氮肥追施量對香稻1601 品質和淀粉RVA 譜特征值的影響

郭 濤，王海鳳，薛 芳，房文文，姜艷芳，張煥霞，林香青，張士永*

（山東省水稻研究所/山東省水稻工程技術研究中心，濟南 250100）

水稻（Oryza sativa L.）是我國重要的糧食作物，其產量約占我國谷物產量的50%。 氮素是水稻生產中最重要的營養元素， 氮肥的合理施用是水稻高產和優質的關鍵［1］。 合理的氮肥施用不僅可提高水稻產量、 改善品質， 而且減少氮肥的浪費、降低對環境的污染，并能有效降低生產成本。隨著人們生活水平的不斷提高， 對稻米品質的要求越來越高，特別是食味品質和營養品質。稻米中80%～90%是淀粉，淀粉的特性是稻米品質特別是食味品質的最主要因素。

水稻淀粉RVA 譜特征是評價稻米品質的重要指標，與蒸煮食味品質關系密切。 舒慶堯等［2］是國內較早開展了淀粉RVA 譜特征與食味品質關系相關研究工作， 認為食味品質較好品種的RVA 譜崩解值較大，而消減值較小；米飯硬度與消減值極顯著正相關，而米飯黏性恰好相反，與消減值和回復值呈顯著負相關。李敏等［3］考察了長江中下游地區3 種生育類型46 個常規粳稻品種不同施氮水平下淀粉RVA 譜特性，研究發現，不同類型品種對氮肥的響應不同，隨著氮肥水平升高，峰值黏度、崩解值逐漸下降，消減值、糊化溫度逐漸升高，而熱漿黏度、最終黏度和回復值變化無明顯規律。 將各性狀進行相關分析，建立食味值與性狀的回歸方程，能較好的預測稻米食味值，使RVA 對稻米食味的評價定量化。趙國珍等［4］研究發現，施氮量和栽插密度也可對云粳30 號淀粉RVA 譜特性產生影響，兩者共同影響下，變異大小依次是消減值＞崩解值＞熱漿黏度＞最高黏度＞最終黏度＞到達最高黏度時間＞開始糊化溫度。

香稻1601 是山東省水稻研究所選育的粳型香稻新品系，具有食味品質優、香味濃郁、適應性廣等特點。 氮肥過量施用會導致稻米食味品質降低， 但稻米淀粉RVA 譜特性的變化規律還未明確。 本研究以香稻1601 為供試材料，開展氮肥用量試驗， 研究氮肥施用量對其營養食味品質和淀粉RVA 譜特性的影響， 旨在優化香稻1601 的氮肥施用技術，為該品種在黃淮稻區實現“減肥提質增效”生產提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2016～2017 年在山東省水稻研究所試驗基地進行。 試驗地為重黏土，肥力中等，試驗不施底肥。 供試水稻材料為香稻1601，5 月12 日前后播種，6 月27 日前后移栽，穴行距為16 cm×26 cm，每穴3～4 苗，即1.6 萬穴/667 m2，基本苗6～8萬/667 m2。10 月10 日前后水稻成熟后，按小區分別收獲，室溫放置3 個月，待品質穩定后測定各項指標， 調查氮肥施用量對香稻1601 品質和淀粉RVA 譜特征值的影響。

1.2 試驗設計

試驗設6 個氮素水平處理， 分別為N0（0，CK）、N1（69 kg／hm2）、N2（138 kg／hm2）、N3（207 kg／hm2）、N4（276 kg／hm2）和N5（345 kg／hm2），追施尿素分別于7 月6 日、7 月19 日、7 月28 日分三次施入，三次施肥比例為3：5：2。 采用隨機區組試驗設計，3 次重復，小區面積13.33 m2。 小區間田埂用塑料薄膜包裹，各小區獨立排灌。整個生育期內防蟲、除草、防病同常規大田管理。

1.3 測定指標及分析方法

1.3.1 食味值及蛋白質含量、 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%，兩次重復。

1.3.2 淀粉RVA 測定 樣品用旋風磨粉機將精米打成粉末，過100 目篩子后備用。

采用澳大利亞Newport Scientific 公司生產的Super 3 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：分別稱取含水量在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-1的速度上升至95 ℃（3.8 min），保持2.5 min，再以11.84 ℃·min-1的速度下降至50 ℃，并保持1.4 min。 攪拌器的轉動速度在起始10 s 內為960 r·min-1，之后保持在160 r·min-1。

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

相關數據用 Excel 2007 和 IBM SPSS Statistics19 分析軟件進行處理。 兩年試驗材料的RVA 譜各處理間指標值變化趨勢一致， 因此，以2017 年數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥追施量對香稻1601 品質性狀、蛋白質含量和食味值的影響

由表1 可見，香稻1601 的糙米率對氮肥施用量不敏感，處理間無顯著差異；隨著氮肥追施量的增加， 精米率和整精米率均呈減小的趨勢，N0 處理精米率最高， 為66.7%， N4 處理精米率最低，為62.7%，N1-N5 處理間差異不顯著；N0 處理的整精米率最高，為63.1%，與N2、N3 處理無顯著差異，N1-N5 處理間無顯著差異。 結果表明，在合理的施氮條件下，香稻1601 加工品質均較好。隨著氮肥追施量的增加，香稻1601 堊白粒率呈顯著升高趨勢，N0 的堊白粒率最低，為6.7%，N5 的最高，為22.3%。這表明，香稻1601 外觀品質整體較好， 正常施用氮肥可以獲得外觀品質符合國標三級的優質米；氮肥減施20%以上可獲得外觀品質符合國標二級以上的優質米。

隨著氮肥追施量的增加，香稻1601 蛋白質含量先升高后降低，N4 處理下蛋白質含量最高，達到9.3%， 但與N5 處理間的蛋白質含量差異不顯著。 直鏈淀粉含量也隨著氮肥追施量的增加呈下降趨勢，N0 和N1 處理的直鏈淀粉含量分別為18.4%和18.7%，與其他處理間差異顯著。 這與郭濤等［5］結果不同，表明不同品種直鏈淀粉含量對氮肥響應存在差異。

隨著氮肥追施量的增加， 香稻1601 食味值呈下降趨勢，N1 處理下的食味值最高（83.0），與N0 和N2 處理下的食味值無顯著差異；N3、N4和N5 處理間的食味值無顯著差異。 試驗結果表明，合理施用氮肥可以獲得食味品質優良的香稻1601 大米。

表1 不同氮肥追施量對香稻1601 加工品質、外觀和食味品質的影響

2.2 不同氮肥追施量對香稻1601 淀粉RVA 特征值的影響

由表2 可知，隨著氮肥追施量的增加，峰值黏度、熱漿黏度和冷膠黏度均呈下降趨勢，但變化規律不完全相同， 峰值黏度由高到底依次為N0＞N1＞N2＞N5＞N3＞N4； 熱漿黏度由高到低依次為N0＞N1＞N5＞N2＞N3＞N4； 冷膠黏度由高到低依次為N0＞N1＞N3＞N2＞N5＞N4。消減值均為負值，變化無明顯規律， 由大到小依次是N0＞N3＞N1＞N5＞N4＞N2。而崩解值變化無明顯規律，由高到低依次為N2＞N1＞N4＞N5＞N3＞N0。 糊化溫度和峰值時間差異不顯著。 不同氮肥施用量條件下到達峰值黏度的時間和開始糊化的溫度無顯著差異。

表2 不同氮肥追施量對香稻1601 淀粉RVA 特征值的影響

2.3 不同氮肥追施量的香稻1601 淀粉RVA 特征值與稻米外觀品質和食味品質的相關性

相關分析表明，峰值黏度和冷膠黏度與稻米蛋白質含量均呈極顯著負相關， 相關系數分別為-0.889 和-0.843， 與直鏈淀粉含量呈極顯著正相關，相關系數分別為0.857 和0.837；與食味值呈極顯著和顯著正相關， 相關系數分別為0.896和0.763。 熱漿黏度、 冷膠黏度和消減值與稻米堊白粒率呈顯著或極顯著負相關，相關系數分別為-0.755、-0.871 和-0.733。 蛋白質含量與食味值和直鏈淀粉含量呈極顯著負相關， 與稻米堊白粒率呈極顯著正相關。

表3 香稻1601 淀粉RVA 特征值與外觀品質和食味品質的相關系數

3 小結與討論

不同學者研究了氮肥施用量對稻米蒸煮品質的影響，一般認為，隨著施氮量的增加，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［2-3］。 本試驗也得到了相似的結果，增加氮肥施用量會增加香稻1601 的營養價值，同時導致堊白粒率增加、 食味值下降，RVA 譜特征值中的峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度也呈下降趨勢，但崩解值不同，隨著氮肥施用量增加，先升高后降低， N2 條件下崩解值最大。 消減值均為負值， 但隨著氮肥施用量增加無明顯變化規律，N2條件下消減值最小。 米飯質地與RVA 譜特征值密切相關，米飯硬度與消減值顯著正相關，相關系數0.902，與崩解值極顯著負相關，相關系數為-0.772；米飯粘性則相反，與消減值和回復值的相關系數分別為-0.800 和-0.718。這表明，氮肥施用對不同水稻品種的淀粉RVA 會產生不完全相同的影響。

不僅施氮量會使淀粉RVA 譜特征值發生改變， 灌漿期溫度也對稻米淀粉RVA 譜有很大影響。 聶秋生等［6］研究了溫度與施氮量互作對稻米淀粉譜特性的影響，結果表明，高溫降低了試驗品種的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和冷膠黏度，顯著提高了消減值。 謝新華等［7］研究認為，氮肥施用會使糙米淀粉RVA 譜曲線整體下降。本試驗得到基本一致的結果， 隨著氮肥施用量增加， 香稻1601 的稻米蛋白質含量、直鏈淀粉含量、食味值都與RVA 譜特征值的相關性較為密切，尤其是峰值黏度和冷膠黏度。李剛等［8］研究認為，RVA 譜特征值與外觀品質中的堊白粒率關系最密切， 堊白粒率與崩解值和消減值的相關系數分別為-0.43和0.40，本試驗得到相同的試驗結果，稻米堊白粒率與峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、消減值和回復值均呈負相關，而與崩解值呈正相關。

試驗結果表明，在中氮條件下（N2，施純氮138 kg／hm2）香稻1601 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 譜良好的調控作用， 合理的氮肥施用量是獲得食味品質優良的香稻1601 大米的關鍵。