅肥在拔節(jié)期和抽穗期噴施2 次的處理產量略高于拔節(jié)期1 次噴施處理。

有關不同生育時期噴施硅肥對稻米品質的影響研究已有一些報道。張磊等[9]研究認為，孕穗期噴施硅肥可增加精米率、整精米率，降低堊白、直鏈淀粉含量，對稻米品質有明顯改善作用。杜同慶等[7]分別研究了拔節(jié)期、孕穗期、拔節(jié)期+孕穗期噴施硅肥處理對稻米品質的影響，認為不同生育時期噴施硅肥均提高了精米率、整精米率和蛋白質含量，降低了堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量。任海等[10]研究了苗期、拔節(jié)期+抽穗期、苗期+拔節(jié)期+抽穗期噴施硅肥處理對稻米品質的影響時也得出，不同生育時期噴施硅肥均使稻米堊白粒率、堊白度降低，同時提高了糙米率、精米率和整精米率。

綜上所述，葉面噴施硅肥對水稻具有增產作用，同時提高加工品質和外觀品質，對蒸煮食味品質也有一定的改善作用。目前關于不同生育時期施用硅肥對優(yōu)質食味粳稻產量和品質影響的研究較少，更缺乏系統(tǒng)的比較研究。因此，本研究探討了不同生育時期施用硅肥對優(yōu)質食味粳稻產量和品質的影響，并采用主成分分析進行綜合評價，確定優(yōu)質食味粳稻適宜的硅肥施用方式，為優(yōu)良食味粳稻合理施硅提供理論基礎和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選用由江蘇省農業(yè)科學院選育的常規(guī)遲熟優(yōu)良食味中粳稻品種南粳9108 為試材。硅肥選用山東淄博山佳硅鋁新材料股份有限公司生產的“魯佳1 號”水溶硅肥（SiO2＞20%）。

1.2 試驗設計

試驗于2018 年6—10 月在江蘇省農業(yè)科學院溧水植物科學基地進行，試驗點年均氣溫15.5℃，年均日照2 145.8 h，年均降雨量1 036.9 mm，年無霜期237 d，水稻生長期間平均溫度、濕度、日均凈輻射和降雨量見表1。試驗田土壤屬黃棕壤，基本理化性狀為：pH 值6.21，有機質16.62 g/kg，全氮0.87 g/kg，全磷0.24 g/kg，堿解氮35.16 mg/kg，速效磷11.84 mg/kg，速效鉀89.23 mg/kg。

采用隨機區(qū)組試驗設計，共設置8 個處理：不施肥（CK1）、常規(guī)施肥（CK2）、常規(guī)施肥+硅肥浸種（T1）、常規(guī)施肥+硅肥浸種+苗期噴施硅肥15 kg/hm2（以SiO2計）（T2）、常規(guī)施肥+硅肥浸種+拔節(jié)期噴施硅肥15 kg/hm2（T3）、常規(guī)施肥+硅肥浸種+抽穗期噴施硅肥15 kg/hm2（T4）、常規(guī)施肥+硅肥浸種+苗期20%、拔節(jié)期30%、抽穗期50%噴施硅肥15 kg/hm2（T5）、常規(guī)施肥+硅肥浸種+苗期1/3、拔節(jié)期1/3、抽穗期1/3 噴施硅肥45 kg/hm2（T6）。每個處理3 次重復，共24 個小區(qū)，每個小區(qū)面積30 m2。為了防止養(yǎng)分和水分的交換，試驗大區(qū)間以土?。ㄋ芰媳∧ぐ。└糸_。

5 月16 日播種，6 月20 日移栽，栽插規(guī)格為30 cm× 13 cm，每叢插3～4 苗。

常規(guī)施肥為當地大田高產施肥水平，氮（N）肥用量330 kg/hm2，磷（P2O5）肥用量90 kg/hm2，鉀（K2O）肥用量135 kg/hm2。磷肥全作基肥，以復合肥形式施入；鉀肥作基蘗肥、促花肥施用，以KCl 形式施入；氮肥中基蘗肥∶穗肥=6∶4。其他栽培措施同當地水稻高產栽培。

表1 水稻生長期間平均溫度、濕度、日均凈輻射和降雨量

1.3 測定項目及方法

1.3.1 產量及產量構成因素

在水稻成熟前10 d 左右調查各小區(qū)群體單位面積穗數（每小區(qū)50 叢），根據平均每叢穗數，選取有代表性稻株10 叢，人工脫粒后計算平均每穗粒數。以水漂法區(qū)分飽粒和空秕粒，在堊白儀上區(qū)分空粒和秕粒，分別統(tǒng)計飽粒、秕粒和空粒數，據此計算飽粒率、空粒率和秕粒率，飽粒烘干至恒質量后稱重。成熟期每個處理取樣2 m2，測定各小區(qū)水稻實際產量。

1.3.2 源強度、庫強度和源庫比

根據單位面積穗數、每穗穎花數、千粒重，計算庫容量[11]。源強度用成熟期總生物量表示。庫容量=單位面積穗數×每穗粒數×粒重；源庫比=成熟期總生物量/庫容量。

1.3.3 稻米品質

參照GB/T17891-1999《優(yōu)質稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度、膠稠度等。采用瑞典FOSS 公司生產的1241 型近紅外快速品質分析儀測定精米蛋白質含量、直鏈淀粉含量。

1.3.4 淀粉黏滯譜（RVA）分析

采用澳大利亞Newport Scientific 儀器公司生產的Super 3 型RVA 快速測定淀粉黏滯譜特征參數，用TWC（Thermal Cy-clefor Windows）配套軟件分析。按照美國谷物化學家協(xié)會（AACC）規(guī)程（1995261202）和RACI 標準方法測定：當米粉含水量為12%時，樣品量為3 g，蒸餾水為25 g。在攪拌過程中，罐內溫度50℃下保持1 min，以11.84℃/min 的速度升溫至95℃（3.8 min）并保持2.5 min，再以11.84℃/min 的速度下降至50℃并保持1.4 min。攪拌器的轉動速度在起始10 s 內為960 轉/min，之后保持在160 轉/min。稻米RVA 譜特征參數包括最高黏度、最終黏度、熱漿黏度、消減值及崩解值等。

表2 不同生育時期施用硅肥對南粳9108 產量及其構成因素的影響

表3 不同生育時期施用硅肥對南粳9108 庫容量、源強度和源庫比的影響

1.4 數據分析

用Microsoft Excel 2010 錄入和整理數據，用SPSS軟件進行統(tǒng)計分析，采用LSD 法進行多重比較，采用Origin 進行作圖。

2 結果與分析

2.1 施用硅肥對優(yōu)質食味粳稻產量及其構成因素的影響

由表2 可知，施用硅肥均有一定的增產作用，但不同時期施用的增產效果存在差異。與CK2 相比，T6、T5、T3、T4 處理產量分別增加7.1%、4.2%、3.6%、2.7%，差異顯著；T1 和T2 處理略有增加，差異不顯著。

從水稻產量構成因素來看，施硅肥能協(xié)調提高單位面積穗數、每穗穎花數、結實率和千粒重，較CK2 分別增加0.2%～2.2%、0.2%～3.1%、0%～0.8%、0%～0.9%（表2）。與CK2 相比，T1、T2 和T4 處理的單位面積穗數增幅較小，而T3、T5 和T6 處理的增幅較大，分別為1.2%、1.3%和2.2%。T1、T2、T4 處理的每穗穎花數與CK2 處理差異不顯著，而T3、T5、T6 處理較CK2 顯著增加，其增幅分別為2.1%、1.8%和3.1%。與CK2 相比，T6 處理的千粒重顯著增加0.9%，而其他施硅處理與CK2 差異不顯著。結實率在不同硅肥處理間差異不顯著。不同硅肥處理下，單位面積穗數、每穗穎花數、千粒重和結實率變異系數分別為5.84%、7.40%、0.46%和0.38%，表明不同硅肥處理下每穗穎花數對產量影響最大，其次是單位面積穗數。因此，在穩(wěn)定提高單位面積穗數的基礎上，通過主攻大穗，并促進庫容的充實，是葉面噴施硅肥增產的主要途徑。

2.2 施用硅肥對優(yōu)質食味粳稻源庫關系的影響

由表3 可知，施用硅肥不同程度提高了水稻庫容量、源強度和源庫比，較CK2 分別增加0.4%～6.2%、1.1%～28.6%、0.7%～21.1%。與CK2 相比，T1、T2 處理的庫容量略有增加，但差異不顯著；T3、T4、T5 和T6 處理顯著高于CK2，增幅分別為3.4%、2.0%、3.7%和6.2%。以上數據表明，拔節(jié)期、抽穗期噴施硅肥對庫容量的影響顯著高于苗期，苗期、拔節(jié)期和抽穗期噴施3 次硅肥處理（T5 和T6）對庫容量的增加效果好于噴施1 次的處理（T2、T3、T4）。與庫強度類似，T1 和T2 處理的源強度和源庫比較CK2 增幅較小，而T3、T4、T5 和T6 處理較CK2 顯著增加。與CK2 相比，T3、T4、T5 和T6 處理的源強度分別增加23.0%、20.3%、25.0%和28.6%，源庫比分別增加18.9%、18.0%、20.6%和21.1%。

2.3 施用硅肥對優(yōu)質粳稻品質的影響

2.3.1 對加工品質和外觀品質的影響

由表4 可知，T1、T2 處理的糙米率、精米率及整精米率與CK2 相比差異均不顯著，表明硅肥浸種及硅肥浸種+苗期噴施硅肥對稻米加工品質無顯著影響。T3、T4、T5 和T6 處理間的糙米率、精米率及整精米率差異不顯著，但均顯著高于CK2。與CK2 相比，T3、T4、T5 和T6 處理糙米率分別提高0.7%、0.8%、1.0%和0.8%，精米率分別提高2.7%、2.0%、2.2%和2.2%，整精米率分別提高3.2%、2.8%、3.9%和3.3%。

表4 不同生育時期施用硅肥對南粳9108 稻米加工和外觀品質的影響 （單位：%）

表5 不同生育時期施用硅肥對南粳9108 稻米營養(yǎng)與食味品質的影響

從表4 可見，T1、T2 處理對稻米堊白粒率和堊白度的影響不顯著，而T3、T4、T5、T6 處理顯著降低稻米堊白粒率和堊白度。T3、T4、T5、T6 處理稻米堊白粒率較CK2 分別降低33.9%、25.8%、34.4%和35.0%，堊白度分別降低32.9%、18.9%、47.4%和47.8%。此外，T5 和T6 處理的堊白粒率和堊白度要低于T2、T3 和T4 處理，表明噴施3 次硅肥處理較噴施1 次硅肥處理更有利于稻米外觀品質的提升。

2.3.2 對營養(yǎng)與蒸煮食味品質的影響

由表5 可知，不同硅肥處理對稻米蛋白質含量的影響較顯著，而對直鏈淀粉含量和膠稠度的影響不顯著。T1、T2 處理的蛋白質含量與CK2 相比差異均不顯著；T3、T4、T5 和T6 處理間蛋白質含量差異不顯著，但均顯著低于CK2；與CK2 相比，T3、T4、T5 和T6 處理稻米蛋白質含量分別降低8.5%、8.1%、9.6%和10.0%。不同生育時期施用硅肥對稻米直鏈淀粉含量和膠稠度的影響不顯著，但T6 處理稻米膠稠度最大，達77.00 mm，較CK2 顯著增加2.2%。

2.3.3 對淀粉黏滯譜特性的影響

由表6 可知，與CK2 相比，T1、T2、T3、T4 和T5 對稻米淀粉黏滯譜特性的影響不顯著，但T6 處理顯著提高峰值黏度、崩解值、最終黏度。此外，噴施3 次硅肥處理的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值及最終黏度均高于噴施1 次硅肥處理。

2.3.4 施用硅肥處理稻米品質指標的相關性分析

由表7 可知，整精米率與糙米率、精米率、膠稠度呈極顯著的正相關關系；整精米率、精米率、糙米率、膠稠度與堊白粒率、堊白度、蛋白質含量均呈極顯著負相關關系；膠稠度與糙米率、精米率和整精米率均呈極顯著的正相關關系；籽粒蛋白質含量與精米率、整精米率、膠稠度均呈極顯著負相關關系，與堊白粒率、堊白度均呈極顯著正相關關系。源庫比與糙米率、精米率、整精米率、膠稠度呈顯著正相關關系，與堊白粒率、堊白度、蛋白質含量呈極顯著負相關關系。

2.3.5 施用硅肥對優(yōu)質食味粳稻產量和品質的綜合評價

利用主成分分析對不同硅肥處理的效果進行綜合評價。主成分分析得出的3 個主成分的特征值、方差貢獻率、累計方差貢獻率及特征向量如表8 所示。3 個主成分的特征值分別為10.44、6.31 和3.62，方差貢獻率分別為46.98%、28.69%和16.47%，累計方差貢獻率達92.13%，即這3 個主成分涵蓋了原始數據信息總量的92.13%。第一主成分中起主要作用的指標是稻米加工品質、外觀品質和營養(yǎng)品質指標，稱其為稻米品質因子；第二主成分中起主要作用的指標主要包括單位面積穗數、每穗穎花數、水稻產量、庫容量、源強度等，這些指標分別反映了水稻產量形成情況，可稱其為產量形成因子；第三主成分中起主要作用的指標與稻米黏滯譜特性有關的指標，因此把第三主成分稱為淀粉黏滯譜特性因子。

表6 不同生育時期施用硅肥對南粳9108 淀粉黏滯譜特性的影響

表7 主要品質指標的相關性分析

由于3 個主成分作用不同，因此在主成分得分的基礎上利用隸屬函數法進行數值轉換，得到各處理的隸屬函數值和綜合評價值。由圖1 可知，在第一、二主成分上，T6 處理隸屬函數值最高，其次是T5 和T4 處理，T1、T2 隸屬函數值較低，表明T1 和T2 處理對稻米品質和產量提升效果不明顯。在第三主成分上，T6 隸屬函數值最高，T1～T5 處理的隸屬函數值均較低，表明T1～T5 處理對稻米淀粉黏滯譜特性的影響不明顯。根據綜合評價值情況，不同硅肥處理對水稻品質和產量綜合影響的大小依次為T6＞T5＞T4＞T3＞T2＞T1（圖1）。

3 討論

3.1 不同生育時期施用硅肥對優(yōu)質食味粳稻產量的影響

前人研究表明，不同生育時期施用硅肥對水稻均有一定的增產作用。茆衛(wèi)華等[5]研究認為，噴施葉面硅肥對揚輻粳8 號有明顯的增產作用，與對照相比，拔節(jié)期、抽穗期、拔節(jié)期和抽穗期各噴1 次葉面硅肥增產幅度分別為5.2%、3.2%、7.9%。王艷紅等[6]研究認為，與不噴施葉面硅肥相比，分蘗初期、分蘗盛期、抽穗灌漿期噴施葉面硅肥均能顯著增加Y 兩優(yōu)143 產量，其增幅分別為4.5%、13.2%、1.5%。杜同慶等[7]對淮北地區(qū)不同時期噴施硅肥對水稻產量的影響的研究表明，孕穗期噴施硅肥產量最高，較不噴施硅肥增產3.2%，其次是拔節(jié)期+孕穗期噴施硅肥處理，增產1.8%，拔節(jié)期噴施硅肥增產幅度最小，為0.7%。本研究表明，在常規(guī)施肥加硅肥浸種的基礎上噴施硅肥均有一定的增產作用，其增產幅度為0.4%～7.1%，其中拔節(jié)期噴施硅肥增產幅度（T3，3.6%）＞抽穗期噴施硅肥（T4，2.7%）＞苗期噴施硅肥（T2，0.8%）。從產量構成因素來看，與CK2 相比，T2 處理提高了單位面積穗數（增幅為0.7%），T3 處理主要提高了單位面積穗數和每穗穎花數（增幅分別為1.2%和2.1%），T4 處理的每穗穎花數、結實率、千粒重均有不同程度的增加（增幅分別為1.4%、0.7%、0.5%）。不同硅肥處理下，產量的主要變異主要來自單位面積穗數和每穗穎花數（變異系數分別為5.8%和7.4%），因此，單次硅肥噴施處理的產量增幅表現為T3＞T4＞T2。T6 處理的單位面積穗數、每穗穎花數、結實率和千粒重均高于T2、T3、T4 處理，因此其產量增幅達7.1%，高于苗期、拔節(jié)期、抽穗期1 次噴施處理。T5 處理的單位面積穗數、每穗穎花數、結實率和千粒重雖均未達到最高水平，但不同產量構成因素之間較為協(xié)調，使得群體生長也較為合理，因此其增產幅度（4.2%）高于T2、T3、T4 處理。

表8 不同硅肥處理的主成分分析

圖1 不同硅肥處理的各主成分隸屬函數值和綜合評價值（圖a、b、c 分別代表第一主成分、第二主成分、第三主成分隸屬函數值，圖d 代表綜合評價值）

3.2 不同生育時期施用硅肥對優(yōu)質食味粳稻品質的影響

有研究表明，葉面噴施硅肥能改善稻米品質，主要使糙米率、精米率和整精米率顯著提高，堊白粒率和堊白度顯著降低，從而提高稻米的加工品質和外觀品質[9-10]。同時，葉面噴施硅肥還可降低直鏈淀粉含量，提高蛋白質含量，改善營養(yǎng)品質和蒸煮食味品質[7]。本研究表明，在常規(guī)施肥基礎上，硅肥浸種、硅肥浸種+苗期噴施硅肥對稻米加工品質及外觀品質無顯著影響，而常規(guī)施肥加硅肥浸種基礎上，拔節(jié)期噴施硅肥、抽穗期噴施硅肥、苗期+拔節(jié)期+抽穗期噴施3 次硅肥均能提高稻米加工品質，改善外觀品質。此外，苗期+拔節(jié)期+抽穗期噴施3 次硅肥較噴施1 次硅肥更有利于稻米加工品質和外觀品質的提升。陶龍興等[13]研究了庫源關系對稻米品質的影響，他們認為，源庫比大可以明顯提高稻米整精米率，降低稻米的堊白粒率和堊白度。袁繼超等[14]發(fā)現，源庫比降低，灌漿物質供應不足，灌漿速率降低，灌漿期延長，籽粒充實度差；而增加源庫比則使水稻充實度提高，加工品質變優(yōu)。此外，堊白粒率和堊白度與糙米率、精米率、整精米率、膠稠度呈顯著負相關[15-16]。因此，葉面噴施硅肥可能是通過協(xié)調提高源強度和庫容量，提高稻米加工品質，改善稻米外觀品質。直鏈淀粉含量與米飯質地的多項物理特性尤其是硬度、凝聚性和黏度具有十分密切的關系，直鏈淀粉含量過高或過低，米飯品質均較差[17-18]，降低蛋白質含量有助于改善食味品質[19-21]。李小為等[22]研究認為，施硅提高了稻米蛋白質含量，但對直鏈淀粉含量的影響較小。商全玉等[2]研究表明，施硅對北方粳稻直鏈淀粉含量和蛋白質含量的影響均不顯著。本研究中，不同時期施用硅肥對稻米直鏈淀粉含量的影響不顯著，但降低了蛋白質含量。

3.3 不同生育時期施用硅肥對南粳9108 產量和品質影響的綜合評價

由于不同時期施用硅肥對水稻產量和品質的影響存在差異。因此，使用單個或幾個指標很難全面評價不同硅肥施用方式對水稻產量和品質的影響。此外，各單項指標間存在一定的相關性，多指標間容易發(fā)生信息的重疊，且各指標的重要程度不同[23]。因此，有必要運用多元分析方法綜合評價不同硅肥施用方式的影響。本研究利用主成分分析方法和隸屬函數法，用3 個主成分來概括了8 個產量形成指標、8 個品質指標和6個淀粉黏滯譜特性指標，此3 個主成分涵蓋了原始數據信息總量的92.13%，且是綜合的、相互獨立的指標，避免了重復信息的干擾，比較客觀的反映了不同硅肥施用方式對水稻產量和品質的影響[24-26]。根據綜合評價值情況，不同生育時期硅肥處理對水稻品質和產量影響的大小依次為T6>T5>T4>T3>T2>T1。

4 結論

不同生育時期施用硅肥對水稻有一定的增產效果，在穩(wěn)定提高單位面積穗數的基礎上，通過主攻大穗，并促進庫容的充實，是葉面噴施硅肥增產的途徑之一。在常規(guī)施肥加硅肥浸種的基礎上，噴施硅肥45 kg/hm2，苗期1/3、拔節(jié)期1/3、抽穗期1/3 的處理對優(yōu)質食味粳稻產量和品質提升效果最佳；其次是噴施硅肥15 kg/hm2，苗期噴20%、拔節(jié)期噴30%、抽穗期噴50%的處理?；诠璺释度?、水稻產量和品質綜合考慮，在常規(guī)施肥加硅肥浸種基礎上，優(yōu)質食味粳稻推薦硅肥噴施方式為：噴施硅肥15 kg/hm2，苗期噴20%、拔節(jié)期噴30%、抽穗期噴50%。