氮肥運籌對蘇達鹽堿地水稻品質(zhì)的影響

姜紅芳，郭曉紅，胡 月，李 猛，呂艷東，徐聲亮，徐令旗，王嘉瑩

(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種質(zhì)改良與栽培重點實驗室，黑龍江 大慶 163319)

【研究意義】水稻作為中國三大糧食作物之一，全國有60 %的人口以稻米為主食[1-2]。水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培，對確保國家糧食安全至關(guān)重要[3]。鹽脅迫是影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的主要環(huán)境因素之一。近年來，隨著耐鹽堿水稻新品種的選育及栽培技術(shù)的研究和推廣，鹽堿地水稻種植面積不斷擴大，氮肥在水稻栽培生產(chǎn)中的投入成為增產(chǎn)的有力措施[4]。但近年，人們對稻米的追求從數(shù)量型轉(zhuǎn)向質(zhì)量型，對稻米品質(zhì)提出更高的要求[5-6]。而氮肥的過量施用在破壞生態(tài)環(huán)境的同時對稻米的品質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重的負面影響。因此，合理的施氮量及分配不僅可以提高水稻產(chǎn)量，而且也是生產(chǎn)上調(diào)控品質(zhì)的一項重要的栽培措施[7-8]?！厩叭搜芯窟M展】有關(guān)氮肥管理對水稻品質(zhì)的研究在常規(guī)土壤農(nóng)田己經(jīng)成熟，前人研究結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)脑鍪┑视欣谔岣叩久椎臓I養(yǎng)品質(zhì)和碾磨品質(zhì)，但稻米的蒸煮食味品質(zhì)變差[9-11]。蔣鵬等[12]研究指出，施氮量對雜交稻稻米食味品質(zhì)影響不顯著，隨施氮量的增加，直鏈淀粉含量下降。除此之外，氮肥施用時期及分配比例與稻米品質(zhì)特性也密切相關(guān)，陳夢云等[13]研究表明，提高穗肥占整個生育期總施氮量的比例提高了整精米率，顯著改善了稻米的碾磨和營養(yǎng)品質(zhì)，但降低了稻米的外觀及蒸煮食味品質(zhì)。然而在鹽堿地條件下，氮肥運籌對稻米品質(zhì)的影響鮮有報道?！颈狙芯壳腥朦c】本研究在大田的蘇打鹽堿條件下，以墾粳7號和墾粳8號為試驗材料，通過不同施氮時期、施氮比例以及施氮量對寒地稻米碾磨、外觀、營養(yǎng)、以及蒸煮食味品質(zhì)等重要指標(biāo)的影響及其互作效應(yīng)的研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以期為蘇打鹽堿地區(qū)優(yōu)質(zhì)稻米栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年在黑龍江省大慶市王家圍子試驗基地(東經(jīng)：125°07′39.56″，北緯：46°40′49.03″)大田條件下進行。所在地屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，水稻生育期平均氣溫18.35℃，年降雨量476.1 mm。試驗田為蘇打鹽堿土，0～20 cm土壤養(yǎng)分含量為有機質(zhì)36.1 g·kg-1，堿解氮170.8 mg·kg-1，有效磷34.6 mg·kg-1，速效鉀202.0 mg·kg-1，pH值8.03。

供試品種為墾粳7號和墾粳8號，由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院水稻研究中心選育。

供試肥料為尿素(含46 %N)、硫酸銨(含21 %N)、磷酸二銨(含18 %N，46 %P2O5)、硫酸鉀(含50 %K2O)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗以當(dāng)?shù)剞r(nóng)民常規(guī)施氮模式N1為對照，通過基肥減量，增加水稻生育轉(zhuǎn)換期的調(diào)節(jié)肥、后期穗肥以及調(diào)整施氮總量，設(shè)計施氮量及分配比例共5個處理，詳見表1。

基肥在移栽前 7 d 施入；分蘗肥N2、N3、0.9 N3處理于返青后立即施入，農(nóng)民對照N1處理于5葉期和幼穗分化期以3∶1比例施入；調(diào)節(jié)肥于9葉期施入；穗肥于倒二葉后半葉時期施入。另外，鉀肥(K2O)88 kg/hm2，以基肥∶幼穗分化肥=7∶3比例施入；磷肥(P2O5)70 kg/hm2，作基肥一次施入。

試驗小區(qū)完全隨機排列，每個小區(qū)的面積為60 m2，行距30 cm，穴距13.3 cm，每穴4苗，秧齡3.1，人工均行插秧，3次重復(fù)。各試驗小區(qū)做埂隔離，保證單排單灌。試驗采用旱育稀植育秧方式，4月17日播種，5月18日移栽，9月27日成熟期收獲.生育期間人工除草和施肥，插秧及本田管理常規(guī)進行。

1.3 測定項目與方法

稻谷收獲后，存放1個月，將待測樣品放于干燥通風(fēng)處1周，使樣品的水分含量為將為13 %±1 %，按《中國農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編-糧油作物卷》的標(biāo)準(zhǔn)進行品質(zhì)分析。①碾磨品質(zhì)的測定：用FC-2 K型實驗礱谷機(YAMAMOTO，離心式)加工成糙米；用日本公司生產(chǎn)的VP-32型實驗?zāi)朊讬C(YAMAMOTO，直立式)加工精米；采用谷粒判別器(ES-1000，日本產(chǎn))分離整精米。計算糙米率、精米率、整精米率。②外觀品質(zhì)的測定：用日本靜岡機械株式會社生產(chǎn)的ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀測定精米長、精米寬、堊白率、堊白度等。③營養(yǎng)品質(zhì)的測定：用FOSS 1241近紅外谷物分析儀測定糙米的直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量。④食味品質(zhì)的測定：用日本佐竹公司(SATAKE)生產(chǎn)的米飯食味計(STA1A)測定米飯光澤、香氣、完整性、味道、口感、食味評分值。

表1 水稻氮肥運籌方式Table 1 Mode of nitrogen fertilization managements in rice

表2 氮肥運籌對鹽堿地稻米碾磨品質(zhì)影響Table 2 Effect of nitrogen fertilization managements on milling quality of rice in saline alkali soil (%)

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異達 5 % 顯著水平。下同。
Note: Values followed by different lowercase letters indicate significant difference among treatments at 5 % level. The same as below.

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Microsoft Excel2010和DPS7.05軟件對數(shù)據(jù)進行處理及統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運籌對鹽堿地稻米碾磨品質(zhì)的影響

如表2所示，與N1相比，N3分別降低了墾粳7號的整精米率和墾粳8號的精米率，差異達顯著水平。而0.9N3較N3使墾粳8號精米率提高了2.48 %，差異達顯著水平。2品種其它處理與N1各指標(biāo)間差異不顯著。

表3 氮肥運籌對鹽堿地稻米外觀品質(zhì)的影響Table 3 Effect of nitrogen fertilization managements on appearance quality of rice in saline alkali soil

表4 氮肥運籌對鹽堿地稻米營養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 4 Effect of nitrogen fertilization managements on nutritional quality of rice in saline alkali soil

2.2 氮肥運籌對鹽堿地稻米外觀品質(zhì)的影響

不同氮肥處理導(dǎo)致鹽堿地稻米的外觀品質(zhì)發(fā)生明顯變化(表3)。與N1相比，N2、N3顯著增加了 2 品種的堊白率和堊白度(除墾粳7號N3外)，且均以 N2 增幅最大；與N3相比，0.9 N3 使墾粳7號的堊白率和堊白度下降了23.24 %、11.94 %，墾粳8號的堊白率和堊白度下降19.56 %、21.45 %，差異均達顯著水平(墾粳7號堊白度表現(xiàn)除外)。與N1相比，N2、N3、0.9N3顯著增加了墾粳7號稻米的長寬比(N2差異不顯著)，而墾粳8號的長寬比略有下降。

2.3 氮肥運籌對鹽堿地稻米營養(yǎng)品質(zhì)的影響

氮肥運籌對稻米的營養(yǎng)品質(zhì)有明顯的調(diào)控作用(表4)。較N1相比，N2、N3、0.9N3分別使墾粳7號的蛋白質(zhì)含量提高了6.36 %、4.50 %、1.69 %，其中N2與N1處理間差異均達顯著水平，墾粳8號的提高了7.31 %、7.31 %、1.83 %，其中N2、N3與N1處理間差異均達顯著水平。N2、0.9N3使墾粳7號和墾粳8號直鏈淀粉含量分別增加了1.36 %、1.77 %和0.25 %、1.07 %，而N3則使直鏈淀粉含量分別下降了1.59 %和1.26 %，其中墾粳8號N3與N1處理間差異達顯著水平。較相同氮肥分配比例的N3相比，0.9N3降低了 2 品種蛋白質(zhì)含量，而使直鏈淀粉含量有所提高。

2.4 氮肥運籌對鹽堿地稻米食味品質(zhì)的影響

從表5可以看出，與N1相比，墾粳7號的N3和墾粳8號的0.9N3食味評分值、光澤和口感明顯增加，其中墾粳7號N3口感顯著增加。而N2增加2品種米飯的完整性，卻降低食味評分值、香氣、光澤、味道以及口感。因此，氮肥的前減后移對稻米的食味品質(zhì)有正向作用，但是總施氮量因品種而異。

表5 氮肥運籌對鹽堿地稻米食味品質(zhì)的影響Table 5 Effect of nitrogen fertilization managements on taste quality of rice in saline alkali soil

表6 氮肥運籌下鹽堿地稻米食味特征值之間的相關(guān)性Table 6 Correlation between the characteristics of rice taste in saline alkali soil under nitrogen application

注：**表示1%水平上的差異顯著性，*表示5%水平上的差異顯著性，下同。
Note: ** indicate significant difference at 1 % level, and * indicates significant difference at 5 % level, the same as below.

由表6可知，氮肥運籌下稻米的食味品質(zhì)各指標(biāo)間存在較顯著的相關(guān)性。完整性與食味評分值、香氣、光澤、味道、口感均呈現(xiàn)極顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.91、0.74、0，94、0.94、0.90。其余各特征值間均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。可見，米飯的完整性不利于米飯的食味值、香氣、光澤、味道以及口感的形成。

2.5 氮肥運籌下鹽堿地稻米品質(zhì)性狀間的相關(guān)分析

不同氮肥處理下2品種品質(zhì)性狀間存在著顯著的相關(guān)性(表7)。糙米率與精米率、整精米率、堊白率、堊白度呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)；與精米長寬比、直鏈淀粉含量呈極顯著負相關(guān)，說明稻米長寬比增加不利于碾磨品質(zhì)的形成。精米率與整精米率、食味評分值為極顯著正相關(guān)關(guān)系，而與長寬比、蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉呈極顯著負相關(guān)，說明精米率提高，食味評分值也得到改善，但蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量降低。整精米率的變化趨勢與精米率相同。堊白率隨著堊白度增加而增加，稻米的堊白與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關(guān)，直鏈淀粉含量隨外觀品質(zhì)下降而降低。稻米長寬比、蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量與食味評分值呈現(xiàn)顯著或極顯著負相關(guān)。其中長寬比與蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

3 討 論

稻米品質(zhì)除受遺傳因素影響外，還與栽培措施和環(huán)境等因素密切相關(guān)。氮肥運籌就是影響稻米品質(zhì)最主要的因素之一[14]。關(guān)于氮肥運籌對水稻碾磨品質(zhì)的影響，前人研究結(jié)果不一。Wopereis-Pura等[15]以及日本松島[16]指出，追施穗肥可以改善稻米的碾磨品質(zhì)。而邵子彬[17]研究認(rèn)為，施氮總量一致情況下，增加中后期的施氮量，對機插水稻的碾磨品質(zhì)有負效應(yīng)。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在鹽堿地條件下，不同品種碾磨品質(zhì)對氮肥反應(yīng)不同。增加生育后期調(diào)節(jié)肥與穗肥的施氮比例，墾粳7號的整精米率與墾粳8號的精米率顯著下降，而相同氮肥分配比例4∶3∶1∶2 時總施氮量減少10 %，使墾粳8號的糙米率、精米率和整精米率得到提升。表明氮肥的前減后移以及減氮施肥可改善墾粳8號的碾磨品質(zhì)。

表7 氮肥運籌下鹽堿地稻米各品質(zhì)性狀間的相關(guān)關(guān)系Table 7 correlation between quality traits of rice in saline alkali soil under nitrogen application

堊白是評價稻米外觀品質(zhì)的重要指標(biāo)，堊白主要受籽粒灌漿時期“源庫”水平的影響[18]。氮肥運籌對稻米外觀品質(zhì)的影響重大。從夕漢等[19]研究認(rèn)為，增加施氮量可改善稻米的外觀品質(zhì)。而劉立軍等[20]研究則認(rèn)為增加穗肥施氮量會使堊白度有所升高，透明度下降。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著增施調(diào)節(jié)肥與穗肥，稻米的堊白度、堊白率先增加后降低，在調(diào)節(jié)肥前移N2處理下達最大，且顯著高于農(nóng)民施氮處理；這與胡群等[21]的研究結(jié)果較為一致。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，粒長、粒寬與堊白的變化趨勢較一致。增加施氮總量，稻米堊白度、堊白率均提高，不利于外觀品質(zhì)的形成。這可能是增加施氮量，稻米的“庫”增加，而源不足導(dǎo)致灌漿時期堊白的產(chǎn)生。墾粳7號的外觀品質(zhì)優(yōu)于墾粳8號。在基肥∶蘗肥∶調(diào)節(jié)肥∶穗肥比例為4∶3∶1∶2時總施氮量減少10 %處理使墾粳8號堊白率、堊白度顯著低于農(nóng)民對照，外觀品質(zhì)得到改善。說明合理氮肥的用量及分配可提高鹽堿地區(qū)稻米籽粒的氮肥利用率，協(xié)調(diào)了籽粒灌漿期間的源庫關(guān)系，減少堊白的產(chǎn)生。

蛋白質(zhì)作為評價稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)，氮肥是影響其變化的主要因素。氮肥可以促進籽粒中蛋白質(zhì)的積累，尤其在抽穗階段施用氮肥更能起到顯著的效果[22-23]。楊靜等[24]研究認(rèn)為，隨著氮肥施用量的增加，稻米蛋白質(zhì)含量增加，而食味品質(zhì)有所下降。潘圣剛等[25]研究指出，提高氮肥在穗粒肥中所占的比例使蛋白質(zhì)含量顯著提高。關(guān)于蛋白質(zhì)含量的變化，本試驗結(jié)果與上述研究結(jié)論一致，蛋白質(zhì)含量隨時氮量的增加而增加；施氮總量相同時，增施調(diào)節(jié)肥、穗肥可提高稻米的蛋白質(zhì)含量。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)，氮肥分配基肥∶蘗肥∶調(diào)節(jié)肥∶穗肥比例為4∶3∶1∶2時，減少施氮總量10 %的籽粒蛋白質(zhì)含量仍高于農(nóng)戶施氮處理。這可能與提高水稻生育后期功能葉的氮代謝酶活性有關(guān)，從而提高抽穗后氮素向籽粒的轉(zhuǎn)運量。說明稻米蛋白質(zhì)含量不僅與施氮量有關(guān)，而且與施肥時期及分配比例也密切相關(guān)。

諸多研究[26-27]指出，稻米的蛋白質(zhì)含量和食味品之間是相互矛盾的，蛋白質(zhì)含量的提高不利于直鏈淀粉含量和食味品質(zhì)的形成。本研究表明，與農(nóng)民施氮方式相比，減少基肥施氮量，增加調(diào)節(jié)肥與穗肥施氮量(N3處理)稻米蛋白質(zhì)含量以及完整性有所增加，而直鏈淀粉含量下降。墾粳7號食味評分值有所改善，而墾粳8號食味值降低。然而相同氮肥分配比例下，減少氮肥總量10 %，直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量以及墾粳8號的食味評分值均有所提高。另有報道則認(rèn)為蛋白質(zhì)不一定會降低稻米的食味，蛋白質(zhì)含量高的稻米在蒸煮過程中需要更多的水分來使淀粉顆粒完全膨脹，蛋白質(zhì)多的米飯會使米飯在冷卻和再加熱過程中保持一定的硬度和粘性[28]，這與本試驗結(jié)果基本一致。表明合理的氮肥運籌可使稻米的營養(yǎng)及食味品質(zhì)均得到良好的表現(xiàn)。

4 結(jié) 論

較當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施氮方式相比，全生育期施氮量150 kg/hm2時提高調(diào)節(jié)肥與穗肥占總施氮量的比例：降低了2品種的碾磨與外觀品質(zhì)。但改善了稻米的營養(yǎng)和食味品質(zhì)。在氮肥分配(4∶3∶1∶2)比例下，氮肥總量減少10 %時墾粳8號的碾磨、外觀、營養(yǎng)與食味品質(zhì)有所提升；墾粳7號稻米的營養(yǎng)品質(zhì)增加。從兼顧稻米綜合品質(zhì)的角度考慮，生育期總施氮量為150 kg/hm2，基肥∶蘗肥∶調(diào)節(jié)肥∶穗肥為4∶3∶1∶2條件利于墾粳7號品質(zhì)的提升，生育期總施氮量為135 kg/hm2，基肥∶蘗肥∶調(diào)節(jié)肥∶穗肥為4∶3∶1∶2條件下墾粳8號稻米的各品質(zhì)處于較優(yōu)水平。墾粳7號的營養(yǎng)及外觀品質(zhì)優(yōu)于墾粳8號，但墾粳8號食味品質(zhì)和碾磨品質(zhì)較好。綜上可知，根據(jù)品種特性適當(dāng)減氮以及提高調(diào)節(jié)肥與穗肥占總施氮量的比例利于鹽堿地稻米品質(zhì)的改善。