種肥用量對(duì)免耕半固態(tài)直播稻產(chǎn)量構(gòu)成與稻米品質(zhì)的影響

周 晶，李靜怡，譚長龍，黃 璜

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙 410128）

全國有80.4%的水資源分布在我國南方地區(qū)， 而我國南方地區(qū)人口占全國 53.6%，耕地占35.2%，人均水資源量為3481 m3，是一個(gè)水多土少、人多地少，水資源利用率較低的地區(qū)［1］；同時(shí)由于南方平均降水量有減少的趨勢［2］，降水不均勻，農(nóng)業(yè)水資源在南方地區(qū)總體上呈現(xiàn)出比較嚴(yán)重的脆弱性［3，4］，再加上施肥的不合理，導(dǎo)致水稻減產(chǎn)、稻田土壤退化和水體污染嚴(yán)重［5，6］。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)黃璜課題組研發(fā)了一種節(jié)水節(jié)肥栽培方式——水稻機(jī)械半固態(tài)直播［‘4S’（semi-solid state seeding）］技術(shù)。該技術(shù)是將破胸稻種、魚塘或溝田稀泥以一定比例均勻混合，采用自主研發(fā)的農(nóng)機(jī)，將混合物保持一定株距播種在翻耕或免耕的稻田里，具有節(jié)水、節(jié)肥、穩(wěn)產(chǎn)、減排、生態(tài)高效、資源高效、降低環(huán)境污染等優(yōu)勢［7］，有效地提高植株養(yǎng)分吸收率和肥料利用率，且相應(yīng)的提高水稻產(chǎn)量［8，9］。因此，該技術(shù)在一定程度上可以解決南方稻田灌溉用水和施肥不合理的問題。

研究表明，復(fù)合肥濃度對(duì)水稻秧苗素質(zhì)有一定影響，破胸稻種利用本身所吸水分、泥巴水分和土壤水分毛細(xì)管作用，保證水稻正常出苗及養(yǎng)分吸收，利于前期壯苗的形成，以1∶120肥泥質(zhì)量比例處理的水稻秧苗素質(zhì)為最優(yōu)處理［10］。諸多研究表明，氮肥的施用量決定精米率、整精米率和蛋白質(zhì)的含量，對(duì)稻米品質(zhì)有一定的影響［11］。免耕半固態(tài)直播稻在水稻生長過程中會(huì)適當(dāng)?shù)臏p少復(fù)合肥和氮肥的施用。為進(jìn)一步明確免耕半固態(tài)直播稻在減少施用復(fù)合肥和氮肥時(shí)的最佳種肥用量及其對(duì)水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響，特開展了本試驗(yàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2015年7～10月在湖南省瀏陽市北盛鎮(zhèn)烏龍社區(qū)試驗(yàn)基地進(jìn)行。當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?6～18℃，≥10℃的有效積溫為5000～5500℃，無霜期260～320 d，年降水量 1200～1500 mm。土壤類型為第四紀(jì)紅色黏土發(fā)育的紅黃泥土，試驗(yàn)地基礎(chǔ)肥力指標(biāo)見表1，前茬作物為水稻。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試與分析在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院農(nóng)業(yè)部多熟制作物耕作與栽培實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)地土壤基本情況Table1 Physical-chemicalpropertiesoftheexperimentsoil

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種：常規(guī)稻‘中早39’，全生育期平均112.2 d，浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司生產(chǎn)。

供試肥料：復(fù)合肥為江西正邦生物化工有限公司生產(chǎn)，N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15。尿素為重慶建峰化工股份有限公司生產(chǎn)，總氮≥46.4%，粒徑范圍：0.85～2.80 mm。鴨糞為當(dāng)?shù)芈轼喫a(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)1個(gè)傳統(tǒng)翻耕直播對(duì)照（CK）和3個(gè)混合處理（A1、A2和 A3），小區(qū)面積20 m2，3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)?；旌咸幚聿捎冒牍虘B(tài)播種［7～10］，每小區(qū)使用稀泥（含水量 65.7%）15 kg，A1、A2和A3處理分別加入不同比例復(fù)合肥（表2），并加入等量破胸稻種0.20 kg和碎鴨糞0.50 kg，攪拌均勻，播種株行距20 cm×25 cm。對(duì)照處理采用當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培技術(shù)進(jìn)行管理，混合處理按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行管理。播種前，對(duì)照處理采用機(jī)耕，施底肥（復(fù)合肥）225 kg／hm2；混合處理采用免耕，以半固態(tài)播種基質(zhì)中加入試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同配比復(fù)合肥和鴨糞作為底肥。7月13日播種，對(duì)照處理采用傳統(tǒng)均勻撒播，每小區(qū)播種破胸稻種0.20 kg，3個(gè)小區(qū)稻種用量共0.60 kg。不同處理施肥水平詳見表3。

表2 不同半固態(tài)基質(zhì)處理復(fù)合肥具體施用情況Table2 Theinformationoftreatments with differentcompoundfertilizer

表3 不同處理下的施肥水平Table3 Fertilizerlevelsofthedifferenttreatments

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 水稻產(chǎn)量

實(shí)際產(chǎn)量測產(chǎn)每小區(qū)取樣3點(diǎn)，每點(diǎn)取樣區(qū)域1 m×1 m；理論測產(chǎn)每小區(qū)隨機(jī)取樣5點(diǎn)，每點(diǎn)取樣區(qū)域1 m×1 m，對(duì)照處理理論測產(chǎn)每點(diǎn)取樣區(qū)域?yàn)?.50 m×0.50 m。取樣后，理論測產(chǎn)分別調(diào)查水稻有效穗、無效穗、每穗粒數(shù)、穗實(shí)粒數(shù)、千粒重。所有樣品均采取自然曬干，且用電腦谷物水分計(jì)測量樣品水分；以4個(gè)處理中最小水分為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)理論和實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行換算。

1.4.2 稻米品質(zhì)

水稻自然曬干，儲(chǔ)存3個(gè)月后，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)步驟測量稻米品質(zhì)［12］，包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)、食用品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。

稻米加工品質(zhì)測定：包括出糙率、精米率、整精米率。

稻米外觀品質(zhì)測定：包括堊白粒率、堊白大小、米粒長度、寬度、長／寬。其中米粒長度和寬度用谷物輪廓投影儀測定。

稻米蒸煮品質(zhì)測定：包括稻米糊化溫度（堿消值法）、稻米膠稠度（米膠延伸法）。

稻米食用品質(zhì)測定：以直鏈淀粉含量表征稻米食用品質(zhì)。直鏈淀粉含量采用碘藍(lán)比色法測定。

稻米營養(yǎng)品質(zhì)測定：以粗蛋白含量表征稻米營養(yǎng)品質(zhì)。采用凱氏定氮法測定含氮量。粗蛋白含量＝含氮量×6.25。

1.5 數(shù)據(jù)處理

分別采用Wood2007繪制圖形和表格，用Excel2007處理數(shù)據(jù)和DPS7.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用最小顯著差法（LSD）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種肥用量對(duì)免耕半固態(tài)直播稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表4可知，與CK相比，處理A1、A2和A3的實(shí)際產(chǎn)量都呈增加趨勢，分別增產(chǎn)2.02%、5.06%和3.90%，但是只有A2與CK間達(dá)到顯著差異（p＜0.05）；處理 A1、A2和A3的有效穗都呈增加趨勢，分別比CK增加0.35%、13.03%和3.67%，A2與其他3個(gè)處理相比均達(dá)到極顯著差異（p＜0.01）；與 CK比，無效穗呈減少趨勢，分別減少66.5%、93.5%和67.5%，以A2的減幅最大，且與其他3個(gè)處理相比均達(dá)到極顯著差異（p＜0.01）；處理A1、A2和A3與CK相比每穗總粒數(shù)、每穗癟粒數(shù)和結(jié)實(shí)率都呈增加趨勢，增幅分別為21.62%～38.15%、4.93%～21.10%和0.22%～1.90%，與CK相比每穗總粒數(shù)均達(dá)到極顯著差異（p＜0.01），每穗癟粒數(shù)只有A2未達(dá)到顯著差異（p＞0.05），結(jié)實(shí)率只有A2達(dá)到極顯著差異（p＜0.01）；處理A1、A2和A3與CK相比千粒重均呈減少趨勢，分別減少7.52%、5.84%和5.04%，且均達(dá)到極顯著差異（p＜0.01）。總體而言，處理 A1、A2和 A3的實(shí)際產(chǎn)量和理論產(chǎn)量都優(yōu)于CK，并且以A2的增產(chǎn)效果最佳，可能是由于A2的肥料用量和施肥水平有利于水稻增產(chǎn)。

表4 各處理的水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table4 Riceyieldandyieldcomponentsofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.2 種肥用量對(duì)免耕半固態(tài)直播稻稻米加工品質(zhì)的影響

從表5可知，與CK相比，處理A1、A2和A3的糙米率、精米率和整精米率都呈減少趨勢，其中糙米率分別降低0.85%、0.79%和0.46%，各處理的糙米率與CK相比均未達(dá)到顯著差異（p＞0.05）；精米率分別降低2.14%、2.14%和2.06%，且均達(dá)到顯著差異（p＜0.05）；整精米率分別降低 2.63%、2.82%和2.64%，且均未達(dá)到顯著差異（p＞0.05）?？傮w而言，與CK相比，處理 A1、A2和A3的糙米率、精米率和整精米率都呈降低趨勢，且只有精米率達(dá)到顯著差異（p＜0.05），但 A1、A2和 A3各處理間的糙米率、精米率和整精米率無顯著差異（p＞0.05）。因此，處理A1、A2和A3在一定程度上會(huì)降低稻米的加工品質(zhì)。

表5 各處理的稻米加工品質(zhì)比較Table5 Ricemillingqualityofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.3 種肥用量對(duì)免耕半固態(tài)直播稻稻米外觀品質(zhì)的影響

由表6可知，與CK相比，處理A1、A2和A3的米粒長、米粒寬、長寬比、堊白率和堊白面積雖有差異，但都不顯著（p＞0.05）；處理A1、A2和A3之間稻米外觀品質(zhì)雖有差異，但也都表現(xiàn)為差異不顯著（p＞0.05）；與CK相比，A2的米粒長的增幅稍大，A1基本無變化，A3有降低的趨勢；A1、A2和A3的米粒寬呈增加趨勢，增幅在0.36%～0.72%；A1、A2和A3的長／寬比呈減少趨勢，但減幅并不大，在0.52%～1.04%；A1、A2和A3的堊白粒率和堊白面積都呈增加趨勢，堊白粒率的增加趨勢并不明顯，堊白面積分別增加5.12%、7.65%和7.82%?？傮w而言，與CK相比，A1、A2和A3的米粒長、米粒寬和長寬比變幅不太，且差異不顯著（p＞0.05）；堊白粒率和堊白面積都呈增加趨勢，可能是由于CK增施氮肥有利于降低稻米堊白率和堊白面積。

表6 各處理的稻米外觀品質(zhì)比較Table6 Riceappearancequalityofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.4 種肥用量對(duì)免耕半固態(tài)直播稻稻米蒸煮品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)的影響

從表7可看出，與CK相比，處理A1、A2和A3的糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量和總淀粉含量雖有差異但都不顯著（p＞0.05），且 A1、A2和 A3間的糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量、總淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的差異也都不顯著（p＞0.05）；與CK相比，A1的糊化溫度相差不大，A2和A3有所降低；A1、A2和 A3的膠稠度呈增加趨勢，分別增加3.77%、8.28%和1.51%，以A2的增加幅度最大；與CK相比，A1的直鏈淀粉含量相差不大，A2和A3呈增加趨勢，分別增加1.24%和1.58%；A1、A2和A3的總淀粉含量均呈降低趨勢，降幅為0.41%～1.04%；A1的蛋白質(zhì)含量相對(duì)增加，但是增幅不明顯，A2和 A3都相對(duì)減少，分別減少 3.46%和5.19%，但只有A3達(dá)到顯著差異（p＜0.05）。

表7 各處理的稻米蒸煮品質(zhì)及營養(yǎng)品質(zhì)比較Table7 Ricecookingandnutritionqualitiesofthesemi－solidstateseedingwithno－tillage

3 討論

已有研究表明，半固態(tài)播種拓寬了破胸稻種的吸水途徑，泥巴包裹的肥料形成“集中效應(yīng)”，有利于水稻的壯苗與旺苗，顯著提高了水肥利用率和水稻的產(chǎn)量［8］。這與本試驗(yàn)結(jié)果一致。在此基礎(chǔ)上，為了更好地研究免耕半固態(tài)直播對(duì)水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，本試驗(yàn)還定性地篩選出免耕半固態(tài)直播最適種肥用量。結(jié)果表明，與CK相比，免耕半固態(tài)播種的水稻產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素都有增加的趨勢。免耕半固態(tài)直播在播種時(shí)減少復(fù)合肥的使用，不僅沒有減產(chǎn)反而增加產(chǎn)量，說明免耕半固態(tài)直播雖然在播種時(shí)減少了復(fù)合肥的使用，但并不會(huì)影響水稻苗期水肥需求，并且由于半固態(tài)播種泥巴包裹肥料形成的“集中效應(yīng)”有利于水稻秧苗素質(zhì)的提高以及在水稻生長過程中經(jīng)過肥料的少量多施，規(guī)避了肥料用量少的問題而有助于水稻更好地吸收營養(yǎng)，從而還會(huì)增加水稻的產(chǎn)量。有研究表明，復(fù)合肥對(duì)水稻的產(chǎn)量增加主要是通過增加水稻穗粒數(shù)來實(shí)現(xiàn)的［12］。從本試驗(yàn)的結(jié)果來看，免耕半固態(tài)直播種肥用量不同其產(chǎn)量也各有差異，且隨著免耕半固態(tài)直播播種時(shí)復(fù)合肥的濃度增加，水稻的產(chǎn)量呈先增加后減少的趨勢，以A2處理的產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的增幅最大；A2處理的有效穗相比其他3個(gè)處理都有顯著增加的趨勢；A1、A2和A3處理與CK相比，每穗總粒數(shù)增幅為21.62%～38.15%，且都具有顯著差異，A1、A2和A3各處理中以A2處理增幅最大，其A2處理的產(chǎn)量顯著增加是因?yàn)锳2處理的種肥用量更有利于增加穗粒數(shù)。由此可知，免耕半固態(tài)播種以A2處理基質(zhì)復(fù)合肥與稀泥配比為0.8∶100，復(fù)合肥為62.53 kg／hm2的種肥用量增產(chǎn)效果最佳，這為半固態(tài)播種復(fù)合肥的施用量提供了一定的參考。

在本試驗(yàn)中，免耕半固態(tài)直播稻的糙米率、精米率和整精米率都有降低的趨勢，且精米率達(dá)到顯著差異，對(duì)稻米的加工品質(zhì)有一定的影響。稻米的米粒長、米粒寬、長寬比、堊白粒率和堊白面積雖有差異，但都不明顯，并不影響稻米的外觀品質(zhì)。由此可知，免耕半固態(tài)直播對(duì)稻米的外觀品質(zhì)基本無影響，但對(duì)稻米的加工品質(zhì)有一定的影響，這說明免耕半固態(tài)直播在一定程度上會(huì)影響稻米的商品價(jià)值。A1、A2和A3處理間的糙米率、精米率、整精米率、米粒長、米粒寬、長寬比、堊白粒率和堊白面積基本無差異，說明免耕半固態(tài)直播在種肥用量為57.72～68.23 kg／hm2的范圍內(nèi)其稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)基本無差異。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，免耕半固態(tài)直播稻的蒸煮品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)基本能達(dá)到最佳狀態(tài)；免耕半固態(tài)直播的不同種肥用量之間的糊化溫度、膠稠度和直鏈淀粉含量基本無差異，對(duì)稻米的蒸煮品質(zhì)無影響，但是在種肥用量為57.72 kg／hm2，肥料與稀泥配比為0.7∶100時(shí)會(huì)降低稻米的蛋白質(zhì)含量。由此可知，免耕半固態(tài)直播并不會(huì)影響稻米的食用品質(zhì)，但是在種肥用量低于57.72 kg／hm2時(shí)會(huì)影響稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。

眾多研究認(rèn)為，糙米率、精米率、整精米率和蛋白質(zhì)含量會(huì)隨施氮量的減少而減少［15，16］。在本試驗(yàn)中，相比傳統(tǒng)翻耕直播，免耕半固態(tài)直播的不同種肥用量處理中復(fù)合肥和氮肥用量都有所減少，其精米率也出現(xiàn)了不同程度降低的趨勢，并且在種肥用量低于57.72 kg／hm2時(shí)蛋白質(zhì)含量也有所降低，這與前人研究較一致。但是免耕半固態(tài)直播在種肥用量為62.53 kg／hm2時(shí)，其稻米品質(zhì)各指標(biāo)都相對(duì)穩(wěn)定且增產(chǎn)效果最佳。由此可知，免耕半固態(tài)直播的適宜種肥用量為62.53 kg／hm2，其用量在節(jié)肥增產(chǎn)的同時(shí)能較好的穩(wěn)定稻米品質(zhì)各指標(biāo)，這為免耕半固態(tài)直播的節(jié)水節(jié)肥高效生產(chǎn)提供了一定的參考，當(dāng)然由于種肥用量為62.53 kg／hm2時(shí)，其對(duì)精米率還是有一定的影響，對(duì)于在免耕半固態(tài)直播技術(shù)栽培管理上的運(yùn)用仍需要進(jìn)行更深入的研究。

4 小結(jié)

（1）免耕半固態(tài)播種會(huì)顯著降低精米率，且在種肥用量為57.72 kg／hm2，復(fù)合肥料與稀泥配比為0.7 ∶100時(shí)會(huì)降低稻米的蛋白質(zhì)含量；（2）免耕半固態(tài)直播種肥用量在57.72～68.23 kg／hm2范圍時(shí)，其稻米品質(zhì)各指標(biāo)基本無差異；（3）免耕半固態(tài)播種有利于水稻產(chǎn)量的增加，且在種肥用量為62.53 kg／hm2，復(fù)合肥與稀泥配比為0.8∶100時(shí)，能在穩(wěn)定稻米品質(zhì)各指標(biāo)的同時(shí)達(dá)到增產(chǎn)效果。

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