氮肥處理對(duì)小站稻金稻919 產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王志璽 崔晶 孫玥 蘇京平 王勝軍 劉學(xué)軍 崔中秋*

（1天津市農(nóng)作物研究所，天津300384；2天津農(nóng)學(xué)院 農(nóng)學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，天津300384；第一作者：wangzhixi19920904@163.com；*通訊作者：15822958203@163.com）

水稻是我國(guó)最主要的糧食作物之一，長(zhǎng)期以來(lái)，水稻的產(chǎn)量一直是水稻育種領(lǐng)域研究的重要目標(biāo)。水稻產(chǎn)量主要受單位面積有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒重的影響。楊守仁[1-3]系統(tǒng)地研究和論證了水稻株型對(duì)水稻產(chǎn)量的影響并提出理想株型理論。這一理論的提出以及后期的超高產(chǎn)雜交理論的開(kāi)展，有效地推動(dòng)了我國(guó)水稻產(chǎn)量的迅速提升，從根本上解決了廣大人民的溫飽問(wèn)題。

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)于稻米的需求標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)出不斷提高的趨勢(shì)，稻作領(lǐng)域的研究方向也相應(yīng)地由吃飽到吃好轉(zhuǎn)變[4]，稻米品質(zhì)的研究便應(yīng)運(yùn)而生。通常稻米的食味是指消費(fèi)者食用稻米時(shí)給予其好吃與否的一種客觀性評(píng)價(jià)[5]。稻米食味特性主要是由水稻品種遺傳特性[6]以及栽培條件[7]這兩大因素決定。在日本，稻米食味特性的研究主要包括食味感官品嘗評(píng)價(jià)試驗(yàn)[8-9]、稻米理化特性分析[10]以及米飯質(zhì)地特性和糊化特性分析[11]。

對(duì)于生產(chǎn)實(shí)踐中的栽培技術(shù)而言，施肥量以及施肥方式對(duì)于提升水稻的產(chǎn)量[12]和改善稻米的品質(zhì)[13-14]具有較大的影響和作用。其中，氮肥的施用量和施用方式對(duì)稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的影響尤為顯著[15]。在一定的施氮范圍內(nèi)，隨著施氮量的增加，水稻產(chǎn)量呈現(xiàn)出不斷提升的趨勢(shì)，同時(shí)稻米的品質(zhì)也不斷地得到提升和改善。但是，施氮量過(guò)多或者不適宜的施氮方式則會(huì)導(dǎo)致水稻植株倒伏，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低和稻米品質(zhì)劣化[6]。

因此，筆者通過(guò)對(duì)試驗(yàn)設(shè)置3 種氮肥處理，研究和探討氮肥處理對(duì)優(yōu)質(zhì)食味水稻產(chǎn)量及稻米食味的影響，試圖從中尋找最適宜的氮肥處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“良種良法”配套體系的構(gòu)建，最終實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)稻米的科學(xué)生產(chǎn)，同時(shí)也為天津市小站稻的推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試品種

以天津市農(nóng)作物研究所育成的優(yōu)質(zhì)水稻品種金稻919 為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年設(shè)在天津市寶坻區(qū)大口屯鎮(zhèn)的試驗(yàn)田。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3 種氮肥處理，具體見(jiàn)表1。每個(gè)處理3 次重復(fù)，小區(qū)面積667 m2。小區(qū)之間均采用塑料薄膜進(jìn)行田埂間的隔離。施肥方式采用“底肥+追肥”的模式，底肥均為緩控釋混合肥（其中N、P、K 比例分別為24%、14%、10%，總養(yǎng)分≥48%）。追肥均為尿素（含氮量46%）。

1.3 栽培管理

田間栽培及管理同當(dāng)?shù)亓?xí)慣栽培管理方式保持一致。具體操作：4月16日播種，5月30日機(jī)械插秧，行株距為30 cm×18 cm，總株數(shù)18.5 萬(wàn)/ hm2。定期到田間調(diào)查和記錄水稻生育期和生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的，10月上旬機(jī)械收割。收割后在天津市中日水稻品質(zhì)·食味研究中心進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 產(chǎn)量構(gòu)成因子

在不同氮肥處理小區(qū)中，選擇具有代表性的10 株水稻植株進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室考種，主要指標(biāo)有千粒重和結(jié)實(shí)率。具體操作方法：采用比重為1.06 的食鹽水進(jìn)行篩選，結(jié)實(shí)率為鹽選后下沉稻谷數(shù)與鹽選前稻谷數(shù)的百分比，千粒重為1 000 粒經(jīng)鹽選后稻谷的質(zhì)量。

1.4.2 糙米外觀品質(zhì)

采用日本SATAKE 公司生產(chǎn)的RJQI20 型顆粒評(píng)定儀測(cè)定糙米的外觀品質(zhì)的相關(guān)指標(biāo)[5]。

1.4.3 稻米淀粉糊化特性

采用澳大利亞NEWPORT SCIENTIFIC 公司生產(chǎn)的RVA-4 型快速粘度分析儀測(cè)定精米米粉的糊化特性[5]。

1.4.4 米飯質(zhì)地特性

采用日本SATAKE 公司生產(chǎn)的RHS1A 型硬度粘度儀進(jìn)行測(cè)定[5]。

1.4.5 精米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

采用凱氏定氮法測(cè)定蛋白質(zhì)含量；采用德國(guó)BRAN-LUEBBE 公司生產(chǎn)的Auto Analyzer 3 型連續(xù)流動(dòng)分析儀測(cè)定直鏈淀粉含量。

1.4.6 食味感官評(píng)價(jià)試驗(yàn)

由天津農(nóng)學(xué)院的20 名教職工構(gòu)成的食味鑒評(píng)員進(jìn)行食味感官品嘗評(píng)價(jià)試驗(yàn)。鑒評(píng)員男女比例約為1:1，其中25～35 歲8 人、35～45 歲10 人、45～55 歲2 人。

1.4.7 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)借助Excel 軟件以及SPSS 22 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析以及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 稻谷的千粒重及結(jié)實(shí)率

從表2 可以看出，金稻919 的結(jié)實(shí)率和千粒重在不同氮肥處理間的差異不顯著。不同穗位著生稻谷的結(jié)實(shí)率在5%水平差異顯著性，一、二次枝梗著生稻谷的結(jié)實(shí)率在1%水平上差異顯著。一、二次枝梗著生稻谷的千粒重在5%水平差異顯著。本次研究結(jié)果表明，處理Ⅱ、Ⅲ的結(jié)實(shí)率和千粒重略高于處理Ⅰ，但差異不顯著，并且不同氮肥處理金稻919 不同穗位著生稻谷的結(jié)實(shí)率和千粒重均高于對(duì)照。此外，不同氮肥處理均表現(xiàn)一致的結(jié)果，即一次枝梗著生稻谷/二次枝梗著生稻谷比越大，水稻的產(chǎn)量則呈增加的趨勢(shì)。

2.2 糙米的外觀品質(zhì)

從表3 可以看出，不同氮肥處理對(duì)金稻919 的整精米率和堊白粒率的影響顯著。其中，不同氮肥處理對(duì)糙米外觀品質(zhì)的影響均在0.1%水平顯著，不同穗位著生稻谷對(duì)糙米外觀品質(zhì)（除堊白粒率外）的影響均在0.1%水平顯著，一、二次枝梗著生稻谷對(duì)糙米外觀品質(zhì)的影響均在0.1%水平顯著。以上分析可知，氮肥用量越大將導(dǎo)致金稻919 的堊白粒率呈明顯上升的趨勢(shì)，整精米率卻呈現(xiàn)出顯著降低的趨勢(shì)，這會(huì)最終影響金稻919 的外觀品質(zhì)。其中，處理Ⅱ和Ⅲ的稻米外觀品質(zhì)優(yōu)于處理Ⅰ，但不同氮肥處理下金稻919 的不同穗位著生稻谷的糙米外觀品質(zhì)均優(yōu)于對(duì)照。此外，上部穗位著生稻谷的糙米粒厚顯著高于下部穗位著生稻谷，一次枝梗著生稻谷的糙米粒厚顯著大于二次枝梗著生稻谷。

表1 試驗(yàn)施肥方式 （kg/667 m2）

表2 不同氮肥處理下的金稻919 結(jié)實(shí)率和千粒重

2.3 稻米淀粉糊化特性

從表4 可以看出，不同氮肥處理對(duì)金稻919 糊化特性中的最高粘度、最低粘度、最終粘度和崩解值的影響均在0.1%水平顯著，對(duì)消減值和糊化溫度的影響在5%水平顯著，對(duì)回復(fù)值的影響不顯著。其中，不同穗位著生的稻米對(duì)最低粘度的影響在0.1%水平顯著，對(duì)最終粘度和糊化溫度的影響均在0.05 水平顯著，對(duì)最高粘度的影響在1%水平顯著。一、二次枝梗著生稻谷對(duì)最高粘度、最低粘度、崩解值的影響均在0.1%水平顯著，對(duì)回復(fù)值的影響在1%水平顯著；對(duì)糊化溫度的影響在5%水平顯著。這些結(jié)果表明，上部穗位和一次枝梗著生稻米的糊化特性值中的最高粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值均顯著性大于下部穗位著生稻谷和在二次枝梗著生稻谷，上部穗位和一次枝梗著生稻谷的稻米糊化溫度均小于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。此外，金稻919 處理Ⅱ和Ⅲ的淀粉糊化特性優(yōu)于處理Ⅰ。上部穗位和一次枝梗著生稻谷的稻米淀粉糊化特性（除糊化溫度相反之外）均優(yōu)于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。

表3 糙米外觀品質(zhì)

表4 稻米淀粉糊化特性

表5 米飯的質(zhì)地特性

2.4 米飯的質(zhì)地特性

從表5 可以看出，不同氮肥處理對(duì)金稻919 的粘度和硬度/粘度比的影響在0.1%水平顯著。不同穗位著生稻谷對(duì)蒸煮米飯后的硬度、硬度/粘度比、硬度/彈力比的影響在0.1%水平顯著。一、二次枝梗著生的稻谷對(duì)蒸煮米飯后的粘度、硬度/粘度比、硬度/彈力比的影響在0.1%水平顯著。其中，金稻919 處理Ⅱ和Ⅲ的米飯質(zhì)地特性優(yōu)于處理Ⅰ。

2.5 精米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

從表6 可以看出，不同氮肥處理對(duì)于金稻919 的直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的影響分別在1%和0.1%水平顯著。不同穗位著生稻米對(duì)直鏈淀粉含量的影響在5%水平顯著，對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響在0.1%水平顯著。一、二次枝梗著生稻米對(duì)直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量的影響均在0.1%水平顯著。其中，金稻919 不同氮肥處理下的蛋白質(zhì)含量均低于對(duì)照。此外，上部穗位和一次枝梗著生稻米的直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量均顯著低于在下部穗位和二次枝梗著生稻米。三者的交互作用對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響在0.1%水平顯著，對(duì)直鏈淀粉含量的影響不顯著。

表6 精米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

表7 蒸煮米飯食味感官品嘗評(píng)價(jià)

圖1 蛋白質(zhì)含有率和綜合評(píng)價(jià)（食味）之間的相關(guān)性

2.6 食味感官評(píng)價(jià)試驗(yàn)

從表7 可以看出，不同氮肥處理對(duì)稻米外觀評(píng)價(jià)值的影響在0.1%水平顯著，對(duì)味道評(píng)價(jià)值的影響在5%水平顯著；對(duì)粘度評(píng)價(jià)值的影響在1%水平顯著，對(duì)其他評(píng)價(jià)值的影響不顯著。施氮量越大，蒸煮米飯的外觀評(píng)價(jià)值越差，從而影響蒸煮米飯的食味評(píng)分。通過(guò)對(duì)不同穗位著生稻谷進(jìn)行食味感官品嘗評(píng)價(jià)后，外觀評(píng)價(jià)值和綜合評(píng)價(jià)值在1%水平差異顯著，甜味評(píng)價(jià)值在5%水平差異顯著，味道評(píng)價(jià)值、硬度評(píng)價(jià)值、粘度評(píng)價(jià)值以及香味評(píng)價(jià)值的差異卻并不顯著。此外，金稻919處理Ⅱ和Ⅲ下的綜合評(píng)價(jià)值（即食味）均高于處理Ⅰ，不同氮肥處理下金稻919 的綜合評(píng)價(jià)值均優(yōu)于對(duì)照。

2.7 相關(guān)性分析

從圖1 可以看出，蛋白質(zhì)含量越高，綜合評(píng)價(jià)值越低，但二者的關(guān)系并不顯著。筆者初步認(rèn)為，蛋白質(zhì)含量對(duì)于金稻919 的食味有一定的影響，但這種影響并不顯著。

從圖2 可以看出，金稻919 的整精米率與蛋白質(zhì)含量在1%水平顯著負(fù)相關(guān)，而堊白粒率與蛋白質(zhì)含量在0.1%水平顯著正相關(guān)。這可能是由于施氮處理在很大程度上影響了金稻919 的蛋白質(zhì)含量，同時(shí)也影響了稻米堊白粒率的變化。

從圖3 可見(jiàn)，糙米粒厚與最高粘度和崩解值均在0.1%水平顯著正相關(guān)，與糊化溫度在5%水平顯著負(fù)相關(guān)。這表明了糙米粒厚越大，稻米的糊化特性值中的最高粘度和崩解值趨于越大，而糊化溫度則越低。

從圖4 可見(jiàn)，綜合評(píng)價(jià)值與最高粘度和崩解值在5%水平顯著正相關(guān)，與糊化溫度的相關(guān)性不顯著。這表明最高粘度和崩解值越大，糊化溫度越低，金稻919的綜合評(píng)價(jià)（食味）呈現(xiàn)出越好的趨勢(shì)。

圖2 蛋白質(zhì)含有率和糙米外觀品質(zhì)的相關(guān)性

圖3 糙米粒厚和米粉糊化特性的相關(guān)性

圖4 綜合評(píng)價(jià)和糊化特性值之間的相關(guān)性

3 結(jié)果與討論

稻米品質(zhì)分為稻谷的碾磨品質(zhì)、糙米的外觀品質(zhì)、精米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、米飯的蒸煮食味品質(zhì)以及儲(chǔ)藏品質(zhì)，同時(shí)品種與栽培條件也會(huì)影響稻米品質(zhì)[5，17]。穗型是與水稻株型和產(chǎn)量、品質(zhì)密切相關(guān)的重要農(nóng)藝性狀，經(jīng)典遺傳分析表明穗型性狀基本上是受多基因的數(shù)量性狀基因座控制[18]。崔克輝等[19]研究了穗長(zhǎng)、每穗二次枝梗數(shù)、二次枝梗小花數(shù)、穗密度等性狀的遺傳特性。荊彥輝等[20]定位了15 個(gè)控制一、二次枝梗數(shù)和每穗穎花數(shù)的QTL。環(huán)境也會(huì)影響穗型，通常枝梗的分化在減數(shù)分裂期的表現(xiàn)尤為明顯。此時(shí)幼穗急劇長(zhǎng)大，養(yǎng)分不足將會(huì)造成二次枝梗所結(jié)稻谷數(shù)的減少。此時(shí)如果能夠保證適宜的水分和充足的營(yíng)養(yǎng)就可以減少穎花退化，最終使得一次枝梗著生稻谷的品質(zhì)普遍優(yōu)于二次枝梗著生稻谷。

日本水稻專家松江勇次的相關(guān)研究表明，不同穗位著生稻谷和一、二次枝梗著生稻谷的食味特性存在極顯著性差異[21-22]。此外，糙米的粒厚是稻米灌漿結(jié)實(shí)期的重要指標(biāo)，灌漿越充實(shí)，稻米的粒厚呈現(xiàn)出極顯著增大的趨勢(shì)，最終影響稻米的食味特性[23]。本研究通過(guò)對(duì)金稻919 的糙米外觀品質(zhì)分析可知，氮肥處理對(duì)金稻919 整精米率以及堊白粒率的影響在0.1%水平上顯著。氮肥施用量越大，堊白粒率呈現(xiàn)出增大的趨勢(shì)，整精米率卻顯著降低，最終影響金稻919 的糙米外觀品質(zhì)。此外，上部穗位著生稻谷的糙米粒厚顯著性大于下部穗位著生稻谷，一次枝梗著生稻谷的糙米粒厚顯著大于二次枝梗上的稻谷。對(duì)稻米的糊化特性的研究可知，上部穗位和一次枝梗著生稻谷的糊化特性值（除糊化溫度相反）均優(yōu)于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。

對(duì)金稻919 蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量的分析可知，不同氮肥處理對(duì)金稻919 蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量有顯著影響。上部穗位和一次枝梗著生稻谷的直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量分別低于下部穗位和二次枝梗著生稻米的直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量。氮肥處理、穗位以及一、二次枝梗這三者的交互作用對(duì)金稻919的蛋白質(zhì)含量的影響在0.1%水平顯著，對(duì)直鏈淀粉含量的影響不顯著。這說(shuō)明上部穗位著生稻谷和一次枝梗著生稻谷的食味顯著優(yōu)于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。同時(shí)灌漿越充分，稻谷越趨于飽滿，糙米的粒厚也就越大。這是因?yàn)楣酀{的充實(shí)度在很大程度上決定了淀粉等有機(jī)物的合成，最終影響稻米的品質(zhì)。

對(duì)金稻919 蒸煮米飯進(jìn)行感官食味品嘗評(píng)價(jià)后可知，氮肥施用量越大，金稻919 蒸煮米飯的外觀評(píng)價(jià)值越差，最終影響蒸煮米飯的食味。金稻919 蛋白質(zhì)含量與整精米率呈顯著負(fù)相關(guān)，與糙米堊白粒率呈顯著正相關(guān)。蛋白質(zhì)含量越高，綜合評(píng)價(jià)值越低，但二者關(guān)系并不顯著。糙米粒厚與最高粘度值和崩解值呈顯著或極顯著正相關(guān)，與糊化溫度呈負(fù)相關(guān)。金稻919 的綜合評(píng)價(jià)值與最高粘度和崩解值呈顯著正相關(guān)，與糊化溫度的相關(guān)性不顯著。這與之前的研究結(jié)果基本一致。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同氮肥處理對(duì)金稻919 的外觀品質(zhì)存在極顯著影響。上部穗位和一次枝梗著生稻谷的直鏈淀粉含量均顯著性低于下部穗位和二次枝梗著生稻谷；上部穗位和一次枝梗著生稻谷的糙米粒厚、精米的糊化特性（除糊化溫度外）均顯著性低于下部穗位和二次枝梗著生稻谷，最終影響了稻米品質(zhì)。同時(shí)，上部穗位和一次枝梗著生稻谷/二次枝梗著生稻谷比在很大程度上決定著稻米的食味特性。所以，保證二次枝梗著生稻谷的結(jié)實(shí)率既是提升品質(zhì)又是保證穩(wěn)產(chǎn)的重要手段。而二次枝梗著生稻谷受栽培條件影響顯著，對(duì)照組和處理Ⅰ沒(méi)有獲得較理想的外觀品質(zhì)，處理Ⅱ和處理Ⅲ在產(chǎn)量和品質(zhì)方面獲得了較理想的結(jié)果，說(shuō)明避免灌漿期前后的追肥（穗肥）從而提升稻米品質(zhì)是可行的。