摘要：為探究鋅肥和石灰對雙季稻產(chǎn)量及土壤養(yǎng)分特性的影響，提出適合當(dāng)?shù)赝寥篮退�稻種植條件的最佳施肥模式，本研究在南方典型雙季稻種植區(qū)，設(shè)不施氮(PK)，無機肥(NPK)，無機肥+鋅肥(NPK+Zn)，無機肥+石灰(NPK+CaO)，四種施肥處理。測定了水稻土壤有效鋅、堿解氮、有效磷、pH，植株產(chǎn)量、氮素農(nóng)學(xué)利用率等指標(biāo)。結(jié)果表明:(1)施用鋅肥(NPK+Zn)處理提高了雙季稻實際產(chǎn)量，2017年早晚季提升幅度分別為，10.3%~56.9%、7.6%~41.7%。2018年早晚季提升幅度分別為17.6%~104.2%、8.5%~45.2%。而連年施用石灰則不利于雙季稻產(chǎn)量提高，2018年NPK+CaO處理較NPK處理水稻有效穗顯著下降，早晚季分別減產(chǎn)2.9%、9.2%。(2)NPK+Zn處理有效提高了土壤中速效養(yǎng)分含量，其中，有效磷含量比NPK處理早晚稻分別提高了29.2%和33.3%，有效鋅含量較NPK處理顯著提升了25.5%。NPK+CaO處理雖能顯著提高土壤pH值，但土壤中有效鋅含量較NPK處理顯著下降了51.8%。(3)NPK+Zn相比NPK和NPK+CaO處理雙季稻氮素農(nóng)學(xué)利用率顯著提高了57.3%和67.1%。NPK和NPK+CaO處理間無顯著差異。綜上所述，連年施用石灰顯著降低了土壤中有效鋅含量，且不利于水稻增產(chǎn)。缺鋅土壤中施鋅不僅能提高土壤速效養(yǎng)分含量和水稻氮素農(nóng)學(xué)利用率，還可使水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，鋅肥+無機化肥為當(dāng)?shù)刈罴咽┓誓Ｊ健?/p>

　　關(guān)鍵詞：鋅肥;石灰;雙季稻;產(chǎn)量;有效鋅

　　近年來，為追求高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，盲目施用無機化肥，而忽視了中、微肥施用的重要性。加之高產(chǎn)品種、多熟制的推廣，很大程度上使得土壤中、微量元素的缺乏，養(yǎng)分供給失去平衡，給將來糧食優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)增收帶來不可忽視的影響。水稻是典型的喜鋅作物。有研究表明，配施鋅肥會影響催化光合作用過程中碳酸酐酶活性，進而影響葉綠素形成[1]。另外鋅肥有利于次生根的發(fā)生和根系的良好發(fā)育，增加水稻土壤有效鋅含量和各器官鋅含量的同時，還可調(diào)節(jié)氮代謝生理功能，有利于植株吸收土壤中養(yǎng)分[2-4]。但目前我國土壤缺鋅現(xiàn)狀日趨嚴(yán)重，缺鋅土壤面積達4866.7萬公頃，大約占耕地面積的40%[5]。

　　鋅肥通過土壤施用、葉面噴施和種子處理在水稻上的平均增產(chǎn)率分別為15.0%、9.8%和9.7%[6]。但也有研究表明，施鋅只增加了籽粒鋅的富集，卻對水稻產(chǎn)量的增加不顯著[7]，主要是因為土壤缺鋅程度決定了施用鋅肥后增產(chǎn)效果。石灰可以改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤團聚體平均重量直徑、水穩(wěn)性團聚體數(shù)量和總孔隙度[8]，提升酸性水稻土壤pH，使水稻增產(chǎn)[9]。但也有研究表明，酸化程度較輕水稻土，添加石灰后傷害了水稻根系，且造成了土壤板結(jié)等問題，影響水稻生長，降低了水稻產(chǎn)量和生物量[10]。

　　土壤pH值與土壤有效鋅關(guān)系密切，高pH會增加土壤對鋅的吸附和固定，降低土壤中有效鋅含量[11]。有研究表明，土壤pH值高低會影響土壤有效鋅含量，高pH會降低土壤中Zn2+濃度，每當(dāng)土壤pH增加一個單位時，鋅的溶解度下降100倍。且Zn和Ca元素之間還存在明顯的拮抗作用[12]。本研究以湖南瀏陽地區(qū)典型雙季稻紅壤土為測試土壤，開展施用無機肥、石灰和鋅肥對水稻產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量的影響研究，比較不同肥料間的產(chǎn)量效應(yīng)與土壤培肥效應(yīng)，為本地區(qū)肥料合理施用提供參考依據(jù)。1材料與方法

　　1.1試驗材料

　　試驗于2017~2018年3~11月在瀏陽市河?xùn)|農(nóng)場進行。供試土壤為紅壤，基本理化性質(zhì)為pH值6.1,有機質(zhì)24.4g/kg，全氮(N)1.15g/kg，全磷(P)0.61g/kg，堿解氮149.0mg/kg，有效磷36.5mg/kg，速效鉀132.6mg/kg，有效鋅0.75mg/kg。供試早稻品種：中早39。供試晚稻品種：泰優(yōu)390。供試肥料：氮肥為尿素(N：46%)，磷肥為過磷酸鈣(P2O5：12%)，鉀肥為氯化鉀(K2O：60%)。鋅肥為硫酸鋅(純鋅含量：20.5%)，石灰(主要成分為CaO)。

　　1.2試驗設(shè)計

　　試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置4個施肥處理，PK;NPK;NPK+Zn;NPK+CaO，3次重復(fù)。小區(qū)面積為128.25m2(9.5m×13.5m)，每個試驗小區(qū)筑田埂(寬20cm，高30cm)，并用塑料薄膜包裹，防止小區(qū)串水串肥。雙季早稻試驗于4月6日播種，4月28日機插;雙季晚稻試驗于6月23日播種，7月16日機插。移栽株行距為早稻：14cm×21cm;晚稻：17cm×25cm。各處理氮肥按5：3：2分基肥、分蘗肥和穗肥3次施用。鉀肥按基肥、分蘗肥=5：5分2次施用。鋅肥、磷肥和石灰作為基肥一次性施入。病蟲害等其它田間管理參照一般大田。

　　1.3測定項目與方法

　　1.3.1土壤養(yǎng)分含量

　　于水稻生長的5個關(guān)鍵時期(最高分蘗期、孕穗期、齊穗期、乳熟期和成熟期)，在各小區(qū)采用五點取樣法取深度為20cm土樣，3次重復(fù)。測定土壤堿解氮、有效磷、有效鋅含量;有效鋅采用DTPA-TEA浸提-AAS法，堿解氮采用堿解擴散法，有效磷采用HCl-H2SO4法測定[13]。

　　1.3.2水稻產(chǎn)量構(gòu)成

　　成熟期每處理分別調(diào)查連續(xù)20蔸的有效穗數(shù)，3次重復(fù)，計算單穴有效穗數(shù)，每小區(qū)按平均有效穗數(shù)五點取樣法各取5蔸，帶回實驗室考察每穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。每小區(qū)分別取5平方米的植株樣，進行人工脫粒，測定實際籽粒產(chǎn)量，3次重復(fù)。

　　1.3.3氮素農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮區(qū)籽粒產(chǎn)量-無氮區(qū)籽粒產(chǎn)量)/施氮量[14]。

　　1.4數(shù)據(jù)處理

　　采用Excel2016、SPSS20.0軟件進行數(shù)據(jù)整理統(tǒng)計和分析，方差分析采用Duncan法進行多重比較。

　　2結(jié)果與分析

　　2.1不同施肥處理對雙季稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

　　NPK+Zn處理顯著提高了兩年的早晚稻實際產(chǎn)量。其中，2017年，NPK+Zn處理早稻實際產(chǎn)量較其他處理提升幅度在10.3%~56.9%之間，晚稻提升幅度為7.6%~41.7%。2018年，NPK+Zn處理早晚稻實際產(chǎn)量較其他處理提升幅度分別為17.6%~104.2%、8.5%~45.2%。另外，PK+CaO處理在2017年早晚稻實際產(chǎn)量均顯著高于PK處理。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，NPK+Zn處理顯著提高了植株的有效穗和結(jié)實率。

　　2.2不同施肥處理對土壤速效養(yǎng)分含量的影響

　　2.2.1不同施肥處理對土壤堿解氮含量的影響

　　除2017年早稻齊穗期和2018年早稻分蘗盛期外，NPK+Zn處理土壤堿解氮含量在生育前期均最高，而成熟期，NPK+Zn處理較NPK處理顯著提高了早稻堿解氮含量，而晚稻差異不顯著;較NPK+CaO處理，除2017年早稻孕穗期和2018年早稻分蘗盛期和晚稻乳熟期外，均有顯著提高。NPK和NPK+CaO處理早稻成熟期土壤堿解氮含量差異不顯著，但晚稻NPK處理顯著高于NPK+CaO處理。

　　2.2.2不同施肥處理對土壤有效磷含量的影響

　　除2017年晚稻外，NPK+Zn和NPK+CaO處理早稻成熟期土壤有效磷含量均顯著高于NPK處理，NPK+Zn處理成熟期土壤有效磷含量較NPK處理早晚稻分別提高了29.2%和33.3%。而NPK+Zn和NPK+CaO處理間差異不顯著。

　　2.2.3不同施肥處理對土壤有效鋅含量的影響

　　土壤中有效鋅含量表現(xiàn)出NPK+Zn>NPK>PK>NPK+CaO的規(guī)律，且NPK+Zn處理土壤中有效鋅含量最高，較NPK處理顯著提升了25.5%。而NPK+CaO處理最低，相比NPK處理，土壤中有效鋅含量顯著下降了51.8%，且均達顯著水平。由此可看出，施用鋅肥能夠顯著提高土壤中有效鋅含量，而施用石灰則相反。

　　2.3不同施肥處理對土壤pH值的影響

　　NPK+CaO處理顯著提高了土壤pH，相比NPK和NPK+Zn處理兩年早晚稻分別提高了6.4%和5.8%。而NPK和NPK+Zn處理間土壤pH差異不顯著，但顯著低于PK處理。

　　2.4不同施肥處理對水稻氮素農(nóng)學(xué)利用率的影響從表6中可知，施用鋅肥的NPK+Zn處理相比NPK和NPK+CaO處理提高了雙季稻氮素農(nóng)學(xué)利用率，分別提高了57.3%和67.1%，差異顯著。NPK+CaO處理除2018年晚稻季顯著低于NPK處理外，其余季別均差異不顯著。

　　3討論

　　3.1鋅肥和石灰對水稻產(chǎn)量及氮素利用率的影響

　　鋅作為水稻生長不可缺少的微量元素，在水稻生產(chǎn)中的作用不容忽視。施用鋅肥能提高水稻產(chǎn)量[15-17]，且土施增產(chǎn)效果優(yōu)于噴施，鋅肥土施在水稻上的平均增產(chǎn)率為15.0%[4]。而劉錚等[18]根據(jù)土壤供鋅情況和作物對缺鋅的敏感程度，將中國鋅肥分為了三個區(qū)，鋅肥顯效區(qū)(土壤有效鋅<0.5mg/kg)、鋅肥有效區(qū)(0.5~1.0mg/kg)和可能有效區(qū)。

　　本研究試驗田有效鋅含量0.75mg/kg，屬缺鋅土壤(國際水稻所提出的土壤有效鋅臨界值0.8mg/kg)，施用鋅肥(NPK+Zn)處理提高了雙季稻實際產(chǎn)量，2017年和2018年早晚季產(chǎn)量均有提升。進一步分析產(chǎn)量構(gòu)成不難發(fā)現(xiàn)，鋅肥主要增加了早稻結(jié)實率和晚稻千粒重，使水稻增產(chǎn)，這與鄭甲成等[19]研究結(jié)果相同。鋅參與生長素的合成，并與葉綠素的合成和碳水化合物的轉(zhuǎn)化有關(guān)，能促進植物的光合作用，加速糖類代謝，使水稻結(jié)實率和千粒重提高。

　　本研究還發(fā)現(xiàn)，NPK+Zn處理較NPK和NPK+CaO處理水稻氮素農(nóng)學(xué)利用率分別提高了57.3%和67.1%。其原因可能是在缺鋅土壤中施用鋅肥，能提高土壤中有效鋅含量，從而為水稻植株提供充足鋅營養(yǎng)。施用石灰的處理，在第一年與純化肥處理產(chǎn)量差異不顯著，但到第二年，顯著降低了早晚稻有效穗數(shù)，水稻產(chǎn)量降低。

　　在本試驗中施用鋅肥增產(chǎn)效果好于石灰，原因可能是鈣過剩會造成土壤中鉀、鈣、鎂等營養(yǎng)元素平衡失調(diào)，從而抑制作物對其他元素吸收，導(dǎo)致作物減產(chǎn)[20];Fageria等[21]提出了水稻酸害的閾值(作物產(chǎn)量明顯下降時的土壤pH)為4.9。在閾值下施用石灰主要是通過提高土壤pH，從而提高水稻產(chǎn)量。方克明等研究表明，平均750kg/hm2石灰可提升酸性水稻土壤pH值0.179，且每千克石灰增產(chǎn)稻谷0.83kg[22]。但對于土壤pH值較高土壤應(yīng)謹(jǐn)慎施用石灰，補施鋅肥。

　　3.2鋅肥和石灰對水稻土養(yǎng)分含量的影響

　　大量研究表明，施用化肥能加速土壤中C、N和P的積累，也可增加土壤中速效養(yǎng)分含量[23-25]。本研究表明，施用鋅肥顯著提高了成熟期早稻堿解氮含量和早晚稻土壤有效磷含量。施用鋅肥后，鋅離子與有機物產(chǎn)生了螯合作用，降低了有機質(zhì)對銨態(tài)氮的吸附作用，提高了NH4+含量，從而使土壤中堿解氮含量增加[26]。施用石灰較純化肥處理顯著提高了早稻季土壤中有效磷含量和早晚稻pH值,相比純化肥和鋅肥處理兩年早晚稻pH分別提高了6.4%和5.8%;但顯著降低了晚稻土壤中堿解氮含量。

　　何電源、蔡東[27-28]等研究也表明，酸性水稻土每畝施30~80kg石灰后，短期內(nèi)可提高pH值0.5~1.5個單位，且施入石灰后，減少了土壤對P的吸附固定，降低了土壤對P的最大吸附容量，提高了P的平衡常數(shù)和緩沖指數(shù)，從而提高了土壤有效磷含量[11];但施用石灰會增加土壤中C、N的損失[8]。本研究還發(fā)現(xiàn)，土壤中有效鋅含量為NPK+Zn>NPK>PK>NPK+CaO，施用鋅肥能顯著提高土壤中有效鋅含量，而施用石灰顯著降低了其含量。其原因可能是Zn和Ca元素之間存在拮抗作用[29-30];土壤高pH會增加土壤對鋅的吸附和固定，降低土壤中有效鋅含量。王秋菊等[31]研究也表明，石灰性土壤中缺鋅現(xiàn)象嚴(yán)重，但具體機理還需進一步研究。

　　4結(jié)論

　　施用鋅肥不僅提高早稻結(jié)實率和晚稻千粒重，使水稻顯著增產(chǎn)，還提高了土壤中速效養(yǎng)分含量和水稻氮素農(nóng)學(xué)利用率，特別是土壤有效鋅含量顯著增加。連年施用石灰能提高土壤pH值，但土壤有效鋅含量顯著下降。在缺鋅土壤中配施鋅肥能一定程度上改善水稻生理特性，提高土壤肥力，提高土壤中有效鋅含量，最終實現(xiàn)增產(chǎn)。且缺鋅的水稻土壤中需慎重施用石灰。綜上所述，鋅肥+無機化肥為當(dāng)?shù)刈罴咽┓誓Ｊ健?/p>

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　　作者：郭薈，馬國柱，屠乃美*，方暢宇，楊寧俊，陳威，鄒燕，易鎮(zhèn)邪