姜恒鑫 黄恒 汪源 赵灿 王维领 霍中洋

（扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225009；第一作者：1078014828@qq.com；*通讯作者：huozy69@163.com）

水稻是我国的主要粮食作物之一，有65%以上人口以稻米为主食。2021 年我国水稻种植面积为2 992.1万hm2，较2020 年减少15.5 万hm2，占粮食作物面积的25.45%，水稻产量为21 284.3 万t，较2020 年增加98.3万t，占粮食产量的30.92%。

氮肥对我国水稻产量提高发挥着重要作用。我国氮肥消费量占世界氮肥总量的30%，水稻生产消耗的氮肥占世界水稻氮肥总消耗量的37%[1]。而我国氮肥吸收利用率仅为30%～35%，比发达国家低15～20个百分点[2]。氮肥的过度使用不仅造成资源浪费，更加重了农业面源污染[3]。我国大部分地方水稻施肥方式以人工撒施为主，劳动强度大，肥料利用率低。侧深施肥技术是指在水稻插秧的同时，将肥料条状施于秧苗侧3 cm、深5 cm 的土壤中[4]。前人对侧深施肥技术进行了大量研究，认为侧深施肥能够保证水稻整个生育期对氮素的需求，显著增加成熟期干物质积累量，最终提高产量和氮肥利用率[5-10]。本研究立足于里下河地区，以大面积推广的优质食味迟熟中粳稻品种南粳9108 和南粳5718 为材料，研究侧深施肥技术在不同减氮梯度下对单季粳稻产量及稻米品质的影响，为侧深施肥技术的推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

2020 年6—11 月在扬州大学农学院校外试验基地进行。该基地位于江苏里下河地区的兴化市钓鱼镇（33°05′N，119°58′E），属北亚热带湿润气候区，年平均气温15 ℃左右，年降水量1 024.8 mm，年日照时数2 305.6 h，无霜期227 d。土壤为勤泥土，质地黏性，地力中等，含有机质 26.8 g/kg、全氮 1.9 g/kg、速效磷 13.6 mg/kg、速效钾 156.6 mg/kg。

1.2 供试材料

供试水稻品种：南粳9108 和南粳5718。供试肥料：速效尿素（含N 46%）、过磷酸钙（含P2O512%）和氯化钾（含K2O 60%）。

1.3 试验设计

试验以常规施肥（施氮量300 kg/hm2、基蘖氮肥与穗氮肥比7∶3）为对照，设6个侧深施肥处理：基蘖氮肥为常规施肥处理基蘖氮肥的 100%（T1）、90%（T2）、85%（T3）、80%（T4）、75%（T5）及 70%（T6），穗氮肥量同对照，即总氮分别减少0、7%、10.5%、14.0%、17.5%及21.0%，各处理磷、钾肥用量相同，分别为150 kg/hm2、240 kg/hm2，其中磷肥一次性基施，钾肥分基肥和穗肥各施50%。单因素随机区组设计，每个处理重复3 次，小区面积10 m2。处理间筑埂隔离并且在埂上覆膜，保证每小区单独排灌。软盘育秧，移栽秧龄20 d，人工模拟机插与侧深施缓释尿素，栽插行株距30 cm×12 cm，每丛栽4 苗。移栽时保持土壤湿润，分蘖期保证小区浅水层；在茎蘖数达到预期穗数的80%时，开始放水搁田；拔节至成熟期田间实行干湿交替灌溉，直至收获前15～20 d。病虫草害防治按当地大面积生产统一实施。试验处理及氮肥施用情况见表1。

表1 试验处理与氮肥施用情况

1.4 测定项目及方法

1.4.1 干物质量和叶面积

分别于水稻拔节期、抽穗期、成熟期，按照调查的平均茎蘖数各小区采用五点取样，随机取5 株代表性样本，分解为茎秆、叶和穗（抽穗以后），将各器官放置于烘箱中，在80 ℃下烘干至恒质量后测定干物质量；用比叶重法测定叶面积。

1.4.2 产量及其构成因素

在收获前各小区选取3个观察点，连续调查5 行，每行1 m，计算有效穗数；各小区按平均穗数取1 m2装进网袋内风干，然后脱粒，去杂质（不去空瘪粒），调查每穗粒数和结实率；以1 000 粒实粒样本（干种子）称重，重复 5 次（误差不超过 0.05 g），取平均值，求千粒重。成熟期各小区连续选割5 行（除去边3 行），每行2 m，测定籽粒含水量，去杂质，以14.5%含水量折算实际产量。

1.4.3 稻米品质

参照 GB/T 17891-2017《优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、胶稠度等。采用瑞典FOSSTECHTOR 公司生产的近红外谷物分析仪测定精米的蛋白质含量和直链淀粉含量。食味值采用STA1A 米饭食味计测定。

2 结果与分析

2.1 产量及其构成因素

从表1 可见，参试两品种T1 处理产量分别较CK提高9.49%和8.23%。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，两品种产量均呈下降趋势。两品种T2处理产量较CK 分别提高3.47%和1.98%，但差异不显著；两品种T3 处理产量分别较CK 降低0.5%和1.29%，差异不显著。而两品种T4、T5 和T6 处理产量均显著低于CK，南粳9108 产量降低4.39%～14.9%，南粳5718 产量降低5.55%～13.38%。

进一步分析产量构成因素表明，两品种T1 处理的有效穗数、每穗粒数和群体颖花量均显著高于CK，结实率则显著低于CK，千粒重与CK 差异不显著，其中，有效穗数较CK 分别提高11.33%和8.72%，群体颖花量较CK 分别提高16.98%和13.42%（表2）。可见，侧深施肥能够促进有效分蘖的形成，提高水稻群体颖花量，从而形成合理的群体结构。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，其有效穗数、每穗粒数和群体颖花量呈下降趋势，而结实率和千粒重则呈上升趋势。基氮肥减施10%（T2）时两品种的有效穗数、每穗粒数和群体颖花量均显著高于CK，水稻群体结构较为合理，最终产量要高于CK。基氮肥减施15%（T3）时，两品种的有效穗数、每穗粒数、群体颖花量和产量与CK 相比差异均不显著。

表2 减量侧深施肥对水稻产量及其构成因素的影响

2.2 SPAD 值

从表3 可见，两品种T1 处理在拔节期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均显著高于CK，南粳9108 较CK 分别提高1.20%、1.38%和3.09%，南粳5718 较CK 分别提高1.00%、1.36%和2.64%。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，两品种在拔节期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均呈下降趋势。基氮肥减施10%（T2）时两品种在拔节期的SPAD 值与CK 相比无显著差异，而在抽穗期和成熟期显著高于CK；基氮肥减施15%（T3）时，两品种在拔节期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均低于CK，但差异不显著。基氮肥减施20%～30%（T4～T6）时两品种在拔节期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均显著低于CK。

表3 减量侧深施肥对水稻SPAD 值的影响

2.3 叶面积指数

从表4 可见，T1 处理叶面积指数在拔节期、抽穗期和成熟期均显著高于CK，其中，南粳9108 较CK 分别提高2.80%、4.45%和4.35%，南粳5718 较CK 分别提高3.20%、4.10%和4.31%。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，两品种叶面积指数在拔节期、抽穗期和成熟期均呈下降趋势。基氮肥减施10%（T2）时，两品种在拔节期和成熟期的叶面积指数与CK 相比无显著差异，而在抽穗期显著高于CK，分别较CK提高2.15%和1.27%。基氮肥减施15%（T3）时两品种在拔节期、抽穗期和成熟期的叶面积指数与CK 相比无显著差异。

表4 减量侧深施肥对水稻叶面积指数的影响

2.4 干物质积累

从表5 可见，T1 处理在播种至拔节、拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段及全生育期的干物质积累量均显著高于CK，其中，全生育期干物质积累量两品种较CK 分别提高6.73%和5.58%。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，两品种的干物质积累量呈下降趋势。两品种均表现为在基氮肥减施10%～20%（T2～T4）时各阶段及全生育期干物质积累量均高于CK，而在基氮肥减少 25%～30%（T5、T6）时均低于 CK。

表5 减量侧深施肥对水稻干物质积累的影响 （单位：t/hm）2

2.5 加工和外观品质

从表6 可见，两品种T1 处理糙米率、精米率和整精米率均显著高于CK，南粳9108 较CK 分别提高1.72%、2.30%和 2.56%，南粳 5718 较 CK 分别提高1.53%、2.60%和4.19%。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，两品种糙米率、精米率和整精米率均呈下降趋势。在基氮肥减施10%（T2）和15%（T3）时，两品种糙米率、精米率和整精米率均高于CK，而在基氮肥减少20%～30%（T4～T6）时则低于CK。

表6 减量侧深施肥对稻米加工和外观品质的影响 （单位：%）

从表6 可见，两品种T1 处理的垩白粒率和垩白度均显著高于CK。减氮侧深施肥处理，随着减氮量的增加，两品种的垩白粒率和垩白度呈下降趋势。在基氮肥减施10%（T2）时两品种的垩白粒率和垩白度与CK 无显著差异，在基氮肥减施15%～30%（T3～T6）时两品种的垩白粒率和垩白度均显著低于CK。

2.6 食味和营养品质

从表7 可见，两品种T1 处理直链淀粉含量和胶稠度均显著低于CK，其中，南粳9108 分别降低6.27%、5.43%，南粳5718 分别降低5.27%、4.44%。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，两品种的直链淀粉含量和胶稠度均呈上升趋势。在基氮肥减少10%（T2）时，两品种的直链淀粉含量和胶稠度均显著低于CK，而在基氮肥减少 15%%～30%（T3～T6）时，两品种直链淀粉含量和胶稠度均高于CK。

从表7 可见，T1 处理蛋白质含量显著高于CK，两品种分别较CK 提高3.00%和1.87%。侧深施肥不同减氮梯度下，随着减氮量的增加，两品种的蛋白质含量均呈下降趋势。在基氮肥减少10%（T2）时，两品种蛋白质含量均显著高于CK，而在基氮肥减少15%%～30%（T3～T6）时，两品种蛋白质含量均低于CK。

从表7 可见，两品种T1 和T2 处理的食味值均显著低于CK；基氮肥减少15%（T3）时，两品种的食味值均高于CK，但差异不显著；在基氮肥减少20%～30%（T4～T6）时，两品种食味值均显著高于CK。

表7 减量侧深施肥对稻米食味和营养品质的影响

2.7 经济效益

本试验中，各处理除肥料成本、插秧成本和施肥作业成本不同外，其他农事操作费用保持一致。由表8 可见，两品种T1 处理较CK 增收27.82%和27.03%，T2 处理较 CK 增收 12.20%和 9.51%，T3 处理较 CK 增收1.74%和0.30%，T4～T6 处理的经济效益均低于CK。说明侧深施肥技术在减少一定量的氮肥施用情况下可以提高经济效益，实现水稻减肥增效目的。

表8 减量侧深施肥对水稻经济效益的影响

3 讨论与结论

前人研究表明，控制无效分蘖，提高茎蘖成穗率是水稻高产的主要途径。本研究结果表明，与常规施肥相比，常量侧深施肥以及基氮肥减少10%时，水稻有效穗数显著高于常规施肥，可见侧深施肥技术有助于水稻前期营养生长，分蘖快而多，能够较好的平衡有效穗数和穗粒数的关系，能够保证抽穗后较高的干物质积累量，满足水稻高产要求。在基氮肥减少15%时，虽然水稻的有效分蘖和产量比常规施肥下降，但差异不显著。当施氮量进一步减少时，养分已经不能满足水稻正常生长发育的需求，中期没有充足的穗数和适宜的穗粒数，难以形成较大的群体结构，群体颖花量显著降低，生物产量也逐渐降低，库容量不足，经济产量较低。莫钊文等[11]研究表明，机械深施缓控释肥一定程度上可以提高糙米率、精米率、整精米率，改善稻米的加工品质。本研究中，较常规施肥而言，常量侧深施肥以及在减少一定的基氮肥情况下可以改善稻米的加工品质。稻米的蒸煮食味品质和营养品质是衡量优质稻米的重要标准。蛋白质含量是稻米营养品质的重要指标，本研究发现，与常规施肥相比，侧深施肥因其氮素利用率高，有利于中后期水稻对养分的吸收，提高蛋白质含量，降低食味值。这与曲金玲和李殿平等[12-13]研究结果一致。

综上，本试验供试条件下，与常规施肥相比，常量侧深施肥以及在基氮肥减少10%时能够显著提高水稻产量，改善稻米的加工品质，增加稻米蛋白质含量，但不利于稻米食味品质的提高。在基氮肥减施15%时，水稻产量与常规施肥没有差异，但能够改善稻米的加工和外观品质，提升稻米的食味品质。而在基氮肥减施20%～30%时，虽能稻米的食味品质得到改善，但产量较常规施肥显著下降。可见，侧深施肥条件下且减施基氮肥15%时，能在保证水稻产量的前提下减少肥料用量和施肥次数，提高稻米品质，是一种优质稳产的施肥方式。