施氮量對(duì)半糯粳稻新品種(系)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

于 新，趙慶勇，劉燕青，張亞?wèn)|，朱 鎮(zhèn)，趙 凌，陳 濤，周麗慧，姚 姝，趙春芳，王才林

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，江蘇省優(yōu)質(zhì)水稻工程技術(shù)研究中心，國(guó)家水稻改良中心南京分中心，江蘇 南京 210014)

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施氮量對(duì)半糯粳稻新品種(系)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

于 新，趙慶勇，劉燕青，張亞?wèn)|，朱 鎮(zhèn)，趙 凌，陳 濤，周麗慧，姚 姝，趙春芳，王才林*

(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，江蘇省優(yōu)質(zhì)水稻工程技術(shù)研究中心，國(guó)家水稻改良中心南京分中心，江蘇 南京 210014)

以江蘇省農(nóng)科院育成的3個(gè)半糯粳稻新品種(系)為材料，研究了不同施氮量對(duì)半糯粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：① 各產(chǎn)量構(gòu)成因素在品種(系)和施氮水平間差異顯著。‘G7012’，‘G7020’產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，‘南粳9108’的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加，后降低的趨勢(shì)，且在施氮量300 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量最高。② 堊白率和堊白度在品種(系)和施氮水平間差異顯著，且隨著施氮量的增加而降低。③ 糙米率、精米率和整精米率在品種(系)和施氮水平間差異顯著，且隨施氮量的增加而增加。④ 直鏈淀粉含量隨施氮量的增加而降低，但各處理間無(wú)顯著性差異；糊化溫度隨施氮量的增加而增加。⑤ 隨著施氮量增加，峰值粘度逐漸下降，消減值逐漸升高，熱漿粘度、最終粘度、崩解值、回復(fù)值和峰值時(shí)間變化無(wú)明顯規(guī)律。

水稻；半糯品種；施氮量；產(chǎn)量；稻米品質(zhì)

中國(guó)是世界上最大的水稻生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，水稻產(chǎn)量占國(guó)內(nèi)糧食總產(chǎn)量的三分之一以上，是我國(guó)居民最主要的口糧消費(fèi)作物之一。隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和消費(fèi)觀念的變化，稻米及稻米制品的生產(chǎn)者、經(jīng)銷(xiāo)商和消費(fèi)者越來(lái)越關(guān)心稻米品質(zhì)問(wèn)題。稻米直鏈淀粉含量是影響稻米食味品質(zhì)的主要因素[1]。直鏈淀粉含量在5 %～15 %的半糯稻米因具有米飯柔軟、外觀油潤(rùn)光澤、冷不回生、膨化性好等特點(diǎn)，越來(lái)越受到人們的青睞。

水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)除了和品種特性有關(guān)，環(huán)境條件和栽培方法也起到很大作用。肥量的合理運(yùn)用是水稻栽培方法中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，其中，氮素在水稻整個(gè)發(fā)育期起到的作用是無(wú)可代替的，與水稻生長(zhǎng)發(fā)育、生理機(jī)能及產(chǎn)量、品質(zhì)都有緊密聯(lián)系[2-4]。有關(guān)氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，前人研究認(rèn)為[2,5]，在一定范圍內(nèi)增加施氮量可以明顯增加單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)，進(jìn)而增加產(chǎn)量，但是當(dāng)?shù)视昧窟_(dá)到一定水平時(shí)，再增加氮肥，產(chǎn)量提高并不顯著，甚至造成減產(chǎn)。施氮量對(duì)稻米品質(zhì)的影響，存在一致性觀點(diǎn)，如增施氮肥可以提高整精米率和蛋白質(zhì)含量，增大糊化溫度，縮短膠稠度[6-8]。但由于試驗(yàn)品種和栽培條件的差異，有關(guān)氮肥對(duì)品質(zhì)的影響，許多研究結(jié)論尚不一致，且缺少施氮量對(duì)半糯品種稻米品質(zhì)影響的報(bào)道。

江蘇省農(nóng)科院利用‘關(guān)東194’與江蘇省高產(chǎn)粳稻品種‘武香粳14’、‘武粳13’雜交，通過(guò)數(shù)代對(duì)暗胚乳突變基因分子標(biāo)記輔助選擇及外觀與食味品質(zhì)篩選，育成了具有優(yōu)良食味的半糯粳稻新品種‘南粳46’、‘南粳5055’、‘南粳9108’[9-11]。本研究以我們育成的3個(gè)半糯粳稻新品種(系)‘G7012’、‘G7020’和‘南粳9108’為供試材料，分析0、150、300、和450 kg/hm24種施氮水平下產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的差異。以期明確施氮量對(duì)半糯粳稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探索半糯粳稻產(chǎn)量和品種的優(yōu)化施氮技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以江蘇省農(nóng)科院培育的半糯粳稻新品種(系)‘南粳9108’，‘G7012’和‘G7020’為供試材料。其中，‘南粳9108’是以‘關(guān)東194’為父本，以‘武香粳14’為母本培育而成的遲熟中粳品種，2013年通過(guò)江蘇省審定?！瓽7012’，‘G7020’均是以‘關(guān)東194’為父本，以‘武粳13’為母本雜交培育而成的優(yōu)質(zhì)遲熟中粳新品系。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年在江蘇省農(nóng)科院試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)0、150、300、和450 kg/hm24個(gè)純氮水平，分別用N0、N1、N2、N3表示。統(tǒng)一采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，氮肥為主區(qū)，品種為裂區(qū)，3次重復(fù)，每小區(qū)10行×20列，共200穴，株行距為15 cm×30 cm。小區(qū)間筑埂隔離，并用塑料薄膜覆蓋埂體，保證各小區(qū)單獨(dú)排灌。試驗(yàn)于5月10日播種，6月10日移栽。各時(shí)期氮肥施用的比例為:基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶3∶2?；收貢r(shí)施入，分蘗肥于移栽3 d后、7 d后分2次施入，穗肥分別于倒4、倒2葉葉齡期等量施入。其他管理措施按常規(guī)栽培要求實(shí)施。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量構(gòu)成因素的測(cè)定 各小區(qū)于成熟期定點(diǎn)調(diào)查 20 穴植株的穗數(shù)，并取其中代表性植株 5穴考查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等，并實(shí)收小區(qū)測(cè)產(chǎn)。

1.3.2 稻米品質(zhì)的測(cè)定 成熟后的種子風(fēng)干后在常溫下貯藏2 個(gè)月。按國(guó)家優(yōu)質(zhì)稻谷標(biāo)準(zhǔn)(GB/T1791-1999) 測(cè)定各品質(zhì)指標(biāo)，包括堊白率、堊白度、粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)/寬、糙米率、精米率、整精米率、直鏈淀粉含量、糊化溫度和RVA譜特征值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2003和SPSS17.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮量對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

有效穗、每穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量在氮肥水平和品種間均存在(極)顯著差異，如圖1所示，有效穗在3個(gè)品種(系)間都隨施氮量的增加而增加，每穗粒數(shù)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且在N2水平下達(dá)到最大值，千粒重則隨施氮量的增加而減少。產(chǎn)量在3個(gè)品種(系)間的變化趨勢(shì)不同，‘G7012’和‘G7020’隨施氮量的增加而增加，‘南粳9108’產(chǎn)量隨施氮量的增加，先增加后降低，在N2水平下達(dá)到最大值。

2.2 施氮量對(duì)稻米外觀品質(zhì)的影響

氮肥水平對(duì)供試品種(系)稻米外觀品質(zhì)的影響如圖2所示，堊白率和堊白度在氮肥水平和品種間均存在極顯著差異，而粒長(zhǎng)、粒寬和長(zhǎng)寬比在氮肥水平和品種間均未達(dá)到顯著差異。堊白率和堊白度在3個(gè)品種(系)間都隨施氮量的增加而降低，且N0、N1水平和N2、N3水平間均存在極顯著差異。粒長(zhǎng)、粒寬和長(zhǎng)/寬在3個(gè)品種(系)間的變化趨勢(shì)不一致，但在各氮肥水平間均未達(dá)到顯著性差異。

2.3 施氮量對(duì)稻米加工、蒸煮品質(zhì)的影響

氮肥水平對(duì)供試品種(系)稻米加工、蒸煮品質(zhì)的影響如圖3所示，糙米率、精米率和整精米率在氮肥水平和品種間均存在極顯著差異，直鏈淀粉含量和糊化溫度在品種間存在極顯著差異，而在氮肥水平間無(wú)顯著性差異。糙米率、精米率和整精米率在3個(gè)品種(系)間都隨施氮量的增加而增加。直鏈淀粉含量隨施氮量的增加而降低，但是各處理之間無(wú)顯著性差異。糊化溫度隨施氮量的增加而增加，‘G7012’和‘南粳9108’在各處理間也無(wú)顯著性差異，‘G7020’在N0、N1水平和N2、N3水平間均存在極顯著差異。

圖1 氮肥水平對(duì)不同品種(系)產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Fig.1 Effects of yield components of different rice varieties (lines) under different N levels

2.4 施氮量對(duì)稻米R(shí)VA譜特征值的影響

如圖4所示，峰值粘度和消減值在氮肥水平和品種間均存在極顯著差異，熱漿粘度、最終粘度、崩解值、回復(fù)值和峰值時(shí)間在品種間存在(極)顯著差異，而在氮肥水平間無(wú)顯著差異。峰值粘度和消減值在3個(gè)品種(系)間的變化趨勢(shì)一致，其中，峰值粘度隨施氮量的增加而降低，消減值則隨施氮量的增加而增加。熱漿粘度、最終粘度、崩解值、回復(fù)值和峰值時(shí)間在氮肥水平間的變化趨勢(shì)不明顯。

3 結(jié)論與討論

3.1 施氮量對(duì)半糯粳稻產(chǎn)量的影響

氮對(duì)高等植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育具有重要作用，是水稻的重要營(yíng)養(yǎng)元素。前人研究認(rèn)為[12-15]，在一定施氮范圍內(nèi)，水稻的產(chǎn)量隨著供氮水平的提高而增加，氮素積累總量和利用效率隨著氮素水平的提高而增加，但是，超過(guò)一定的氮肥水平以后，水稻的產(chǎn)量和氮素利用效率將不再提高，稻米品質(zhì)下降，嚴(yán)重影響了種植水稻的經(jīng)濟(jì)效益。柳金來(lái)等[5]研究表明，當(dāng)?shù)厥┯盟接傻椭饾u增高時(shí)，產(chǎn)量隨氮素用量的增加相應(yīng)的提高，但是當(dāng)?shù)赜昧窟_(dá)到一定水平時(shí)，再增加氮素，產(chǎn)量提高并不顯著，甚至造成減產(chǎn)。本試驗(yàn)以3個(gè)半糯粳稻新品種(系)為材料，研究表明‘G7012’，‘G7020’產(chǎn)量隨施氮量增加而增加，‘南粳9108’的產(chǎn)量呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且在施氮量300 kg/hm2時(shí)，產(chǎn)量最高。因此，施氮量對(duì)半糯粳稻產(chǎn)量的影響因品種而異，需要探索與各品種相配套的高產(chǎn)施肥技術(shù)。

圖2 氮肥水平對(duì)不同品種(系)稻米外觀品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of appearance quality of different rice varieties (lines) under different N levels

圖3 氮肥水平對(duì)不同品種(系)稻米加工、蒸煮品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of processing and cooking quality of different rice varieties (lines) under different N levels

3.2 施氮量對(duì)半糯粳稻稻米品質(zhì)的影響

稻米品質(zhì)主要受遺傳因素、自然環(huán)境、栽培技術(shù)等諸多因素的影響。在肥料因子中，氮肥是稻米品質(zhì)的重要因素，其對(duì)稻米品質(zhì)的影響，主要表現(xiàn)在施氮量和施氮時(shí)期上[2,16]。雖然關(guān)于施氮量對(duì)稻米品質(zhì)影響的研究也較多，但由于稻米品質(zhì)指標(biāo)多，影響因素復(fù)雜，研究結(jié)果不盡相同，甚至相反[17-20]。

有關(guān)氮肥對(duì)外觀品質(zhì)的影響，一種認(rèn)為增施氮肥有利于外觀品質(zhì)的提高，這種觀點(diǎn)表明[21-24]氮肥施用量的增加可以降低稻米堊白度和堊白率，改善稻米外觀品質(zhì)。另一種則認(rèn)為[25-27]，堊白率及堊白面積隨氮素增加而提高，不利于外觀品質(zhì)的提高。另外，金軍[28]、馬群等[29]研究表明，氮肥用量對(duì)堊白率、堊白度的影響因品種而異。胡曙云等[30]則研究表明，增施氮肥能提高稻米外觀品質(zhì)，隨著施氮量的增加，堊白率和堊白度先升高后下降，表現(xiàn)為隨著施氮量的增加，在低氮水平，外觀品質(zhì)在一定范圍內(nèi)變差，隨著施氮量進(jìn)一步增加，外觀品質(zhì)有上升趨勢(shì)。本試驗(yàn)以3個(gè)半糯粳稻新品種(系)為材料，結(jié)果表明堊白率和堊白度在品種(系)和施氮水平間差異顯著，且隨著施氮量的增加而降低。另外，粒長(zhǎng)、粒寬及長(zhǎng)/寬在施氮水平間無(wú)顯著差異。

圖4 氮肥水平對(duì)不同品種(系)稻米R(shí)VA譜特征值的影響Fig.4 Effects of starch RVA profiles of different rice varieties (lines) under different N levels

有關(guān)氮肥對(duì)加工品質(zhì)的影響，金軍[31]、羅明[32]、胡曙云[30]等研究認(rèn)為，適當(dāng)增施氮肥可改善稻米加工品質(zhì)，出糙率、精米率、整精米率均隨施氮量的增加呈上升趨勢(shì)。陳新紅等[17]研究認(rèn)為，氮肥水平對(duì)出糙率、精米率無(wú)顯著影響，但對(duì)整精米率有一定的影響，整精米率隨氮素增加有提高的趨勢(shì)。柳金來(lái)等[25]則研究表明，適當(dāng)?shù)氖┯玫视欣谔岣吣朊灼焚|(zhì)，但施氮過(guò)量則碾米品質(zhì)下降。本研究中，糙米率、精米率和整精米率在半糯品種(系)和施氮水平間差異顯著，且隨施氮量的增加而增加，與前人的研究結(jié)果基本一致。

有關(guān)氮肥用量對(duì)直鏈淀粉含量的影響，研究結(jié)果不一。金正勛[21]、徐大勇[33]、陳新紅[17]、馬群等[28]研究表明，隨著氮肥施用量的增加，直鏈淀粉含量逐漸下降。有一些研究者則得出與上面完全相反的觀點(diǎn)，認(rèn)為隨氮素營(yíng)養(yǎng)的增加，直鏈淀粉含量有所上升[34-35]。此外，羅明等[32]研究認(rèn)為，施氮量改善品質(zhì)的程度因品種類(lèi)型而異；不同品種的直鏈淀粉含量隨施氮量的增加而上升，但上升幅度不大；金軍[28]、趙居生[36]、蔣振華[37]等研究則認(rèn)為直鏈淀粉含量對(duì)氮素反應(yīng)不敏感，處理間無(wú)顯著差異。本研究中，半糯粳稻品種(系)的直鏈淀粉含量隨施氮量增加而降低，但各處理間無(wú)顯著性差異。

稻米淀粉RVA 譜是指一定的米粉漿在加熱、高溫、冷卻過(guò)程中，米粉的粘滯性發(fā)生一系列變化所形成的淀粉糊的粘度譜，它是淀粉熱物理特性的反映。關(guān)于氮肥用量對(duì)RVA 譜特征值的影響，眾多研究者得出較為一致的結(jié)論[33,38-40]：隨著氮素營(yíng)養(yǎng)的增加，消減值逐漸提高，峰值粘度、熱漿粘度、最終粘度、崩解值逐漸下降或變小。李敏等[41]研究表明隨著氮肥水平升高，峰值粘度、崩解值逐漸下降，消減值，糊化溫度逐漸升高，熱漿粘度、最終粘度和回復(fù)值變化無(wú)明顯規(guī)律。本研究中，隨著施氮量增加，半糯粳稻品種(系)的峰值粘度逐漸下降，消減值逐漸升高，熱漿粘度、最終粘度、崩解值、回復(fù)值和峰值時(shí)間變化無(wú)明顯規(guī)律。

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(責(zé)任編輯 李 潔)

Effects of Nitrogen Application on Grain Yield and Quality of Semi- glutinous Japonica

YU Xin, ZHAO Qing-yong, LIU Yan-qing, ZHANG Ya-dong, ZHU Zhen, ZHAO Ling, CHEN Tao, ZHOU Li-hui, YAO Shu, ZHAO Chun-fang, WANG Cai-lin*

(Institute of Food Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Jiangsu High Quality Rice Research and Development Center, Nanjing Branch of China National Center for Rice Improvement, Jiangsu Nanjing 210014, China)

The effects of nitrogen applied on grain yield and quality of semi-glutinous japonica were studied by using three new semi-glutinous japonica varieties(lines) cultivated by Jiangsu Academy of Agricultral Sciences as materials. The results were as follows: (i)Each yield component was significantly different among varieties(lines) and nitrogen levels. The yield of ‘G7012’and ‘G7020’ were increased with the level of nitrogen increased, while that of ‘Nanjing 9108’ was increased at first, and reached the highest value at N2level, then decreased at N3level. (ii)The differences in chalky grain rate and chalkiness degree between the varieties(lines) and nitrogen levels were significant. With the increasing nitrogen level, chalky grain rate and chalkiness degree decreased. (iii) Brown rice rate, milled rice rate and head rice rate between the varieties(lines) and nitrogen levels were significantly different, and they were decreased when nitrogen level increased. (iv) With the increasing nitrogen level, amylase content decreased, while the differences in amylase content between the varieties(lines) and nitrogen levels were not significant. With the increasing nitrogen level, pasting temperature decreased. (v) With the increasing nitrogen level, peak viscosity decreased, while setback increased, and hot viscosity, final viscosity, breakdown, setback, peak time didn’t have obvious regular changes.

Rice(OryzasativaL.); Semi-glutinous varieties; Nitrogen application; Yield; Rice quality

1001-4829(2016)07-1673-06

10.16213/j.cnki.scjas.2016.07.024

2015-06-17

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金項(xiàng)目[CX(13)5001]；南方稻區(qū)超級(jí)粳稻高效育種技術(shù)與新品種選育(201403002-5-1)；國(guó)家現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金(CARS-01-47)

于 新(1983-)，女，山東臨沂人，碩士研究生，主要從事水稻遺傳育種研究，E-mail：1002xin@163.com， *為通訊作者。

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