施氮量對黃河三角洲鹽堿地圣稻2620產量、品質和淀粉RVA譜特性影響

郭濤，侯紅燕，王海鳳，薛芳，董曉亮，張茂林，畢崇明，張煥霞，林香青，張士永

（1.山東省水稻研究所／山東省水稻工程技術研究中心，山東濟南 250100；2.東營市一邦農業科技開發有限公司，山東東營 257000）

黃河三角洲土地資源豐富，但因地下水埋深較淺、土壤含鹽量高，且有機質含量低，種植旱作物常因鹽漬害歉收，產量低而不穩。水稻是我國最重要的糧食作物之一，也是改良鹽堿地的先鋒作物。黃河三角洲鹽堿地種植水稻可有效洗鹽壓堿，改良土壤，對解決我國糧食安全問題具有重要的戰略意義［1］。目前，該地區常年種稻面積1.3萬多公頃，分布在東營、濱州、淄博等地，以東營市面積最大。種植品種以圣稻19、鹽豐47、臨稻16等為主，該類型品種適合撒播種植，產量較高、易于管理，但大米外觀和食味品質普遍欠佳，嚴重影響“黃河口大米”國家地理標識產品形象。隨著人們生活水平的不斷提高，對大米品質要求越來越嚴格，該地區種植的低品質大米已遠遠不能滿足人們的需求。因此，引進品質優良的水稻新品種、改善稻米的外觀和食味品質，已成為重塑“黃河口大米”品牌形象、提高水稻種植效益、提高農民收益的首要工作。

水稻淀粉RVA譜特性是評價稻米品質的重要指標，與蒸煮食味品質密切相關。不同學者就稻米RVA譜特征值與稻米食味品質的關系開展了許多研究。舒慶堯等［2］研究認為，稻米的直鏈淀粉含量與消減值、回復值、熱漿黏度和冷膠黏度呈顯著或極顯著正相關，與崩解值呈顯著負相關；胡培松等［3］建立了淀粉RVA特征值與稻米蒸煮及食味品質性狀的回歸定量分析模型，在測定出RVA特征值后，就可以通過分析軟件自動計算出直鏈淀粉含量和膠稠度的預測值，對稻米蒸煮品質及食味品質進行快速鑒定；李敏等［4］研究了4種施氮水平下稻米RVA譜特征值的差異與蒸煮食味品質的關系，表明隨著氮肥水平的升高，峰值黏度、崩解值逐漸下降，消減值、糊化溫度逐漸升高。相關分析表明，膠稠度和食味值與峰值黏度、熱漿黏度相關性不顯著，而與最終黏度、崩解值、回復值、消減值、糊化溫度相關性達顯著或極顯著水平，利用食味值與崩解值、最終黏度、糊化溫度所建立的回歸方程能較好地預測稻米食味值。趙國珍等［5］研究發現，施氮量和插秧密度對淀粉RVA譜特性也可產生影響，變異大小依次是消減值＞崩解值＞熱漿黏度＞峰值黏度＞冷膠黏度＞到達峰值黏度的時間＞開始糊化溫度。但目前尚未見黃河三角洲鹽堿地水稻淀粉RVA譜特性的相關研究報道。

圣稻2620是山東省水稻研究所培育的優良粳稻新品種，食味品質優，榮獲2017年全國優良食味粳稻品評一等獎。水稻在鹽堿地上種植，產量和品質往往受到影響［6］。不同學者的研究主要集中在耐鹽水稻品種篩選、種植密度選擇、洗鹽壓堿處理等方面［6，7］，但氮肥施用量對鹽堿地水稻品質和淀粉RVA譜特征值影響方面研究較少。因此，本試驗以優良食味粳稻品種圣稻2620為材料，在黃河三角洲鹽堿地上設置6個不同氮肥施用量處理，研究氮肥用量對圣稻2620產量、品質及淀粉RVA特性的影響，以期為圣稻2620在黃河三角洲鹽堿地的優質高效生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及材料

試驗于2019年在東營市墾利區永安鎮28村（東營市一邦農業科技開發有限公司試驗田）進行。試驗地為沙質土壤，水溶性鹽總量3.0～4.5 g／kg之間，pH值 8.3，有機質含量 12.5 g／kg，肥力中等。供試水稻品種為圣稻2620。

1.2 試驗設計及方法

洗鹽、整地按當地生產習慣進行。4月10日前后播種。6月4日機插秧，穴行距為13 cm×30 cm，每穴3～4苗，每公頃基本苗為（105～135）萬。插秧1周后起田埂，小區間田埂用塑料薄膜包裹，各小區獨立排灌。

試驗設6個氮素水平處理，分別為 N0（0，CK）、N1（55.2 kg／hm2）、N2（110.4 kg／hm2）、N3（165.6 kg／hm2）、N4（220.8 kg／hm2）和 N5（276.0 kg／hm2），所用氮肥為尿素，分別于 6月 15日、6月23日、7月3日分3次追施，施肥比例為3∶5∶2。采用隨機區組試驗設計，重復3次，小區面積13.33 m2。基施過磷酸鈣 600 kg／hm2，整地前一次性施入；施硫酸鉀300 kg／hm2，于分蘗期（第二次施尿素）、圓稈拔節期（第三次施尿素）各施150 kg／hm2。整個生育期內防蟲、除草、防病同常規大田管理。10月下旬水稻成熟后，按小區分別收獲，測產。室溫放置3個月，待品質穩定后測定各項指標。

1.3 測定指標及分析方法

1.3.1 食味值及蛋白質、直鏈淀粉含量 用上海青浦綠洲檢測儀器有限公司生產的鋒速LTJM160型精米機分別將材料加工成精米，采用日本佐竹公司生產的RCTA-11A型食味儀測定，其標準米樣食味值82、蛋白質含量7.9%、直鏈淀粉含量18.4%、水分含量14.3%，重復2次。

1.3.2 淀粉RVA測定 樣品用Retch-MM400型打樣機將精米打成粉末，過100目篩后備用。采用 Perten公司生產的 StarchMasterⅡ型 RVA（rapid viscosity analyzer）快速測定，用 TWC（thermal cycle for windows）配套軟件分析數據。按照美國谷物化學家協會（AACC）規程（1995-61-02）和RACI標準方法，程序如下：

分別稱取含水量為12.0%的樣品3.00 g，放入罐子，加蒸餾水25.00 mL；將罐子放入儀器，50℃保持 1 min，以 11.84℃／min的速度上升至95℃（3.8 min），保持 2.5 min，再以 11.84℃／min的速度下降至50℃，并保持1.4 min。攪拌器轉速在起始10 s內為960 r／min，之后保持在160 r／min。

1.3.3 RVA譜性狀指標 稻米RVA用峰值黏度（peak viscosity，PKV）、熱漿黏度（hot paste viscosity，HPV）、冷 膠 黏 度 （cool paste viscosity，CPV）、崩解值（breakdown viscosity，BDV，峰值黏度 -熱漿黏度）、消減值（setback viscosity，SBV，冷膠黏度-峰值黏度）、回復值（consistence viscosity，CSV，冷膠黏度-熱漿黏度）6個指標，黏滯性單位為cP（centipoise），同時記錄起始糊化溫度（pasting temperature，PaT）和峰值時間（peak time，PeT）。

1.4 統計分析

試驗相關數據用Microsoft Excel 2007和IBM SPSSStatistics 19分析軟件進行處理并作圖。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥施用量對鹽堿地圣稻2620農藝性狀及產量的影響

由表1可知，與不施氮肥對照相比，所有氮肥追施處理的圣稻2620株高均顯著增加。低氮條件下，氮肥對株高增加效果更好，其中N2處理增加最顯著，較N1處理增加12.1%；在此基礎上繼續增施氮肥，株高增幅減小，N4處理株高達到最高（103.2 cm），比 N0增加 21.7%；N5處理株高略有降低，但與N4差異不顯著。

水稻穗粒結構是決定產量的重要因素，主要由單穴穗數、穗粒數、結實率、千粒重等參數組成。由表1可見，與對照相比，除N1處理外，追施氮肥單穴穗數顯著增加，以N5處理最高（16.4穗／穴）。N0和N1處理下單穴穗數差異不顯著，隨追氮量增加，單穴穗數增加幅度越來越小，N3、N4和N5處理差異不顯著。

氮肥施用量對圣稻2620穗長和結實率均無顯著影響。低氮條件下，穗粒數以N2處理最多（147.4粒），N0、N1和N2處理間差異不顯著，之后隨施氮量增加穗粒數不斷減少，N5處理最少（128.6粒），N3、N4和 N5處理間差異不顯著。千粒重隨氮肥施用量增加而呈降低趨勢，N0處理最高（28.3 g），N5處理最低（27.1 g），但處理間差異不顯著。這可能是由于施氮促進分蘗，單穴穗數增加導致穗總粒數和實粒數減少，籽粒重降低。

表1 不同氮肥施用量對鹽堿地圣稻2620農藝性狀及產量的影響

試驗結果表明，追施氮肥可以顯著提高圣稻2620產量，但隨追氮量的增加，產量增幅越來越小，而且過量追施氮肥會導致產量降低。小區實測產量表現為N4＞N5＞N3＞N2＞N1＞N0。N4處理下的小區產量最高，折合產量達到8 584 kg／hm2，比N0處理增加87.8%。這與追施氮肥提高植株分蘗力、增加單穴穗數相一致。由模擬方程（圖1）計算可得，在東營鹽堿地上圣稻2620最佳氮肥施用量為 231.45 kg／hm2，此時產量為 8 298 kg／hm2，與試驗中N4處理結果相接近 。

圖1 氮肥施用量對鹽堿地圣稻2620產量的影響

2.2 不同氮肥施用量對鹽堿地圣稻2620品質性狀的影響

由表2可見，氮肥施用量對圣稻2620的糙米率和整精米率無顯著影響，N3處理的糙米率最高，為85.6%，N0處理最低，為 84.0%；N3處理的整精米率也最高，為76.4%，N5處理最低，為75.2%。這與郭濤等［8］的試驗結果不一致，可能是由于2019年水稻生長后期溫度偏高、氮肥施用量大造成生育期延長、分蘗增加等對加工品質的不利影響未顯現出來。與對照相比，不同氮肥施用量處理均可顯著提高圣稻2620堊白粒率，且隨著氮肥施用量增加，堊白粒率不斷升高，N5處理最高，達13.0%，N1、N2、N3處理間無顯著差異，但與N4、N5處理差異顯著，N4與N5處理間無顯著差異。這表明氮肥過量施用可顯著降低圣稻2620的外觀品質。

隨著氮肥施用量的增加，圣稻2620蛋白質含量逐漸提高，N5處理最高，達到9.2%，與其他處理間差異顯著。而直鏈淀粉含量隨著氮肥施用量增加而呈減少趨勢，N1處理最高，為19.1%，N5處理最低，為16.0%。隨著氮肥施用量的增加，圣稻2620食味值降低，N0和N1處理食味值達到85，超過儀器檢測對照品種（表2）。

表2 不同氮肥施用量對鹽堿地圣稻2620品質性狀的影響

2.3 不同氮肥追施量對鹽堿地圣稻2620淀粉RVA特征的影響

由圖2及表3可知，隨著氮肥施用量的增加，圣稻2620淀粉RVA圖譜整體呈下降趨勢，峰值黏度、熱漿黏度和冷膠黏度整體均呈下降趨勢，但不同處理間變化不同。峰值黏度由高到底依次為N1＞N0＞N2＞N3＞N4＞N5；熱漿黏度由高到低依次為N1＞N0＞N3＞N4＞N2＞N5；冷膠黏度由高到低依次為N1＞N0＞N3＞N2＞N4＞N5。崩解值由大到小依次為N1＞N2＞N0＞N3＞N4＞N5。消減值除N5處理外其他處理均為負值，由大到小依次是N5＞N4＞N0＞N3＞N2＞N1。不同氮肥施用量條件下糊化溫度和到達峰值黏度的時間無顯著差異。

3 討論與結論

氮肥的合理施用是實現水稻高產高效的重要途經。不同學者研究認為，增加氮肥施用量可以增加分蘗和有效穗數，從而實現高產［8-10］。本研究表明，隨著氮肥施用量增加，圣稻2620的單穴穗數和產量顯著增加，對穗長、穗粒數、結實率和千粒重的影響較小。增施氮肥，圣稻2620株高顯著增加，加大了后期倒伏的風險。合理施用氮肥對圣稻2620加工品質影響較小，糙米率和整精米率變化不大；過量施用氮肥會降低圣稻2620外觀品質，稻米堊白粒率顯著增加。隨著氮肥施用量增加，稻米蛋白質含量升高，直鏈淀粉含量呈降低趨勢，這與朱邦輝等［9］的研究結果相一致，而與郭濤［8］、張洪程［11］等的研究結果不同。增施氮肥圣稻2620食味值降低，這與前人研究結果相一致［7，9］。

一般研究認為，隨著氮肥施用量的增加，崩解值下降，回復值、消減值升高，糊化溫度升高，稻米蒸煮食味品質變差［2，4］。本試驗也得到了相似的結果，增施氮肥圣稻2620的淀粉RVA譜特征值中的峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值、回復值均呈下降趨勢，N1條件下性狀值最大。除N5處理外其他處理消減值均為負值，隨著氮肥施用量增加先降低后升高，N1條件下消減值最小。舒慶堯等［2］研究認為，米飯硬度、粘性與消減值、回復值和崩解值之間存在（極）顯著相關性，消減值越大，米飯越硬，粘性越小。公認的食味較好的優質品種往往崩解值大，而消減值小，且多為負值。這表明，少量施用氮肥可以提高圣稻2620品質。氮肥用量對圣稻2620淀粉的糊化溫度和到達峰值黏度的時間影響不大。

本試驗結果表明，N4條件下（施純氮220.8 kg／hm2）圣稻2620產量最高，這與模擬方程結果最優氮肥施用量相近。低氮條件下（施純氮55.2 kg／hm2）圣稻2620的RVA譜特征值最優，崩解值最大，消減值最小，過高或過低的氮肥水平均使RVA譜變差，表明氮肥對RVA譜特征值具有良好的調控作用。因此，可根據生產需要確定適宜的氮肥施用量，在產量與品質間確定平衡點。科學的氮肥施用是黃河三角洲鹽堿地圣稻2620獲得最佳效益的關鍵。

致謝：感謝山東省水稻研究所劉奇華對本試驗淀粉RVA測定提供的幫助。