氮肥運籌對雜交粳稻‘申優17’主要品質性狀效應分析

王新其，程 燦，方 軍，朱元宏，曹黎明?

(1 上海市農業科學院作物育種栽培研究所，上海201403；2 上海青浦現代農業園區發展有限公司，上海201717)

王新其，程燦，方軍，等.氮肥運籌對雜交粳稻‘申優17’主要品質性狀效應分析[J].上海農業學報，2020，36(4)：25-30

水稻是我國主要糧食作物之一，國內有60%以上的人口以稻米為主食[1-2]。 近年來，隨著人們生活水平提高及飲食結構調整，對優質型稻米的需求量日益增大，優質稻米的研究與生產成為廣大科技工作者們的關注熱點[2-7]。 稻米品質是個復雜的綜合性狀，大量研究表明，稻米品質性狀主要受控于品種的遺傳基因，但環境條件和栽培措施(播期、播栽密度、種植模式、肥料運籌、水分管理等)對稻米品質的形成影響較大[2-8]。 其中，氮肥對水稻品質形成極為重要。 朱大偉[3]認為，稻米加工品質隨著施氮量增加而改善，適當施氮可改善稻米的外觀品質。 朱邦輝等[6]研究認為，稻米的加工品質隨施氮量的增加呈現先增加后減小的趨勢，精米蛋白質含量呈增加趨勢。 胡群等[7]認為，稻米的加工品質均隨著穗肥氮后移而下降。但以往研究多集中在優質常規稻品種，而關于雜交粳稻則鮮見報道[8-9]。 為更好地發揮優質雜交粳稻潛力，本研究選用早熟優質、高產雜交粳稻新品種‘申優17’，通過分析氮肥運籌對該品種稻米品質的效應，以期為雜交粳稻優質化高產栽培的氮肥運籌提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區域概況

試驗地點位于青浦區現代農業園區內，前茬為小麥，土壤肥力均衡。 土壤全氮、全磷、全鉀含量分別為2.16 g∕kg、0.72 g∕kg、17.23 g∕kg，土壤為青紫泥土，有機質含量39.12 g∕kg。 速效N、有效P、速效K 含量分別為143 mg∕kg、14.2 mg∕kg、112.7 mg∕kg，pH 為6.9。 供試品種為早熟優質高產雜交粳稻新品種‘申優17’，由上海市農業科學院作物育種栽培研究所選育。

1.2 試驗設計

1.2.1 試驗處理

試驗采用單因素隨機區組設計，不同氮肥量施用為A 因素處理，設6 個純氮水平(A0—A5)，分別為90 kg∕hm2、180 kg∕hm2、210 kg∕hm2、240 kg∕hm2、270 kg∕hm2和300 kg∕hm2；基蘗肥和穗肥的氮肥配比為B因素處理，設5 個配比水平(B1—B5)，分別為5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和9∶1。 重復3 次，共33 個小區，隨機排列。 小區面積3 m×7 m=21 m2。 每小區用包膜的塑料隔板分隔，單排單灌，防止小區間滲透串肥，試驗田塊四周均設置保護行。

1.2.2 肥料運籌

A 因素處理試驗中，基蘗肥與穗肥配比為7∶3，基蘗肥中基肥統施純氮90 kg∕hm2(BB 肥187.5 kg∕hm2+尿素93 kg∕hm2)，栽插活棵后統施返青肥純氮24 kg∕hm2(碳銨)，1 周后，按各處理量追施分蘗肥(BB 肥)，穗肥則按各處理純氮量的30%一次施入，其中A0 處理只施用基肥，無追肥施入； B 因素處理試驗中，每處理純氮施用量均為270 kg∕km2，基肥和返青肥(分蘗肥1)施用同A 因素試驗，分蘗肥2(BB 肥)按試驗處理配比追施，穗肥中促花肥與?；ǚ时葹?∶4，具體施用方案參見表1。 復合BB 肥選用上海申花牌水稻專用BB 肥(總養分含量42%，N∶P2O5∶K2O=24∶8∶10)，由上?；轄柪r資有限公司生產。

表1 基蘗肥和穗肥氮配比試驗方案Table 1 Fertilizer scheme for the nitrogen ratio test of basal tillering fertilizer and panicle fertilizer kg·hm -2

1.3 種植管理

水稻種子經浸種催芽后于2018 年5 月25 日秧盤播種，6 月16 日機插移栽。 栽插行距為25 cm，株距14 cm，每穴栽插3—4 株，基本苗為75 萬—90 萬株∕hm2。 機插機器選用洋馬VP9D25 插秧機，一次栽插9行。 在機插后返青活棵前拉線分隔小區。 水漿管理苗期以濕潤為主，中后期干濕交替。 浸種催芽藥劑、病蟲草害防治管理同移栽稻常規生產。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 稻米加工品質

采用飛穗JGMJ8098 稻谷精米檢測機。

1.4.2 稻米外觀品質測定

經稻谷精米后采用以色列“種子性狀分析儀-Vibe QM3”，配以Vibe QM3 rice analyzer 軟件檢測分析。

1.4.3 稻米粉樣預處理

稻米樣品經旋風式磨粉機碾磨后(美國DICKEY-john1500 谷物粉碎機)，過100 目(孔徑為0.150 mm)篩網。 測定前，各樣品在恒濕柜中穩定24 h 以上，使含水量穩定在13.0%左右，備用。

1.4.4 稻米膠稠度和食味值等測定

膠稠度按照農業部部頒標準方法測定。 食味值采用北京東孚久恒儀器有限公司與日本佐作公司合作研發的JSWL 大米食味儀測定，檢測精度符合GB∕T 24895—97 要求，直接讀取食味值、蛋白質和直鏈淀粉含量值，重復3 次，取其平均值。

1.5 數據統計

試驗數據整理匯總后采用DPS v7.05 版系統軟件統計分析，利用Excel 2007 軟件進行相關性計算及圖形繪制。

2 結果與分析

2.1 氮肥運籌對稻米加工品質的影響

稻谷加工品質是衡量稻米品質綜合性狀優劣的重要指標。 氮肥與出糙率、精米率和整精米率均呈正相關，在等氮(240 kg∕hm2)條件下，穗肥氮占比與之呈負相關，但均未達到顯著水平(表2)。 由此表明，氮肥施用增加，可提高稻米的出糙率、精米率和整精米率，但同等氮肥條件下后期穗肥氮占比提高則會降低碾米品質。 氮肥和穗肥氮占比各處理的外觀品質出糙率、精米率和整精米率的變異系數依次僅為0.65%、1.34%、1.81%、0.58%、2.19%、2.92%。 綜上，氮肥運籌對稻米加工品質影響較小。

表2 氮肥運籌對稻米加工品質的影響Table 2 The effect of nitrogen management on rice processing quality

2.2 氮肥運籌對稻米外觀品質的影響

外觀品質優劣直接影響到稻米的商品價值。 氮肥與稻米外觀品質的粒長(GL)、粒寬(GW)呈正相關、與長寬比(GLW)呈負相關，但均未達到顯著水平。 穗肥氮占比與稻米的GL、GW 和GLW 均呈正相關，其中，與GL 和GW 相關系數分別達到了極顯著和顯著水平；氮肥與稻米的堊白率(CR)呈顯著負相關，當氮肥量在133.4 kg∕hm2時，CR 理論值最高，為61.24%。 但穗肥氮占比與CR 和堊白度(CD)均呈現正相關關系，其中穗肥氮占比與CR 的相關性達到顯著水平，隨著后期穗肥氮占比增加，其籽粒外觀的堊白率直線上升(圖1)。 綜上，雜交粳稻‘申優17’的外觀品質易受氮肥調控。 施氮量增加會降低稻米CR，但后期增加穗肥氮施用對稻米的CR 和CD 產生正向作用。 因此，控制雜交粳稻‘申優17’總氮量和優化后期穗肥量比例可有效調控稻米外觀品質。

2.3 氮肥施用對稻米理化蒸煮品質影響

直鏈淀粉含量(AC)與氮肥呈負向相關，氮肥施用量增加，其稻米AC 降低(圖2)，在施氮量為318 kg∕hm2時，AC 理論值最低，為15.04%。 在水稻全生育期內同等氮量條件下(240 kg∕hm2)，AC 與穗肥氮占比也存在負向關系(圖2)，即穗肥占比增加，其AC 呈下降趨勢，但變化范圍較小，當后期穗肥氮占比52.6%時，AC 理論最低值，為15.61%。 由此表明，氮肥的增加和在氮肥等量條件下，氮肥后移均會降低AC 值，處理間的AC 值差異較小，在1%—2%。

氮素對稻米淀粉膠稠度(GC)則沒有明顯相關性，但氮肥施用為270 kg∕hm2時，GC 最高，為79 mm；在等氮量240 kg∕hm2條件下，GC(Y)與穗肥氮占(x)比呈現二次曲線關系，YGC= -0.016 9x2+1.131 0x+57.933 3(R2= 0.902 3?)。 當后期穗肥氮占比達到33.46%時，GC 理論值最高，為76.86 mm。 試驗結果顯示，籽粒淀粉GC 隨穗肥氮占比遞增，占比為30%時，GC 最高，達78.33 mm，之后逐漸下降，其結果與理論估算基本吻合。

氮肥對稻米的蛋白質含量(PC)有明顯促進作用(圖3)，隨著氮肥增加，PC 逐漸增加，氮肥量為287.25 kg∕hm2時，蛋白質含量最高，為8.69%，之后緩慢下降。 在等氮量240 kg∕hm2條件下，穗肥氮占比與蛋白質含量呈現正向關系，穗肥氮占比提高，PC 逐漸增加。 由此表明，氮肥水平的增加和后期穗肥氮占比均會提高稻米籽粒蛋白質含量。

2.4 氮肥處理對稻米食味值的影響

氮肥運籌對稻米食味值(TV)具有明顯影響(圖4)。 稻米食味值與氮素水平呈負向相關，隨著氮肥水平增加，TV 逐漸下降，氮肥施用量為257 kg∕hm2時，食味值理論值最低，為84.45。 食味值與穗肥氮占比則呈二次曲線關系，隨著穗肥氮占比由低到高，食味值逐漸升高，至穗肥氮占比30%時，食味值最高，為83.0，之后又逐漸下降。 由此可見，降低氮肥的施用量有助于提高稻米食味值。 在一定氮肥施用量條件下，適宜穗肥氮占比有利于食味值增加，但提高程度有限。

3 討論

氮肥是水稻生長不可或缺的重要營養元素，是提高水稻產量和調控品質性狀重要因素[5-8]。 本試驗在氮素基蘗肥與穗肥7∶3條件下，增加氮肥施用可對雜交粳稻‘申優17’稻米的加工品質有一定改善作用，該結果與以往的研究結果基本一致[2-3，5，10-11]，但與陸春泉[12]研究報道恰好相反。 在總氮量(240 kg∕hm2)條件下，提高后期穗肥氮占比則會降低加工品質，該結果與陸春泉等[12]基本一致，但與朱大偉等[3]結論相反。 有關氮肥對稻米外觀品質的影響，本試驗顯示，增加氮肥會降低堊白率，但對堊白度無明顯規律。后期增加穗肥氮提高了稻米堊白率和堊白度，降低了稻米外觀品質。 但多數研究認為施氮量增加，堊白粒率與堊白度呈上升趨勢[2，6，14]，但也有不少研究表明，增施氮肥會降低稻米的堊白粒率與堊白度[8，10，13，15]。

有關氮肥運籌對稻米蛋白質和直鏈淀粉含量的影響，本研究結果與以往的研究結論較為一致[3，6-13，15-17]，增施氮肥和后期穗肥氮比重可有效增加蛋白質含量，降低直鏈淀粉含量。 但膠稠度隨氮肥和穗肥氮遞增均呈現倒“V”型趨勢，該結果與眾多報道不一，但與李剛[13]結果較為一致。 這主要與試驗所處地區環境、品種遺傳背景、稻米籽粒胚乳性狀三倍體及胚乳直感特殊的遺傳行為及栽培措施差異等因素有關。

食味品質是稻米品質的主要組成部分，也是品質育種實踐中的關注點。 本研究采用食味儀來測定稻米食味值，結果顯示，稻米食味值與氮肥和后期穗肥氮比例均呈現二次曲線關系，增加氮肥，食味值逐漸下降，后期穗肥氮增加，食味值呈現先增后降的特點，該結果與陳瑩瑩等[18]、張俊國等[19]研究結果基本一致。

綜上所述，氮肥運籌對稻米品質的調控作用明顯，但受品種和種植區域環境差異的影響較大[20]。 本研究初步探明了氮肥運籌對雜交粳稻‘申優17’的主要品質性狀效應規律，但對品質性狀間的相互關系尚未作進一步分析。 后續將進一步探明氮肥運籌優化條件下，稻米品質性狀間相互關系，旨在為雜交粳稻的優質化生產起到指導作用。