穗粒肥用氮比例對寒地不同類型水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳書強(qiáng) 楊麗敏 趙海新 杜曉東 周通 薛菁芳 單莉莉 王翠 張獻(xiàn)國

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯水稻研究所/農(nóng)業(yè)部寒地粳稻冷害科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，黑龍江佳木斯154026；第一作者：chenshuqiang@163.com）

穗粒肥用氮比例對寒地不同類型水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

陳書強(qiáng) 楊麗敏 趙海新 杜曉東 周通 薛菁芳 單莉莉 王翠 張獻(xiàn)國

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院佳木斯水稻研究所/農(nóng)業(yè)部寒地粳稻冷害科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站，黑龍江佳木斯154026；第一作者：chenshuqiang@163.com）

為了明確生育后期氮肥用量對寒地水稻產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的影響，利用多蘗輕穗型品種空育131和少蘗重穗型品種龍粳21為材料，設(shè)置3個用氮水平及4個基蘗肥與穗粒肥用氮比例，研究了基蘗肥與穗粒肥用氮比例對寒地水稻產(chǎn)量和品質(zhì)性狀的影響。結(jié)果表明，隨著施氮量的增加，2個品種的產(chǎn)量有所升高，但不同施氮量間差異不顯著；空育131的基蘗肥與穗粒肥施用比例為8∶2時產(chǎn)量最高，而龍粳21在7∶3時產(chǎn)量最高?？沼?31獲得高產(chǎn)的原因是群體穗數(shù)增多，而龍粳21是每穗粒數(shù)增加，從而使群體穎花量增加，產(chǎn)量增加。全生育期用氮總量增加使2個品種的整精米率顯著提高、蛋白質(zhì)含量明顯上升，而使精米白度降低，淀粉糊化特性變劣。中低用氮水平間在出糙率、精米白度、直鏈淀粉和食味評分等米質(zhì)指標(biāo)上差異不明顯。生育后期穗粒肥用氮比例提高使2個品種的整精米率、蛋白質(zhì)含量顯著增加，而使精米白度降低，淀粉糊化特性變差，對直鏈淀粉含量影響不大。因此，寒地水稻生產(chǎn)栽培管理中，在適宜的氮肥用量（<138 kg/hm2）前提下，控制一定的穗粒肥用氮比例（<30%），可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)。

寒地；水稻；施氮方式；產(chǎn)量；品質(zhì)性狀

黑龍江省屬寒地稻作區(qū)，易發(fā)生低溫冷害[1-3]。生產(chǎn)上農(nóng)民為了追求產(chǎn)量大量施用氮肥，經(jīng)常出現(xiàn)施用時期不合理、氮磷鉀比例失調(diào)等現(xiàn)象，加上種植密度不合理等諸多問題，導(dǎo)致稻田氮肥利用率偏低，水稻無效分蘗增多，群體質(zhì)量下降，后期大面積發(fā)生倒伏和病害，結(jié)實(shí)率降低。既影響了產(chǎn)量和米質(zhì)的提高，又制約了機(jī)械化收割，大幅增加水稻生產(chǎn)成本。對于寒地施氮技術(shù)問題，彭顯龍等[4]認(rèn)為，前氮后移可改善水稻群體質(zhì)量，增加抽穗后LAI，促進(jìn)干物質(zhì)和氮積累，增加水稻產(chǎn)量和氮肥利用率。但也有研究指出，基蘗肥用氮量與最大葉面積指數(shù)及單位面積結(jié)實(shí)穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，調(diào)節(jié)肥施用時間與單位面積結(jié)實(shí)穎花數(shù)呈負(fù)相關(guān)；在一定范圍內(nèi)增大施氮總量，并在總氮量一定條件下適當(dāng)增加前期用氮比例，可提高群體有效穗數(shù)和群體結(jié)實(shí)穎花數(shù)，最終獲得高產(chǎn)[5-8]。

對于氮肥的分配，因不同地區(qū)、不同水稻品種，不同的研究結(jié)果差異較大，很難形成固定的合理氮肥施用模式。目前黑龍江省生產(chǎn)上每年都審定推廣較多的水稻品種，農(nóng)民對眾多品種的特性不易全部掌握，采取何種施氮技術(shù)更是模糊。已有研究表明，不同類型品種吸收利用氮肥能力差異較大，根據(jù)品種特性和耐肥能力進(jìn)行合理施氮，是較易掌握和操作的配套栽培模式。為此，本研究選擇稈強(qiáng)少蘗重穗型超級稻品種龍粳21和多蘗輕穗型常規(guī)品種空育131為試驗(yàn)材料，根據(jù)這兩種類型品種的莖稈強(qiáng)度和喜肥能力，進(jìn)行配套施氮技術(shù)研究，以提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。為這兩種類型品種在生產(chǎn)中合理施氮提供科學(xué)依據(jù)，對提高黑龍江省水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，保障國家“口糧”安全具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

氮肥用尿素（含N 46%），磷肥用二銨（含P2O546%），鉀肥用硫酸鉀（含K2O 50%）。

水稻品種為空育131（多蘗輕穗型）和龍粳21（少蘗重穗型）。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

表1 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2011年和2012年在黑龍江省農(nóng)科院水稻所試驗(yàn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)設(shè)3個氮肥水平處理：N1，比當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)施氮量降低17%的施氮量，純N 115 kg/hm2；N2，當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)施氮肥水平，純N 138 kg/hm2；N3，比當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)施氮量提高17%的施氮量，純N 161 kg/hm2。

氮肥據(jù)基蘗肥與穗粒肥比例不同設(shè)4個處理，即基蘗肥與穗粒肥比為10∶0、8∶2、7∶3、6∶4（表1）。另外每次重復(fù)設(shè)1個無氮肥區(qū)的處理N0作為空白對照。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計，氮肥水平和基蘗肥與穗粒肥施用比例作為主區(qū)，品種作為副區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，插秧規(guī)格30.0 cm×13.3 cm，每叢3苗，3次重復(fù)，共計39個小區(qū)。

所有處理均施用相同數(shù)量的磷酸二銨（N0處理施用與磷酸二銨含磷量等量的過磷酸鈣）和硫酸鉀，P、K含量按N2計算，N∶P2O5∶K2O=2∶1∶1。磷酸二銨作基肥100%一次施用，硫酸鉀作基肥和穗肥各施50%。氮肥（46%尿素）分基肥、分蘗肥（4葉齡）、穗肥（倒4葉齡）、粒肥（倒2葉齡）4次施用，基蘗肥中60%作基肥、40%作蘗肥，穗粒肥中60%穗肥、40%粒肥。

1.4 試驗(yàn)實(shí)施

4月20日播種，采用大棚旱育苗移栽的種植方式，育壯中苗，葉齡3.1～3.5葉，秧齡30～35 d，苗高13 cm左右，地上部莖葉結(jié)構(gòu)為“3、3、1、1、8”。5月20日移栽，插秧規(guī)格行株距為30.0 cm×13.3 cm，確保插植叢數(shù)在25叢/m2以上。每叢基本苗為4～5苗。采用間歇灌溉和曬田的灌溉方式。病蟲害防治及除草措施同生產(chǎn)田。10月1日分小區(qū)收獲測產(chǎn)。

1.5 測定項(xiàng)目與方法

1.5.1 產(chǎn)量構(gòu)成因素

每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)查10叢，計算每叢平均有效穗數(shù)。按平均有效穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)取3叢，將3叢分別稱穗干質(zhì)量和稻草干質(zhì)量后，計算經(jīng)濟(jì)系數(shù)。將3叢的穗混放，從中取出大小一致中等穗10個，測定其每穗長、實(shí)粒數(shù)、秕粒數(shù)和空粒數(shù)等性狀。

1.5.2 產(chǎn)量

每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)割7.5 m2，自然晾干脫谷，稱重，曬干換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量后計算產(chǎn)量，并從測產(chǎn)的樣本中取樣，測定千粒重。按密度折算面積。

1.5.3 品質(zhì)

參照GB/T17891—1999《優(yōu)質(zhì)稻谷》測定碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)等。

蛋白質(zhì)含量的測定采用Foss公司InfratecTM谷物分析儀測定，波長范圍850～1 051 nm。

直鏈淀粉含量測定采用ISO6647-2007《稻米直鏈淀粉含量測定》，波長720 nm。

米飯食味：采用STA1A米飯食味計,自動顯示樣品的氣味、光澤和色澤、完整性、味道、口感的評分和綜合評分值。

稻米淀粉黏滯性的測定：采用RVA-4型快速黏度儀快速測定淀粉譜黏滯特性，按AACC美國谷物化學(xué)協(xié)會操作規(guī)程（1995-61-02）標(biāo)準(zhǔn)方法。RVA譜特征值主要用最高黏度（PKV），冷膠黏度（CPV），熱漿黏度（HPV），崩解值（BDV，最高黏度—熱漿黏度）、消減值（SBV，冷膠黏度—最高黏度）和回復(fù)值（CSV冷膠黏度—熱漿黏度）等表示。

1.6 數(shù)據(jù)處理

表2 不同氮肥總量對2個品種產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

表3 氮肥不同運(yùn)籌模式對2個品種產(chǎn)量及其構(gòu)成的影響

表4 不同氮肥總量對2個品種碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響

采用Excel 2003、DPS 7.05和SPSS 11.5等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及差異性分析，顯著水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 對兩類品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表2可見，不同施氮水平下2個品種產(chǎn)量都表現(xiàn)為高氮＞中氮＞低氮＞零氮，但不同施氮量間差異不顯著。對不同施氮水平下產(chǎn)量各構(gòu)成因素進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，高氮水平下2個品種的群體穗數(shù)增多，使群體穎花量增加，進(jìn)而產(chǎn)量增加，施氮量對每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重影響不大。氮肥農(nóng)學(xué)利用率隨著施氮量增加而逐漸降低。

從表3可見，不同氮肥基蘗肥與穗粒肥施用比例比較，多蘗輕穗型品種空育131在8∶2時產(chǎn)量最高，10∶0時最低，差異達(dá)到顯著水平；少蘗重穗型超級稻品種龍粳21以7∶3時產(chǎn)量最高，10∶0時產(chǎn)量最低，差異達(dá)到顯著水平?；Y肥與穗粒肥8∶2時增加了空育131的群體穗數(shù)，從而使群體穎花量增加，產(chǎn)量增加；穗粒肥施用比例增加使空育131的結(jié)實(shí)率和千粒重略有提高，使每穗粒數(shù)降低?；Y肥與穗粒肥7∶3時增加了龍粳21的每穗粒數(shù)，從而使群體穎花量增加，產(chǎn)量增加；穗粒肥施用比例增加使龍粳21的結(jié)實(shí)率和千粒重略有提高，每穗粒數(shù)顯著增加。氮肥農(nóng)學(xué)利用率隨著穗粒肥施用比例增加有升高趨勢。

2.2 對品質(zhì)性狀的影響

2.2.1 碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)變化

從表4可見，增加施氮量使2個品種的整精米率上升，但中氮和高氮間差異不明顯；施氮量對2個品種的糙米率影響不大，都以零氮處理的出糙率較低；增加施氮量2個品種的精米白度略有下降，但差異不顯著。

從表5可見，隨著氮肥后期施用比例的提高，2個品種的糙米率變化不大，差異沒有達(dá)到顯著水平；但整精米率有明顯增加，尤其是多蘗輕穗型品種空育131表現(xiàn)較突出，差異達(dá)到了顯著水平；穗粒肥比例增加使2個品種的精米白度略有降低，多蘗輕穗型品種空育131的差異達(dá)到顯著水平，少蘗重穗型品種龍粳21表現(xiàn)不顯著。

表5 氮肥不同運(yùn)籌模式對2個品種碾米品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響

表6 不同氮肥總量對2個品種營養(yǎng)與蒸煮食味品質(zhì)的影響

表7 氮肥不同運(yùn)籌模式對2個品種營養(yǎng)與蒸煮食味品質(zhì)的影響

表8 不同氮肥總量對2個品種淀粉糊化特性的影響 （RVU）

表9 氮肥不同運(yùn)籌模式對兩個品種淀粉糊化特性的影響 （RVU）

2.2.2 營養(yǎng)與蒸煮食味品質(zhì)變化

從表6可見，增加施氮量使2個品種的蛋白質(zhì)含量明顯升高，食味值降低，其中多蘗輕穗型品種空育131品種差異達(dá)到了顯著水平，少蘗重穗型品種龍粳21的食味評分在不同氮水平間差異沒有達(dá)到顯著水平；施氮量使2個品種的直鏈淀粉含量有所降低，但差異不顯著。

從表7可見，隨著穗肥施用比例的提高，2個品種的蛋白質(zhì)含量升高，差異都達(dá)到了顯著水平；不同氮肥施用模式對多蘗輕穗型品種空育131和少蘗重穗型品種龍粳21的直鏈淀粉含量影響不顯著，都以穗粒肥用氮比例為零的含量最高。

2.2.3 淀粉糊化特性變化

從表8可見，增加施氮量使多蘗輕穗型品種空育131的峰值粘度、最低粘度、崩解值、最終粘度值降低，不同處理間差異達(dá)到顯著水平；而少蘗重穗型品種龍粳21只有峰值粘度、最低粘度、最終粘度值降低，崩解值卻升高，不同處理間也達(dá)到了顯著水平。

從表9可見，不同氮肥運(yùn)籌模式對2個品種的峰值粘度、最低粘度、崩解值、最終粘度值有一定影響，多蘗輕穗型品種空育131上述數(shù)值以基蘗肥與穗粒肥比例7∶3時較低，而少蘗重穗型品種龍粳21以6∶4時較低，與其他處理差異達(dá)到顯著水平。

3 討論

寒地水稻生產(chǎn)中，由于春季氣溫較低，栽培管理上一直注重前期分蘗早生快發(fā)。有研究指出，基蘗肥用氮量與最大葉面積指數(shù)及單位面積結(jié)實(shí)穎花數(shù)呈顯著正相關(guān)，調(diào)節(jié)肥施用時間與單位面積結(jié)實(shí)穎花數(shù)呈負(fù)相關(guān)；在一定范圍內(nèi)增大施氮總量，并在總氮量一定條件下適當(dāng)增加前期用氮比例，可提高群體有效穗數(shù)和群體結(jié)實(shí)穎花數(shù)，最終獲得高產(chǎn)。尤其在低溫地冷涼年份，適當(dāng)加大前期氮肥用量促使分蘗早生快發(fā)，是提高寒地水稻產(chǎn)量的有效途徑[5－8]。但盛大海[9]研究認(rèn)為，氮肥后移處理有利于控制無效分蘗發(fā)生，提高單莖莖鞘質(zhì)量和分蘗成穗率，增加后期葉面積指數(shù)，改善水稻群體質(zhì)量，促進(jìn)抽穗后干物質(zhì)和養(yǎng)分積累，從而提高水稻千粒重和結(jié)實(shí)率，增加水稻產(chǎn)量。

本研究證實(shí)，增加施氮量可以增加產(chǎn)量，但不宜過高，過高會因?yàn)橹仓臧l(fā)生倒伏導(dǎo)致產(chǎn)量下降。少蘗重穗型超級稻品種龍粳21在中氮水平（138 kg/hm2）下，以基蘗肥與穗粒肥比例為7∶3時產(chǎn)量最高，表明對于耐肥稈強(qiáng)少蘗重穗型品種適當(dāng)增加氮量和穗粒肥比例，有利于增加穗粒數(shù)，從而增加群體穎花量，獲得高產(chǎn)。多蘗輕穗型品種空育131在低氮水平下（115 kg/hm2），以基蘗肥與穗粒肥比例為8∶2時產(chǎn)量最高，其獲得高產(chǎn)的原因是基蘗肥數(shù)量充足，多蘗輕穗型品種獲得了足夠的收獲穗數(shù)，使群體穎花量增加，進(jìn)而增加產(chǎn)量。De Datta[10]研究認(rèn)為，水稻生育前期施用氮肥主要是對分蘗數(shù)有影響，后期施用氮肥主要是對每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率有影響。已有研究證實(shí)，寒地水稻產(chǎn)量構(gòu)成4個因素中對產(chǎn)量影響的大小順序?yàn)橛行霐?shù)＞穗粒數(shù)＞結(jié)實(shí)率＞千粒重，有效穗數(shù)是產(chǎn)量構(gòu)成因素中決定產(chǎn)量高低的最重要因子。對多蘗輕穗型品種抓住前期足夠分蘗穗數(shù)，而對少蘗重穗型品種后期獲得較多粒數(shù)是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。

在氮肥施用時期對稻米品質(zhì)的影響方面，呂川根[11]認(rèn)為，分次施氮能提高出糙率、精米率和整精米率，結(jié)實(shí)期追施氮肥可顯著提高精米率，整精米率也有增加的趨勢。而一些學(xué)者[12－15]則認(rèn)為，生育中后期增氮，堊白率和堊白度減少，推遲穗肥的施用時期能降低堊白率。李廣宇等[16]指出，前氮后移能使整精米率提高，堊白率降低，對稻米食味品質(zhì)影響不明顯。本研究結(jié)果顯示，增加施氮量使品種的整精米率、蛋白質(zhì)含量上升，但精米白度、食味值降低。隨著穗肥施用比例的提高，整精米率、蛋白質(zhì)含量有所增加，精米白度、食味值降低。許多研究認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量與稻米食味呈負(fù)相關(guān)，蛋白質(zhì)含量越高，食味就越差[17－18]。因此，如何通過氮肥的合理運(yùn)籌盡可能地協(xié)調(diào)它們之間的關(guān)系，使之在更高水平上統(tǒng)一起來，需要進(jìn)一步研究。慕永紅等[14]認(rèn)為，直鏈淀粉含量隨施氮量增加而稍減，但不受施肥時間的影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在施氮總量相同的情況下，穗粒肥施用時期和比例對稻米直鏈淀粉含量影響不顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，常規(guī)栽培條件下，總用氮量及穗粒肥用氮比例都會對食味產(chǎn)生顯著影響，兩者都與食味負(fù)相關(guān)，后者達(dá)到顯著水平。穗肥影響食味主要因?yàn)楹笃谑┑^多會導(dǎo)致籽粒中粗蛋白質(zhì)含量過高，從而降低食味。因此，在適宜氮肥用量前提下，控制穗粒肥用氮比例，通過建立高效群體，可以實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)。

張艷霞等[19]研究認(rèn)為，稻米的黏滯譜曲線隨著氮肥的增加均呈整體下降趨勢，氮素穗肥施用量與稻米品質(zhì)和淀粉特性關(guān)系密切，可通過調(diào)控氮素穗肥水平來改善稻米品質(zhì)。徐大勇等[20]指出，隨施氮期后移，直鏈淀粉含量下降，最高黏度值在生長前期施用不同品種間變化趨勢有一定差異，但后期均呈下降趨勢，消減值呈上升趨勢，崩解值和回復(fù)值在倒3葉以前上升而后下降。施氮量增加，使直鏈淀粉含量降低，最高黏度值和崩解值下降，消減值和回復(fù)值增大。萬靚軍等[21]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮比例的前增中減，2個品種稻米的膠稠度、淀粉峰值黏度、崩解值呈直線上升趨勢；而熱漿黏度、最終黏度對氮肥運(yùn)籌的反應(yīng)因品種而異。說明適當(dāng)減少中期施氮比例可改善蒸煮品質(zhì)并提高淀粉黏性。本研究結(jié)果表明，增加施氮量使2個品種的峰值粘度、最低粘度和最終粘度值降低，隨著穗肥施用比例的提高，峰值粘度、最低粘度、崩解值、最終粘度值降低，淀粉糊化特性變劣。

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Effects of the Spike-grain Nitrogen Ratio on Yield and Quality of Different Types of Rice in Cold Region

CHEN Shuqiang,YANG Limin,ZHAO Haixin,DU Xiaodong,ZHOU Tong,XUE Jingfang,SHAN Lili,WANG Cui,ZHANG Xianguo
（Jiamusi Rice Research Institute,Heilongjiang Academy of Agriculture Sciences/Scientific Observing and Experimental Station of Rice Cold Damage in Cold Region,Ministry of Agriculture,Jiamusi 154026,China;1st author:chenshuqiang@163.com）

In order to clarify the effects of nitrogen fertilizer amount on rice yield and quality trait in cold region,the two main cultivated rice cultivars were used in this study,and the nitrogen was applied as the base-tiller,spike-grain nitrogen application ratio of 10∶0,8∶2,7∶3,5∶5 at three N levels as 115,138,161 kg/hm2.The results showed that yield of the two varieties ascended with applying nitrogen amount increased,but difference of yield was not significant between different nitrogen applications.It was the highest yield for more tillers and lighter panicle variety Kongyu 131 that the base-tiller and spike-grain nitrogen application ratio were 8∶2.The main reason was that the panicles number increased in the population.It was the highest yield for less tillers and heavier panicle variety Longjing 21 that the base-tiller and spike-grain nitrogen application ratio were 7∶3.The main reason was that grain number per panicle and the higher number of total spikelets increased in the population.During the whole growth period,increasement of total nitrogen made the head rice percentage,protein content increased obviously,whiteness decreased,and starch gelatinization worse for two rice varieties.There was no obvious difference for the rice quality indexes such as roughness,whiteness,amylose content between the middle level and low nitrogen level.At late growth stage,the increasement of base-tiller,spike-grain nitrogen application ratio had no influence on amylose content,and it made the head rice percentage increased,protein content increase obviously,whiteness decreased,and starch gelatinization worse for two rice varieties.Therefore,it could make high yield and good quality at a higher level in cold region that appropriate amount of nitrogen fertilizer was less than 138 kg/hm2and base-tiller,spike-grain nitrogen application ratio was less than thirty percent in the cultivation and management of rice in cold region.

cold region;rice;nitrogen application methods;yield;quality trait

S511.062

A

1006-8082（2017）04-0151-06

2017－06－24

“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項(xiàng)目（2016YFC0400108-3）；黑龍江省博士后科研啟動金資助（LBH-Q15134）;黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院杰出青年基金項(xiàng)目（2014）