氮肥運(yùn)籌對機(jī)插大穗型單季稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王曉丹，王亞梁，張玉屏，向 鏡，張義凱，陳惠哲

（中國水稻研究所國家重點(diǎn)實(shí)驗室，杭州 311400）

0 引言

長江中下游地區(qū)是中國水稻生產(chǎn)的重要地區(qū)，單季稻約占全國水稻產(chǎn)量的70%[1]。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，稻米品質(zhì)特別是食味品質(zhì)逐漸受到人們的關(guān)注[2]。因此，如何在保質(zhì)的同時不影響產(chǎn)量成為當(dāng)前水稻研究的熱點(diǎn)。研究表明，稻米品質(zhì)不僅與稻米品種本身的遺傳基因有關(guān)，還與環(huán)境和栽培技術(shù)措施密切相關(guān)[3]。栽培技術(shù)措施中重要的一項為肥料的施用，其中包括肥料類型、施用次數(shù)、施用時間、施用量等[4]。前人研究氮肥運(yùn)籌對稻米品質(zhì)的影響大多是基于人工撒施的基礎(chǔ)上，通過改變肥料用量、施肥時間等措施[5]。近年來，水稻機(jī)插同步側(cè)深施肥在中國快速發(fā)展，關(guān)于氮肥運(yùn)籌在此條件下對稻米品質(zhì)的影響還需要進(jìn)一步研究。

目前的研究表明，機(jī)插一次施肥可以提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率[6]，但由于品種特性的差異，緩釋肥一次施用似乎不能滿足一些高產(chǎn)品種的氮肥需求。‘甬優(yōu)1540’作為浙江省主栽水稻品種之一，穗大、生育期長，與普通超級雜交稻有很大不同，其生產(chǎn)上氮肥施用量較大[7]。多數(shù)研究認(rèn)為隨著施氮量增加，可以改善稻米的外觀品質(zhì)，增加膠稠度[8]。增施氮肥可以降低水稻直鏈淀粉含量，同時使食味值隨之下降[9-10]。另有研究表明，相比一次性施入氮肥，分期施用氮肥，能提高稻米抽穗期或齊穗期蛋白質(zhì)含量，降低直鏈淀粉含量[11]。在國家“減肥減藥，節(jié)本增效”方針的倡導(dǎo)下，本研究圍繞‘甬優(yōu)1540’的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培，研究不同氮肥運(yùn)籌方式對超級稻‘甬優(yōu)1540’產(chǎn)量和主要品質(zhì)性狀的影響，以期為該品種安全高效生產(chǎn)提供有效技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試品種

試驗選擇供試品種為大面積生產(chǎn)的秈粳雜交稻品種，‘甬優(yōu)1540’。

1.2 試驗處理

試驗于2019 年在中國水稻研究所富陽基地進(jìn)行。設(shè)置4 個施肥處理：總氮量195 kg/hm2，如表1 所示。傳統(tǒng)施肥采用人工撒施尿素，機(jī)插施肥采用茂施緩釋肥（N、P2O5、K2O 有效成份26:9:13），二次追肥是尿素人工撒施。其中磷肥一次性基施，鉀肥分基肥和穗肥2次施用，各施50%。試驗采用3次重復(fù)、隨機(jī)排列，小區(qū)面積為100 m2。試驗于5月17日播種，6月12日移栽，每盤播種量100 g，栽插行株距30 cm×14 cm。

表1 試驗處理

1.3 測定項目及方法

1.3.1 稻米品質(zhì)的測定 成熟時收獲‘甬優(yōu)1540’脫粒，曬干，用風(fēng)選機(jī)風(fēng)選后，參考國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17891—1999 優(yōu)質(zhì)稻谷》測定稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等主要品質(zhì)指標(biāo)。精米直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量采用近紅外谷物分析儀（Infrared 1241 Grain Analyzer)，F(xiàn)OSS-TECATOR 公司生產(chǎn)）測定。

1.3.2 成熟期測產(chǎn) 成熟期取樣，每個小區(qū)取30株調(diào)查穗數(shù)，計算出每株的有效穗數(shù)。每小區(qū)按平均有效穗選代表性植株3叢，測定每穗實(shí)粒數(shù)和空粒數(shù)，計算結(jié)實(shí)率，并測定粒重。每個小區(qū)選6 m2實(shí)割，曬干換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量后計算產(chǎn)量，3個重復(fù)。

1.3.3 穗部氮比例 于水稻抽穗期及成熟期，凱氏定氮儀測定氮含量。將籽粒樣品(0.20 g)在420℃的H2SO4-H2O2溶液中消化2 h，用10 mol/L 氫氧化鈉溶液蒸餾。蒸發(fā)的NH3用Na2B4O7吸收，用0.01 mol/L硫酸滴定。

1.4 統(tǒng)計分析

采用Excel 2016 對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，SPSS.26 統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗（LSD法，α=0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運(yùn)籌對‘甬優(yōu)1540’產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響

如表2 所示，在純氮施用量為195 kg/hm2的條件下，各處理產(chǎn)量‘甬優(yōu)1540’產(chǎn)量表現(xiàn)為T4＞T3＞T1＞T2＞CK，且不同施氮處理間產(chǎn)量差異達(dá)顯著性水平。機(jī)插施肥：穗肥7:3(T4)處理產(chǎn)量最高，比傳統(tǒng)施肥4:3:3(T1)和機(jī)插側(cè)深一次施肥(T2)、機(jī)插施肥：分蘗肥7:3(T3)產(chǎn)量分別增加了4.5%、6.9%和3.3%。從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)上看，其中T4 處理有效穗數(shù)最高，比T1、T2 有效穗數(shù)分別增加了5.1%和8.5%。T4 和T3 有效穗數(shù)無顯著差異，各處理間千粒重變化不明顯。以上說明緩釋肥機(jī)械深施配合穗期追肥有利于水稻分蘗，提高了每穗粒數(shù)，進(jìn)而提高了產(chǎn)量。

表2 氮肥運(yùn)籌對‘甬優(yōu)1540’產(chǎn)量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)的影響

2.2 氮肥運(yùn)籌對‘甬優(yōu)1540’稻米碾米品質(zhì)的影響

稻米的碾米品質(zhì)主要取決于自理的灌漿特性、胚乳結(jié)構(gòu)及糠層厚度。主要從糙米率、精米率及整精米率3 個指標(biāo)來評價。如表3 所示，氮肥運(yùn)籌對‘甬優(yōu)1540’稻米糙米率、精米率影響無顯著差異。T4 整精米率最高，比T1、T2和T3分別增加了17.2%、24.0%和10.1%。說明緩釋肥機(jī)械深施配合穗期追肥有利于提高‘甬優(yōu)1540’整精米率。

表3 氮肥運(yùn)籌對單季稻‘甬優(yōu)1540’碾米品質(zhì)的影響

2.3 氮肥運(yùn)籌對‘甬優(yōu)1540’稻米外觀品質(zhì)的影響

外觀品質(zhì)評價的指標(biāo)主要有堊白度、堊白粒率及透明度等。由表4 可知，T2 的堊白度都比T3 和T4 有所減少，T2 處理的稻米堊白粒率比T3 和T4 分別降低了66.7%和57.1%。說明在分蘗期或穗期追施氮肥均不利于稻米堊白度的降低，機(jī)插一次施肥稻米外觀品質(zhì)最好。

表4 氮肥運(yùn)籌對‘甬優(yōu)1540’外觀品質(zhì)的影響

2.4 氮肥運(yùn)籌對‘甬優(yōu)1540’稻米蒸煮品質(zhì)的影響

稻米的蒸煮品質(zhì)目前是以3項指標(biāo)來評定堿消值、直鏈淀粉含量及膠稠度。如表5所示，相較于T1和T2，T4降低了稻米的直鏈淀粉含量，增加了‘甬優(yōu)1540’稻米的堿消值。T3 和T4 處理各指標(biāo)無顯著差異，相比于T1，T4 處理的堿消值和膠稠度分別增加了47.8%和14.1%，直鏈淀粉含量降低了17.1%。

表5 氮肥運(yùn)籌對單季稻‘甬優(yōu)1540’蒸煮品質(zhì)的影響

2.5 氮肥運(yùn)籌對單季稻甬優(yōu)1540穗部氮比例的影響

穗期追肥(7:3)處理增加了抽穗期和成熟期穗部氮比例。如圖1 所示，在抽穗期，相較于T1 和T2，T4 處理的穗部氮比例分別增加了31.6%和28.1%；在成熟期，相較于T1和T3，T4處理的穗部氮比例分別增加了10.6%和12.8%，說明分期施用氮肥可以提高稻米抽穗期和成熟期蛋白質(zhì)含量。

圖1 氮肥運(yùn)籌對單季稻‘甬優(yōu)1540’穗部氮比例的影響

3 討論與結(jié)論

氮肥對水稻產(chǎn)量及其形成具有重要作用，前人對氮肥影響水稻產(chǎn)量已做了大量的研究。劉立軍[8]研究認(rèn)為，機(jī)插側(cè)深施緩釋肥可以提高水稻生育前期干物質(zhì)積累量，提高水稻有效穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和稻谷產(chǎn)量水稻產(chǎn)量和氮素利用率。施波等[12]研究表明緩釋肥顯著提高了水稻的平均株高、穗長、結(jié)實(shí)率、千粒重和產(chǎn)量。環(huán)愛華[13]研究認(rèn)為，基蘗氮肥:穗氮肥=7:3時可顯著增加有效穗數(shù)，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量。本研究則認(rèn)為，70%機(jī)插側(cè)深施緩釋肥+30%穗肥時，‘甬優(yōu)1540’產(chǎn)量最高。

關(guān)于氮肥運(yùn)籌對水稻品質(zhì)形成的影響，周娜娜等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在適宜施氮范圍內(nèi)，整精米率隨施氮量的增加而增加，但隨施氮量的繼續(xù)增加，逐漸下降。金正勛等[15]研究表明，隨氮肥施用量增加，稻米堊白率和堊白度增加。氮肥施用量過高、過低都會使稻米外觀品質(zhì)變劣。朱大偉等[16]研究發(fā)現(xiàn)，增施氮肥可降低稻米直鏈淀粉含量。前人研究一致認(rèn)為增加施氮量有利于稻米蛋白質(zhì)含量的提高，即隨著施氮量和穗粒肥比例的提高，稻米中各種氨基酸、蛋白質(zhì)含量均逐漸提高[8]。本試驗通過優(yōu)化施氮比例，將原來一次施肥轉(zhuǎn)變?yōu)榉制谑┓剩貏e穗期追施氮肥保證了‘甬優(yōu)1540’后期氮素需求，提高了籽粒抽穗期和成熟期含氮量。

本研究認(rèn)為，對于大穗型，籽粒灌漿時間較長的水稻品種來說，穗期追肥是確保高產(chǎn)的必要條件。過去機(jī)插一次施肥模式需要根據(jù)品種特性進(jìn)行轉(zhuǎn)變。氮肥運(yùn)籌對稻米糙米率和精米率影響不顯著，但是機(jī)插施肥：穗肥7:3 處理顯著增加了整精米率。在分蘗期或穗期追施氮肥增加了堊白度和堊白粒率，機(jī)插一次施肥稻米外觀品質(zhì)最好。在分蘗期或穗期追施氮肥降低了稻米直鏈淀粉含量。抽穗期和成熟期，機(jī)插施肥：穗肥7:3 處理籽粒含氮量顯著增加，說明穗期施氮可以增加籽粒含氮量，進(jìn)而反映提高了稻米的氨基酸、蛋白質(zhì)含量。