秸稈全量還田與氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

陳夢(mèng)云 李曉峰 程金秋 任紅茹 梁 健 張洪程 霍中洋

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秸稈全量還田與氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

陳夢(mèng)云 李曉峰 程金秋 任紅茹 梁 健 張洪程 霍中洋*

揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長(zhǎng)江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心 / 揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn), 江蘇揚(yáng)州225009

以江蘇優(yōu)質(zhì)食味水稻代表性品種南粳5055和南粳46為材料, 在總施純氮量為300 kg hm–2條件下, 設(shè)置9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6共6種基蘗肥與穗肥比例運(yùn)籌, 探討秸稈全量還田與不同氮肥運(yùn)籌比例對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明, 與秸稈不還田相比, 秸稈全量還田具有顯著的增產(chǎn)效應(yīng), 南粳5055、南粳46平均增產(chǎn)5.04%、4.64%; 隨基蘗氮肥占總施氮量比例下降, 秸稈全量還田機(jī)插粳稻產(chǎn)量呈先增后減趨勢(shì), 基蘗氮肥與穗氮肥比例為7∶3時(shí), 水稻產(chǎn)量最高。秸稈全量還田顯著增加了稻米的蛋白質(zhì)含量, 降低了堊白率和堊白度, 對(duì)改善稻米的外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)有一定作用。秸稈全量還田還有利于蒸煮食味品質(zhì)的改善, 顯著提高稻米的崩解值和食味值, 顯著降低稻米的消減值。提高穗肥占總施氮量的比例可以顯著改善稻米的加工和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì), 提高整精米率, 但同時(shí)增加了稻米堊白, 降低了稻米外觀品質(zhì), 且稻米蒸煮食味品質(zhì)也有所下降。

秸稈全量還田; 氮肥運(yùn)籌; 優(yōu)質(zhì)食味水稻; 產(chǎn)量; 稻米品質(zhì)

合理的氮肥運(yùn)籌不僅可以提高水稻產(chǎn)量也是生產(chǎn)上調(diào)控品質(zhì)的一項(xiàng)重要的栽培措施[1-3]。我國(guó)秸稈資源豐富, 據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì), 每年產(chǎn)生作物秸稈約7.95億噸[4], 作物秸稈作為一種廉價(jià)的有機(jī)肥料, 含有大量的氮、磷、鉀、硅等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素, 秸稈還田對(duì)提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì), 降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本有重要作用[5]。前人對(duì)以秸稈還田、氮肥運(yùn)籌來提高水稻產(chǎn)量及改善稻米品質(zhì)的理論和技術(shù)進(jìn)行了不少的研究。袁玲等[6]、陳新紅等[7]研究表明, 秸稈還田能有效提高水稻產(chǎn)量、出糙率、精米率和整精米率, 降低堊白粒率和堊白度及直鏈淀粉含量, 提高長(zhǎng)寬比和膠稠度, 使稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)得到改善。萬靚軍等[8]研究認(rèn)為, 隨施氮比例的前增中減, 雜交水稻的整精米率、蛋白質(zhì)含量、消減值、堊白率、堊白度、糊化溫度逐漸下降, 膠稠度、淀粉峰值黏度、崩解值上升。丁得亮等[9]指出, 在施氮量為276 kg hm–2條件下, 如果只要求優(yōu)質(zhì), 應(yīng)選用基蘗肥和穗肥比例為10∶0的氮肥運(yùn)籌處理, 如果只要求高產(chǎn)或既要求高產(chǎn)又要求優(yōu)質(zhì), 則應(yīng)該選用基蘗肥和穗肥比例為7∶3的氮肥運(yùn)籌處理。此外, 秸稈還田結(jié)合合理的氮肥運(yùn)籌能有效地提高水稻產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)[10-11]。徐國(guó)偉等[10]認(rèn)為, 秸稈還田結(jié)合實(shí)地氮肥管理可增加產(chǎn)量, 改善稻米的外觀品質(zhì)與食味品質(zhì)。王建明等[11]指出, 在秸稈還田量為2.25 t hm–2和4.50 t hm–2、氮肥運(yùn)籌比例為6∶4~8∶2條件下, 稻米堊白度和直鏈淀粉含量有所降低, 而膠稠度和蛋白質(zhì)含量顯著提高, 可使稻米蒸煮食味品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)得到改善。但前人關(guān)于稻米品質(zhì)及產(chǎn)量的研究大多集中于秸稈還田和氮肥運(yùn)籌單因素條件, 且研究材料大多為非優(yōu)質(zhì)食味水稻品種, 而對(duì)于秸稈全量還田與不同氮肥運(yùn)籌比例相耦合對(duì)優(yōu)質(zhì)水稻品種稻米品質(zhì)的影響效應(yīng), 目前尚缺乏較系統(tǒng)研究。為此本試驗(yàn)比較秸稈全量還田和秸稈不還田條件下不同氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響, 以期為秸稈全量還田機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)施肥提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與供試品種

在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院校外基地江蘇省常熟市農(nóng)業(yè)綜合展示基地(31°41′15″N,120°40′16″E)進(jìn)行試驗(yàn)。供試品種為常規(guī)早熟晚粳稻南粳46和南粳5055, 兩者都屬于半糯型品種, 為江蘇省大面積栽培的優(yōu)質(zhì)食味水稻。前茬為小麥, 土壤質(zhì)地屬黏土, 地力中等偏上, 土壤含有機(jī)質(zhì)21.5 g kg–1, 全氮1.88 g kg–1, 速效磷15.9 mg kg–1, 速效鉀98.7 mg kg–1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以秸稈還田與不還田為主區(qū), 氮肥運(yùn)籌為裂區(qū), 品種為裂-裂區(qū)。秸稈還田處理為, 小麥?zhǔn)斋@時(shí)啟動(dòng)切碎裝置將秸稈全部還田, 秸稈還田量6.0 t hm–2, 秸稈不還田處理為, 小麥機(jī)械收獲, 留茬高度5 cm, 粉碎秸稈用人工移除至田外。設(shè)6種氮肥運(yùn)籌模式, 基蘗肥與穗肥比例分別為9∶1、8∶2、7∶3、6∶4、5∶5、4∶6。同時(shí)設(shè)置不施氮處理(CK)。共28個(gè)處理, 3次重復(fù), 計(jì)84個(gè)小區(qū), 小區(qū)面積15 m2, 每小區(qū)之間筑35~40 cm土埂并用塑料薄膜包埂, 保證單獨(dú)排灌。

施氮區(qū)每公頃施純氮300 kg, 基蘗肥中的基肥與分蘗肥比例均為5∶5, 基肥在移栽前1 d施入, 分蘗肥分別在移栽后第二、三葉期各施50%, 穗肥分別在倒四葉、倒二葉各施60%、40%。N∶P∶K = 1∶0.5∶0.8, 其中磷肥一次性基施, 鉀肥分基肥和拔節(jié)肥, 各施50%。不施氮區(qū)的磷、鉀肥用量及施用方法與施氮區(qū)一致。氮、磷、鉀肥分別以尿素(含N 46.4%)、過磷酸鈣(含P2O512.5%)、氯化鉀(含K2O 57.0%)折算施用。

2014年于5月25日播種, 6月10日移栽; 2015年于5月26日播種, 6月12日移栽。采用毯苗機(jī)插軟盤旱育秧, 每盤播干種120 g。栽插行株距為30 cm×11.7 cm, 每穴4苗, 栽插后及時(shí)查漏補(bǔ)缺。薄水移栽活棵, 分蘗期淺水勤灌, 至有效分蘗臨界葉齡期前1個(gè)葉齡(N-n-1)自然斷水?dāng)R田, 并采取輕擱、多擱的方法; 拔節(jié)后實(shí)行濕潤(rùn)灌溉, 直至收獲前5~7 d停止灌溉。按當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)統(tǒng)一實(shí)施病、蟲、草害防治。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.3.1 產(chǎn)量 成熟期普查每小區(qū)50穴, 計(jì)算有效穗數(shù), 取5穴調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率, 以1000粒實(shí)粒樣本(干種子)稱重, 重復(fù)3次(誤差不超過0.05 g)求取千粒重及理論產(chǎn)量。成熟期從各小區(qū)割取50穴, 脫粒、去雜曬干后稱重, 按照13.5%水分含量換算求取實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.2 稻米品質(zhì) 將水稻收獲脫粒, 曬干3個(gè)月后, 依照國(guó)標(biāo)《GB/T17891-1999 優(yōu)質(zhì)稻谷》測(cè)定稻米的糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度、長(zhǎng)、寬、膠稠度等。采用近紅外谷物分析儀測(cè)定稻米的蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量。

1.3.3 食味指標(biāo) 采用米飯食味計(jì)(STA1A, 日本佐竹公司), 自動(dòng)測(cè)定米飯的氣味、光澤和色澤、完整性、味道、口感的評(píng)分和綜合評(píng)分值。

1.3.4 稻米淀粉黏滯特性 采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA快速黏度分析儀測(cè)定淀粉黏滯特性, 用配套軟件TWC分析。按照AACC規(guī)程(1995-61-02)和RACI標(biāo)準(zhǔn)方法, 當(dāng)米粉的含水量為12.00%時(shí), 樣品量為3.00 g, 蒸餾水為25.00 g。在攪拌測(cè)定過程中, 罐內(nèi)溫度: 50℃保持1 min, 以11.84℃ min–1的速度上升到95℃(3.75 min)并保持2.5 min, 再以11.84℃ min–1的速度下降到50℃并保持1.4 min。在起始10 s內(nèi)攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)速度為960轉(zhuǎn) min–1, 之后保持在160轉(zhuǎn) min–1。

用峰值黏度(peak viscosity)、熱漿黏度(trough viscosity)、崩解值(breakdown, 峰值黏度-熱漿黏度)、最終黏度(final viscosity)、消減值(setback, 最終黏度-峰值黏度)、峰值時(shí)間(peak time)和糊化溫度(pasting temperature)等來表示RVA譜特征值。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

由于2年品質(zhì)數(shù)據(jù)處理間變化趨勢(shì)基本一致, 本文僅取2015年數(shù)據(jù)進(jìn)行討論分析。采用Microsoft Excel 2003錄入和計(jì)算數(shù)據(jù), 運(yùn)用DPS軟件統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的產(chǎn)量

方差分析表明(表1和表2), 秸稈還田(A)、氮肥運(yùn)籌(B)及其互作效應(yīng)(A×B)均達(dá)極顯著水平, 不同處理年度間(Y)差異也極顯著, 而年度(Y)與秸稈還田(A)、氮肥運(yùn)籌比例(B)處理的互作效應(yīng)均不顯著。

表1 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌條件下南粳5055產(chǎn)量的方差分析

*,**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著, ns表示差異不顯著(>0.05)。

*and**mean significance at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: not significant. Y: year; A: straw treatment; B: nitrogen application practice.

進(jìn)一步分析可知(表3), 南粳5055、南粳46秸稈全量還田條件下各處理的產(chǎn)量分別比秸稈不還田處理高1.44%~12.14%、1.76%~10.70%, 平均高5.04%、4.64%; 不同氮肥運(yùn)籌間均表現(xiàn)為隨基蘗肥占總施氮量比例的下降, 產(chǎn)量呈先增后減趨勢(shì), 其中在秸稈全量還田條件下, 基蘗肥與穗肥比例以7∶3處理的產(chǎn)量最高, 在秸稈不還田條件下, 基蘗肥與穗肥比例以6∶4處理的產(chǎn)量最高, 且秸稈全量還田條件下最佳氮肥運(yùn)籌處理(7∶3)的產(chǎn)量顯著高于秸稈不還田條件下最佳氮肥運(yùn)籌處理(6∶4), 平均產(chǎn)量分別高7.70% (南粳5055)、6.25% (南粳46)。說明秸稈全量還田配以合理的氮肥運(yùn)籌更利于提高水稻產(chǎn)量。

表2 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌條件下南粳46產(chǎn)量的方差分析

*,**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著, ns表示差異不顯著(>0.05)

*and**mean significance at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: not significant. Y: year; A: straw treatment; B: nitrogen application practice.

表3 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌下機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的產(chǎn)量

(續(xù)表3)

品種 Cultivar處理 Treatment20152014 理論產(chǎn)量 Theoretic yield實(shí)際產(chǎn)量 Actual yield理論產(chǎn)量 Theoretic yield實(shí)際產(chǎn)量 Actual yield 南粳46 Nanjing 46秸稈不還田 None straw returning9:18753.5 EFfg8377.3 EFfg8584.2 Eg8169.30 Eg 8:29081.7 CDe8727.5 CDe8895.0 CDdef8547.81 CDdef 7:39391.7 Cd8986.8 Cd9092.9 Cd8764.88 Cd 6:49687.4 Bc9290.1 Bc9534.5 Bbc9205.20 Bbc 5:58896.4 DEFef8558.1 DEFef8715.5 DEf8380.95 DEf 4:68374.5 Gh8035.9 Gh8132.4 Fh7772.28 Fh 對(duì)照 CK6350.4 H6064.3 H6111.8 G5788.68 G 平均 Mean8648.018291.478438.118089.87

同一品種同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平。

Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a cultivar are significantly different at the 5% and 1% probability levels, respectively.

2.2 機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的稻米品質(zhì)

方差分析表明(表4和表5), 機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻稻米品質(zhì)各指標(biāo)在年份和氮肥運(yùn)籌比例間均有極顯著差異, 而秸稈處理下部分指標(biāo)呈不顯著差異, 且部分指標(biāo)在兩者互作間有極顯著或者不顯著差異, 三者互作均差異不顯著?？梢娊斩掃€田處理對(duì)稻米的加工品質(zhì)影響不顯著, 而年份和氮肥處理對(duì)稻米品質(zhì)的各項(xiàng)指標(biāo)的影響較大。

表4 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌條件下優(yōu)質(zhì)食味稻南粳5055主要稻米品質(zhì)的方差分析

*,**分別表示在0.05 和0.01 水平上差異顯著, ns表示差異不顯著(>0.05)。

*and**mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: no significant difference. A: year; B:straw treatments C: ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer; BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; CP: chalkiness percentage; CA: chalkiness area; CD: chalkiness degree; AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency.

2.2.1 加工品質(zhì)以及蒸煮食味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 由表6可知, 秸稈全量還田與秸稈未還田相比, 相同氮肥運(yùn)籌下稻米的糙米率、精米率、整精米率和膠稠度沒有明顯的影響, 而顯著增加了稻米的蛋白質(zhì)含量, 表現(xiàn)為秸稈全量還田處理較秸稈未還田處理提高了2.74%~3.12% (南粳5055)、2.96%~3.44% (南粳46), 平均高2.96%、3.18%; 降低了直鏈淀粉的含量但差異不顯著?？梢娊斩捜窟€田對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的加工品質(zhì)無顯著影響, 但一定程度改善了稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。不同氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米的糙米率、精米率和整精米率均表現(xiàn)為, 隨基蘗肥占總施氮量比例的降低逐漸增加, 處理間差異達(dá)顯著或極顯著水平。可見適當(dāng)增加穗肥比例可以提高機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的加工品質(zhì)。兩品種的直鏈淀粉含量和膠稠度除了對(duì)照不施氮肥最高外, 均隨著基蘗肥比例的降低而逐漸減少; 蛋白質(zhì)含量變化的趨勢(shì)則相反, 不同處理間差異達(dá)顯著或極顯著水平。可見增加穗肥比例可顯著改善稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

表5 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌條件下優(yōu)質(zhì)食味稻南粳46主要稻米品質(zhì)的方差分析

*,**分別表示在0.05 和0.01 水平上差異顯著, ns表示差異不顯著(>0.05)。

*and**mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: no significant difference. A: year; B:straw treatments; C: ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer; BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; CP: chalkiness percentage; CA: chalkiness area; CD: chalkiness degree; AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency.

表6 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌下機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的加工品質(zhì)以及蒸煮食味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

(續(xù)表6)

品種 Cultivar處理 Treatment糙米率 BR (%)精米率 MR (%)整精米率 HMR (%)蛋白質(zhì)含量 PC (%)直鏈淀粉含量 AC (%)膠稠度 GC (mm) 南粳46 Nanjing 46秸稈全量還田Total straw returning9:185.90 GHg75.70 G70.41 gF8.19 gH14.49 cdCD82.03 cC 8:286.41 EFef76.11 ghEF71.34 eE8.36 fG14.21 eE81.05 dDE 7:386.72 CDEcde76.42 efCDE72.12 dCD8.59 eDE13.85 fgFG80.36 efEF 6:486.92 cBCD76.81 cdBC72.58 cB8.70 cdCD13.61 hiGHI78.84 gHI 5:587.06 bcABC77.22 abA73.46 abA8.84 bAB13.3678.12 h 4:687.47 aA77.44 aA73.63 aA8.96 aA13.1376.51 對(duì)照 CK84.39 h74.50 H69.36 hG7.2216.32 bB85.62 aA 平均 Mean86.4176.3171.848.4114.1480.36 秸稈不還田None straw returning9:185.72 Hg75.59 G70.17 gF7.94 h14.61 cC81.78 cCD 8:286.25 FGf75.98 hFG71.06 fE8.12 gH14.32 deDE80.61 deEF 7:386.54 DEFdef76.28 fgDEF71.89 dD8.33 fFG13.93 fF80.02 fFG 6:486.82 CDEcd76.67 deBCD72.43 cBC8.42 eEF13.71 ghFGH79.35 gGH 5:586.97 cBCD77.06 bcAB73.27 bA8.58 dCD13.45 HI78.82 gHI 4:687.34 abAB77.30 abA73.52 abA8.68 bcBC13.2376.69 對(duì)照 CK84.32 h74.45 H69.03 G6.9816.61 aA84.12 bB 平均 Mean86.2876.1971.628.1514.2780.20

同一品種同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平。

Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a cultivar are significantly different at the 5% and 1% probability levels, respectively. BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; PC: protein content; AC: amylose content; GC: gel consistency.

2.2.2 外觀品質(zhì) 由表7可知, 秸稈全量還田處理的堊白率、堊白大小和堊白度均低于相同氮肥運(yùn)籌秸稈不還田處理, 且差異達(dá)到顯著或極顯著水平。其中南粳5055和南粳46秸稈全量還田處理比秸稈不還田處理的堊白率、堊白大小、堊白度平均低18.71%和14.24%、4.13%和3.92%、23.62%和18.71%。與秸稈未還田相比, 秸稈全量還田后相同氮肥運(yùn)籌處理稻米的長(zhǎng)寬比增加了, 但差異不顯著。說明秸稈全量還田有利于機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻稻米外觀品質(zhì)的改善。不同氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米外觀品質(zhì)中堊白率、堊白大小以及堊白度的影響較大, 兩品種的堊白率和堊白度都隨基蘗肥占總施氮量比例的降低呈先增加后減小的趨勢(shì), 其中秸稈全量還田條件下, 基蘗肥與穗肥比例以7∶3處理顯著大于其他處理, 在秸稈不還田條件下, 基蘗肥與穗肥比例以6∶4處理顯著大于其他處理, 各處理間差異顯著或極顯著?；Y肥與穗肥比例對(duì)稻米粒長(zhǎng)和粒寬也有一定的影響, 除對(duì)照數(shù)值最小外, 均以6∶4、7∶3和8∶2處理的較大, 且無顯著差異, 而對(duì)稻米長(zhǎng)寬比影響不明, 各處理間差異不顯著。說明6∶4和7∶3處理雖然增大了稻米粒長(zhǎng)和粒寬, 但同時(shí)增加了稻米堊白, 降低了稻米的外觀品質(zhì)。

2.2.3 食味品質(zhì) 由表8可知, 秸稈全量還田與秸稈未還田相比, 相同氮肥運(yùn)籌下香氣、光澤、完整性、味道、口感和食味值差異不顯著, 但口感和食味值均有所提高。其中南粳5055和南粳46食味值秸稈全量還田處理比秸稈不還田處理提高了2.89%~3.81%和2.27%~3.49%, 平均提高3.26%和2.85%?？梢娊斩捜窟€田顯著提高稻米的食味值。不同氮肥運(yùn)籌對(duì)兩品種的食味品質(zhì)的影響達(dá)到顯著或極顯著水平。除了完整性隨著基蘗肥占總施氮量比例的降低而增加外, 香氣、光澤、味道、口感以及食味值均呈遞減趨勢(shì)。因此, 適當(dāng)減少穗肥施用比例比較有利于稻米食味品質(zhì)的提高。

從變異系數(shù)來看, 兩品種不同氮肥運(yùn)籌間光澤最大, 其次是口感、食味值, 最小的是完整性。說明氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的光澤、口感和食味值的影響程度較大。南粳46的食味值略大于南粳5055, 而其食味值變異系數(shù)小于南粳5055, 可見氮肥運(yùn)籌比例對(duì)南粳5055食味值的影響略大于南粳46。

表7 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌下機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的外觀品質(zhì)

同一品種同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平。

Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a variety are significantlydifferent at the 5% and 1% probability levels, respectively. CP: chalkiness percentage; CA: chalkiness area; CD: chalkiness degree; KL: kernel length; KW: kernel width; L/W: ratio of length/width of kernel.

表8 秸稈還田與氮肥運(yùn)籌下機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的食味品質(zhì)

同一品種同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異達(dá)5%和1%顯著水平。

Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a cultivar are significantly different at the 5% and 1% probability levels, respectively.

2.3 機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的RVA譜特征值

淀粉RVA譜特性是反映稻米食味性的重要指標(biāo)。一般而言, 食味品質(zhì)較好的品種一般具有較大的崩解值和較低的消減值。由表9可知, 相同氮肥運(yùn)籌處理下, 秸稈全量還田對(duì)熱漿黏度、最終黏度、峰值時(shí)間和糊化溫度無明顯影響。秸稈全量還田處理的峰值黏度、崩解值均大于相同氮肥運(yùn)籌秸稈不還田處理, 分別增大0.85%~1.15% (南粳5055)和0.88%~0.96% (南粳46)、1.62%~2.38%和2.00%~ 3.02%, 其中秸稈全量還田處理的崩解值較相同氮肥運(yùn)籌秸稈不還田處理的差異顯著或極顯著。秸稈全量還田處理的消減值均低于相同氮肥運(yùn)籌秸稈不還田處理且差異顯著或極顯著, 分別降低了3.19%~ 4.02% (南粳5055)和3.52%~4.13% (南粳46)。說明秸稈全量還田有利于增大峰值黏度、崩解值和降低消減值, 改善機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的食味品質(zhì)。不同氮肥運(yùn)籌對(duì)兩品種的RVA譜特征值影響較大。其中不同處理的稻米峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度, 除對(duì)照不施氮肥處理最大外, 均隨基蘗肥占總施氮量比例的降低而逐漸減小, 各處理間差異顯著或極顯著。而消減值的變化則相反, 處理間差異顯著或極顯著。峰值時(shí)間在各處理間差異不顯著, 7∶3和6∶4處理的數(shù)值略大, 糊化溫度隨基蘗肥占總施氮量比例的降低而逐漸增加, 但其變異系數(shù)值較小。兩品種不同氮肥運(yùn)籌間消減值的變異系數(shù)較其他RVA譜特征值均大, 說明氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻RVA譜特征值中消減值的影響較大。

3 討論

3.1 秸稈全量還田與氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量的影響

關(guān)于秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量的影響, 前人進(jìn)行了大量研究, 但研究結(jié)果不盡一致。袁玲等[6]、葉文培等[12]認(rèn)為, 秸稈還田能提高水稻產(chǎn)量5%~10%。陳新紅等[13]、徐國(guó)偉等[14]認(rèn)為秸稈還田對(duì)水稻產(chǎn)量的影響不顯著。關(guān)于氮肥運(yùn)籌對(duì)水稻產(chǎn)量的影響, 胡雅杰等[15]研究認(rèn)為, 基蘗氮肥∶穗氮肥=7∶3時(shí)可顯著增加穗數(shù)而提高機(jī)插超級(jí)粳稻產(chǎn)量; 王建明等[11]研究認(rèn)為, 基蘗肥∶穗肥比例為7∶3~8∶2時(shí), 可以保證足穗與高產(chǎn)。本研究則認(rèn)為, 秸稈全量還田具有一定的增產(chǎn)效應(yīng), 但增產(chǎn)是否顯著與基蘗肥與穗肥的氮肥運(yùn)籌比例關(guān)系密切, 當(dāng)基蘗肥與穗肥的氮肥運(yùn)籌比例為7∶3時(shí), 南粳5055、南粳46的增產(chǎn)幅度最大, 分別達(dá)12.14%和10.70%, 并極顯著高于其他處理; 但當(dāng)?shù)蔬\(yùn)籌比例為6∶4、5∶5、4∶6時(shí), 增產(chǎn)效應(yīng)則不顯著。這可能是由于水稻生育前期秸稈腐爛與水稻生長(zhǎng)爭(zhēng)氮, 如前期施氮比例過小, 則易因氮素供應(yīng)不足而抑制水稻分蘗, 影響水稻中后期生長(zhǎng)與高產(chǎn), 而適當(dāng)提高前期氮肥施用比例及施用量, 能較好協(xié)調(diào)秸稈腐爛與水稻生長(zhǎng)爭(zhēng)氮, 確保水稻分蘗早發(fā)穩(wěn)發(fā), 實(shí)現(xiàn)預(yù)期穗數(shù), 并協(xié)調(diào)足穗與大穗的矛盾, 獲得高產(chǎn)。但本試驗(yàn)是在秸稈還田量為6.0 t hm–2的條件下進(jìn)行的, 秸稈還田量增加或者減少, 以及土壤養(yǎng)分背景值是否會(huì)影響氮肥運(yùn)籌對(duì)秸稈還田水稻產(chǎn)量形成的效應(yīng), 這方面仍待進(jìn)一步深入研究。

3.2 秸稈全量還田與氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻稻米加工、外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

劉世平等[16]和葛立立等[17]研究認(rèn)為, 秸稈還田后能降低堊白率、堊白大小和堊白度, 提高稻米的糙米率、精米率和整精米率, 改善稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。有研究表明, 在籽粒灌漿期間, 由于胚乳細(xì)胞充實(shí)所需要的養(yǎng)分是由背部維管束通過珠心表皮和糊粉層傳送的, 因此距離背部遠(yuǎn)的腹部的胚乳細(xì)胞易充實(shí)不良, 而形成腐白米, 而穎果中部的胚乳細(xì)胞也因其距離糊粉層遠(yuǎn)而充實(shí)不好, 形成芯白米[18], 秸稈全量還田后, 在穎花發(fā)育期因稻田秸稈養(yǎng)分的供應(yīng)導(dǎo)致堊白度下降。本試驗(yàn)表明, 秸稈全量還田較秸稈未還田, 顯著或極顯著地改善了稻米的外觀品質(zhì), 即稻米的堊白率、堊白大小以及堊白度降低, 平均分別降低18.71% (南粳5055)和14.24% (南粳46)、4.13%和3.92%、23.62%和18.71%, 長(zhǎng)寬比略有增加。我們認(rèn)為, 秸稈還田對(duì)稻米堊白的影響可能主要與籽粒灌漿的氮碳物質(zhì)供應(yīng)與灌漿動(dòng)態(tài)改變等因素有關(guān)。而糙米率、精米率和整精米率沒有顯著的變化, 這與前人的結(jié)果略有不同, 可能因?yàn)榻斩掃€田量不同和下茬水稻品種不同, 有關(guān)秸稈全量還田改善稻米外觀品質(zhì)的機(jī)制有待進(jìn)一步探究。稻米的蛋白質(zhì)是理想的植物蛋白, 易被人體吸收, 是稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)。嚴(yán)奉君等[19]研究表明, 秸稈還田能增加稻米蛋白質(zhì)含量。本試驗(yàn)結(jié)果與前人結(jié)果相似, 秸稈全量還田能顯著或極顯著提高蛋白質(zhì)含量。

合理的氮肥運(yùn)籌能更顯著提高稻米的品質(zhì)[20-22]。Wopereis-Pura等[21]研究認(rèn)為多施穗肥可以顯著提高稻米的加工品質(zhì)。本研究結(jié)果也表明隨著穗肥占總施氮量比例的增加, 機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的糙米率、精米率及整精米率呈增加趨勢(shì)。說明提高穗肥占總施氮量的比例能顯著改善稻米的加工品質(zhì)。劉立軍等[22]研究認(rèn)為氮肥后移比重的增加并不會(huì)增加稻米的堊白率, 但堊白度變大。本試驗(yàn)結(jié)果與前人有所差異, 這可能與選用的品種特性不同有關(guān), 表現(xiàn)為堊白率和堊白度隨穗肥占總施氮量比例的增加先增加后減小, 而堊白大小逐漸增加。秸稈全量還田以產(chǎn)量最高處理7∶3的堊白率和堊白度最大, 顯著大于其他處理。潘圣剛等[20]研究認(rèn)為提高穗肥在總施氮量中的比例, 蛋白質(zhì)含量顯著提高。本研究結(jié)果與其一致。說明提高穗肥占總施氮量的比例, 能夠顯著提高機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

3.3 秸稈全量還田與氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻稻米蒸煮食味品質(zhì)的影響

有關(guān)秸稈全量還田對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響尚缺乏系統(tǒng)性報(bào)道。季紅娟等[23]認(rèn)為, 秸稈還田能顯著降低直鏈淀粉含量, 增加膠稠度。本研究則表明秸稈全量還田處理的直鏈淀粉含量較相同氮肥運(yùn)籌秸稈不還田處理略低但差異不顯著, 而膠稠度無明顯變化, 這可能與供試品種的選擇有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn), 相同氮肥運(yùn)籌下的秸稈全量還田較秸稈未還田的, 食味值有顯著提高, 分別提高了2.89%~3.81%和2.27%~3.49%。但本試驗(yàn)秸稈還田量單一(6.0 t hm–2), 要想更科學(xué)和顯著地提高稻米食味值或許與秸稈還田量和還田深度有關(guān), 這有待進(jìn)一步探究。淀粉RVA譜特性是評(píng)價(jià)稻米品質(zhì)的重要指標(biāo), 與蒸煮食味品質(zhì)密切相關(guān)。徐國(guó)偉等[14]研究認(rèn)為秸稈還田后最高黏度與崩解值均有所增加, 而消減值變小。這樣米飯冷熱均較軟而黏, 適口性好[24]。本研究結(jié)果基本與前人一致, 秸稈全量還田處理的峰值黏度、崩解值均大于相同氮肥運(yùn)籌秸稈不還田處理, 平均分別增大1.05% (南粳46)和0.91% (南粳46)、2.08%和2.43%, 其中秸稈全量還田處理的崩解值較相同氮肥運(yùn)籌秸稈不還田處理的差異顯著或極顯著, 而消減值平均分別降低3.69%和3.89%。說明秸稈全量還田能顯著或極顯著地增大崩解值和降低消減值從而有效提高稻米的食味品質(zhì)。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)不同氮肥運(yùn)籌比例對(duì)稻米的蒸煮食味品質(zhì)影響顯著, 稻米米飯的食味值中除了完整性隨基蘗肥所占比例的降低而增加外, 其余指標(biāo)均呈遞減趨勢(shì), 處理間差異顯著或極顯著; 稻米的RVA值中峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度均隨基蘗肥占總施氮量比例的降低而減小, 而消減值則相反, 且處理間差異顯著。因此秸稈全量還田配以較低的穗肥施用比例比較有利于優(yōu)質(zhì)食味品質(zhì)的提高, 但過低的穗肥施用比例不利于水稻高產(chǎn)的形成, 其中南粳5055最佳食味品質(zhì)處理為基蘗肥與穗肥比例9∶1, 其產(chǎn)量比最高產(chǎn)處理(7∶3)低14.9%~15.7%, 南粳46則低13.4%~13.6%, 而南粳5055最高產(chǎn)處理(7∶3)的水稻食味品質(zhì)與8∶2處理沒有極顯著差異, 南粳46最高產(chǎn)處理(7∶3)的食味品質(zhì)與8∶2處理雖有顯著差異, 但8∶2處理與9∶1處理差異不顯著, 8∶2處理的產(chǎn)量也達(dá)9000 kg hm–2以上的高產(chǎn)水平, 9∶1處理的產(chǎn)量卻顯著低于8∶2處理。因此, 基蘗肥與穗肥比例為7∶3或8∶2時(shí)可以協(xié)調(diào)優(yōu)質(zhì)食味水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

4 結(jié)論

秸稈全量還田與氮肥運(yùn)籌對(duì)機(jī)插優(yōu)質(zhì)食味水稻的產(chǎn)量及稻米品質(zhì)均有顯著影響。與秸稈不還田相比, 秸稈全量還田處理平均增產(chǎn)5.04% (南粳5055)、4.64% (南粳46), 當(dāng)基蘗氮肥與穗氮肥為7∶3時(shí)產(chǎn)量最高, 且顯著高于秸稈不還田最佳氮肥運(yùn)籌處理(6∶4), 分別高7.70% (南粳5055)、6.25% (南粳46)。秸稈全量還田顯著改善了稻米的外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì), 并對(duì)稻米蒸煮食味品質(zhì)有一定提高。在氮肥運(yùn)籌方面, 提高穗肥占總施氮量的比例可以顯著改善稻米的加工和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì), 能提高整精米率, 但同時(shí)增加了稻米堊白, 降低了稻米外觀品質(zhì), 且稻米的蒸煮食味品質(zhì)也有所下降。秸稈全量還田配以基蘗肥與穗肥比例為7∶3或8∶2的氮肥運(yùn)籌模式, 能協(xié)調(diào)優(yōu)質(zhì)食味水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)。

[1] 葉全寶, 張洪程, 李華, 霍中洋, 魏海燕, 夏科, 戴其根, 許軻. 施氮水平和栽插密度對(duì)粳稻淀粉RVA譜特性的影響. 作物學(xué)報(bào), 2005, 31: 124–130 Ye Q B, Zhang H C, Li H, Huo Z Y, Wei H Y, Xia K, Dai Q G, Xu K. Effects of amount of nitrogen applied and planting density on RVA profile characteristic ofrice., 2005, 31: 124–130 (in Chinese with English abstract)

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Effects of Total Straw Returning and Nitrogen Application Regime on Grain Yield and Quality in Mechanical TransplantingRice with Good Taste Quality

CHEN Meng-Yun, LI Xiao-Feng, CHENG Jin-Qiu, REN Hong-Ru, LIANG Jian, ZHANG Hong-Cheng, and HUO Zhong-Yang*

Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Province Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology, Yangzhou 225009, China

An experiment was conducted using two rice cultivars with good taste quality grown in Jiangsu, Nanjing 5055 and Nanjing 46, with total pure nitrogen application of 300 kgha–1, including six proportions of base-tiller nitrogen fertilizer to earing fertilizer at 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, and 4:6, to explore the influence of total straw returning and different nitrogen applications on the yield and quality of rice. Compared with non-application of straw, the total straw returning application had a significant yield-increasing effect showing the average yield increase of 5.04% in Nanjing 5055 and in 4.64% Nanjing 46. With the decrease of proportion of base-tiller nitrogen fertilizer in total nitrogen application rate, yield of mechanical transplantingrice with total straw returning showed a trend of increasing first and then decreasing, and the treatment with the ratio of base-tiller nitrogen fertilizer to earing nitrogen fertilizer of 7:3 had the highest yield. The treatment with total straw returning significantly increased the protein content of rice, deceased chalkiness rate and chalkiness degree, increased the ratio of length to width of kernel, therefore improved appearance quality and nutritional quality of rice. The treatment total straw returning was also conducive to the improvement of cooking and eating quality, showing significantly improved breakdown value and taste value, and reduced setback value. Increasing the ratio of panicle fertilizer to total N significantly improved the processing and nutritional quality of rice, improved the whole milled rice rate, but at the same time increased the rice chalkiness, reduced the appearance quality, and cooking and eating quality of rice also.

Total straw returning; Nitrogen application; Good taste quality rice; Yield; Rice quality

10.3724/SP.J.1006.2017.01802

本研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0200805, 2013BAD07B09), 江蘇農(nóng)業(yè)三新工程項(xiàng)目(SXGC[2016]421, BE2016351, BE2016364)和江蘇農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項(xiàng)目(BE2015340)資助。

This study was supported by the National Key Research and Development Program (2016YFD0200805, 2013BAD07B09), the Three New Agriculture Project of Jiangsu Province (SXGC[2016]421, BE2016351, BE2016364), and Research on Agricultural Science and Technology in Jiangsu (BE2015340).

霍中洋, E-mail: huozy69@163.com, Tel: 0514-87979220

E-mail: 931626962@qq.com, Tel: 18852725545

2017-01-03; Accepted(接受日期): 2017-09-10; Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2017-09-28.

http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170928.1458.016.html