氮肥运筹对南方优质常规晚粳产量和品质的影响

2019-03-01黎星汪勇成臣程慧煌谭雪明商庆银石庆华曾勇军

中国稻米 2019年1期

黎星汪勇成臣程慧煌谭雪明商庆银石庆华曾勇军

（江西农业大学作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/江西省作物生理生态与遗传育种重点实验室/双季稻现代化生产协同创新中心/南方粮油作物协同创新中心，南昌 330045；第一作者：530826459＠qq．com；*通讯作者：zengyj2002＠163．com）

近年来，随着经济的快速发展，我国水稻生产模式正在从单一增产模式向高产、优质和高效等多向发展模式转变[1]。在水稻生产上，氮是影响水稻产量和品质的重要因素，合理的氮肥运筹能以较少的氮肥投入而实现水稻的高产和优质。

南方双季稻区水稻种植面积占全国水稻种植面积的40%左右，是我国重要的粮食产区[2]。关于氮肥运筹对南方稻区水稻产量和品质的影响已有较多报道。殷春渊等[3]研究表明，随着氮肥用量的增加，籼稻在中氮水平下产量达到最高，而高氮水平下水稻产量有所降低。陶进等[4]认为，增施氮肥会降低稻米品质，随施氮量提高，稻米的蛋白质含量、垩白度和消减值增加，而崩解值降低，稻米的食味品质变差。乔中英等[5]通过研究籼粳杂交稻甬优1538发现，当前后期施氮比例为6∶4时水稻产量最高，同时该处理显著降低了糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、粗蛋白含量和胶稠度，稻米加工品质和食味品质变劣，外观品质得到优化。谢以泽等[6]以中嘉早17为试验材料，发现适当增加氮肥用量可确保水稻获得高产。

南方稻区“籼改粳”工作得到快速发展，当地适宜籼稻的氮肥运筹模式可能已不适应优质常规粳稻的栽培[7]。而关于南方稻区优质常规粳稻适宜氮肥运筹的研究尚未见相关报道。因此，本研究以南方优质常规粳稻金农香粳1267为试验材料，研究不同施氮量和氮肥运筹方式对其产量和品质的影响，旨在为南方优质常规晚粳稻高产优质栽培提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2016年在江西省上高县泗溪镇曾家村江西农业大学校外试验基地（28°31′N，115°09′E）进行。供试品种为优质常规粳稻金农香粳1267，供试土壤类型为沙质壤土。试验前土壤基本理化性质：pH值6.3、有机质 21.2 g/kg、有效磷 47.2 mg/kg、速效钾 69.8 mg/kg、碱解氮 91．0 mg/kg。

表1 氮肥运筹设计方案（%）

表2 不同施氮处理对产量及其构成因子的影响

1.2 试验设计

试验设置 6 个施氮水平：CK，0；N1，165 kg/hm2；N2，210 kg/hm2；N3，255 kg/hm2；N4，300 kg/hm2；N5，345 kg/hm2。在N3条件下设置3个氮肥运筹处理，具体施氮方案见表1。钾肥施用量为165 kg/hm2，其中基肥∶穗肥=7∶3；磷肥施用量为 90 kg/hm2，全部作基肥。氮、磷、钾肥分别为尿素、钙镁磷肥和氯化钾。采用随机区组试验，每个处理3次重复，共27个小区，每个小区间做埂隔开，并用塑料薄膜包埂，防止窜肥，小区面积20 m2。采用人工模拟机插方式移栽，栽插规格为25 cm×14 cm。其他管理措施同当地高产栽培。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量及产量构成

在水稻成熟期，各小区调查150株的水稻有效穗数，按平均数法从各小区取5株，考察每穗粒数、结实率和千粒重等性状。每个小区实收4 m2左右进行测产。

1.3.2 淀粉黏滞特性（RVA）

用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的3-D型RVA测定仪进行快速测定，用TCW配套软件进行分析。当样品含水量为14%时样品质量为3.0 g，蒸馏水25.00 mL。测定过程中温度变化如下：50℃下保持1 min，以 12℃/min的速度上升到 95℃（3.75 min），95℃下保持2.5 min，以12℃/min的速度下降到50℃（3.75min），50℃下保持1.4 min。搅拌器在起始10s内转动速率为960 r/min，以后保持在160 r/min。测定稻米的最高黏度、热浆黏度和冷胶黏度，并由这3个基本黏度产生崩解值、消减值和回复值3个二级数据[8]。

1.3.3 稻米品质

将收割后的稻谷混匀，贮存3个月待稻米理化性质稳定后用于测定稻米品质。按照GB/T17891-1999《优质稻谷》和NY/T593-2002《食用稻品种品质》规定的方法进行检测[9-10]。

1.4 数据分析

用Excel 2010和DPS软件进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 对产量和产量构成因子的影响

由表2可知，随着施氮量的增加，金农香粳1267的产量呈先增加后降低的趋势，与N3处理相比，CK、N1、N2、N4和 N5处理产量分别降低 37.1%、8.2%、5.7%、4.9%和10.0%，其中N3处理产量显著高于CK、N1和N5处理。随施氮量的增加，结实率降低，与CK相比，N1、N2、N3、N4和 N5处理的结实率分别降低 3.2%、4.8%、5.0%、5.6%和6.0%，差异显著。随施氮量的增加，每穗粒数先增加后降低，以N3处理最高，与N3处理相比，CK、N1、N2、N4和 N5处理的每穗粒数分别降低 18.6%、6.5%、3.3%、10.9%和 17.6%，其中，N3与 CK、N5处理间有显著差异。千粒重随施氮量增加呈先增后减的趋势，N3处理最高，与 N3处理相比，CK、N1、N2、N4和 N5处理的千粒重分别降低4.4%、3.0%、1.8%、5.1%和5.8%，其中，N3与 CK、N1、N4、N5处理间差异显著。

由表2可见，与NT3处理相比，NT1和NT2处理产量分别降低18.9%和15.1%，差异显著；每穗粒数分别降低 16.5%和 14.9%，差异显著。

相关分析表明，在不同施氮量条件下，有效穗数和产量呈显著正相关，结实率与产量呈极显著负相关。在不同氮肥运筹比例条件下，每穗粒数与产量呈显著正相关关系（表3）。

表3 水稻产量构成因子与产量的相关性分析

表4 不同施氮处理对稻米品质的影响

表5 不同施氮处理对RVA谱特征值的影响

2.2 对稻米品质的影响

由表4可知，随施氮量的增加，出糙率、精米率、整精米率、胶稠度均增加，而垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量降低。随施氮量的增加，粗蛋白含量呈先增后减的趋势。说明在一定范围内提高施氮量有利于稻米粗蛋白含量的增加，但过高的施氮量反而会使粗蛋白含量减少。

在N3水平下，精米率、整精米率表现为NT1＞NT2＞NT3，处理间差异显著；其他指标均无显著差异。

2.3 对RVA谱特征值的影响

由表5可知，随施氮量的增加，峰值粘度、热浆粘度、冷胶粘度、崩解值和峰值时间均呈降低的趋势，而消减值、回复值和糊化温度呈增加的趋势。

在N3水平下，峰值粘度、热浆粘度、冷胶粘度、崩解值和峰值时间均表现为NT1＜NT2＜NT3，而消减值、回复值和糊化温度则相反。除峰值粘度外，其他指标的差异均不显著。

3 小结与讨论

3.1 氮肥运筹对优质常规晚粳产量及其构成的影响

氮肥运筹是水稻高产的关键栽培措施[11]。有关氮肥运筹对水稻产量的影响，前人的研究结果不尽相同。张玉等[12]指出，当施氮量为315 kg/hm2、基蘖肥与穗肥比例为8∶2时总苗数和每穗粒数最多，有效提高了水稻的高产潜力。钱银飞等[13]研究表明，在施氮量为225 kg/hm2时水稻产量达到最高，该处理下总颖花量与产量的相关系数为0.965*，适当施氮能显著促进水稻分蘖成穗和颖花分化，提高水稻成穗率。皮楚舒等[14]以双季晚粳稻为试验材料，认为在施氮量180 kg/hm2、基蘖穗肥比为5∶3∶2时水稻灌浆速率最快，氮肥利用效率和有效穗数最高，从而产量增加。马波等[15]研究指出，粳稻产量随施氮量增加呈先增后减的规律，当基蘖穗粒肥比为4∶3∶2∶1时水稻叶面积指数最适宜，光合速率增强，可获得较高产量。本研究表明，南方优质常规晚粳在施氮量为255 kg/hm2时有效穗数与产量呈显著正相关（r=0.888*），其中基蘖穗粒肥比为 4∶2∶2∶2 时水稻每穗粒数与产量呈显著正相关（r=0.997*）。

3.2 氮肥运筹对优质常规晚粳稻品质的影响

3.2.1 对稻米加工品质的影响

品种遗传特性和栽培条件共同影响稻米品质，其中氮素是调节水稻生长的主要途径，合理的氮肥运筹能够有效促进稻米品质的提高[13]。崔月峰等[16]研究指出，随着氮肥用量增加，精米率提高，同时施肥时期后移可以提高稻米整精米率。本研究结果表明，随施氮量的增加，稻米外观品质得到优化；其中在N3水平下，出糙率、精米率和整精米率均表现为 NT1＞NT2＞NT3。

3.2.2 对稻米外观品质的影响

关于氮肥运筹对稻米外观品质的研究已有相关报道。封晋[17]指出，施氮量增多时，稻米垩白粒率及垩白度减少，施氮量与垩白粒率及垩白度均呈显著负相关。潘圣刚等[18]研究表明，水稻在高氮处理下，基蘖穗肥比为3∶2∶5时稻米垩白度显著提高。胡群等[19]研究发现，当施氮量为270 kg/hm2时，随着穗肥比例的增加，稻米垩白粒率和垩白度先增后减，适当增加穗肥比例可降低稻米的外观品质。本研究发现，随施氮量的增加，稻米加工品质变优；其中，在N3水平下，稻米垩白粒率和垩白度均表现为NT1＞NT2＞NT3，说明在施氮量相同的情况下，增施粒肥可以提高稻米外观品质。本研究结果与上述报道存在差异，可能由于品种对氮素的敏感性和对栽培地区环境的适应性不同所致。

3.2.3 对稻米营养品质的影响

稻米的营养价值主要通过粗蛋白含量来体现。氮肥运筹对稻米营养品质的影响已有相关报道。徐大勇等[20]研究认为，随氮肥施用量的增加，稻米粗蛋白含量递增。张四海等[21]指出，在施氮量为225 kg/hm2的条件下，随基蘖肥比例下降和穗肥比例提高，稻米粗蛋白含量先上升后下降。本试验发现，随施氮量的增加，稻米营养品质变优；在N3水平下，稻米粗蛋白含量表现为NT2＜NT1＜NT3，说明在施氮量相同的情况下，增施粒肥可以提高稻米营养品质。

3.2.4 对稻米蒸煮和食味品质的影响

水稻具有较高的商品价值，而稻米的食味品质能够直接体现其商品价值。前人针对氮肥运筹对水稻食味品质的研究已有相关报道。从夕汉等[22]认为，随施氮量增加稻米胶稠度降低，而直连淀粉含量增加。陈梦云等[23]指出，在施氮量为300 kg/hm2条件下，增加穗肥比例会降低稻米蒸煮品质和食味品质。本研究表明，随施氮量的增加，胶稠度增加，而直链淀粉含量降低；其中，在 N3水平下，直链淀粉含量表现为 NT1＜NT2＜NT3，而胶稠度则相反。稻米淀粉RVA谱特征值能较好的反映稻米的蒸煮与食味品质[24]。李敏等[25]研究表明，随着施氮量的增加,峰值黏度、崩解值逐渐减小，而消减值、糊化温度升高。万靓军等[27]研究表明，随着氮素比例的前增后减，消减值和糊化温度下降，而峰值黏度、崩解值上升。本研究指出，随施氮量的增加，峰值粘度、热浆粘度、冷胶粘度、崩解值均降低，而消减值、回复值和糊化温度增加；其中，在N3水平下，NT3处理的峰值粘度、热浆粘度、冷胶粘度、崩解值和峰值时间均最大，消减值、回复值和糊化温度均最小。