张家智， 王文玉， 王兴宇， 张常钰， 石书文， 何雨宣，周红媛， 刘丽华， 郑桂萍

（黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江省教育厅寒地作物种质改良与栽培重点实验室，黑龙江 大庆 163319）

水稻是人类重要的粮食作物之一。在亚洲人的食物组成中，稻米约占49%，为人体提供35%的能量和28%蛋白质，因此，稻米的营养品质直接关系到人体营养的有效供给水平[1]。随着社会的不断发展进步，人们生活水平不断提高，对于食物品质的要求也在不断提高，因此，在保证产量的同时还应注重品质的提升。截至2020年，黑龙江水稻种植面积约400万hm2，已成为全国水稻种植面积、生产量和商品量大省，在我国稻米市场上具有至关重要的地位[2]。在寒地水稻生产中，搅浆平地易破坏土壤结构，导致土壤紧实致密、常规耕作层泥温低、插秧基本苗不合理等问题[3-4]。针对以上问题，黑龙江八一农垦大学水稻中心提出“旱平垄作、双侧双深”栽培技术（简称垄作双深），该技术的操作方法为：水田秋翻、秋旋或春旋→秋季或春季旱整平→旱起垄同时双侧双深分类施肥(浅层速效肥、深层包括缓效肥），同时实现基肥和分蘖肥同施（由全层施入基肥变为垄上苗带双侧双深基蘖同施）→晚泡田（插秧前10 d）→常规封闭除草→垄上机插双行（常规插秧机机插或宽窄行插秧机机插均可）。垄作双深形成了由水整地、搅浆平地变为旱整地、旱起垄（免水整地），由全层施入基肥变为垄上苗带双侧双深基蘖同施（分层分类、速缓结合），由多次作业变为减少作业环节而省时省力的耕作栽培新模式。

栽培环境、肥水管理、贮藏和加工等因素在一定程度上影响着稻米品质[5]。畦沟灌溉和干湿交替灌溉显著提高了稻米的加工品质，但降低了稻米外观品质，其中，根系和冠层性能的改善是提升稻米品质的重要因素[6]。周晶[7]研究表明，垄作栽培较常规栽培能够提升稻米蛋白质、氨基酸含量。章秀福等[8]研究表明，垄畦栽培水稻的加工品质、外观品质优于常规栽培。陈立强等[9]研究表明，与常规耕作相比，垄作双深处理主要提高了稻米的加工和食味品质。薛亚光等[10]研究表明，麦秸还田不同程度地改善了稻米的加工、外观和营养品质，而旋耕还田不利于水稻增产及品质的形成。

穴苗数对稻米品质具有较大影响。荆爱霞[11]和徐春梅等[12]研究表明，稻米的加工品质随株行距的增大呈逐渐升高趋势，外观品质和直链淀粉含量升高，蛋白质含量和胶稠度降低。钱银飞等[13]研究得出，每穴4 本左右最有利于机插水稻高产优质的形成。董啸波[14]以双季晚粳稻为材料研究认为，增加栽插密度可提高糙米率、精米率和整精米率，但降低蛋白质和直链淀粉含量，使垩白粒率和垩白度增加。周培南等[15]认为在保证产量的前提下，适当增加密度有利于稻米品质的提升，继续增加移栽密度又会降低稻米的外观品质。但关于不同耕作模式下穴苗数对北方粳稻品质影响的研究较少，因此，本研究选用垦粳8 号为材料，采用二因素裂区设计，探究在垄作双深模式和平作模式下，不同穴苗数对北方粳稻品质的影响，为水稻高产优质栽培应用提供理论依据和技术参考。

1 材料与方法

1.1 地点与材料

试验于2020年在黑龙江八一农垦大学水稻中心大庆校区试验田（45°30′—47°11′N、124°26′—125°15′E）进行。试验地0 —20 cm 土壤养分平均含量碱解氮为123.00 mg·kg-1、有效磷18.00 mg·kg-1、速 效 钾 191.50 mg·kg-1、有 机 质32.40 g·kg-1、pH 8.20。供试品种为垦粳8号，由黑龙江八一农垦大学选育，其主茎约13 片叶，生育期 142 d 左右，需≥10 ℃活动积温 2 650 ℃左右。供试肥料为中化复合肥（N 21.0%，其中，缓释氮素含量为7.0%，P2O515.0%，K2O 16.0%）、尿素（N 46%）、磷酸二铵（P2O546%、N 18%）和硫酸钾（K2O 50%）。

1.2 试验设计

试验采用二因素裂区设计，主区为耕作模式，设常规耕作（A1）和垄作双深（A2）2个水平；副区为穴苗数，分别设置3（B1，对照）、6（B2）、9（B3）和12 苗·穴-（1B4）共4个水平；因此，试验共8个处理，每处理3 次重复，共计24个小区，每小区面积48.6 m2。其中，垄作双深在春季采用人工起垄施肥，施基肥后进行镇压。要求垄底宽60 cm，垄面宽40 cm，镇压后垄高达到10 cm 左右。人工用铁钩在垄上划出3 条肥带：1 条深肥带位于垄正中央，将肥施入距垄面8 cm 深处，选择含缓效氮的中化肥料；2 条浅肥带分别位于深肥带两侧水平距离11 cm 处，将镇压后肥施入距垄面3 cm 深处，选择速效氮的肥料，即实现了一垄三肥带——苗带双侧双深分层分类速缓结合的立体施肥效果（图1）。常规耕作采用常规搅浆平地，插秧规格（43～17）cm×12 cm。

图1 水稻“垄作双深”栽培模式——垄型施肥Fig.1 Rice“dry land regulation and bilateral deep fertilization on ridge”cultivation mode—ridge fertilization

各处理均于4月18日播种，每盘芽种125 g，播种时进行打籽入泥，3 面着泥，旱育秧。5月18日移栽，插秧规格（43～17）cm×12 cm。垄作双深栽培模式的基肥施入按水稻旱平垄作双侧双深耕作栽培模式的操作方法，人工起垄同时，垄体夹施肥料，施肥上层均为速效肥，下层均为中化复合肥。常规耕作处理基肥于移栽前7 d 人工撒施，上、下2 层的肥料混合一起施用。蘖肥于移栽后20 d人工撒施。调节肥（又称接力肥，氮肥总量的10%）、穗肥分别在倒4叶长出一半时、倒2叶长出一半时人工撒施。具体施肥量及施肥时期详见表1。垄作双深处理插秧后水分管理为施用除草剂时，使水层淹没垄面外，其他时间均保持垄沟有水，垄台无水。常规耕作处理插秧后深水护苗返青，浅水增温促蘖，在分蘖达到预计穗数的80%时，排水晒田至微裂以控制无效分蘖；拔节长穗期浅湿灌溉，抽穗前至齐穗浅水灌溉，结实灌浆期采用浅湿交替灌溉，成熟期收获前15 d 左右排水。各处理施肥方案如表1 所示，其他管理措施同常规生产。

表1 不同处理的施肥种类及用量Table 1 Fertilization type and amount in different treatments （kg·hm-2）

1.3 测定项目及方法

水稻成熟后，调查一次枝梗和二次枝梗数。收割的水稻自然风干后脱粒，自然阴干2个月之后测定稻米的加工品质、外观品质、营养品质及食味品质，每处理称取200 g 籽粒用于品质测定，3次重复。

加工品质：取一定质量的稻谷（记作M0），采用FC-2K 型实验砻谷机砻谷2 次，称量糙米质量（记作M1）；然后采用日本公司生产的VP-32 型实验碾米机，将糙米加工成精米，称精米质量（记作M2）；最后采用谷粒判别器（ES-1000，日本产）测定碎米率。按照以下公式分别计算糙米率（brown rice rate，BRR）、精米率（polished rice rate，PRR）和整精米率（whole rice rate，WRR）。

外观品质：用日本静冈机械株式会社生产的ES-1000 便携式品质分析仪测定垩白粒率（chalky grain rate，CGR）、垩白度（chalkiness）。

营养品质：用Foss 近红外谷物分析仪测定糙米的直链淀粉含量（amylose content，AC）、蛋白质含量（protein content，PC）。

食味品质：用日本佐竹公司（SATAKE）生产的米饭食味计（STA1A）测定香气、光泽、完整性、味道、口感的评分及食味值。

1.4 数据处理

采用DPS 7.05 软件进行数据统计与分析，数据整理与图表制作采用Excel 2003。

2 结果与分析

2.1 加工品质的比较

耕作模式、穴苗数对糙米率、精米率、整精米率有显著影响（表2）。A2处理的糙米率、精米率、整精米率均极显著高于A1 处理，较A1 处理分别增加0.82%、0.45%、3.73%。不同穴苗数处理的糙米率和精米率均表现为B1＞B2＞B3＞B4，不同处理间差异极显著；不同穴苗数处理的整精米率表现为 B1＞B2＞B3＞B4，B1 和 B2 处理极显著高于 B3、B4处理，且B1处理极显著高于B2处理。

表2 不同处理的加工品质Table 2 Processing quality of different treatments

2.2 外观品质的比较

由表3 可知，耕作模式对一次枝梗和二次枝梗的谷粒长、谷粒宽、谷粒厚及长宽比均无显著影响；穴苗数对一次枝梗的谷粒长和谷粒厚及二次枝梗的谷粒宽有显著影响；两者间互作对一次枝梗的谷粒厚有显著影响。不同耕作模式的外观品质均差异不显著。不同穴苗数处理的一次枝梗谷粒长表现为B1＞B2＞B3＞B4，其中，B1 处理较B2 处理显著增加2.33%，较B3 和B4 处理极显著增加3.07%和3.23%；且B1 处理的一次枝梗谷粒厚度较B2 处理显著增加2.64%，较B3 和B4 处理极显著增加4.02%和3.56%；B1 和B2 处理的二次枝梗谷粒宽度较B3 处理分别显著增加4.47% 和3.19%。

表3 不同处理的稻谷粒形Table 3 Grain shape of different treatments

耕作模式和穴苗数的互作效应对一次枝梗谷粒厚影响显著。A1 耕作模式下，B1 处理的一次枝梗谷粒厚度极显著高于B2、B3、B4处理，较B2、B3、B4 处理分别增加6.28%、5.80%、6.28%；A2 耕作模式下，B2 处理的一次枝梗谷粒厚度较B3 处理显著增加3.57%（图2）。

图2 不同处理一次枝梗谷粒的厚度Fig.2 Grain thickness of primary branch under different treatments

由表4 可知，耕作模式、穴苗数及两者间互作对垩白粒率、垩白度影响极显著。A2 处理的垩白粒率、垩白度分别较A1 处理极显著增加15.37%和18.42%。不同穴苗数处理的垩白粒率、垩白度均表现为B4＞B3＞B2＞B1，不同穴苗数处理间差异极显著。相同耕作模式下，不同穴苗数处理间的垩白粒率、垩白度均表现为B4＞B3＞B2＞B1。A1 耕作模式下，B2、B3、B4 处理的垩白粒率和垩白度均极显著高于B1 处理，B4 处理又极显著高于 B2 和 B3 处理；A2 耕作模式下，随着穴苗数的增加，籽粒的垩白粒率和垩白度显著增加（图3）。

表4 不同处理的外观品质Table 4 Appearance quality of different treatments

图3 不同处理的垩白粒率和垩白度Fig.3 Chalky grain percentage and chalkiness degree of different treatments

2.3 营养品质的比较

由表5 可知，耕作模式对直链淀粉、蛋白质和水分含量无显著影响；穴苗数对直链淀粉、蛋白质和水分含量影响极显著；两者间互作对蛋白质含量影响显著。不同耕作模式间的直链淀粉、蛋白质和水分含量差异不显著。不同穴苗数处理的直链淀粉含量表现为B4＞B3＞B2＞B1，其中，B4 处理显著高于B3 处理，极显著高于B2 和B1 处理，B3处理显著高于B1 处理；蛋白质含量表现为B1＞B2＞B3＞B4，其中，B1和B2处理的蛋白质含量极显著高于 B3 和 B4 处理；水分含量表现为 B2＞B3＞B4＞B1，其中，B2、B3、B4 处理的水分含量极显著高于B1处理，B2处理显著高于B4处理。

表5 营养品质的比较Table 5 Comparison of nutritional quality

2.4 食味品质的比较

对不同处理的食味品质进行比较，结果（表6）表明，仅耕作模式对完整性有极显著影响，穴苗数及两者间互作对稻米食味品质无显著影响。A2 处理的完整性极显著高于A1 处理，其他性状差异不显著。不同穴苗数处理的食味品质差异均不显著。

表6 食味值的比较Table 6 Comparison of taste value

2.5 稻米品质性状间的相关关系

由表7 可知，水分含量与食味值呈极显著正相关；糙米率与精米率、整精米率、蛋白质含量呈显著或极显著正相关；糙米率与直链淀粉含量、垩白粒率和垩白度呈极显著或显著负相关；精米率与直链淀粉含量、垩白粒率、垩白度呈极显著负相关；直链淀粉含量与蛋白质含量呈极显著负相关，与垩白粒率、垩白度呈显著正相关；蛋白质与垩白粒率、垩白度呈显著负相关；垩白粒率与垩白度呈极显著正相关。

表7 稻米品质性状间的相关分析Table 7 Correlation analysis among quality traits of rice

3 讨论

3.1 耕作模式对水稻品质的影响

张自常等[6]研究表明，畦沟灌溉和干湿交替灌溉不仅能够提高水稻产量，还能够改良稻米的加工品质和外观品质。本研究的灌溉方式为干湿交替，与常规耕作相比，垄作双深耕作模式显著或极显著提高了稻米的糙米率、精米率、整精米率和完整性，分别较对照提高0.82%、0.45%、3.73%、0.98%；还提高了稻米的加工品质及蛋白质含量和食味值，食味值较对照增加1.19%，达极显著水平，但降低了稻米的外观品质，增加了垩白度与垩白粒率。

3.2 穴苗数对水稻品质的影响

作物生产是个种群过程，不仅个体应具有较高的竞争能力，还需有较高的群体以保证产量[16]。因此，在保持行距穴距不变的条件下，栽插穴苗数是影响群体密度的重要措施，穴苗数过少无群体优势，穴苗数过多则会抑制个体优势，同时也会加剧穴内个体与群体的竞争，不利于构建良好的群体结构。研究表明，增加基本苗数会使稻米的糙米率、精米率和整精米率下降，垩白率和垩白度提高，直链淀粉含量和食味值上升[17-18]。本研究表明，随着穴苗数的增加，稻米的直链淀粉含量升高，加工品质、外观品质和蛋白质含量降低，食味值先升高再降低，以B2 处理稻米的食味值最高，为 82.46 分，较 B1、B3、B4 处理分别提高 1.47、0.20、0.15 分，可能是由于穴苗数增加易造成田间郁闭，通风透光不良，个体之间竞争加剧，导致个体营养吸收不良，体内同化物供应不足，积累灌浆物质少，灌浆不足所致。因此，综合高产优质来看，垦粳8 号以每穴6 苗为宜，在此基础上加强肥水管理，提高营养生长期的物质积累，保持结实期叶片及根系的光合和代谢能力，为其高产提供技术支撑。