nt1301017唐庆刚养分管理对七星农场水稻产品质的影响24.docx

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nt1301017唐庆刚养分管理对七星农场水稻产品质的影响24

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·大庆

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）

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：

七星农场；生物有机肥；硅；锌；水稻品质

Abstract

Highyieldandgoodqualityofriceincoldareaarenotonlyinfluencedbygeneticfactors,butalsobytheenvironmentandthecultivationtechniqueduringthericegrowth.Soitistheresultofgeneticandenvironmentalinteractions.TheareaofricegrowthinJiansanjiangismorethan10millionmu,whichisaccountingfor42.6%offarmingareasofHeilongjiangProvinceand16.7%ofricegrowingareainHeilongjiangProvince.TheyieldandqualityofriceinJiansanjiangareveryimportantforricegrowinginHeilongjiangProvince.Therefore,thestudyforeffectsofdifferentnutrientmanagementonriceyieldandqualityinQixingfarmisneeded.Inthisstudy,weconductedfieldplotexperimentsintheresearchanddevelopmentcenterofQixingfarmin2014andLongqingdao3andSanjiang6usedasthestudyricevarieties.The5differentnutrientmanagementtreatmentsweresetup.Theresultswereasfollows:

Twovarietiesofhighyieldcultivationmodelwasconventionalfertilizationandincreasingbiologicalorganicfertilizertreatment.Twovarietiesofriceinincreasedbiologicalorganicfertilizertreatmentcansignificantlyimprovethetilleringnumber,leafareaindex,abovegroundbiomassandnitrogenuptake,andthepaniclenumberperhectareandgrainnumberperspikeofbotnricevarieties.Eventuallyyieldandpartialfactorproductivityfornitrogen（PFP-N）weresignificantlyincreased.Moreover,IncreasebiologicalorganicfertilizeranddecreasedNtreatmentwasnodifferencewithconventionalfertilizationtreatmentforriceyield,butthePFP-Nwassignificantlyincreasedanddiseaseresistancewerealsosignificantlyimproved.

Inaddition,thequalityofthericeunderincreasingbiologicalorganicfertilizertreatmenthadnosignificantdifferencefromthecontrol.Reductionoffertilizernitrogen20%hadatendencytoimprovericequalityofbothvarietiesofrice,cultivationmodeofhighqualitytoreducenitrogen20%+increased300kg/hm2adapttoGuifujibiologicalorganicfertilizerrates+basezincfertilizer5kg/hm2processingandreducenitrogen20%+increased300kg/hm2adapttorememberbiologicalorganicfertilizerrates+sprayingsiliconfertilizer1.2L/hm2.

Increasingzinc（Zn）fertilizertreatmentcouldsignificantlyincreasethestemtilleringnumber,leafareaindex,abovegroundbiomassandnitrogenuptake.Eventuallythepaniclenumberperhectarewasfinallysignificantlyhigher.Riceyieldforbothvarietieshadincreasedtrend,butnosignificantly.Inaddition,increasingZnfertilizertreatmentcansignificantlyimprovethequalityofricefortwovarieties.

Sprayingontheleafoforganicsiliconfertilizercansignificantlyreducethetwovarietiesofriceplantheight,Browningincidenceanddiseaseindex.Riceleafareaindex,abovegroundbiomassandnitrogenuptakeandhapanicles,sprayingontheleaforganicsiliconprocessingrelativetonotsprayingprocesshasincreasedtrend,butthedifferencewasnotsignificant,eventuallydidnotincreasesignificantly.Andsprayingsiliconfertilizercansignificantlyimprovethequalityofpaddyrice,andaftersprayingsiliconfertilizerLongqingdao3improvesthewholepolishedricerateincreaseandreducedtherateofchalkwhite,Sanjiang6showsasimilartrend.Inaddition,twokindsofnutritionalqualityalsoincreasedsignificantly.Amyloseincreasedby3.9%and6.9%respectively,theproteinwasreducedby2.6%and5.4%respectively.

Keywords:

QixingFarm，Organicfertilizer，Silicon;Zinc，Ricegrowing，Yieldandquality

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6.6t/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4.5t/h㎡配施氮255kg/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]。

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337.5kg/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0~240kg/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4.5~6t/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