摘 要 為探究生物有機(jī)肥與鋅肥配施對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以“南粳9108”水稻為試驗(yàn)材料，設(shè)置3個(gè)生物有機(jī)肥水平、2個(gè)鋅水平的交互處理，在水稻成熟后測定其農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、外觀品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析。結(jié)果表明：配施鋅肥能夠明顯提升水稻的產(chǎn)量及品質(zhì)，同時(shí)提升水稻種植凈效益；生物有機(jī)肥與鋅肥配施對水稻的產(chǎn)量及品質(zhì)均具有協(xié)同增效效應(yīng)。綜合來看，鋅肥施用量1.2 kg/667 m²，生物有機(jī)肥施用量400 kg/667 m²為較優(yōu)的配施方案。

關(guān)鍵詞 水稻；生物有機(jī)肥；鋅肥；配施；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S511 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.11.007

水稻（Oryza sativa）的廣泛栽培為全球人口提供了豐富的食物來源[1]，對糧食安全起著重要的保障作用。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，如今也面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如土壤退化、養(yǎng)分不平衡等問題對農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，因此尋找有效的土壤養(yǎng)分管理措施以提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)，對于確保糧食供應(yīng)的穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵性的意義。

生物有機(jī)肥不僅能夠提供植物所需的養(yǎng)分，還有助于改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤微生物活性，提高土壤水肥保持能力[2]。盡管有機(jī)肥在提高土壤肥力方面表現(xiàn)出色，但其最佳用量和與其他養(yǎng)分的搭配仍然需要更深入的研究。

鋅（Zn）是植物生長發(fā)育所必需的微量元素之一，它參與了一系列代謝過程的調(diào)節(jié)，包括DNA和RNA合成、酶的活性調(diào)節(jié)等[3]。適量的鋅供應(yīng)不僅可以促進(jìn)植物的生長和發(fā)育，增加麥類和稻谷植株的莖伸長、根系發(fā)育，還可以提高水稻和小麥的有效穗數(shù)、籽粒數(shù)量和產(chǎn)量，增加谷物和豆類中蛋白質(zhì)的含量[4-5]。

食物補(bǔ)充是人們獲取微量營養(yǎng)元素的重要途徑之一，通過改良作物栽培和育種技術(shù)來提高農(nóng)作物中微量元素的含量，尤其是水稻和小麥等主要糧食作物[6-7]。水稻作為人類主要的糧食作物之一，提高水稻的產(chǎn)量及營養(yǎng)品質(zhì)，尤其是鋅等微量元素的含量，變得至關(guān)重要[8-9]。目前，已有大量關(guān)于鋅肥與肥料配施對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)影響的研究，合理的鋅肥與肥料配施方案能夠顯著提高水稻品質(zhì)并增加產(chǎn)量[10]。鋅對水稻生長和發(fā)育過程中的多個(gè)環(huán)節(jié)具有調(diào)控作用，包括光合作用、氮代謝、根系發(fā)育及開花和結(jié)實(shí)等。合理增施鋅肥能夠優(yōu)化水稻的養(yǎng)分吸收和利用效率，改善植株對逆境的抗性，促進(jìn)生長發(fā)育，進(jìn)而提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)[11]。還有一些研究表明，適量的鋅肥與大米營養(yǎng)品質(zhì)顯著相關(guān)。鋅在大米中的含量與其營養(yǎng)價(jià)值密切相關(guān)，鋅是許多酶的活性所必需，對DNA和RNA的合成及蛋白質(zhì)的合成和穩(wěn)定性起著重要作用[12]。因此，通過合理配施鋅肥，可以提高大米的營養(yǎng)品質(zhì)，使其富含鋅等微量元素，滿足人們對高營養(yǎng)食物的需求。

目前，蘇北地區(qū)對于不同用量生物有機(jī)肥搭配不同用量鋅肥對水稻“南粳9108”產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的聯(lián)合影響缺乏具體研究。本文通過田間試驗(yàn)和相關(guān)分析方法，系統(tǒng)評(píng)估了生物有機(jī)肥配施不同用量的中微量元素鋅肥對水稻生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。該研究旨在為蘇北地區(qū)水稻種植尋找最佳的生物有機(jī)肥配施鋅肥方案，并推動(dòng)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的提升，同時(shí)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)材料

“南粳9108”是一種典型的粳稻品種，在華東地區(qū)廣泛種植。本研究選取 “南粳9108”作為供試作物，于2023年6月5日播種，6月24日移栽，水稻全生育期在150 d左右。試驗(yàn)在江蘇省新沂市新店鎮(zhèn)五營村進(jìn)行，土壤類型為砂壤土，前茬為小麥，試驗(yàn)前采集0～20 cm耕層土樣測定土壤養(yǎng)分含量，小區(qū)試驗(yàn)土壤pH值為 6.17，有機(jī)質(zhì)含量30.16 g·kg-1，堿解氮153 mg·kg-1，有效磷51.32 mg·kg-1，速效鉀178.00 mg·kg-1。供試肥料為凹凱德生物有機(jī)肥、鋅肥（ZnSO₄·7H₂O，22.75% Zn）。

1.2" 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，即3個(gè)生物有機(jī)肥水平、2個(gè)鋅水平。鋅肥（ZnSO₄·7H₂O）施用量為施加鋅肥（Zn1）1.2 kg/667 m²、不施鋅肥（Zn2）；生物有機(jī)肥施用量為300 kg/667 m²（T1）、400 kg/667 m²（T2）、500 kg/667 m²（T3）。生物有機(jī)肥與鋅肥的交互處理共6組（見表1），其中，每個(gè)處理的生物有機(jī)肥于移栽前作基肥一次性施入，鋅肥于移栽后一次性施入，不同處理間須設(shè)置隔離和保護(hù)行，水稻試驗(yàn)用塑料薄膜將不同處理隔開，單灌單排，防止串灌串排。每個(gè)處理長寬為3 m×5 m（15 m²），設(shè)置3個(gè)重復(fù)，株行距分別設(shè)置為15 cm×20 cm。

1.3" 測定項(xiàng)目和方法

1.3.1" 農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及構(gòu)成因素測定方法

在每個(gè)小區(qū)挑選長勢均勻的地塊進(jìn)行實(shí)割測產(chǎn)（避免邊際效應(yīng)），將樣方內(nèi)所有的水稻從根部剪下，帶回實(shí)驗(yàn)室制樣、考種，獲取株高、穗數(shù)、穗長、千粒質(zhì)量等指標(biāo)，并計(jì)算理論產(chǎn)量。計(jì)算公式為：結(jié)實(shí)率=實(shí)粒數(shù)/總粒數(shù)×100%；理論產(chǎn)量=有效穗數(shù)×穗粒數(shù)×千粒重×結(jié)實(shí)率×10-6。

1.3.2" 稻米品質(zhì)測定

稻米糙米率、精米率參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891—2017和農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 83—2017測定，整精米率參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21719—2008測定，透明度、堊白度和堊白粒率參考農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 2334—20137.3測定，直鏈淀粉含量參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15683—2008測定，蛋白質(zhì)參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB 5009.5—2016測定。

1.3.3" 水稻種植凈效益計(jì)算方法

供試肥料凹凱德生物有機(jī)肥價(jià)格為1 500元·t^-1，水稻“南粳9108”收購價(jià)格為2.6元·kg^-1，硫酸鋅價(jià)格為3 850元·t^-1，其余成本30元，計(jì)算各處理每667 m²產(chǎn)值及凈效益。每667 m²產(chǎn)值=每667 m²產(chǎn)量×收購價(jià)格；每667 m²凈效益=每667 m²產(chǎn)值-每667 m²肥料成本-其余成本。

1.4" 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 2005軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，并進(jìn)行最小顯著差異性檢驗(yàn)（LSD法）。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 不同處理農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

由表2可知，2種鋅肥處理下，隨著生物有機(jī)肥配施比例的增加，水稻的經(jīng)濟(jì)性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因子等各項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)不同程度的增加。在施加鋅肥處理下，處理Zn1T2、Zn1T3與處理Zn1T1相比，株高、穗長、劍葉長和劍葉寬均有增加。處理Zn1T3的每667 m²有效穗數(shù)、產(chǎn)量，相較于處理Zn1T1分別提高了14.32%、11.23%。在不施加鋅肥處理下，處理Zn2T2、Zn2T3與處理Zn2T1相比，上述指標(biāo)亦有增加，處理Zn2T3較處理Zn2T1每667 m²有效穗數(shù)、產(chǎn)量分別增加了13.13%、9.36%，施加鋅肥處理與不施加鋅肥處理相比，水稻每667 m²有效穗數(shù)及產(chǎn)量均增幅更大，說明生物有機(jī)肥與鋅肥配施對水稻的產(chǎn)量具有協(xié)同增效效應(yīng)。水稻每667 m²有效穗數(shù)具有極顯著的正向交互效應(yīng)，其顯著增加是生物有機(jī)肥與鋅肥配施下水稻產(chǎn)量提高的主要原因。此外，不同鋅肥處理也能對水稻的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量構(gòu)成因素產(chǎn)生明顯影響，在生物有機(jī)肥施肥量同為500 kg/667 m²時(shí)，施加鋅肥處理比不施加鋅肥處理的每667 m²有效穗數(shù)、產(chǎn)量分別提高8.37%、9.00%。

2.2" 水稻外觀品質(zhì)分析

由表3可知，兩種鋅肥施用量處理下，生物有機(jī)肥施用量增加能明顯改善水稻外觀品質(zhì)。在施加鋅肥處理下，處理Zn1T2、Zn1T3與處理Zn1T1相比，糙米率、精米率、整精米率均明顯增加，與處理Zn1T1相比，處理Zn1T3分別增加了1.87%、3.06%、4.29%，粒長增加了0.1 mm，堊白粒率和堊白度明顯下降。在不施加鋅肥處理下，處理Zn2T2、Zn2T3與處理Zn2T1相比，糙米率、精米率、整精米率亦明顯增加，堊白度明顯下降。不同鋅肥處理也能對水稻外觀品質(zhì)產(chǎn)生明顯影響，在生物有機(jī)肥施肥量同為500 kg/667 m²時(shí)，施加鋅肥處理比不施加鋅肥處理的糙米率、精米率、整精米率分別提高0.4、0.2、0.4個(gè)百分點(diǎn)。

2.3" 水稻營養(yǎng)品質(zhì)分析

由表4可知，兩種鋅肥施用量處理下，生物有機(jī)肥施用量對稻米營養(yǎng)品質(zhì)均存在不同程度的影響。在施加鋅肥處理下，處理Zn1T3與處理Zn1T1相比，蛋白質(zhì)及膠稠度均存在不同程度的增加；在不施加鋅肥處理下，處理Zn2T3與處理Zn2T1相比，蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量也存在不同程度的增加。不同鋅肥處理對水稻營養(yǎng)品質(zhì)也有一定程度的影響，在生物有機(jī)肥施肥量同為500 kg/667 m²時(shí)，施加鋅肥處理比不加鋅肥處理的蛋白質(zhì)含量高0.08個(gè)百分點(diǎn)，膠稠度則提高了1.2 mm。

2.4" 經(jīng)濟(jì)效益分析

由表5可知，施加鋅肥能夠提升種植水稻的凈效益。在生物有機(jī)肥施肥量同為400 kg/667 m²時(shí)，施加鋅肥處理比不施加鋅肥處理的凈效益提升了12.48%，增效129.83元；在生物有機(jī)肥施肥量同為500 kg/667 m²時(shí)，施加鋅肥處理比不施加鋅肥處理的凈效益提升了10.65%，增效99.46元。結(jié)果表明，施加鋅肥1.2 kg/667 m²，生物有機(jī)肥施用量400 kg/667 m²為經(jīng)濟(jì)效益較高的配施方案。

3" 討論與結(jié)論

生物有機(jī)肥含有豐富的有機(jī)物質(zhì)，可以改善士壤結(jié)構(gòu)，提高土壤通透性，增加土壤的保水保肥能力。通過研究生物有機(jī)肥用量對士壤質(zhì)量的影響，有助于維護(hù)和改善農(nóng)田的長期肥力，減輕對化肥的依賴。生物有機(jī)肥中含有多種微量元素和有機(jī)物質(zhì)，對稻米的品質(zhì)形成具有積極的影響。研究其用量對稻米品質(zhì)的調(diào)控機(jī)制，可以為提高稻米加工品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

鋅是水稻光合作用和能量代謝所必需的微量元素之一。水稻產(chǎn)量取決于每667 m²有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率。前人也有大量研究表明，配施鋅肥能夠不同程度地提升水稻產(chǎn)量，但受各地區(qū)土壤類型、生態(tài)氣候條件、栽培技術(shù)等因素的影響，結(jié)果不盡一致[13-14]。范存敏等研究認(rèn)為基施不同種類的鋅肥能夠顯著提高水稻的有效穗數(shù)，而對水稻的穗粒數(shù)和千粒重影響不大，從而提高水稻產(chǎn)量[15]，這與本文研究結(jié)果一致。本文數(shù)據(jù)分析表明，生物有機(jī)肥配施鋅肥能夠增加水稻的株高、穗長、劍葉長、劍葉寬，由此促進(jìn)光能的吸收和利用，增加了水稻的光合速率；并且配施鋅肥能夠促進(jìn)水稻的有效分蘗，從而顯著提升水稻每667 m²的有效穗數(shù)，進(jìn)而提升水稻產(chǎn)量。

適量的鋅肥供應(yīng)可以促進(jìn)水稻內(nèi)外稻殼的形成和發(fā)育，增加稻殼的厚度和完整性，有利于稻米的填實(shí)度和黏性[16]。蛋白質(zhì)是水稻中重要的營養(yǎng)成分之一，蛋白質(zhì)含量越高，稻米的營養(yǎng)品質(zhì)也就越好。直鏈淀粉存在于淀粉顆粒的內(nèi)部，它的結(jié)構(gòu)緊密，難以被消化酶降解[17]。適量的鋅肥供應(yīng)可以促進(jìn)水稻體內(nèi)酶的活性，增加蛋白質(zhì)合成，有利于提高水稻的蛋白質(zhì)含量和品質(zhì)。梅清清等研究認(rèn)為基施螯合態(tài)鋅肥后，稻米的整精米率和蛋白質(zhì)含量均有不同程度的提升[18]，這與本文研究結(jié)果一致。隨著生物有機(jī)肥配施鋅肥比例的增加，稻米蛋白質(zhì)、膠稠度均有不同程度的增加，說明生物有機(jī)肥配施鋅肥對水稻營養(yǎng)品質(zhì)具有顯著影響。

水稻的生物有機(jī)肥與鋅肥配施之間存在協(xié)同增效效應(yīng)，通過相互作用，可以提高水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。這是由于生物有機(jī)肥的施用可以改善土壤結(jié)構(gòu)和保持土壤濕度，促進(jìn)土壤中微生物的活動(dòng)，并提供植物所需的養(yǎng)分，而鋅肥的施用補(bǔ)充了水稻對鋅的需求，增加了土壤中鋅的含量，從而提高了水稻對鋅的吸收能力。生物有機(jī)肥還含有豐富的有機(jī)質(zhì)、微量元素和生物活性物質(zhì)，可以促進(jìn)水稻根系的生長和發(fā)育，并增加根系的吸收表面積，這時(shí)配施鋅肥可以增加水稻根系中鋅的含量，提高營養(yǎng)吸收能力。

本研究通過探究生物有機(jī)肥與鋅肥配施對“南粳9108”的產(chǎn)量及構(gòu)成因素、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)的影響，并綜合各處理的不同經(jīng)濟(jì)效益，得出以下結(jié)論： 1）配施鋅肥能明顯提升水稻產(chǎn)量，改善水稻外觀品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)，并提升經(jīng)濟(jì)效益，生物有機(jī)肥施用量均為500 kg/667 m²時(shí)，施加鋅肥的處理每667 m²有效穗數(shù)、每667 m²產(chǎn)量、凈效益分別提高了8.37%、9.00%、10.65%；2）生物有機(jī)肥與鋅肥配施對水稻的產(chǎn)量及品質(zhì)具有協(xié)同增效效應(yīng)，鋅肥施用量1.2 kg/667 m²、生物有機(jī)肥施用量400 kg/667 m²、500 kg/667 m²處理的水稻產(chǎn)量、水稻外觀品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)均高于施加鋅肥1.2 kg/667 m²、生物有機(jī)肥施用量300 kg/667 m²的處理，其每667 m²產(chǎn)量分別提升了10.40%、11.23%，而兩者凈效益分別為1 170.07元/667m²、1 033.64元/667m²，因此綜合經(jīng)濟(jì)效益分析，施加鋅肥1.2 kg/667 m2，生物有機(jī)肥施用量400 kg/667 m²為較優(yōu)配施方案。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）