不同年代中秈水稻品種的米質(zhì)及其對氮肥的響應(yīng)

陶 進 　旸錢?！〕尚?劉立軍 張 耗 顧駿飛 王志琴 楊建昌

揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室 / 糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 江蘇揚州 225009

不同年代中秈水稻品種的米質(zhì)及其對氮肥的響應(yīng)

陶 進 旸錢希劇成欣 劉立軍 張 耗 顧駿飛 王志琴 楊建昌*

揚州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點實驗室 / 糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 江蘇揚州 225009

旨在探明中秈水稻品種改良過程中米質(zhì)變化特點以及施氮量對其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。以江蘇省近70年來生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用的12個代表性中秈水稻品種（含雜交稻組合）為材料， 依據(jù)應(yīng)用年代將其分為20世紀(jì)40—50年代、60 —70年代、80—90年代和2000年以后（超級稻） 4個類型， 設(shè)置零氮（0N， 全生育期不施氮）、中氮（MN， 全生育期施氮210 kg hm-2）和高氮（HN， 全生育期施氮300 kg hm-2） 3個施氮水平， 測定了產(chǎn)量和稻米品質(zhì)諸性狀。結(jié)果表明， 隨品種的改良， 中秈水稻品種的產(chǎn)量顯著提高， 整精米率、堊白度、長寬比、直鏈淀粉含量、膠稠度、蛋白質(zhì)組分和淀粉黏滯特性等顯著改善， 但現(xiàn)代品種的堊白度仍然較高。在3種施氮水平下， 超級稻以HN的產(chǎn)量最高， 其他年代品種以MN產(chǎn)量最高或MN與HN的產(chǎn)量差異不顯著。隨施氮量增加， 稻米的蛋白質(zhì)含量和堊白度增加， 崩解值降低，消減值增大， 稻米的食味品質(zhì)降低。在HN下稻米中K、P、S、Ca、Mg等營養(yǎng)元素含量也較0N或MN下降低。以上結(jié)果說明， 中秈水稻品種改良顯著提高了產(chǎn)量， 改善了稻米品質(zhì)?？傮w上， 增施氮肥特別是高量施用氮肥會降低稻米品質(zhì)。如何通過氮肥的優(yōu)化運籌實現(xiàn)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展是亟待研究的問題。

中秈水稻； 品種改良； 氮肥； 產(chǎn)量； 品質(zhì)

水稻是我國最主要的糧食作物， 約有 40%以上的人口以稻米為主食［1］。長江中下游地區(qū)是我國水稻主產(chǎn)區(qū)， 該區(qū)域稻田種植制度多樣， 雙季稻和單季中、晚稻都有， 不少地區(qū)秈、粳并存。在各品種類型中， 以中秈稻所占比例最大［2-3］。近70年來， 我國水稻品種的改良經(jīng)歷了高稈、矮稈、半矮稈（含半矮稈雜交稻）、超級稻等發(fā)展過程［1］。品種的改良， 極大地促進了我國乃至世界水稻產(chǎn)量的提高［4-5］。以往雖對水稻品種改良過程中的株型和產(chǎn)量變化特點研究較多［1，6-9］， 但有關(guān)中秈水稻品種改良過程中稻米品質(zhì)變化特點的研究甚少。

除品種改良外， 栽培技術(shù)的進步， 尤其是氮素化學(xué)肥料的施用對水稻產(chǎn)量的提高也作出了重要貢獻［10-11］。已有研究表明， 適量施用氮肥可以增加產(chǎn)量和提高稻米品質(zhì)， 過多施用氮肥不僅會增加生產(chǎn)成本和降低氮肥利用效率， 而且會降低產(chǎn)量和品質(zhì)，污染環(huán)境［12-13］。但是， 有關(guān)施氮量對不同年代中秈水稻品種稻米品質(zhì)的影響， 缺乏研究。

探明中秈水稻品種改良過程中稻米品質(zhì)變化及其對施氮量響應(yīng)的特點， 對于指導(dǎo)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種和栽培具有重要意義。因此， 本試驗以江蘇省近70年來在生產(chǎn)上大面積推廣應(yīng)用的12個具有代表性的中秈水稻品種為材料， 系統(tǒng)研究了不同氮肥水平對其產(chǎn)量和米質(zhì)的影響， 以期為水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)育種和栽培提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試驗設(shè)計

試驗于 2012—2013年在江蘇省里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所揚州試驗基地進行， 選取江蘇省近 70年來大面積推廣種植的12個代表性中秈稻品種為材料（表1）。根據(jù)各品種的株型及其應(yīng)用年份劃分為4個類型， 即 20世紀(jì) 40—50年代、60—70年代、80—90年代和2000年以后（2000—2010s為3個超級稻品種， 均已通過農(nóng)業(yè)部認(rèn)定）。各品種在揚州均能正常抽穗結(jié)實。前茬作物為小麥， 耕層含有機質(zhì)2.06%、有效氮103.2 mg kg-1、速效磷30.3 mg kg-1、速效鉀78.5 mg kg-1。為保證各品種的抽穗期盡可能一致， 采用分期播種。1940—1950s品種5月25日播種， 1960—1970s品種5月18日播種， 其余品種于5月9日播種， 6月14日移栽， 株行距為13.3 cm × 23.3 cm， 常規(guī)稻雙本栽插， 雜交稻單本栽插。各品種的抽穗期為8月23—27日。

采用裂區(qū)設(shè)計， 以氮肥處理為主區(qū)， 品種為裂區(qū)。設(shè)置零氮（0N）、中氮（MN）、高氮（HN） 3種氮肥處理， 0N即全生育期不施氮肥， MN和HN分別為全生育期施氮210 kg hm-2和300 kg hm-2。所施氮肥折合為尿素按基肥∶蘗肥∶穗肥 = 2∶4∶4施用。小區(qū)面積為18 m2， 隨機區(qū)組排列， 重復(fù)3次。移栽前施用過磷酸鈣（含P2O513%） 300 kg hm-2和氯化鉀（含K2O 50%） 200 kg hm-2。按照常規(guī)高產(chǎn)栽培管理田間水分， 且全生育期內(nèi)嚴(yán)格控制田間的病蟲草害。

1.2取樣與測定

1.2.1考種與計產(chǎn) 于收獲前 1 d， 從每個小區(qū)按平均穗數(shù)取12穴用于脫?？挤N， 測定每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。除邊行外， 實收各小區(qū)100穴計產(chǎn)。

1.2.2稻米品質(zhì)的測定 測產(chǎn)的稻谷經(jīng)曬干去雜后風(fēng)干存放 3個月， 待其理化性質(zhì)穩(wěn)定后測定稻米品質(zhì)。測定前統(tǒng)一用NP4350型風(fēng)選機等風(fēng)量風(fēng)選。參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T17891-1999優(yōu)質(zhì)稻谷》［14-15］測定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度、膠稠度、直鏈淀粉含量。

1.2.3稻米蛋白組分的測定 參照陳毓荃的方法［16］，分別用水、10% NaCl、75% 乙醇、0.2% NaOH溶液為溶劑， 提取精米中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白。加濃硫酸， 以H2O2為催化劑消煮， 用陳因［17］的方法測定以上4種蛋白組分的含量。用凱氏定氮法測定稻米的全氮含量， 乘以5.95的轉(zhuǎn)換系數(shù)即為蛋白質(zhì)含量。

1.2.4稻米礦質(zhì)元素的測定 將精米磨成粉狀，采用微波消解（CEM微波消解儀， 美國）， 用 ICP儀（美國熱電）測定K、P、S、Mg、Ca、Na、Fe、Mn、Zn、Cu等礦質(zhì)元素含量。

表1　供試品種的生育期、株高和粒重Table 1 Growth duration， plant height， and grain weight of the tested indica rice cultivars

1.2.5稻米淀粉黏滯特性的測定 采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super 3型RVA （rapid viscosity analyzer）， 按AACC （美國谷物化學(xué)家協(xié)會）規(guī)程（1995-61-02）快速測定稻米淀粉的黏滯特性， 并用其配套軟件TWC （thermal cycle for windows）分析數(shù)據(jù)。米粉過百目篩， 含水量為12.00%時稱取3.00 g樣品加25.00 g蒸餾水。測定時間為12.5 min， 在此過程中罐內(nèi)溫度先在50℃保持1 min， 然后上升到95℃ （3.8 min）保持2.5 min， 最后再降至50 ℃ （3.8 min）保持1.4 min， 溫度變化速率為11.84℃min-1。攪拌器的轉(zhuǎn)速在最初10 s內(nèi)為960轉(zhuǎn) min-1，此后保持在160轉(zhuǎn) min-1。稻米淀粉RVA譜用最高黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值及消減值等特征值表示， 單位為cP （centiPoise）。

1.3數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013和SAS軟件處理數(shù)據(jù)與統(tǒng)計分析， SigmaPlot 10.0繪圖。因兩年的試驗結(jié)果趨勢基本一致， 故除產(chǎn)量外， 其他試驗結(jié)果以兩年的平均值表示。

2　結(jié)果與分析

2.1產(chǎn)量

由圖1可知， 1940—1950s品種、1960—1970s品種、1980—1990s品種和2000—2010s品種兩年的平均產(chǎn)量， 在0N水平下分別為3.48、5.18、6.47和7.04 t hm-2； 在MN水平下分別為4.77、6.83、8.47和9.16 t hm-2； 在HN水平下分別為4.57、6.87、8.34和10.10 t hm-2。3種施氮水平下， 產(chǎn)量均隨著品種的改良逐步提升。從0N到MN， 各類型中秈水稻品種的產(chǎn)量均顯著增加； 從MN到HN， 除2000—2010s的超級稻品種仍表現(xiàn)出顯著增產(chǎn)趨勢外， 其余品種的產(chǎn)量沒有顯著增加， 甚至有減產(chǎn)趨勢， 表明 2000—2010s的現(xiàn)代品種比早期品種有更好的耐肥性（圖1）。

2.2稻米加工品質(zhì)

糙米率在品種間有一定的差異， 在 3種施氮水平間并無顯著差異。說明施氮量對不同年代中秈水稻糙米率的影響很小?？傮w上， 精米率和整精米率在3種氮水平下均隨著品種的改良呈逐漸增加的趨勢， 尤其在1940—1990s年代間增加更為明顯； 1940 —1950s精米率為58.41%， 1980—1990s則為70.24%，增加了11.83個百分點； 整精米率在1940—1990s間從32.42%提高到58.25%， 增加了25.83個百分點。整精米率在不同品種間有顯著差異， 施氮量對整精米率的影響也因品種而異， 1940—1950s和 1960—1970s品種在MN水平下最高， 1980—1990s和2000 —2010s品種在HN水平下最高（表2）。

2.3稻米外觀品質(zhì)

在 3個施氮水平下， 堊白粒率和堊白度均隨品種改良顯著降低， 隨著施氮量的增加而增加。與0N水平相比， 堊白粒率和堊白度在 MN水平下分別增加了7.29和14.34個百分點， HN水平下分別增加了15.34和30.27個百分點。說明增施氮肥不利于中秈水稻品種外觀品質(zhì)的提高。隨著中秈水稻品種改良，稻米的長寬比逐漸增加， 施氮量對稻米的長寬比無顯著影響（表3）。

圖1　不同氮水平下各中秈水稻品種的產(chǎn)量Fig. 1 Grain yield of mid-season indica rice varieties under different N application levelsHHX： 黃瓜秈； YTX： 銀條秈； NJ1： 南京1號； TZX： 臺中秈； NJ11： 南京11； ZZA： 珍珠矮； YD2： 揚稻2號； YD6： 揚稻6號； SY63： 汕優(yōu)63； YLY6： 揚兩優(yōu)6號； LYP9： 兩優(yōu)培九； IIyou084： II優(yōu)084。0N： 全生育期不施氮肥； MN： 全生育期施氮210 kg hm-2； HN： 全生育期施氮300 kg hm-2。HHX： Huangguaxian； YTX： Yintiaoxian； NJ1： Nanjing 1； TZX： Taizhongxian； NJ11： Nanjing 11； ZZA： Zhenzhu'ai； YD2： Yangdao 2； YD6：Yangdao 6； SY63： Shanyou 63； YLY6： Yangliangyou 6； LYP9： Liangyoupeijiu； IIY084： II you 084. 0N： applied no nitrogen； MN： applied 210 kg hm-2nitrogen； HN： applied 300 kg hm-2nitrogen.

表2　不同氮水平下各中秈水稻品種的加工品質(zhì)Table 2 Milling quality of mid-season indica rice cultivars under different N application levels （%）

0N： 全生育期不施氮肥； MN： 全生育期施氮210 kg hm-2； HN： 全生育期施氮300 kg hm-2。同一欄內(nèi)標(biāo)記不同字母的值在P = 0.05水平差異顯著。

HHX： Huangguaxian； YTX： Yintiaoxian； NJ1： Nanjing 1； TZX： Taizhongxian； NJ11： Nanjing 11； ZZA： Zhenzhu'ai； YD2： Yangdao 2；YD6： Yangdao 6； SY63： Shanyou 63； YLY6： Yangliangyou 6； LYP9： Liangyoupeijiu； IIY084： II you 084. 0N： applied no nitrogen； MN：applied 210 kg hm-2nitrogen； HN： applied 300 kg hm-2nitrogen； values marked different letters in the same column are significantly different at P = 0.05.

表3　不同氮水平下各中秈水稻品種的外觀品質(zhì)Table 3 Appearance quality of mid-season indica rice cultivars under different N application levels

2.4稻米蒸煮食味及營養(yǎng)品質(zhì)

稻米蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量隨著品種更替呈逐漸下降趨勢（表4）。膠稠度以早期育成的品種較低， 現(xiàn)代品種較高。在不同氮肥水平間比較， 直鏈淀粉含量和膠稠度隨施氮量的增加逐漸降低， 蛋白質(zhì)含量則隨施氮量的增加而增加。糊化溫度在中秈水稻改良過程中無顯著變化， 氮肥水平對其亦無顯著影響（表4）。

2000—2010s品種與1940—1950s品種相比， 清蛋白和谷蛋白的含量顯著上升， 醇溶蛋白的含量顯著下降， 球蛋白則在品種改良過程中無明顯的變化。各蛋白組分含量均隨施氮量的增加而增加（表5）。

2.5精米礦質(zhì)元素含量

稻米中 K、P、S、Mg、Ca、Na、Fe、Mn和Cu含量， 1940—1950s品種低于其他年代品種， 在1960—1970s、1980—1990s和 2000—2010s間差異很?。▓D2）。稻米Zn含量以1960—1970s和1980—1990s品種較高， 1940—1950s和2000—2010s品種較低。隨施氮量的增加， 各年代中秈水稻品種精米中礦質(zhì)元素含量均表現(xiàn)出不同程度的下降（圖2）。表明除氮元素外， 增施氮肥不利于中秈水稻品種精米中礦質(zhì)元素的積累。

2.6稻米淀粉黏滯特性

在中秈水稻品種改良過程中， 最高黏度無明顯變化規(guī)律； 熱漿黏度、最終黏度和消減值總體呈下降趨勢， 崩解值則大致呈上升趨勢， 其中 2000—2010s現(xiàn)代品種的熱漿黏度、最終黏度和消減值要顯著低于 1940—1950s早期品種， 而崩解值則顯著高于1940—1950s早期品種（表6）， 表明隨著品種改良稻米的食味品質(zhì)得到改善。在 3種氮肥水平下， 大多數(shù)品種的崩解值隨著施氮量的增加而下降， 消減值隨施氮量的增加而上升（表6）， 表明增施氮肥不利于提高稻米食味品質(zhì)。與早期品種相比， 現(xiàn)代品種稻米淀粉黏滯性的特征值在不同氮肥水平下表現(xiàn)出更大的波動， 表明現(xiàn)代品種的食味品質(zhì)對氮肥的響應(yīng)更加敏感。

表4　不同氮水平下各中秈水稻品種的蒸煮食味及營養(yǎng)品質(zhì)Table 4 Cooking quality and nutritional quality of mid-season indica rice cultivars under different N application levels

表5　不同氮肥水平下各中秈水稻品種蛋白質(zhì)含量與蛋白組分（%）的變化Table 5 Changes in protein content and its components （%） of mid-season indica rice cultivars under different N application levels

圖2　不同氮肥水平下中秈水稻品種精米礦質(zhì)元素含量Fig. 2 Mineral element content in milled rice of mid-season indica rice cultivars under different N application levels0N： 全生育期不施氮肥； MN： 全生育期施氮210 kg hm-2； HN： 全生育期施氮300 kg hm-2。0N： applied no nitrogen； MN： applied 210 kg hm-2nitrogen； HN： applied 300 kg hm-2nitrogen.

2.7品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析

由表 7可知， 堊白度與整精米率和稻米長寬比均呈極顯著負(fù)相關(guān)， 堊白度與稻米的食味品質(zhì)顯著負(fù)相關(guān)（與崩解值極顯著正相關(guān)， 與消減值極顯著負(fù)相關(guān)）。直鏈淀粉含量與最高黏度及消減值均顯著正相關(guān)。蛋白質(zhì)含量與消減值顯著正相關(guān)（表7）。表明高氮肥水平下， 稻米食味不佳可能與其蛋白質(zhì)含量顯著提高有關(guān)。

3　討論

有研究認(rèn)為， 水稻優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)是一對矛盾， 一般優(yōu)質(zhì)的品種難以高產(chǎn)， 高產(chǎn)的品種少優(yōu)質(zhì)［18-20］。本研究則表明， 在近 70年里， 隨品種的改良， 產(chǎn)量不斷增加， 稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)均有不同幅度改善。表明通過品種的改良可以實現(xiàn)水稻優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

稻米淀粉黏滯性能反映米飯的口感和質(zhì)地， 是評價食味品質(zhì)的重要指標(biāo)。以往研究表明， 熱漿黏度、消減值與食味性狀呈極顯著負(fù)相關(guān)， 崩解值和食味性狀呈極顯著正相關(guān)； 具有較低的熱漿黏度和消減值、較高的崩解值的稻米， 其口感較好［21-23］。本研究表明， 隨品種的改良， 淀粉熱漿黏度和消減值降低、崩解值增大， 表明品種改良提高了稻米的食味品質(zhì)。不僅如此， 本研究還觀察到， 隨品種改良，稻米蛋白質(zhì)中的清蛋白和谷蛋白的含量顯著上升，醇溶蛋白的含量顯著下降。一般認(rèn)為， 清蛋白和谷蛋白中含有多種必需氨基酸， 具有較高的營養(yǎng)價值，而醇溶蛋白則不易被人體消化吸收［24-25］， 因此品種改良改善了稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。

但本研究觀察到， 現(xiàn)代高產(chǎn)品種的堊白度仍然較高， 多數(shù)品種的堊白度＞5%。稻米的堊白度越高，稻米的透明度就越低， 加工時就越易破碎［26-28］。本研究結(jié)果表明， 在品種改良過程中， 稻米的長寬比逐漸增加， 堊白度逐漸下降， 稻米長寬比與堊白度呈顯著負(fù)相關(guān)。說明增加稻米的長寬比， 可以顯著降低稻米的堊白度。因此， 在水稻育種工作中， 在保持粒重相同條件下， 優(yōu)先選用籽粒較長、粒寬較小的品種， 有望進一步降低稻米的堊白度， 提高稻米的外觀品質(zhì)。

氮肥是決定作物產(chǎn)量的最重要因子。氮肥施用量的增加對水稻產(chǎn)量的提高具極其重要的作用［10-11］。但是， 氮肥施用量過多已成為我國水稻生產(chǎn)上的突出問題［12-13］。本研究雖然沒有觀察到高量施用氮肥（HN， 300 kg hm-2）對現(xiàn)代高產(chǎn)品種特別是超級稻品種的產(chǎn)量和整精米率產(chǎn)生不利影響， 但觀察到增加施用氮肥特別是 HN水平會顯著降低稻米的某些品質(zhì)性狀， 主要表現(xiàn)在以下兩個方面。

一是增施氮肥降低了稻米中營養(yǎng)元素。稻米中K、P、S、Mg、Ca、Na、Fe、Mn、Zn、Cu等是人類必需的微量營養(yǎng)元素， 也是稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。這些微量元素的缺乏可導(dǎo)致嚴(yán)重的疾?。?9-30］。本研究發(fā)現(xiàn)， 增施氮肥可以使上述營養(yǎng)元素含量有不同程度的下降。其原因可能是施氮量的增加使分蘗增多， 導(dǎo)致營養(yǎng)元素在稻株中的稀釋效應(yīng)， 此外無效分蘗還會造成一部分營養(yǎng)元素的損失。我們還觀察到， 施氮后水稻的生物產(chǎn)量增加， 但花后莖中同化物向籽粒轉(zhuǎn)運率降低（資料未列出）， 這也可能是施氮后致鉀、磷、硫、鎂等營養(yǎng)元素在精米中含量降低的一個原因。

表7　稻米品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析Table 7 Pearson correlation coefficients for rice grain quality traits

二是降低了稻米的食味品質(zhì)。增施氮肥特別是高量施用氮肥顯著增加了淀粉熱漿黏度和消減值、降低了崩解值。增施氮肥后稻米的食味品質(zhì)變差可能與增施氮肥后稻米堊白度提高有關(guān)， 也可能與蛋白質(zhì)含量增加有關(guān)［31-33］， 其機制有待進一步研究。

本研究還觀察到， 不同時期中秈水稻品種對施氮量的響應(yīng)， 在產(chǎn)量和稻米品質(zhì)方面均有一定差異。在產(chǎn)量方面， 增施氮肥后現(xiàn)代品種產(chǎn)量增加的幅度大于早期品種。在稻米品質(zhì)方面， 早期品種整精米率等加工品質(zhì)對氮肥的響應(yīng)較現(xiàn)代品種更為敏感， 增施氮肥后早期品種的整精米率下降幅度較現(xiàn)代品種大。增施氮肥后堊白度等外觀品質(zhì)指標(biāo)值增加的幅度， 現(xiàn)代品種大于早期品種。與不施氮相比，施用氮肥后現(xiàn)代品種RVA特征值的變化幅度也大于早期品種。說明在食味品質(zhì)方面， 現(xiàn)代品種對氮肥的響應(yīng)更加敏感。對于不同時期中秈水稻品種稻米品質(zhì)對施氮量響應(yīng)差異的機制， 以及如何通過適當(dāng)?shù)挠N和栽培（氮肥的優(yōu)化運籌）途徑協(xié)調(diào)好各品質(zhì)指標(biāo)， 在提高水稻產(chǎn)量的同時不斷提高稻米品質(zhì)，均需深入研究。

4　結(jié)論

中秈水稻品種改良顯著提高了產(chǎn)量， 改善了稻米品質(zhì)。但現(xiàn)代高產(chǎn)品種稻米的堊白度仍然較高，通過增加稻米的長寬比是降低稻米堊白度的一條重要途徑。現(xiàn)代品種較早期品種的耐肥性強， 高量施用氮肥可以使超級稻品種獲得較高的產(chǎn)量。不同時期中秈水稻品種稻米品質(zhì)對施氮量響應(yīng)的差異， 因品質(zhì)指標(biāo)不同而異。但總體上， 增施氮肥特別是高量施用氮肥會增加稻米的堊白度、降低稻米中營養(yǎng)元素含量和稻米的食味品質(zhì)。如何通過氮肥的優(yōu)化運籌實現(xiàn)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展是亟待研究的問題。

References

［1］ 楊建昌， 王朋， 劉立軍， 王志琴， 朱慶森. 中秈水稻品種產(chǎn)量與株型演進特征研究. 作物學(xué)報， 2006， 32： 949-955

Yang J C， Wang P， Liu L J， Wang Z Q， Zhu Q S. Evolution characteristics of grain yield and plant type for mid-season indica rice cultivars. Acta Agron Sin， 2006， 32： 949-955 （in Chinese with English abstract）

［2］ 中國水稻研究所. 中國水稻種植區(qū)劃. 杭州： 浙江科技出版社，1988. pp 1-47 China National Rice Research Institute. Rice Cropping Regionalization in China. Hangzhou： Zhejiang Scientific & Technical Publishers， 1988. pp 1-47 （in Chinese）

［3］ 鄭景生， 黃育民. 中國稻作超高產(chǎn)的追求與實踐. 分子植物育種， 2003， 1： 585-596 Zheng J S， Huang Y M. Thrust and practice of super high yielding rice production in China. Mol Plant Breed， 2003， 1：585-596 （in Chinese with English abstract）

［4］ Cheng S， Zhuang J， Fan Y， Du J， Cao L. Progress in research and development on hybrid rice： a super-domesticate in China. Ann Bot， 2007， 100： 959-966

［5］ Fitter A. Characteristics and functions of root systems. In： Waisel Y， Eshel A， Kafkafi U， eds. Plant Roots， the Hidden Half. New York： Marcel Dekker Inc， 2002. pp 15-32

［6］ 吳偉明， 宋祥甫， 孫宗修， 于永紅， 鄒國燕. 不同類型水稻的根系分布特征比較. 中國水稻科學(xué)， 2001， 15： 276-280 Wu W M， Song X F， Sun Z X， Yu Y H， Zou G Y. Comparison of root distribution between different type rice. Chin J Rice Sci，2001， 15： 276-280 （in Chinese with English abstract）

［7］ 董桂春， 王余龍， 王堅剛， 單玉華， 馬愛京， 楊洪建， 張傳勝，蔡惠榮. 不同類型水稻品種間根系性狀的差異. 作物學(xué)報，2002， 28： 749-755 Dong G C， Wang Y L， Wang J G， Shan Y H， Ma A J， Yang H J，Zhang C S， Cai H R. Study on the differences of root traits between various types of varieties in rice （Oryza sativa L.）. Acta Agron Sin， 2002， 28： 749-755 （in Chinese with English abstract）

［8］ 朱德峰， 林賢青， 曹衛(wèi)星. 超高產(chǎn)水稻品種的根系分布特點.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， 2000， 23（4）： 5-8 Zhu D F， Lin X Q， Cao W X. Characteristics of root distribution of super high-yielding rice varieties. J Nanjing Agric Univ， 2000，23（4）： 5-8 （in Chinese with English abstract）

［9］ 張耗， 談桂露， 孫小淋， 劉立軍， 楊建昌. 江蘇省中秈水稻品種演進過程中米質(zhì)的變化. 作物學(xué)報， 2009， 35： 2037-2044 Zhang H， Tan G L， Sun X L， Liu L J， Yang J C. Changes in grain quality during the evolution of mid-season indica rice cultivars in Jiangsu province. Acta Agron Sin， 2009， 35： 2037-2044 （in Chinese with English abstract）

［10］ Cassman K G， Dobermann A， Wallers D T， Yang H S. Meeting cereal demand while protecting natural resources and improveing environmental quality. Annu Rev Environ Resour， 2003， 28：315-358

［11］ Peng S B， Buresh R J， Huang J L， Zhong X H， Zou Y B， Yang J C，Wang G H， Liu Y Y， Hu R F， Tang Q Y， Cui K H， Zhang F S，Dobermann A. Improving nitrogen fertilization in rice by site-specific N management： a review. Agron Sustain Dev， 2010，30： 649-656

［12］ Peng S B， Tang Q Y， Zou Y B. Current status and challenges of rice production in China. Plant Prod Sci， 2009， 12： 3-8

［13］ Ju C X， Buresh R J， Wang Z Q， Zhang H， Liu L J， Yang J C，Zhang J H. Root and shoot traits for rice varieties with higher grain yield and higher nitrogen use efficiency at lower nitrogen rates application. Field Crops Res， 2015， 175： 47-55

［14］ 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn). 優(yōu)質(zhì)稻谷. GB/T17891-1999， 1999 Supervising Department of Quality and Technology of China. The National Standard of the People's Republic of China. Good Quality of Rice Grain. GB/T17891-1999， 1999 （in Chinese）

［15］ 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部. 米質(zhì)測定方法. NY147-88， 1988 Ministry of Agriculture， the People's Republic of China. Good Quality and Edible Rice Grains. NY147-88， 1988 （in Chinese）

［16］ 陳毓荃. 生物化學(xué)研究技術(shù). 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 1995. pp 196-197 Chen Y Q. Biochemical Research Technology. Beijing： China Agriculture Press， 1995. pp 196-197 （in Chinese）

［17］ 陳因. 現(xiàn)代植物生理學(xué)實驗指南. 北京： 科學(xué)出版社， 1999. pp 143-144 Chen Y. Experimental Guide of Modern Plant Physiology. Beijing： Science Press， 1999. pp 143-144 （in Chinese）

［18］ Zhang Q F. Strategies for developing green super rice. Proc Natl Acad Sci USA， 2007， 104： 16402-16409

［19］ Gu J F， Chen J， Chen L， Wang Z Q， Zhang H， Yang J C. Grain quality changes and responses to nitrogen fertilizer of japonica rice cultivars released in the Yangtze river basin from the 1950s to 2000s. Crop J， 2015， 3： 285-297

［20］ Fitzgerald M A， McCouch S R， Hall R D. Not just a grain of rice： the quest for quality. Trends Plant Sci， 2009， 14：133-139

［21］ 隋炯明， 李欣， 嚴(yán)松， 嚴(yán)長杰， 張蓉， 湯述翥， 陸駒飛， 陳宗祥， 顧銘洪. 稻米淀粉RVA譜特征與品質(zhì)性狀相關(guān)性研究. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2005， 38： 657-663 Sui J M， Li X， Yan S， Yan C J， Zhang R， Tang S Z， Lu J F，Chen Z X， Gu M H. Studies on the rice RVA profile characteristics and its correlation with the quality. Sci Agric Sin，2005， 38： 657-663 （in Chinese with English abstract）

［22］ 舒慶堯， 吳殿星， 夏英武， 高明尉. 稻米淀粉RVA譜特征與食用品質(zhì)的關(guān)系. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)， 1998， 31（3）： 1-4 Shu Q Y， Wu D X， Xia Y W， Gao M W. Relationship between RVA profile character and eating quality in Oryza sativa L. Sci Agric Sin， 1998， 31（3）： 25-29 （in Chinese with English abstract）

［23］ 李欣， 張蓉， 隋炯明， 梁國華， 沈新平， 嚴(yán)長杰， 顧世梁， 顧銘洪. 稻米淀粉粘滯性譜特征的表現(xiàn)及其遺傳. 中國水稻科學(xué)，2004， 18： 384-390 Li X， Zhang R， Sui J M， Liang G H， Shen X P， Yan C J， Gu S L，Gu M H. Performance and inheritance of rice starch viscosity （RVA profile） characteristics. Chin J Rice Sci， 2004， 18： 384-390 （in Chinese with English abstract）

［24］ 黃發(fā)松， 孫宗修， 胡培松， 唐紹清. 食用稻米品質(zhì)形成研究的現(xiàn)狀與展望. 中國水稻科學(xué)， 1988， 12： 172-176 Huang F S， Sun Z X， Hu P S， Tang S Q. Present situations and prospects for the research on rice grain quality forming. Chin J Rice Sci， 1988， 12： 172-176 （in Chinese with English abstract）

［25］ 符文英， 陳俊. 稻米營養(yǎng)品質(zhì)研究綜述. 海南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 1997， 15（1）： 67-70 Fu W Y， Chen J. Summary of research on rice nutritional quality. Nat Sci J Hainan Univ （Nat Sci Edn）， 1997， 15（1）： 67-70 （in Chinese）

［26］ 李欣， 莫惠棟， 王安民， 徐辰武， 朱毅華， 于恒秀. 粳型雜種稻米品質(zhì)性狀的遺傳表達(dá). 中國水稻科學(xué)， 1999， 13： 197-204 Li X， Mo H D， Wang A M， Xu C W， Zhu Y H， Yu H X. Genetic expression for quality traits of rice grain in japonica hybrids. Chin J Rice Sci， 1999， 13： 197-204 （in Chinese with English ab-stract）

［27］ 王丹英， 章秀福， 朱智偉， 陳能， 閔捷， 姚青， 嚴(yán)建立， 廖西元.食用稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析. 作物學(xué)報， 2005， 31：1086-1091 Wang D Y， Zhang X F， Zhu Z W， Chen N， Min J， Yao Q， Yan J L，Liao X Y. Correlation analysis of rice grain quality characteristics. Acta Agron Sin， 2005， 31： 1086-1091 （in Chinese with English abstract）

［28］ 徐正進， 陳溫福， 馬殿榮， 呂英娜， 周淑清， 劉麗霞. 稻谷粒形與稻米主要品質(zhì)性狀的關(guān)系. 作物學(xué)報， 2004， 30： 894-900 Xu Z J， Chen W F， Ma D R， Lü Y N， Zhou S Q， Liu L X. Correlations between rice grain shapes and main qualitative characteristics. Acta Agron Sin， 2004， 30： 894-900 （in Chinese with English abstract）

［29］ 趙寧春， 張其芳， 程方民， 周偉軍. 氮、磷、鋅營養(yǎng)對水稻籽粒植酸含量的影響及與幾種礦質(zhì)元素間的相關(guān)性. 中國水稻科學(xué)， 2007， 21： 158-190 Zhao N C， Zhang Q F， Cheng F M， Zhou W J. Effects of nitrogen，phosphorus and zinc supply levels on grain phytic acid content and its correlation with several mineral nutrients in rice grains. Chin J Rice Sci， 2007， 21： 158-190 （in Chinese with English abstract）

［30］ 張睿， 郭月霞， 南春芹. 不同施肥水平下小麥籽粒中部分微量元素含量的研究. 西北植物學(xué)報， 2004， 24： 125-129 Zhang R， Guo Y X， Nan C Q. Study on trace elements of wheat grain in different fertilizer treatments. Acta Bot Boreal-Occident Sin， 2004， 24： 125-129 （in Chinese with English abstract）

［31］ Hussain A A， Maurya D M， Vaish C P. Study on quality status of indigenous upland rice （Oryza sativa L.）. Indian J Genet， 1987，47： 145-152

［32］ 李賢勇， 王天凱， 王楚桃. 稻米蒸煮品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)的相關(guān)性分析. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報， 2001， 14（3）： 21-24 Li X Y， Wang T K， Wang C T. Analysis of correlation between quality characters of cooking and nutrition. Southwest China J Agric Sci， 2001， 14（3）： 21-24 （in Chinese with English abstract）

［33］ Huang L F， Yu J， Yang J， Zhang R， Bai Y C， Sun C M， Zhuang H Y. Relationships between yield， quality and nitrogen uptake and utilization of organically grown rice varieties. Pedosphere，2016， 26： 85-97

Grain Quality and Its Response to Nitrogen Fertilizer in Mid-season Indica Rice Varieties Planted in Different Decades from 1950s to 2010s

TAO Jin， QIAN Xi-Yang， JU Cheng-Xin， LIU Li-Jun， ZHANG Hao， GU Jun-Fei， WANG Zhi-Qin， and YANG Jian-Chang*

Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology / Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops， Yangzhou University， Yangzhou 225009， China

Understanding the changes in grain quality and its response to nitrogen （N） fertilizer during the improvement of crop varieties has great significance in both crop breeding and cultivation. This study aimed to investigate the changes in grain yield and quality during the improvement of mid-season indica rice varieties and the effect of N fertilizer application on the quality. Twelve representative mid-season indica rice varieties （including hybrid combinations） grown in Jiangsu Province during the last 70 years were used with three N application treatments： 0 kg N ha-1（zero N， 0N）， 210 kg N ha-1（medium amount of N， MN）， and 300 kg N ha-1（high amount of N， HN）. These varieties were divided into four groups， including 1940-1950s， 1960-1970s，1980-1990s， and 2000-2010s （super rice）， according to their application times. With the variety improvement， grain yield was significantly increased， and the head rice percentage， chalkiness， ratio of length to width， amylose content， gel consistency， protein components， and rapid viscosity analyzer （RVA） pasting properties were all significantly improved. However， chalkiness for modern varieties was still high. Grain yield was the highest in HN for super rice varieties， and in MN， for other varieties or no signifi-cant difference between MN and HN. With the increase in N application， protein content and chalkiness increased， taste quality decreased which was evidenced by the reduction in breakdown values and the increase in setback values. The contents of K， P， S，Ca， and Mg in the head rice decreased in HN compared with those in 0N or MN. The results demonstrate that the improvement of mid-season indica rice varieties markedly improves both grain yield and quality. Generally， increasing N fertilizer application especially up to the HN level could decrease rice quality. How to increase both grain yield and quality through optimizing N management is still a question to be studied.

Mid-season indica rice； Variety improvement； Nitrogen fertilizer； Grain yield； Rice quality

10.3724/SP.J.1006.2016.01352

本研究由國家自然科學(xué)基金項目（31271641， 31461143015， 31471438）， 國家“十二五”科技計劃項目（2014AA10A605， 2013BAD07B09），江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目（PAPD）， 江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計劃項目（KYZZ15_0364）和揚州大學(xué)高端人才支持計劃（2015-1）資助。

The study was supported by the National Natural Science Foundation of China （31271641， 31461143015， 31471438）， the National Key Technology Support Program of China （2014AA10A605， 2013BAD07B09）， the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions （PAPD）， Innovation Research Program for Graduate Students for Higher Education of Jiangsu Province （KYZZ15_0364）， and the Top Talent Supporting Program of Yangzhou University （2015-01）.

（Corresponding author）： 楊建昌， E-mail： jcyang@yzu.edu.cn， Tel： 0514-87979317

聯(lián)系方式： E-mail： 782916363@qq.com

Received（）： 2016-02-22； Accepted（接受日期）： 2016-05-09； Published online（網(wǎng)絡(luò)出版日期）： 2016-05-30.

URL： http：//www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20160602.0830.002.html