分蘗期氮水耦合對水稻產量和品質的影響

張麗微， 仲維君， 姜玉偉， 趙婷婷， 宋 澤， 錢永德， 姜沖沖

(黑龍江八一農墾大學農學院/黑龍江省普通高校寒地作物栽培技術重點實驗室，黑龍江大慶 163319)

水稻是耗水量最多的作物，目前其耗水量占全國總用水量的54%左右，占農業總用水量的65%以上[1]。隨著人們生活水平的提高，對高產優質米的需求也越來越大。因此，有關提高稻米產量及品質的研究非常必要。有研究表明，在一定的水分脅迫范圍內氮肥可起到“以肥調水”作用[2-3]。徐華平研究了不同生育階段水肥耦合的效應，結果表明，在一定的生育階段，在灌溉方式上采用非充分灌溉并配合合理的施肥量，對水稻減產有很好的控制效果[4]。施肥是影響稻米食味品質的最重要因素之一，其中氮素是水稻最重要的養分[5]。有專家認為，在水稻栽培技術中，肥水運籌對品質有很大影響[3]。近年來，人們就土壤水分含量對水稻品質的影響進行了大量研究[6-8]，郭曉紅等研究了水分含量對米質的影響[9-12]，而有關此方面的研究，由于難以對田間土壤水分有一個定量分析，因此在水分對優質米形成上未有一個確定結果，對形成優質米所需的土壤水分指標也未形成定論。有研究表明，灌溉方式和氮肥水平對產量和稻米品質的影響具有明顯的互作效應[1]，為提高肥料、水分利用率提供了科學依據，對節約資源和保護環境具有重要的意義[13]。為此，本研究設置了不同施氮量及不同水層厚度2個因素，對水稻品質和產量的影響進行研究，旨在探討氮水耦合對水稻品質的影響，為水稻的優質栽培提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為墾粳5號，主莖12葉，生育期134 d左右，需≥10 ℃活動積溫2 450 ℃左右。供試土壤為白漿土，其中堿解氮的含量為279.65 mg/kg，有效磷的含量為 36.48 mg/kg，速效鉀的含量為120.43 mg/kg，有機質的含量為4.30%，pH值為7.40。

1.2 試驗方法

試驗于2015年在黑龍江八一農墾大學防雨棚內進行。采用盆栽試驗，盆缽深40 cm，直徑31.5 cm，每盆裝過篩混勻的土8.5 kg。試驗在分蘗期設施氮量、土壤水分管理(水層深度)2個因素，其中氮肥(N，純氮)設5個水平：N1為0、N2為17.25 kg/hm2、N3為34.5 kg/hm2、N4為 51.75 kg/hm2、N5為69 kg/hm2；土壤水分管理(S)設5個水平：S1為干旱(土壤水勢為-30 kPa)、S2為濕潤(無水層，土壤水勢為0)、S3為水層深3 cm、S4為水層深5 cm、S5為水層深7 cm，在干旱及濕潤處理的盆缽內安裝真空表式土壤負壓計(中國科學院南京土壤研究所生產)監測土壤水分。共25個處理，每處理3次重復，每重復4盆，每盆平均插秧4穴，每穴4苗。

試驗中的肥料種類包括市售的46.4%尿素、50%硫酸鉀、重過磷酸鈣(43% P2O5)。施肥方法：鉀肥和磷肥按目前常規生產適宜水平施用，氮肥施用分配比例為基肥 ∶蘗肥 ∶調節肥 ∶穗肥= 40% ∶30% ∶10% ∶20%，其中60%鉀肥、100%磷肥用作基肥，基肥在攪漿前施入，攪入土中8～10 cm；40%鉀肥與20%氮肥作穗肥一同施入。幼穗分化初期(7月1日)復水5 cm，此后恢復常規管理。于9月末收獲。

1.3 測定項目及方法

于成熟期根據平均莖數取樣4穴，進行室內考種。根據穗部性狀調查數據計算穗粒數、結實率及千粒質量，計算理論產量。用德國生產的FOSS 1241近紅外谷物分析儀測定糙米的直鏈淀粉含量和蛋白質含量。食味品質用日本佐竹公司(SATAKE)生產的米飯食味計(STA1A)進行測定米飯綜合食味評分。

1.4 數據分析處理

相關系數采用Microsoft Excel 2007有關程序求算，并作圖；差異顯著性比較采用SPSS 19.0處理并進行分析。

2 結果與分析

2.1 分蘗期氮水耦合對水稻產量的影響

由圖1可知，隨著施氮量的增加，產量呈先升高后下降的趨勢，就肥料的平均效應而言，產量以處理N3最高，但只與N5差異顯著。不同水分處理間比較顯示，處理S5最高，S3次之，再次是S4處理，三者間差異不顯著。說明肥料過低、過高均不利于產量的形成，水層過低直接影響產量積累。

由圖2中可以看出，N4S4產量最高，達 14 278.19 kg/hm2，其次是N3S3，達14 091.36 kg/hm2，二者差異不顯著，N1S2產量為8 104.14 kg/hm2，顯著低于前兩者，前2個處理產量分別比N1S2增長76.18%、73.88%，說明施氮量×水分管理對產量影響顯著(P<0.01)。施氮量為 51.75 kg/hm2、水層為 5 cm 時，產量達到最大值。

2.2 分蘗期氮水耦合對水稻品質的影響

2.2.1 分蘗期氮水耦合對水稻碾磨品質的影響 如圖3所示，N2和N4糙米率極顯著高于N1和N3，S1和S2極顯著低于與其他水分處理。由表1可知，以處理N4S4糙米率最高，其次是處理N2S5，糙米率分別比N2S1增加1.49%、1.24%。施氮量N4和N5的精米率與其他處理均達顯著或極顯著水平。處理S2和其他水分處理達極顯著水平。從表1中可以看出，以處理N4S4的精米率最高，處理N3S5次之，精米率分別比處理N3S2(最低)增加2.36%、2.08%。施氮量×水分管理的糙米率和精米率均存在極顯著的互作效應(P<0.01)。灌溉水層厚度處理S2整精米率與其他處理達顯著水平。由表1可知，處理N2S5整精米率最高，其次為處理N4S4，整精米率分別比處理N5S2(最低)增加19.49%、19.15%。施氮量×水分間的互作效應不明顯， 表明各處理的效應不是各單因素效應的簡單疊加，互作時處理N4S4(施氮量為 51.75 kg/hm2、水層為5 cm)有利于碾磨品質的提高，進而提高水稻的商品價值。

表1不同處理對墾粳5號品質的影響

2.2.2 分蘗期氮水耦合對水稻營養品質的影響 圖4顯示了不同處理對直鏈淀粉含量的影響，施氮量處理N2顯著低于N3，N4和S4值較低，其次是N2和S2，其中水分處理S4值最低。由表1可知，以處理N1S1值最高，處理N1S2次之，分別比處理N4S4值(最低)增加10.19%、8.29%。

由圖5可以看出，施氮量對蛋白質含量均達極顯著水平，N2和S2最高，其次是N4和S4。水分處理S1和S5差異不顯著，其他處理間均達極顯著水平。由表1可知，處理N2S4最高，處理N2S5次之，蛋白質的含量分別比處理N3S1(最低)增加11.54%、10.26%。在分蘗期氮水耦合對水稻營養品質上，施氮量×水分間差異極顯著(P<0.01)，施氮量為 51.75 kg/hm2、水層為5 cm時營養品質最優。

2.2.3 分蘗期氮水耦合對水稻食味品質的影響 如圖6所示，施氮量處理N1顯著低于其他處理，水分處理S3顯著高于其他處理。從表1中可以看出，N1S1食味評分最高，其次是N1S2，食味評分分別比處理N1S4(最低)分別增加7.85%、6.12%。施氮量×水分間差異達到顯著水平(P>0.05)。

3 結論與討論

本試驗于分蘗期在氮水耦合條件下進行，當施氮量為51.75 kg/hm2、水層為5 cm時，產量達到了最高(14 278.19 kg/hm2)。有研究表明， 適當增施氮肥可以減輕供水不足對產量的不利影響[1]。干旱時，施氮量為 34.5 kg/hm2處理下產量最高，濕潤時在施氮量為 17.25 kg/hm2時最高， 但增施氮肥均使供水不足時的產量有所提高。這與土壤水分有限條件下增施氮肥可能會使作物水分脅迫加重，對產量造成不利的影響觀點不同[14]。研究表明，低限土壤水勢為-30 kPa時，產量高于淺水層，但增產不顯著[12]，這與本試驗研究結果相同。在低氮和高氮條件下均會降低水稻產量[15-16]。本試驗在一定范圍內增施氮肥及水分脅迫均使整精米率有所提高，這與柯傳勇等研究觀點相同，分蘗期內水分脅迫能提高稻米的整精米率[17]。大量研究表明，碾磨品質受氮肥和灌水的影響，并普遍認為增施氮肥可以提高糙米率、精米率及整精米率[18]，在輕度水分脅迫下，增施氮量后稻米的整精米率提高，但差異不明顯；余顯權等報道，土壤水分對米粒蛋白質含量有明顯的影響[19-20]，本試驗與以上研究結果相同。分蘗期重度干旱脅迫降低了碾磨品質[21]，全生育期進行土壤水勢下限-10 kPa的間歇灌溉時米飯食味評分值的提高；抽穗前控水，土壤水分脅迫整體上使加工品質變劣[22]。解文孝等認為，不同時期水分脅迫都會使稻米蛋白質含量增加，直鏈淀粉含量降低，食味評分值總體表現為升高的趨勢[23]。本試驗S1和S2的出米率均低于其他處理。本研究部分結果與前人結論一致，但也有結論相反的地方：對于營養品質結果不相同，可能是分蘗期水分脅迫處理在分蘗期之后的水分補償作用，分蘗期水分脅迫及低氮肥最終導致N1S1的米飯食味評分值最高。水稻墾粳5號在氮水耦合的作用下，處理 N4S4(施氮量為51.75 kg/hm2、水層為5 cm)的出米率高，直鏈淀粉含量最低。N4和S4處理下營養品質好。N1S1(施氮量為0 kg/hm2、水層為土壤水勢為-30 kPa)食味評分最高，但與其他處理差異不明顯。由于水稻品質優劣與其產量相關，且本試驗品種單一，氮肥及土壤水分配置對水稻品質的作用有待于進一步探討。

由本研究可以看出，分蘗期氮水耦合對墾粳5號的產量和品質有顯著影響，施氮量為51.75 kg/hm2、水層為5 cm時，產量及品質為佳。

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