施氮量對超級雜交稻產量和稻米品質的影響

蔣鵬 劉茂 秦儉 熊洪 徐富賢

（四川省農業(yè)科學院水稻高粱研究所/農業(yè)部西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，四川德陽618000；第一作者：jiangyipeng137@163.com；*通訊作者：xu6501@163.com）

施氮量對超級雜交稻產量和稻米品質的影響

蔣鵬 劉茂 秦儉 熊洪 徐富賢*

（四川省農業(yè)科學院水稻高粱研究所/農業(yè)部西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室，四川德陽618000；第一作者：jiangyipeng137@163.com；*通訊作者：xu6501@163.com）

為探明超級雜交稻在成都平原的適宜施氮量，達到高產與優(yōu)質協(xié)同，以超級雜交稻德優(yōu)4727、普通雜交稻川優(yōu)6203和常規(guī)稻五山絲苗為材料，于2016年在四川德陽進行大田試驗，設置4個施氮量（0、120、165、210 kg/ hm2，分別記作N0、N120、N165、N210），研究施氮量對水稻產量和稻米品質的影響。結果表明，超級雜交稻產量隨施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢，以N165處理最高；普通雜交稻和常規(guī)稻產量隨施氮量的增加而增加，以N210處理最高，但與N165處理差異不顯著。糙米率、整精米率、蛋白質含量隨施氮量的增加而提高；堊白粒率、堊白度對氮肥的響應因品種而異。除普通雜交稻膠稠度外，施氮量對膠稠度和直鏈淀粉含量的影響不顯著。品種間產量和品質均存在顯著差異。與普通雜交稻和常規(guī)稻相比，超級雜交稻產量顯著增加，增產優(yōu)勢主要表現(xiàn)在粒重上。超級雜交稻糙米率、堊白粒率、堊白度、膠稠度顯著高于常規(guī)稻，直鏈淀粉含量和蛋白質含量低于常規(guī)稻；超級雜交稻整精米率顯著高于普通雜交稻，但與常規(guī)稻相當?？紤]產量和品質兩因素，本試驗條件下超級雜交稻選擇純N用量165 kg/hm2，可實現(xiàn)產量和品質的協(xié)同提高。

施氮量；超級雜交稻；產量；稻米品質

自1996年國家實施超級稻計劃以來，經過20多年的努力，我國超級稻育種取得重要進展，截至2016年，共有125個品種（組合）被農業(yè)部認定為超級稻，累計推廣面積達7 000萬hm2[1]。已有的研究表明，超級雜交稻產量較普通雜交稻和普通常規(guī)稻增產10%以上[2-3]。另一方面，隨著我國城鄉(xiāng)居民生活水平的提高，對稻米的需求已由數(shù)量型向品質、食味型轉變，且對優(yōu)質稻米的需求量越來越大。據(jù)估計，2000年優(yōu)質稻種植面積達1 200萬hm2，占水稻種植面積的40%，優(yōu)質稻谷產量占稻谷總產量的42%[4]?？梢?，超級雜交稻能否被大面積推廣應用，在很大程度上取決于其稻米品質的優(yōu)劣。

稻米品質除了受品種自身遺傳基因影響外[5]，還受栽培技術的影響，尤其是氮肥管理技術[6-8]。董作珍等[9]研究認為，施氮可提高稻米膠稠度、蛋白質含量和總氨基酸含量，降低消減值。陶進等[10]研究表明，隨著施氮量的增加，稻米蛋白質含量、堊白度增加，崩解值降低，消減值增大，食味品質下降。金軍等[11]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，整精米率、粗蛋白含量呈升高趨勢，堊白粒率、堊白度對氮肥的響應因品種而異，膠稠度隨施氮量的增加而變軟，直鏈淀粉含量對氮素響應不敏感。賀帆等[6]研究表明，采用實時實地氮肥管理技術能較好的協(xié)調水稻產量和稻米品質的關系。以上研究雖對水稻品質和產量對氮肥的響應研究較多，但多是只比較超級雜交稻與普通雜交稻稻米品質的差異，或是普通雜交稻與常規(guī)稻之間的差異，又或是只有1個參試品種，缺乏優(yōu)質超級雜交稻、優(yōu)質普通雜交稻、優(yōu)質常規(guī)稻稻米品質和產量對施氮量響應的研究。為此，本文以優(yōu)質超級雜交稻（德優(yōu)4727）、優(yōu)質普通雜交稻（川優(yōu)6203）、優(yōu)質常規(guī)稻（五山絲苗）為材料，研究施氮量對優(yōu)質水稻產量和稻米品質的影響，以期為優(yōu)質水稻高產、高效、優(yōu)質栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為超級雜交稻德優(yōu)4727、普通雜交稻川優(yōu)6203和常規(guī)稻五山絲苗。其中，超級雜交稻德優(yōu)4727由四川省農業(yè)科學院水稻高粱研究所提供，川優(yōu)6203由四川省農業(yè)科學院作物研究所提供，五山絲苗由廣東省農業(yè)科學院水稻研究所提供。

1.2 試驗設計

于2016年在四川省德陽市旌陽區(qū)進行大田試驗。前茬作物為油菜。試驗設4個施氮量，分別為0、120、165、210 kg/hm2，記為N0、N120、N165、N210。氮肥按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶2∶3施用；移栽密度為25.0叢/m2（20 cm× 20 cm），每叢2苗，磷肥（P2O5）全部做基肥，總用量為62.5 kg/hm2、鉀肥（K2O）按基肥∶穗肥=5∶5施用，總用量為135 kg/hm2。試驗采用裂區(qū)設計，施氮量為主區(qū)，品種為副區(qū)，副區(qū)面積20 m2，3次重復。主區(qū)間作田埂并覆膜，防止肥水串灌，副區(qū)間間隔30 cm。其他管理按當?shù)馗弋a栽培管理進行。于4月10日播種，5月20日移栽，其中五山絲苗于7月20日齊穗，8月25日成熟；川優(yōu)6203于7月27日齊穗，9月2日成熟；德優(yōu)4727于8月1日齊穗，9月4日成熟。

表1 施氮量對超級雜交稻產量及其構成的影響

1.3 測定項目及取樣方法

于成熟期按小區(qū)穗數(shù)平均數(shù)取5叢代表性植株，剪去根系，計數(shù)穗數(shù)后，人工脫粒，分成稻草、實粒、空秕粒3部分，用于考察每穗粒數(shù)、結實率和粒重。此外，每小區(qū)調查20叢植株穗數(shù)，用于計算單位面積有效穗數(shù)。收割整個小區(qū)植株，每小區(qū)單收單曬，折算為14%含水量后，計為實收產量。參照GB/T17891-1999測定糙米率、整精米率、粒長、粒寬、長寬比、堊白粒率、堊白度、膠稠度、直鏈淀粉含量和蛋白質含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003軟件整理數(shù)據(jù)，Statistix 8.0軟件進行方差分析，LSD法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 施氮量對超級雜交稻產量的影響

由表1可知，施氮量對不同基因型水稻產量影響顯著。常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203的產量隨施氮量的增加而提高，N165處理產量與N210處理差異不顯著；超級雜交稻德優(yōu)4727的產量隨施氮量的增加呈先升高后降低的趨勢，以N165處理產量最高，為10.90 t/hm2，3個施氮處理之間的產量差異不顯著。與N0相比，N120、N165、N210處理產量分別增加了 22.1%～29.7%、29.9%～43.5%、26.1%～45.4%，說明施氮可顯著提高水稻產量。不同基因型水稻之間產量差異顯著。與常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203相比，超級雜交稻德優(yōu)4727產量平均增加了8.0%。

2.2 施氮量對超級雜交稻產量構成的影響

由表1還可以看出，施氮量對不同基因型水稻有效穗數(shù)影響顯著，隨施氮量的增加，有效穗數(shù)呈顯著增加的趨勢，N165處理的有效穗數(shù)與N210處理差異不顯著；與N0相比，N120、N165、N210處理有效穗數(shù)分別增加10.2%～24.7%、19.5%～36.5%、20.0%～36.8%。與常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203相比，超級雜交稻德優(yōu)4727的有效穗數(shù)分別降低了10.5%、0.2%。施氮量對常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203每穗粒數(shù)影響顯著，一般以N0處理每穗粒數(shù)最低，說明不施氮肥抑制了每穗粒數(shù)的增加；而施氮量對超級雜交稻德優(yōu)4727每穗粒數(shù)的影響不顯著。不同基因型品種之間每穗粒數(shù)差異顯著，超級雜交稻德優(yōu)4727每穗粒數(shù)較常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203分別減少了22.2%和9.1%。施氮量對常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203的影響顯著，而對超級雜交稻德優(yōu)4727結實率的影響不顯著。與常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203相比，超級雜交稻德優(yōu)4727的結實率分別下降了0.6個和1.0個百分點，差異不顯著。施氮量對不同基因型水稻粒重影響不顯著，不同基因型水稻之間粒重差異顯著。超級雜交稻德優(yōu)4727的粒重較常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203分別增加了47.9%和11.3%。

表2 施氮量對超級雜交稻稻米品質的影響

2.3 施氮量對超級雜交稻稻米品質的影響

2.3.1 對加工品質的影響

由表2可知，施氮量對不同基因型水稻糙米率和整精米率影響顯著。隨施氮量的增加糙米率和整精米率呈升高趨勢，N165處理糙米率和整精米率與N210處理差異不顯著（除五山絲苗糙米率外）。不同基因型之間糙米率和整精米率差異顯著，與常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203相比，超級雜交稻德優(yōu)4727糙米率分別增加了3.8%和0.3%。超級雜交稻德優(yōu)4727整精米率與常規(guī)稻五山絲苗相當，但較普通雜交稻川優(yōu)6203高28.2%，差異達顯著水平。

2.3.2 對外觀品質的影響

由表2可知，稻米的堊白粒率、堊白度隨施氮量的變化趨勢因品種而異。其中，施氮量對常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203的堊白粒率、堊白度影響顯著，但對超級雜交稻德優(yōu)4727影響不顯著。隨施氮量的增加，超級雜交稻德優(yōu)4727和普通雜交稻川優(yōu)6203的堊白粒率、堊白度呈先升高后下降的變化趨勢，常規(guī)稻五山絲苗的堊白粒率、堊白度變化趨勢不明顯。超級雜交稻德優(yōu)4727的堊白粒率、堊白度分別是常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203的6.8倍、5.9倍和1.1倍、1.5倍。施氮量對不同基因型水稻粒長、粒寬、長寬比無顯著影響。不同基因型稻米粒長呈普通雜交稻川優(yōu)6203＞超級雜交稻德優(yōu)4727＞常規(guī)稻五山絲苗；與常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203相比，超級雜交稻德優(yōu)4727的粒寬高了約20%，但其長寬分別比其他2個品種降低了6.3%和23.1%。

2.3.3 對蒸煮食味及營養(yǎng)品質的影響

由表2還可知，施氮量對膠稠度和直鏈淀粉的影響因品種而異。隨著施氮量的增加，常規(guī)稻五山絲苗膠稠度和直鏈淀粉含量呈下降趨勢，而普通雜交稻川優(yōu)6203和超級雜交稻德優(yōu)4727的膠稠度和直鏈淀粉含量的變化趨勢不明顯。超級雜交稻德優(yōu)4727的膠稠度與普通雜交稻相近，但較常規(guī)稻五山絲苗高了5.1%，差異達顯著水平。與常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203相比，超級雜交稻德優(yōu)4727的直鏈淀粉含量分別降低了10.7%、5.0%。施氮量對不同基因型水稻蛋白質含量影響顯著，蛋白質含量隨施氮量的增加而提高。不同基因型水稻蛋白質含量呈常規(guī)稻五山絲苗＞超級雜交稻德優(yōu)4727＞普通雜交稻川優(yōu)6203的趨勢，但差異不顯著。

3 討論

3.1 不同基因型優(yōu)質水稻產量對氮肥的響應

氮肥是決定作物產量的最重要因子，其施用量的增加對水稻產量的提高具有極其重要的作用[12-13]，但過量施用氮肥不僅會導致水稻產量下降、氮效率降低，而且還會造成環(huán)境污染[14]。本研究結果表明，施氮量對水稻產量影響顯著，超級雜交稻德優(yōu)4727的產量隨施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢，以N165處理產量最高，且N120、N165和N210處理之間產量差異不顯著，說明超級雜交稻德優(yōu)4727更高產量的獲得并不需要投入更多的氮肥，其最佳施氮量為165 kg/hm2；普通雜交稻川優(yōu)6203和常規(guī)稻五山絲苗的產量隨施氮量的增加呈顯著增加的趨勢，以N210處理的產量最高，其增產優(yōu)勢主要表現(xiàn)在單位面積有效穗數(shù)上。與普通雜交稻川優(yōu)6203和常規(guī)稻五山絲苗相比，超級雜交稻德優(yōu)4727的產量平均增加了8.0%，其增產優(yōu)勢主要表現(xiàn)在粒重上。超級雜交稻德優(yōu)4727的粒重較普通雜交稻川優(yōu)6203和常規(guī)稻五山絲苗分別高了47.9%和11.3%。說明選育高粒重品種是實現(xiàn)水稻超高產的一條重要途徑。

3.2 不同基因型優(yōu)質水稻品質對氮肥的響應

目前，有關施氮量對稻米品質影響的研究較多。張軍等[15]研究發(fā)現(xiàn)，隨施氮量的增加，稻米出糙率、精米率、整精米率均呈線性增大的趨勢。謝黎紅等[16]研究表明，施氮處理稻米的糙米率、精米率、整精米率均明顯高于不施氮處理，但施氮處理間差異不顯著。本研究中，稻米的糙米率、整精米率隨施氮量的增加呈增加趨勢，且施氮處理稻米的糙米率、整精米率均顯著高于不施氮處理，但不同基因型水稻的糙米率、整精米率對氮肥的響應不一致。超級雜交稻德優(yōu)4727和普通雜交稻川優(yōu)6203的糙米率各施氮處理間差異不顯著，五山絲苗施氮處理之間差異顯著。氮素對稻米的外觀品質具有一定的調控作用。王翠玲等[17]研究發(fā)現(xiàn)，隨施氮量的增加，稻米堊白粒率降低。金軍等[11]認為，堊白粒率、堊白度對氮素的響應存在基因型差異，武育粳3號的堊白粒率、堊白度隨施氮量的增加而增加，汕優(yōu)63的堊白粒率、堊白度則是隨施氮量的增加而降低。本研究中，稻米堊白粒率、堊白度對氮素的響應因品種而異。其中，常規(guī)稻五山絲苗的堊白粒率、堊白度隨氮肥用量變化趨勢不明顯，一般以N120處理相對較低；超級雜交稻德優(yōu)4727和普通雜交稻川優(yōu)6203堊白粒率、堊白度隨施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢，普通雜交稻川優(yōu)6203以N165處理較低，超級雜交稻德優(yōu)4727以N210處理較低。張洪程等[18]認為，施氮量增加可使兩優(yōu)培九直鏈淀粉含量提高，膠稠度增長；而金正勛等[19]則認為，施氮量增加使稻米直鏈淀粉含量減少，膠稠度變短。本研究中，施氮量對膠稠度和直鏈淀粉含量的影響因品種而異。增加施氮量使常規(guī)稻五山絲苗的膠稠度變短、直鏈淀粉含量降低；普通雜交稻川優(yōu)6203和超級雜交稻德優(yōu)4727的膠稠度和直鏈淀粉含量的變化趨勢不明顯，其中，普通雜交稻川優(yōu)6203的膠稠度和直鏈淀粉含量以N165處理最高，而超級雜交稻德優(yōu)4727則以N0處理最高。此外，稻米品質還受自身遺傳特性的影響。超級雜交稻德優(yōu)4727的糙米率較常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203分別高3.8%、0.3%，整精米率較普通雜交稻川優(yōu)6203高28.2%，整精米率略低于常規(guī)稻五山絲苗。一般而言，糙米率、精米率、整精米率與粒寬呈顯著正相關[20]。本研究中，超級雜交稻德優(yōu)4727的粒寬較常規(guī)稻五山絲苗和普通雜交稻川優(yōu)6203高了約20%，是其糙米率較高的主要原因。此外，稻米加工品質除了受粒型影響外，還受稻米蛋白質含量和堊白粒率、堊白度大小的影響。常規(guī)稻五山絲苗堊白粒率、堊白度較優(yōu)質超級雜交稻德優(yōu)4727分別降低了85.4%和85.0%，蛋白質含量較超級雜交稻德優(yōu)4727高了4.8%，也就是說常規(guī)稻五山絲苗較高的整精米率與其較高的蛋白質含量和較低堊白粒率、堊白度有關。

4 結論

超級雜交稻產量較普通雜交稻和常規(guī)稻高，較高的粒重是其增產的重要原因；超級雜交稻產量隨施氮量的增加呈先升高后下降的趨勢，其最佳施氮量為165 kg/hm2。超級雜交稻糙米率較普通雜交稻和常規(guī)稻高，整精米率與常規(guī)稻相當?？紤]產量和品質兩因素，本試驗條件下超級雜交稻在成都平原種植，純N用量宜為165 kg/hm2，可實現(xiàn)產量和品質的協(xié)同提高。

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Effects of Nitrogen Application Rate on Yield and Grain Quality of Super Hybrid Rice

JIANG Peng,LIU Mao,QIN Jian,XIONG Hong,XU Fuxian*
（Rice and Sorghum Research Institute,Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Southwest Rice Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture,Deyang,Sichuan 618000,China;1st author:jiangyipeng137@163.com;*Corresponding author:xu6501@163.com）

A field experiment was conducted to study the effects of nitrogen application rate on yield and grain quality of super hybrid rice Deyou4727,ordinary hybrid rice Chuanyou 6203 and conventional rice Wushansimiao in Deyang City,Sichuan Province in 2016. The three cultivars were grown under four N treatments（0,120,165 and 210 kg/hm2N,named N0,N120,N165and N210）.The results showed that the yield of super hybrid rice was increased with the increasing of N application rate at first and then decreased;the treatment N165produced the maximum yield.The yields of ordinary hybrid and conventional rice were increased with the nitrogen application rate increasing,the treatment N210recorded the maximum yield,and had no significant difference with treatment N165.The brown rice rate,head rice rate and protein content were increased with the nitrogen application rate increasing.The chalky rice rate and chalkiness degree response to nitrogen application rate varied with cultivars.Nitrogen application rate had no significant effects on gel consistency and amylase content except for gel consistency of ordinary hybrid rice.The difference in yield and grain quality among the cultivars were significant.The yield of super hybrid rice was increased by 8.0%compared with ordinary hybrid rice and conventional rice.The higher yield is due to higher grain weight.The brown rice rate,chalky rice rate,chalkiness degree and gel consistency of super hybrid rice were significantly higher than those of conventional rice,but had lower amylase content and protein content.The head rice rate of super hybrid rice was significantly higher than that of ordinary hybrid rice,but slightly lower than that of conventional rice.Considering the yield and grain quality,the optimum nitrogen application rate of 165 kg/hm2was proposed for super hybrid rice Deyou 4727 in Chengdu Plain.

nitrogen application rate;super hybrid rice;grain yield;quality

S511.062

A

1006-8082（2017）04-0102-05

2017－06－19

四川省農業(yè)科學院水稻高粱研究所青年基金