雙季晚粳稻氮肥精確運(yùn)籌研究

許 軻， 張 軍,2， 張洪程*， 花 勁， 郭保衛(wèi)， 霍中洋， 戴其根，魏海燕， 高 輝， 周培建， 程飛虎， 黃大山， 陳忠平， 陳國(guó)梁

(1 揚(yáng)州大學(xué)， 農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心， 江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇揚(yáng)州 225009；2 淮安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心， 江蘇淮安 223001； 3 江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣總站， 江西南昌 330046；4 江西省上高縣農(nóng)業(yè)局， 江西上高 336400)

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

氮肥的分蘗肥和穗肥種類(lèi)均為尿素(含氮量46%)，分蘗肥在移栽后7 d勻施，穗肥在倒四葉、倒二葉兩次等量施用，具體施肥方案見(jiàn)表1。氮、磷、鉀比例為1 ∶0.5 ∶0.5，磷肥一次性基施，鉀肥分別于耕翻前、拔節(jié)期等量施入。6月22日播種，濕潤(rùn)育秧，7月23日移栽，行株距為26.4 cm×14 cm，每穴栽3苗。水分管理及病蟲(chóng)草害防治等相關(guān)的栽培措施均按照粳稻超高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

表1 不同施氮量處理試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 莖蘗動(dòng)態(tài) 每個(gè)小區(qū)定點(diǎn)10穴作為一個(gè)觀察點(diǎn)，選取3個(gè)觀察點(diǎn)作為重復(fù)。分別在移栽期、有效分蘗臨界葉齡期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)和成熟期觀察莖蘗數(shù)消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。

1.2.2 葉面積指數(shù) 分別于移栽期、有效分蘗臨界葉齡期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)、臘熟期(抽穗后35 d)和成熟期，每處理取3穴為1個(gè)樣本，用直尺量取葉片長(zhǎng)與寬值，以長(zhǎng)×寬×0.75 計(jì)算3穴樣本的總?cè)~面積，再折算成相應(yīng)的葉面積指數(shù)。每次測(cè)3個(gè)重復(fù)。

1.2.3 干物質(zhì)與氮素積累量 分別于有效分蘗臨界葉齡期、拔節(jié)期、抽穗期、乳熟期(抽穗后20 d)、臘熟期(抽穗后35 d)和成熟期，每處理取3穴為1 個(gè)樣本，每樣本分葉、莖、鞘和穗(抽穗后)，105℃下殺青30 min，80℃下烘干至恒重，測(cè)定干物質(zhì)重。樣品粉碎后用H2SO4-H2O2消化，半微量凱氏定氮法測(cè)植株各部分氮含量。

1.2.4 理論產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量 成熟期普查每小區(qū)100穴，計(jì)算有效穗數(shù)，取5穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率，測(cè)千粒重和理論產(chǎn)量；各小區(qū)除邊上2行外全部收割，脫粒、去雜曬干后稱(chēng)重。

1.2.5 稻米品質(zhì) 籽粒收獲3個(gè)月后，測(cè)定稻米碾米品質(zhì)(糙米率、精米率、整精米率)、外觀品質(zhì)(堊白粒率、堊白大小、堊白度)、蒸煮食味品質(zhì)(膠稠度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量)等主要品質(zhì)指標(biāo)。其中直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量用FOSS TECATOR公司生產(chǎn)的近紅外谷物分析儀(Infratec1241 Grain Analyzer)測(cè)定；其它指標(biāo)均參考中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷》進(jìn)行測(cè)定。稻米淀粉粘滯譜(RVA)采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA(Rapid Viscosity-Analyzer)快速測(cè)定淀粉譜粘滯特性，用TWC(Thermal Cycle for Windows)配套軟件進(jìn)行分析，粘度用cp表示(Centipoise，RVA粘度單位)。

1.3 計(jì)算與統(tǒng)計(jì)方法

氮肥表觀利用率(%)=(施氮區(qū)植株總吸氮量-無(wú)氮區(qū)植株總吸氮量)/總施氮量×100

氮肥農(nóng)學(xué)利用率(kg/kg)=(施氮區(qū)產(chǎn)量-空白區(qū)產(chǎn)量)/總施氮量

氮肥偏生產(chǎn)力(kg/kg)=籽粒產(chǎn)量/總施氮量

用 Microsoft Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、計(jì)算與作圖，DPS 等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運(yùn)籌對(duì)雙季晚粳產(chǎn)量及其形成影響

2.1.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 連續(xù)兩年兩個(gè)水稻品種不同氮肥運(yùn)籌處理的實(shí)際產(chǎn)量，常優(yōu)5號(hào)各處理表現(xiàn)為7 ∶3>6 ∶4>8 ∶2>5 ∶5>10 ∶0>4 ∶6>3 ∶7，甬優(yōu)8號(hào)為7 ∶3>6 ∶4>8 ∶2>5 ∶5>4 ∶6>10 ∶0>3 ∶7，前4個(gè)處理的順序一致，但10 ∶0和4 ∶6處理排序有所差異，兩處理實(shí)際產(chǎn)量差異不顯著(表2)。7 ∶3、6 ∶4處理產(chǎn)量均極顯著高于其余處理，如2011年，常優(yōu)5號(hào)7 ∶3與6 ∶4處理產(chǎn)量分別為9985、9813 kg/hm2，分別較3 ∶7處理增加了38.19%和35.82%，8 ∶2、 5 ∶5、 4 ∶6、10 ∶0處理分別較 3 ∶7處理增加了29.78%、26.56%、18.28%、14.69%。進(jìn)一步研究表明，各品種產(chǎn)量(y)與基蘗肥占總施氮量的比例(x)的關(guān)系式，2011年為：

y甬優(yōu)8號(hào)=-0.0015x2+0.2065x+3.4069

(xopt=68.83%，r=0.9674**)

y常優(yōu)5號(hào)=-0.0016x2+0.2229x+1.9605

(xopt=69.66%，r=0.9860**)；

2012年為：

y甬優(yōu)8號(hào)=-0.0013x2+0.1888x+3.0262

(xopt=72.62%，r=0.9783**)

y常優(yōu)5號(hào)=-0.0017x2+0.2332x+2.5221

(xopt=68.59%，r=0.9782**)

從產(chǎn)量構(gòu)成因素看，兩品種不同處理的結(jié)實(shí)率和千粒重，隨基蘗肥占總施氮量比例的降低，呈先增后減趨勢(shì)。群體穎花量構(gòu)成因素的穗數(shù)隨基蘗肥占總施氮量比例的降低呈減少的趨勢(shì)，每穗粒數(shù)呈先增后減趨勢(shì)。通徑分析表明，產(chǎn)量(Y)與構(gòu)成因素(穗數(shù)x1、每穗粒數(shù)x2、結(jié)實(shí)率x3和千粒重x4)的最優(yōu)回歸方程為Y=97.67+27.63x1，說(shuō)明單位面積穗數(shù)對(duì)雙季晚粳稻產(chǎn)量的影響最大，直接通徑系數(shù)為0.9849。

由于兩年試驗(yàn)結(jié)果的規(guī)律基本一致，下文就2012 年的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析。

表2 不同處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成

2.1.3 葉面積指數(shù)和光合勢(shì) 由圖2可以看出，有效分蘗臨界葉齡期((N-n)，隨基蘗肥占總施氮量比例的降低，葉面積指數(shù)表現(xiàn)為10 ∶0>8 ∶2>7 ∶3>6 ∶4>5 ∶5>4 ∶6>3 ∶7；拔節(jié)期的趨勢(shì)與N-n期相似；孕穗期各處理均達(dá)最大值，且群體葉面積指數(shù)(LAI)隨基蘗肥占總施氮量比例的減少而順次減??；此后，各處理莖蘗數(shù)均開(kāi)始下降，基蘗肥占總施氮量比例較高的處理下降較快，至乳熟期群體LAI表現(xiàn)為7 ∶3>6 ∶4>5 ∶5>4 ∶6>3 ∶7>10 ∶0>8 ∶2；蠟熟期和成熟期7 ∶3、6 ∶4 處理的LAI顯著高于其余處理，如常優(yōu)5號(hào)，成熟期兩處理LAI分別為3.47和3.31。

圖 1 不同處理水稻各生育時(shí)期群體莖蘗數(shù)Fig.1 The stem and tiller number of two rice cultivars in different growth periods with different treatments

圖2 不同處理水稻各生育時(shí)期群體葉面積指數(shù)與光合勢(shì)Fig.2 LAI and photosynthetic potential of two rice cultivars in each growth period with different treatments

2.1.4 群體干物質(zhì)積累量 圖3顯示，在有效分蘗臨界葉齡期(N-n)，兩品種各處理的群體干物質(zhì)積累量相當(dāng)，此后，基蘗肥占總施氮量比例高的處理，干物質(zhì)生產(chǎn)速率較快，拔節(jié)期各處理的群體干物質(zhì)累積量呈現(xiàn)10 ∶0>8 ∶2>7 ∶3>6 ∶4>5 ∶5>4 ∶6>3 ∶7的趨勢(shì)；在抽穗期，10 ∶0處理的干物質(zhì)積累量仍最多，其余處理隨基蘗肥比例降低依次減小；乳熟期、蠟熟期和成熟期7 ∶3、6 ∶4兩處理干物質(zhì)積累量最高，其它處理的大小順依次為8 ∶2、5 ∶5、4 ∶6、10 ∶0、3 ∶7，可見(jiàn)抽穗后穗肥比例高的處理干物質(zhì)生產(chǎn)力增強(qiáng)。

圖3 不同處理水稻群體各生育時(shí)期干物質(zhì)積累量Fig.3 Dry matter accumulation of two rice cultivars under different treatments

2.2 氮肥運(yùn)籌對(duì)雙季晚粳氮素吸收與利用的影響

2.2.2 不同處理百公斤稻谷需氮量及氮肥利用率 由表4可以看出，隨基蘗肥占總施氮量比例的降低，常優(yōu)5號(hào)和甬優(yōu)8號(hào)成熟期氮素積累總量、氮肥表觀利用率、氮肥農(nóng)學(xué)利用率及氮肥偏生產(chǎn)力均呈先增后減的趨勢(shì)，其中成熟期氮素積累總量、氮肥農(nóng)學(xué)利用率及氮肥偏生產(chǎn)力，以7 ∶3和6 ∶4兩處理最高。進(jìn)一步分析表明，氮肥表觀利用率與基蘗肥比例呈開(kāi)口向下的二次曲線關(guān)系(r常優(yōu)5號(hào)=0.9927**、r甬優(yōu)8號(hào)=0.9160**)，基蘗肥占總施氮量的比例在71.22%和72.46%時(shí)，常優(yōu)5號(hào)和甬優(yōu)8號(hào)的氮肥表觀利用率最高，分別為37.91%和40.33%。兩個(gè)品種百公斤稻谷需氮量隨基蘗肥比例的降低呈先減少后增加的趨勢(shì)，6 ∶4和7 ∶3處理較低，常優(yōu)5號(hào)百公斤稻谷需氮量分別為1.68 kg和1.67 kg，甬優(yōu)8號(hào)分別為1.83 kg和1.85 kg。

表3 不同處理水稻各生育階段氮素吸收積累特點(diǎn)

2.3 氮肥運(yùn)籌對(duì)雙季晚粳稻米品質(zhì)的影響

2.3.1 外觀品質(zhì) 不同氮肥運(yùn)籌對(duì)外觀品質(zhì)的影響較大(表5)，兩品種的堊白率、堊白度隨基蘗肥占總施氮量比例的降低均呈先增加后減少的趨勢(shì)，二者與基蘗肥的比例呈極顯著二項(xiàng)式相關(guān)(r常優(yōu)5號(hào)=0.9238**、r常優(yōu)5號(hào)=0.9458**，r甬優(yōu)8號(hào)=0.9446**、r甬優(yōu)8號(hào)=0.9509**)，以常優(yōu)5號(hào)為例，堊白率和堊白度分別均以7 ∶3、6 ∶4處理最高(分別為17.56%、17.68%和2.92%、3.03%)，不同處理間差異顯著或極顯著。堊白大小隨基蘗肥占總施氮量比例的降低呈增加趨勢(shì)，不同處理間差異顯著或極顯著。

2.3.2 加工品質(zhì) 隨基蘗肥占總施氮量比例的降低，晚粳稻的出糙率、精米率及整精米率均有上升趨勢(shì)，各處理間差異顯著或極顯著(表5)。如常優(yōu)5號(hào)，糙米率、精米率和整精米率均以10 ∶0和8 ∶2兩處理最低，4 ∶6和3 ∶7處理最高，說(shuō)明適當(dāng)增加穗肥比例有利于提高晚粳稻的加工品質(zhì)。

2.3.3 蒸煮食味及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低，兩品種的直鏈淀粉含量逐漸減少；蛋白質(zhì)含量變化趨勢(shì)與直鏈淀粉含量相反，各處理間差異顯著(表5)。同時(shí)，膠稠度表現(xiàn)為直線增加趨勢(shì)，以4 ∶6和3 ∶7處理最長(zhǎng)，分別達(dá)到75.16 mm和75.89 mm，顯著高于其它各處理。

表4 不同處理水稻百公斤稻谷需氮量及氮肥利用特點(diǎn)

表5 不同處理水稻稻米品質(zhì)特點(diǎn)

表6 不同處理水稻RVA譜特征

3 討論

3.1 關(guān)于雙季晚稻的氮肥運(yùn)籌模式

3.2 氮肥運(yùn)籌對(duì)雙季晚粳稻產(chǎn)量及形成的影響

3.3 氮肥運(yùn)籌對(duì)晚粳稻氮素吸收利用的影響

3.4 氮肥運(yùn)籌對(duì)晚粳稻稻米品質(zhì)的影響

關(guān)于氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米加工品質(zhì)影響，前人研究結(jié)論幾乎一致認(rèn)為增加中后期氮肥比例可提高稻米的加工品質(zhì)[10,28]。本文結(jié)果也表明，隨基蘗肥占施氮總量比例的降低，晚粳稻出糙率、精米率、整精米率均呈增加趨勢(shì)。關(guān)于氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，研究認(rèn)為適當(dāng)增施氮肥可改善稻米加工品質(zhì)、提高膠稠度、改善營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，但外觀品質(zhì)會(huì)變劣[29]；隨基蘗肥比例的降低，稻米外觀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有先升后降的趨勢(shì)[10]，稻米堊白率、堊白度呈開(kāi)口向下的拋物線型[30]；高氮條件下基蘗肥和穗肥比例為5 ∶5時(shí)，可提高稻米堊白度[31]。上述研究結(jié)果存在一定差異。本研究結(jié)果表明，隨基蘗肥占總施氮量比例的降低，晚粳稻堊白率、堊白度呈先增加后減少趨勢(shì)；稻米直鏈淀粉含量降低，蛋白質(zhì)含量增加，膠稠度變長(zhǎng)；峰值粘度、熱漿粘度、崩解值總體呈降低趨勢(shì)，均以3 ∶7處理最小。綜上表明，基蘗肥占總施氮量比例過(guò)高對(duì)晚粳稻的加工品質(zhì)及蒸煮食味品質(zhì)造成不利影響，但RVA譜特征值各項(xiàng)指標(biāo)較好。因此，氮肥運(yùn)籌對(duì)晚粳稻稻米品質(zhì)的調(diào)控存在矛盾，可針對(duì)某一品質(zhì)性狀采取適宜的氮肥運(yùn)籌方案。

4 結(jié)論

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