氮肥運(yùn)籌配施負(fù)離子促發(fā)液對水稻品質(zhì)的影響

趙海成，陳立強(qiáng)，赫 臣，鄭桂萍*，李紅宇，呂艷東，劉英凱，孟令楠，馬海春，魏延雪

(1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 農(nóng)學(xué)院/黑龍江省教育廳寒地作物遺傳育種與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 大慶 163319；2.黑龍江省農(nóng)墾建三江管理局 八五九農(nóng)場，黑龍江 佳木斯 156326)

我國是稻米的主要生產(chǎn)國家，水稻種植面積占世界上水稻種植面積的1/5[1]。隨著人們生活水平的提高，我國水稻栽培已逐步由過去的追求高產(chǎn)的單一目標(biāo)，向高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全五方面綜合發(fā)展的目標(biāo)轉(zhuǎn)變[2]。由于人們對優(yōu)質(zhì)稻米的消費(fèi)需求進(jìn)一步增強(qiáng)，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)同步提高已成為我國稻米生產(chǎn)發(fā)展的重要方向,稻米品質(zhì)的研究將越來越受到重視[3]。黑龍江省擁有豐富的自然資源，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，十分利于優(yōu)質(zhì)米生產(chǎn)，是我國粳稻種植面積最大的省份，2017年水稻種植面積達(dá)到了466.67萬hm2，目前已成為全國最大的綠色、有機(jī)食品生產(chǎn)基地[4]。為提高稻米在國際市場的競爭力，稻米品質(zhì)改良已成為目前水稻栽培和育種的重要目標(biāo)。目前，國內(nèi)外對稻米品質(zhì)的評價指標(biāo)主要包括：碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)。稻米品質(zhì)除由遺傳因素控制外，還受栽培環(huán)境、肥水管理、貯藏加工等因素影響[5]，其中氮肥運(yùn)籌對稻米品質(zhì)有很大的影響。氮肥是影響水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的敏感因素，合理的氮肥運(yùn)籌不僅可以提高水稻產(chǎn)量，而且能夠有效地改善稻米品質(zhì)[6-9]。關(guān)于氮肥運(yùn)籌對水稻品質(zhì)的影響，國內(nèi)外許多學(xué)者從施氮量和施氮比例等方面做了大量的研究，并提出很多有價值的理論。金軍等[10]研究認(rèn)為，隨施氮量的增加,稻米整精米率和粗蛋白含量均提高,直鏈淀粉含量和糊化溫度對氮肥反應(yīng)不敏感。金正勛等[11]認(rèn)為，隨著施氮量的增加，稻米堊白率和直鏈淀粉含量逐漸降低。王翠玲等[12]研究發(fā)現(xiàn),隨施氮量的增加,稻米堊白粒率降低。萬靚軍等[13]研究認(rèn)為，隨著施氮比例的前增中減，雜交水稻稻米整精米率、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、崩解值呈直線上升趨勢。劉明久等[14]研究表明，在水稻灌漿期之前追施氮肥有利于提高籽粒蛋白質(zhì)含量，且施氮時期越靠后，氮素轉(zhuǎn)移到籽粒中的比例越高。董明輝等[15]研究表明，施氮量對不同水稻品種穗上不同部位籽粒粗蛋白含量影響不同，但增施氮肥均有助于提高水稻穗下部二次枝梗籽粒的平均粗蛋白含量。對于氮肥對稻米直鏈淀粉含量的影響，前人有不同看法，有的認(rèn)為增加氮肥降低直鏈淀粉含量，也有的認(rèn)為減施氮肥降低稻米的直鏈淀粉含量[16-17]。國內(nèi)外學(xué)者[18-19]研究表明，隨著氮肥用量增加，稻米的蛋白質(zhì)含量升高，蒸煮食味品質(zhì)變劣。負(fù)離子促發(fā)液可利用小分子濃縮液強(qiáng)滲透、高溶解等特性，把多種礦物質(zhì)及微量元素傳遞到植物體內(nèi)，能提高水稻營養(yǎng)與食味品質(zhì)，達(dá)到生態(tài)種植效果。目前，有關(guān)氮肥對水稻品質(zhì)影響的研究大多集中于前氮后移或施氮方式對稻米品質(zhì)的影響方面[20]，而針對寒地氮肥運(yùn)籌配施負(fù)離子促發(fā)液對稻米品質(zhì)的影響研究還沒有報道。為此，設(shè)置3種不同氮肥運(yùn)籌模式，比較研究氮肥運(yùn)籌配施負(fù)離子促發(fā)液對稻米品質(zhì)的影響，以期為水稻的合理施肥提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2017年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)校外試驗(yàn)基地黑龍江省建三江八五九農(nóng)場試驗(yàn)園區(qū)進(jìn)行，供試土壤類型為草甸白漿土，土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分情況見表1。

表1 供試土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分狀況

供試肥料：普通尿素(含N 46%)、磷酸二銨(含N 18%、P2O546%)、硫酸鉀(含K2O 50%)，均在當(dāng)?shù)剞r(nóng)化市場購買。負(fù)離子促發(fā)液購自北京群賢邦農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司。

供試水稻品種：龍慶稻3號，由慶安縣北方綠洲稻作研究所以綏粳4號為母本、綏粳3號為父本，通過系譜法于2013年選育而成，屬早熟粳型香稻品種，主莖11片葉，株高約87 cm，千粒質(zhì)量約27.2 g，全生育期約127 d，需≥10 ℃活動積溫約2 250 ℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究采用氮肥運(yùn)籌與負(fù)離子促發(fā)液二因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)。負(fù)離子促發(fā)液2個水平，以A1(噴施清水，不噴施負(fù)離子促發(fā)液)、A2(噴施負(fù)離子促發(fā)液)表示；氮肥運(yùn)籌3種模式，以B1(常規(guī)施肥)、B2(氮肥前移)、B3(減氮20%)表示，共6個處理。各種肥料施用時期和施用量見表2。基肥在移栽前1 d施入，分蘗肥分別于移栽后7 d和14 d施入；調(diào)節(jié)肥倒2.7葉(即11葉品種8.7葉) 時施入；穗肥倒2葉后半葉時施入。負(fù)離子促發(fā)液于拔節(jié)期(倒2葉露尖)、孕穗末期和齊穗后7 d各噴1次，按原液750 mL/hm2對300～500倍清水進(jìn)行噴施。每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為40 m2，隨機(jī)排列。小區(qū)四周設(shè)保護(hù)行，每小區(qū)之間筑30 cm土埂并用塑料薄膜包埂，以減少各小區(qū)間的相互影響。

于4月15日播種，5月20日插秧，行距×株距=30 cm×12 cm，每穴5～6 苗，其他管理同常規(guī)生產(chǎn)。

表2 不同處理肥料施用量 kg/hm2

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 碾磨品質(zhì) 稻谷采用 FC-2K 型實(shí)驗(yàn)礱谷機(jī)(YAMAMOTO，離心式)礱谷 2 次，稱糙米質(zhì)量，精確至 0.01 g。采用VP-32型實(shí)驗(yàn)?zāi)朊讬C(jī)(YAMAMOTO，直立式)將糙米加工成精米，稱精米質(zhì)量，精確至 0.01 g。利用谷粒判別器(ES-1000，日本生產(chǎn))分離整精米，以測定稻米的糙米率、精米率和整精米率。

1.3.2 外觀品質(zhì) 用日本靜岡機(jī)械株式會社生產(chǎn)的 ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀測定精米堊白粒率、堊白度等。

1.3.3 營養(yǎng)品質(zhì) 用德國 BRUKER 公司生產(chǎn)的 VECTOR 22/N 型Foss近紅外谷物分析儀測定精米的直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量。

1.3.4 食味品質(zhì) 用日本佐竹公司(SATAKE)生產(chǎn)的米飯食味計(jì)(STA1A)自動測定米飯的香氣、光澤、完整性、味道、口感的評分和食味值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003錄入數(shù)據(jù)并計(jì)算，用DPS 7.05 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運(yùn)籌配施負(fù)離子促發(fā)液對水稻碾磨品質(zhì)的影響

由表3可知，負(fù)離子促發(fā)液對稻米精米率、整精米率的影響均達(dá)到極顯著水平；氮肥運(yùn)籌對整精米率的影響達(dá)到了極顯著水平；兩因素互作對糙米率、整精米率的影響均達(dá)到顯著水平。

在3種不同氮肥運(yùn)籌模式下，總體上A1處理較A2處理提高了稻米的糙米率、精米率、整精米率，從而改善了碾磨品質(zhì)。在A1方式下，與B1處理相比， B2、B3處理的糙米率、精米率、整精米率均降低，B3處理的糙米率、整精米率又較B2處理降低，糙米率、精米率在3個處理之間的差異不顯著，整精米率以B3處理顯著低于B1、B2處理。在A2方式下，與B1處理相比，B2處理糙米率、精米率、整精米率均提高，但差異不顯著；B3處理糙米率、精米率均顯著提高，整精米率降低，但差異不顯著，糙米率和精米率均以B3處理最高，B2處理次之，整精米率以B2處理最高，B1處理次之?？傮w來看，糙米率以A2B3處理最優(yōu)，為79.85%，A2B1處理最低，兩處理之間差異顯著；精米率、整精米率均以A1B1處理最優(yōu)，分別為70.35%、64.03%，其精米率顯著高于A2B1處理，整精米率顯著高于除A1B2之外的其他處理。

綜上，在A1方式下，配合常規(guī)施肥有利于稻米碾磨品質(zhì)的改善；在A2方式下，配合減氮施肥有利于糙米率、精米率的提高。整體來看，糙米率以A2B3處理最優(yōu)，精米率、整精米率均以A1B1處理最優(yōu)。

表3 不同處理稻米碾磨品質(zhì)的比較 %

注：同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，*、**分別表示影響顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，下同。

2.2 氮肥運(yùn)籌配施負(fù)離子促發(fā)液對水稻外觀品質(zhì)的影響

由表4可知，負(fù)離子促發(fā)液對稻米堊白度、堊白粒率的影響均不顯著；氮肥運(yùn)籌對堊白度、堊白粒率的影響分別達(dá)到了顯著、極顯著水平；兩因素互作對堊白度、堊白粒率的影響均不顯著。

表4 不同處理稻米外觀品質(zhì)的比較 %

在3種不同氮肥運(yùn)籌模式下，總體上A2處理較A1處理降低了稻米的堊白度、堊白粒率，從而改善了外觀品質(zhì)。在A1方式下，與B3處理相比， B1、B2處理的堊白度、堊白粒率均呈降低趨勢,三者差異不顯著，B1處理分別降低了0.68%、1.33%，B2處理分別降低了0.65%、1.15%，堊白度、堊白粒率均以B1處理最低；在A2方式下，與B3處理相比，B1、B2處理的堊白度、堊白粒率均呈降低趨勢，B1處理分別降低了1.12%、2.48%，B2處理分別降低了0.82%、1.38%，堊白度、堊白粒率均以B1處理最低，其顯著低于B3處理。總體來看，堊白度和堊白粒率均以A2B1處理最低，分別為4.68%、8.30%，分別顯著、極顯著低于A2B3、A1B3處理。

2.3 氮肥運(yùn)籌配施負(fù)離子促發(fā)液對水稻營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表5可知，負(fù)離子促發(fā)液對稻米直鏈淀粉含量的影響達(dá)到了顯著水平；氮肥運(yùn)籌對蛋白質(zhì)含量的影響達(dá)到了顯著水平；兩因素互作對蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量的影響均不顯著。

在3種氮肥運(yùn)籌模式下，總體上A1處理稻米的蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量均較A2處理降低。在A1方式下，與B1處理比較，B2和B3處理的蛋白質(zhì)含量均下降，直鏈淀粉含量均增加，其中，B3處理的蛋白質(zhì)含量降低了0.22%，直鏈淀粉含量升高了0.08%；B2處理的蛋白質(zhì)含量降低了0.05%，直鏈淀粉含量升高了0.10%，即蛋白質(zhì)含量以B1處理最高，B3處理最低，直鏈淀粉含量以B2處理最高，B1處理最低。在A2方式下，與B1處理相比，B2和B3處理的蛋白質(zhì)含量均下降，直鏈淀粉含量均增加，其中，B2處理的蛋白質(zhì)含量降低了0.07%，直鏈淀粉含量升高了0.02%；B3處理的蛋白質(zhì)含量降低了0.45%，直鏈淀粉含量升高了0.47%，即蛋白質(zhì)含量以B1處理最高，B3處理最低，直鏈淀粉含量以B3處理最高，B1處理最低，兩處理之間的差異均顯著。總體來看，蛋白質(zhì)含量以A2B3處理表現(xiàn)最優(yōu)，為7.45%，直鏈淀粉含量以A1B1處理表現(xiàn)最優(yōu)，為18.75%。

表5 不同處理稻米營養(yǎng)品質(zhì)的比較 %

2.4 氮肥運(yùn)籌配施負(fù)離子促發(fā)液對水稻食味品質(zhì)的影響

由表6可知，負(fù)離子促發(fā)液對稻米完整性、口感、食味值的影響均達(dá)到了顯著、極顯著水平；氮肥運(yùn)籌對食味值的影響達(dá)到了顯著水平；兩因素互作對味道、口感、食味值的影響均達(dá)到顯著或極顯著水平。

在3種氮肥運(yùn)籌模式下，總體上A1處理稻米的香氣、光澤、味道、口感、食味值均較A2處理降低。在A1方式下，光澤、味道、口感、食味值均表現(xiàn)為B2>B3>B1；香氣以B2處理最高，B1和B3處理相同；完整性表現(xiàn)為B1>B2>B3，所有指標(biāo)之間的差異均不顯著。在A2方式下，香氣以B2處理最低，B1和B3處理相同；光澤、味道、口感、食味值均表現(xiàn)為B3>B1>B2,光澤、味道、口感在B2與B3處理之間的差異均達(dá)到了顯著水平，食味值在3個處理之間的差異均達(dá)到顯著水平；完整性表現(xiàn)為B2>B1>B3，B2與B3處理之間的差異達(dá)到了顯著水平?？傮w來看，香氣、光澤、味道、口感、食味值均以A2B3處理最優(yōu)，分別為7.55、7.86、8.14、7.52、79.85分。表明噴施負(fù)離子促發(fā)液配合減氮20%處理能夠有效協(xié)調(diào)稻米各食味指標(biāo)，有利于改善稻米的食味品質(zhì)。

表6 不同處理稻米食味指標(biāo)的比較 分

2.5 噴施清水與負(fù)離子促發(fā)液處理間稻米品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

由表7可知，在A1方式下，糙米率與堊白度、堊白粒率分別呈顯著、極顯著正相關(guān)(r分別為0.98、1.00)，整精米率與味道、口感、食味值均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)(r分別為-0.99、-1.00、-0.98)，堊白度與堊白粒率、直鏈淀粉含量均呈顯著正相關(guān)(r分別為0.97、0.98)，蛋白質(zhì)含量與直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.99)，味道與口感、食味值分別呈顯著、極顯著正相關(guān)(r分別為0.99、1.00)，口感與食味值呈顯著正相關(guān)(r=0.98)。在A2方式下，蛋白質(zhì)含量與糙米率、整精米率均呈顯著正相關(guān)(r分別為0.98、0.97)，與堊白度、堊白粒率分別呈顯著、極顯著負(fù)相關(guān)(r均為-0.99)；糙米率與堊白度、堊白粒率均呈極顯著負(fù)相關(guān)(r分別為-1.00、-0.99)；精米率與直鏈淀粉含量、食味值均呈顯著負(fù)相關(guān)(r分別為-0.98、-0.97)；堊白度與堊白粒率呈極顯著正相關(guān)(r=1.00)；直鏈淀粉含量與味道、食味值分別呈顯著、極顯著正相關(guān)(r分別為0.96、1.00)；味道與口感、食味值均呈顯著正相關(guān)(r分別為0.98、0.96)。

表7 稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

稻米品質(zhì)指標(biāo)之間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜，通過調(diào)節(jié)肥料使一個品質(zhì)指標(biāo)上升時往往會引起其他品質(zhì)指標(biāo)下降[21]。萬靚軍等[22]研究表明，施氮量對稻米加工品質(zhì)的影響不明顯。周培南等[23]研究認(rèn)為，施氮量對稻米加工品質(zhì)影響較小，且稻米加工品質(zhì)隨施氮量的增加而降低。本研究結(jié)果表明，減氮20%處理有利于改善糙米率、精米率，但效果不顯著，同時降低了整精米率，與前人研究結(jié)果相似。氮肥運(yùn)籌和負(fù)離子促發(fā)液對整精米率均有顯著影響，且存在互作效應(yīng)。堊白粒率和堊白度是評價稻米外觀品質(zhì)的主要指標(biāo)。目前，關(guān)于氮肥運(yùn)籌對稻米堊白性狀影響的研究結(jié)論并不完全一致。劉代銀等[24]認(rèn)為，稻米堊白率、堊白大小和堊白度均隨著施氮量的增加而增大，蛋白質(zhì)含量與堊白度呈極顯著正相關(guān)。楊澤敏等[25]認(rèn)為，稻米的堊白粒率和堊白大小均與施氮量呈顯著負(fù)相關(guān)。本研究結(jié)果表明，氮肥運(yùn)籌對堊白度、堊白粒率的影響分別達(dá)到了顯著、極顯著水平，在A1、A2方式下，堊白度和堊白粒率均表現(xiàn)為B1