氮肥一次性基施對(duì)不同機(jī)直播水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

程 爽，李紹平，田晉鈺，邢志鵬，胡雅杰，郭保衛(wèi)，魏海燕，高 輝，張洪程

·農(nóng)業(yè)裝備工程與機(jī)械化·

氮肥一次性基施對(duì)不同機(jī)直播水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

程 爽，李紹平，田晉鈺，邢志鵬，胡雅杰，郭保衛(wèi)，魏海燕，高 輝，張洪程※

（揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/水稻產(chǎn)業(yè)工程技術(shù)研究院，揚(yáng)州 225009）

為探索不同機(jī)直播方式下優(yōu)質(zhì)食味水稻氮肥一次性基施的輕簡(jiǎn)高效栽培技術(shù)，該研究以遲熟中粳南粳9108為材料，在水、旱2種機(jī)直播方式下，設(shè)置控釋-速效氮肥配方A一次性基施處理（T1）、控釋-速效氮肥配方B一次性基施處理（T2）和速效尿素定量分施處理（CK），研究氮素一次性基施對(duì)2種機(jī)直播水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及該施肥方式下不同機(jī)直播水稻產(chǎn)量和品質(zhì)特征與差異。結(jié)果表明，產(chǎn)量方面，不同機(jī)直播水稻氮肥一次性基施處理產(chǎn)量均超過(guò)9.0×103kg/hm2，水直播稻產(chǎn)量由高到低的順序?yàn)镃K、T1、T2，其中CK與T1差異不顯著，旱直播稻產(chǎn)量由高到低的順序?yàn)镃K、T2、T1，其中CK與T2差異不顯著。同一施肥處理下，除T1處理的水直播稻產(chǎn)量顯著高于旱直播外，其他處理的水、旱直播稻產(chǎn)量差異不顯著。品質(zhì)方面，與CK相比，氮肥一次性基施處理改善了稻米加工品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，整精米率和蛋白質(zhì)含量分別提高5.79%～12.21%、1.18%～3.86%；外觀品質(zhì)變差，堊白度增加0.16%～15.12%；直鏈淀粉含量降低1.14%～5.12%。水直播稻食味值在T1與CK間差異不顯著，但均顯著高于T2（<0.05），旱直播稻食味值在施肥處理間差異不顯著。氮肥一次性基施處理的RVA譜特征值中峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度和崩解值較CK降低，消減值和回復(fù)值較CK增加。不同機(jī)直播方式間，水稻加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)無(wú)顯著差異；直鏈淀粉含量由高到低的順序?yàn)樗辈?、旱直播；蛋白質(zhì)含量由大到小的順序?yàn)楹抵辈?、水直播，差異不顯著；食味值差異不顯著；崩解值由大到小的順序?yàn)樗辈?、旱直播，差異顯著（<0.05），消減值由大到小的順序?yàn)楹抵辈?、水直播，差異顯著（<0.05），水稻淀粉RVA譜其他特征值差異不顯著。綜上，水直播方式下選用控釋-速效氮肥配方A一次性基施，旱直播方式下選用控釋-速效氮肥配方B一次性基施可實(shí)現(xiàn)水稻穩(wěn)產(chǎn)并改善部分米質(zhì)，且大幅度減少施肥次數(shù)，利于機(jī)直播稻輕簡(jiǎn)化優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)的高效生產(chǎn)。

農(nóng)業(yè)機(jī)械；種植；農(nóng)藝；控釋氮肥；直播方式；水稻；產(chǎn)量；品質(zhì)

0 引 言

近年來(lái)，水稻直播因其輕簡(jiǎn)化的生產(chǎn)特征、農(nóng)機(jī)裝備的研制與應(yīng)用[1]，以及受優(yōu)質(zhì)勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移[2]的影響等因素被國(guó)內(nèi)廣大地區(qū)的農(nóng)民重新利用了起來(lái)。水直播和旱直播為主要的直播稻生產(chǎn)方式，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)有超過(guò)10%的水稻種植面積采用直播[3]。是否能通過(guò)栽培技術(shù)創(chuàng)新，簡(jiǎn)化直播水稻生產(chǎn)作業(yè)工序，減少人工人力投入，集成直播生產(chǎn)輕簡(jiǎn)高效的優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)是當(dāng)前直播稻栽培研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。在施肥管理上，目前直播稻生產(chǎn)仍采用3次以上的分次施肥方式，如直播稻全生育期施用基肥、分蘗肥、穗肥、粒肥等，這種精確定量的分次施肥技術(shù)能有效提高養(yǎng)分利用率和水稻產(chǎn)量[4-5]，但追肥次數(shù)多、工序多、程序繁冗。面積小的生產(chǎn)田，除基肥基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化外，其他施肥時(shí)期多采用人工施肥，全程氮素尚不能完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，作業(yè)效率較低。規(guī)模經(jīng)營(yíng)的生產(chǎn)田配套由施肥的水田輪式農(nóng)機(jī)，但稻田的深輪轍不僅會(huì)造成稻谷產(chǎn)量損失，還因每次施肥均要對(duì)準(zhǔn)輪轍而影響工作效率。因此，在保證水稻穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)上，改良施肥策略與技術(shù)，將多次追肥方式進(jìn)行簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化施肥甚至一次性基施肥，將有助于直播稻生產(chǎn)輕簡(jiǎn)化、高效化、舒適化的肥料管理。

緩控釋氮肥通過(guò)控制養(yǎng)分緩慢釋放和按特定時(shí)間釋放滿(mǎn)足作物不同生育階段養(yǎng)分需求，為減少施肥次數(shù)、探索輕簡(jiǎn)化的一次性基施肥技術(shù)提供了原料基礎(chǔ)。已有研究表明，緩控釋氮肥一次性基施有助于提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用率[6-7]、減少氮肥徑流損失和溫室氣體排放[6,8-9]；并有助于提高水稻生育后期功能葉和籽粒中氮代謝關(guān)鍵酶及蛋白質(zhì)水解酶活性，從而提高水稻生育后期對(duì)氮素的吸收能力[10-12]。目前，緩控釋氮肥在水稻上的應(yīng)用研究主要集中在移栽稻上，且多為水稻產(chǎn)量和氮素利用等方面的探索。直播水稻與移栽水稻具有不同的生長(zhǎng)發(fā)育特征與水肥管理方式，而關(guān)于緩控釋氮肥在直播水稻上的應(yīng)用相對(duì)較少，更缺乏不同機(jī)直播方式下水稻全程氮素利用緩控釋肥一次性施用對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成影響的系統(tǒng)研究及其在水稻直播輕簡(jiǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培上的應(yīng)用效果研究。因此，在本研究團(tuán)隊(duì)前期研究的基礎(chǔ)上，選用2種控釋-速效氮肥配方，以精確定量施肥技術(shù)為對(duì)照，探索稻麥兩熟秸稈全量還田模式下全程氮素一次性基施對(duì)不同機(jī)直播水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成的影響及其應(yīng)用效果，以期篩選出各機(jī)直播方式下適宜的控釋-速效氮肥配方，為直播稻機(jī)械化輕簡(jiǎn)化優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)高效栽培技術(shù)集成創(chuàng)新提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018─2019年在江蘇省泰州市姜堰區(qū)河橫村試驗(yàn)基地進(jìn)行，水稻生長(zhǎng)季的日均溫度和降雨量見(jiàn)圖1。土壤類(lèi)型為潴育型水稻土，0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量36.13 g/kg、全氮2.14 g/kg、速效磷5.81 mg/kg、速效鉀163.02 mg/kg，pH值6.72。

圖1 2018和2019年水稻生長(zhǎng)季的日平均氣度和降雨量

供試水稻為遲熟中粳品種南粳9108，整精米率約為73.2%，堊白率約為24%，堊白度約為3.1%，膠稠度約為90 mm，直鏈淀粉含量約為14.5%[13]。

供試肥料為樹(shù)脂包衣的3種控釋氮肥，釋放期40 d的控釋氮肥a，釋放期80 d的控釋氮肥b，釋放期100 d的控釋氮肥c，含氮率分別為43.6%、43.0%和42.5%，均由山東省茂施生態(tài)肥料有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

旱直播分別于2018年6月15日和2019年6月18日采用揚(yáng)州大學(xué)自主研發(fā)的耕種管整體機(jī)（秸稈還田、施肥、耕整地、播種、鎮(zhèn)壓、開(kāi)溝等多道工序一體化作業(yè)機(jī)）進(jìn)行播種，行距25 cm，播量160 kg/hm2，二葉一心期進(jìn)行定苗，基本苗數(shù)為330×104株/hm2。

水直播分別于2018年6月18日和2019年6月20日采用自走式水稻穴直播機(jī)（2BDXZ-10SC（25））進(jìn)行播種，行距25 cm，穴距10 cm，每穴5～7粒種子，二葉一心期去余補(bǔ)缺，保證每穴4株苗。

各種植方式下設(shè)置3個(gè)施肥處理：控釋-速效氮肥配方A一次性基施處理（T1）、控釋-速效氮肥配方B一次性基施處理（T2）和速效尿素定量分施（CK）處理。各處理施用純氮量均為300 kg/hm2。T1、T2處理中配方A（純氮用量）、配方B（純氮用量）分別按控釋氮肥a：控釋氮肥b：速效尿素=1∶4∶5和控釋氮肥a：控釋氮肥c：速效尿素=1∶4∶5的比例混配，并在播種前1 d一次性基施。CK處理氮肥按30%基肥、30%分蘗肥、20%促花肥和20%保花肥分次施用，基肥于播種前1天施用，分蘗肥于播種后20天施用，促花肥和保花肥分別于播種后60 d和75 d施用。各處理磷鉀肥統(tǒng)一施用，磷肥和鉀肥于播種前1 d一次性基施，總施P2O5為130 kg/hm2，K2O為270 kg/hm2。

試驗(yàn)在同一塊大田進(jìn)行，以直播方式為主區(qū)，肥料處理為裂區(qū)。旱直播在小麥?zhǔn)斋@后播種，首先進(jìn)行小區(qū)規(guī)劃，然后人工施肥，再采用耕種管整體機(jī)播種，播種完畢后對(duì)規(guī)劃的小區(qū)作埂，并用黑色塑料薄膜覆蓋埂體，保證小區(qū)單獨(dú)排灌。水直播在小麥?zhǔn)斋@后先進(jìn)行泡田耕整地，然后進(jìn)行小區(qū)規(guī)劃并作埂，用黑色塑料薄膜覆蓋埂體，保證單獨(dú)排灌，再人工施肥，土壤沉實(shí)、土表幾乎無(wú)水后進(jìn)行水直播，播完后完善埂體。各處理重復(fù)3次，各小區(qū)面積50 m2。其他水分和病蟲(chóng)害管理按照水、旱直播稻高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 莖蘗動(dòng)態(tài)

水直播選取連續(xù)20穴為一個(gè)觀察點(diǎn)，旱直播選取連續(xù)1 m雙行為一個(gè)觀察點(diǎn)，各小區(qū)選3個(gè)代表性觀察點(diǎn)，分別于四葉期、拔節(jié)期、抽穗期、成熟期記錄莖蘗數(shù)，并計(jì)算成穗率。

1.3.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

收獲前，各小區(qū)選取3個(gè)調(diào)查點(diǎn)調(diào)查有效穗數(shù)，每點(diǎn)調(diào)查連續(xù)5行，水直播每行20穴，旱直播每行2 m；各小區(qū)按計(jì)算所得平均穗數(shù)取5個(gè)樣點(diǎn)（水直播以1穴為1個(gè)樣點(diǎn)、旱直播以連續(xù)20株為1個(gè)樣點(diǎn)），調(diào)查每穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率，并按一次枝梗、二次枝?？疾焖氩啃誀?。以1 000粒樣本（干種子）稱(chēng)質(zhì)量，重復(fù)3次（誤差 ≤0.05 g），計(jì)算千粒質(zhì)量。成熟期各小區(qū)收獲10 m2，曬干后折算實(shí)產(chǎn)（含水率14.5%）。

1.3.3 稻米品質(zhì)

水稻收獲脫粒曬干并保存3個(gè)月后，依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 17891—2017《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、堊白面積、堊白度、米粒長(zhǎng)寬比和直鏈淀粉含量。蛋白質(zhì)含量通過(guò)采用凱氏定氮儀（Kjeltec 8400，F(xiàn)OSS，丹麥）測(cè)定精米中全氮含量，并乘以5.95的轉(zhuǎn)換系數(shù)得到[11]。

水稻淀粉譜黏滯特性采用澳大利亞NewportScientific儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA快速黏度分析儀進(jìn)行測(cè)定，并用配套軟件TWC進(jìn)行分析。米粉含水量為12.00%，樣品量為3.00 g，蒸餾水為25.00 g。在攪拌過(guò)程中，罐內(nèi)溫度于50 ℃下保持1 min，再以11.84 ℃/min的速度上升至95 ℃（3.75 min）并保持2.5 min，再以11.84 ℃/min的速度下降至50 ℃，并保持1.4 min。攪拌器在起始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為960 r/min。RVA譜特征值用峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值（峰值黏度-熱漿黏度）、消減值（最終黏度-峰值黏度）和回復(fù)值（最終黏度-熱漿黏度）等來(lái)表示。

1.3.4 食味值

采用米飯食味儀（STA1A，日本）測(cè)定米飯的外觀、硬度、黏度、平衡值的評(píng)分和綜合評(píng)分值。

利用Microsoft Excel 2013對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，運(yùn)用DPS V7.05數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行結(jié)果分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表1可知，2 a的控釋氮肥處理的水稻產(chǎn)量均超過(guò)9.0 ×103kg/hm2，不同機(jī)直播方式下不同肥料處理的水稻產(chǎn)量×103kg不同。水直播稻產(chǎn)量由高到低的順序?yàn)镃K、T1、T2，CK與T1的水稻產(chǎn)量差異不顯著；旱直播稻產(chǎn)量由高到低的順序?yàn)镃K、T2、T1，CK與T2的水稻產(chǎn)量差異不顯著。同一肥料處理下，除T1處理的水直播稻產(chǎn)量顯著高于旱直播外，其他處理的水、旱直播稻產(chǎn)量差異不顯著。

從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，同一直播方式下，與CK相比，含控釋氮肥的處理水稻有效穗數(shù)增加6.57%～16.74%，其中T1處理增加最多，增加14.88%～16.74%；每穗穎花數(shù)減少5.82%～16.18%，其中T1處理減少最多，減少12.85%～16.18%。水直播T1和CK、旱直播T2與CK的群體穎花量差異不顯著，可能與不同肥料配方調(diào)控水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的多少有關(guān)。結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量方面，與CK相比，含控釋氮肥的處理結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量分別降低0.42%～5.12%、1.02%～2.98%。與旱直播相比，水直播的有效穗數(shù)顯著降低15.26%～17.30%；每穗穎花數(shù)顯著增加13.99%～23.04%；群體穎花量方面，T1處理降低3.40%，T2和CK處理增加0.15%～3.40%；結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量無(wú)顯著差異。

由表2可知相同機(jī)直播方式下，與CK相比，含控釋氮肥處理水稻一次、二次枝梗的枝梗數(shù)、著粒數(shù)、結(jié)實(shí)率均下降，其中T1的二次枝梗的枝梗數(shù)、著粒數(shù)和結(jié)實(shí)率較CK分別顯著降低15.76%～26.14%、13.14%～20.13%和4.38%～10.82%，這可能是控釋氮肥處理水稻的每穗穎花數(shù)和結(jié)實(shí)率降低的原因之一。不同機(jī)直播方式間，水直播在一次、二次枝梗的枝梗數(shù)、著粒數(shù)和結(jié)實(shí)率方面均大于旱直播，這可能是水直播在每穗穎花數(shù)和結(jié)實(shí)率方面較旱直播增加的原因之一。

表1 不同機(jī)直播方式下氮肥施用模式對(duì)南粳9108產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

注：T1：控釋-速效氮肥配方A一次性基施處理；T2：控釋-速效氮肥配方B一次性基施處理；CK：速效尿素定量分施處理。同一年份的同列不同小寫(xiě)字母表示在5%水平上差異顯著。下同。

Note: T1: one time basal application treatment of controlled release-available nitrogen fertilizer formula A; T2: one time basal application treatment of controlled release-available nitrogen fertilizer formula B; CK: quantitative application of available urea. Different lowercase letters in a column mean significantly difference at 5% level. The same below.

2.2 莖蘗動(dòng)態(tài)與成穗率

由表3可知，相同機(jī)直播方式下，處理間莖蘗動(dòng)態(tài)的變化規(guī)律基本一致，四葉期莖蘗數(shù)于肥料處理間無(wú)顯著差異；拔節(jié)、抽穗和成熟期水稻莖蘗數(shù)由高到低的順序?yàn)門(mén)1、T2、CK，含控釋氮肥處理的莖蘗數(shù)較CK處理分別增加9.33%～21.19%、7.90%～19.54%和6.57%～16.74%，其中T1和CK間差異顯著。不同機(jī)直播方式下，因基本苗的差異，旱直播四葉期、拔節(jié)期、抽穗期和成熟期的莖蘗數(shù)分別顯著高于水直播36.77%～38.19%、14.67%～19.61%、17.56%～20.28%和15.26%～17.30%。分析莖蘗成穗率發(fā)現(xiàn)，相同直播方式下含控釋氮肥處理的成穗率均低于CK 2.50%～5.90%。水直播含控釋氮肥的處理中以T1的成穗率較高，且與CK處理無(wú)顯著性差異；旱直播含控釋氮肥的處理中以T2的成穗率較高，且與CK處理無(wú)顯著性差異。除T2處理外，水直播莖蘗成穗率較旱直播提高2.87%～4.33%。

表2 不同機(jī)直播方式下氮肥施用模式對(duì)南粳9108穗型的影響

表3 不同機(jī)直播方式下氮肥施用模式對(duì)南粳9108莖蘗動(dòng)態(tài)和成穗率的影響

2.3 加工品質(zhì)

由表4可知，與CK相比，相同機(jī)直播方式下控釋氮肥處理水稻的糙米率、精米率和整精米率分別提高3.53%～8.24%、4.04%～8.54%和5.79%～12.21%，其中T2與CK間差異顯著。說(shuō)明控釋氮肥施用能提高水稻加工品質(zhì)。糙米率、精米率和整精米率于直播方式間并無(wú)趨勢(shì)性變化規(guī)律。

2.4 外觀品質(zhì)

由圖2可知，相同直播方式下，與CK相比，含控釋氮肥處理的水稻堊白粒率降低了0.10%～12.19%，除旱直播T2外，其他處理的堊白粒率均與CK差異不顯著。含控釋氮肥處理水稻堊白面積和堊白度較CK分別增加了6.19%～15.28%和0.16%～15.12%，旱直播T1的堊白面積和堊白度均與CK差異顯著。在粒長(zhǎng)和粒寬方面，相同直播方式下含控釋氮肥的處理較CK分別提高了0.22%～1.98%、0.74%～2.19%，其中T2與CK間差異顯著。米粒長(zhǎng)寬比于處理間無(wú)顯著差異。直播方式間，除2018年粒長(zhǎng)呈現(xiàn)水直播大于旱直播的趨勢(shì)外，其他指標(biāo)于直播方式間無(wú)規(guī)律性變化趨勢(shì)。

表4 不同機(jī)直播方式下氮肥施用模式對(duì)南粳9108加工品質(zhì)、蒸煮食味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.5 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

由表4可知，在相同機(jī)直播方式下，與CK相比，含控釋氮肥處理水稻的蛋白質(zhì)含量提高了1.18%～3.86%，其中T2較CK處理顯著提高。說(shuō)明控釋氮肥施用能提高水稻的蛋白質(zhì)含量。同一處理下，旱直播水稻蛋白質(zhì)含量較水直播增加1.40%～2.35%。

注：圖中不同小寫(xiě)字母表示在5%水平上差異顯著。下同。

2.6 蒸煮食味品質(zhì)

由表4和圖3可知，相同機(jī)直播方式下，與CK相比，控釋氮肥處理水稻的直鏈淀粉含量降低1.14%～5.12%，食味值評(píng)分下降1.69%～9.30%，外觀、黏度和平衡度分別降低1.16%～14.29%、3.21%～14.85%和2.84%～14.47%，硬度增加1.16%～7.76%。T2直鏈淀粉含量和食味值與CK差異顯著。直播方式間，直鏈淀粉含量為水直播大于旱直播；除T2外，T1和CK處理的硬度呈旱直播大于水直播外，水稻食味值及其他參數(shù)均呈現(xiàn)水直播大于旱直播。

2.7 RVA譜特征值

由表5可知，相同機(jī)直播方式下，與CK相比，控釋氮肥處理水稻的峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值和消減值絕對(duì)值分別降低1.50%～4.48%、2.41%～5.33%、0.27%～3.56%、0.23%～5.11%和2.27%～11.82%，回復(fù)值提高了0.55%～5.67%。直播方式間消減值呈旱直播大于水直播，其他特征值呈現(xiàn)水直播大于旱直播的趨勢(shì)。

表5 不同直播方式下氮肥施用模式對(duì)南粳9108 RVA譜特征值的影響

3 討 論

3.1 緩控釋氮肥的施用對(duì)水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響

前人從多個(gè)方面研究了施用緩控釋氮肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響，結(jié)果不盡相同。部分研究表明，與速效尿素分次施用相比，在緩控釋氮肥與速效尿素以適宜比例配合的基礎(chǔ)上，不同類(lèi)型的緩控釋氮肥施用對(duì)水稻均具有顯著增產(chǎn)作用[14-15]。也有研究表明，緩控釋氮肥對(duì)水稻的增產(chǎn)作用因水稻品種類(lèi)型、土壤類(lèi)型、地力水平而有所差異[16-18]。本試驗(yàn)中，在水、旱直播方式下，2種控釋氮肥處理與CK相比雖未表現(xiàn)出增產(chǎn)作用，但產(chǎn)量均達(dá)9.0 t/hm2以上，適宜控釋氮肥處理下可實(shí)現(xiàn)水稻產(chǎn)量與CK無(wú)顯著差異，且不同機(jī)直播方式下水稻實(shí)現(xiàn)較高產(chǎn)量的適宜控釋氮肥配方有差異。這可能與水、旱直播方式下基本苗不同和2種配方中控釋氮肥釋放特性差異有關(guān)。在水直播中，基本苗數(shù)約1.95×106株/hm2，是以分蘗成穗為主的成穗類(lèi)型，氮肥施用以增施基蘗肥促蘗增穗為主；旱直播基本苗數(shù)約3.3×106/hm2，成穗類(lèi)型以主莖成穗為主，氮肥施用上前期應(yīng)減少基蘗肥施用以減少無(wú)效分蘗發(fā)生，促進(jìn)主莖生長(zhǎng)。因此，2種直播方式下基本苗的不同致使水稻需肥特征產(chǎn)生差異。在控釋氮肥養(yǎng)分釋放特性方面，前人研究結(jié)果表明控釋氮肥氮素累積釋放速率呈“S”形曲線(xiàn)，釋放期100 d的聚氨脂包膜控釋氮肥釋放高峰在50 d左右，快速釋放期為17～72 d，72 d后養(yǎng)分釋放速率逐漸降低直至釋放完全，且在相同的包膜材料下，控釋氮肥養(yǎng)分釋放高峰期及其快速釋放期隨總釋放期的縮短而分別提前和縮短[19-21]。在本試驗(yàn)中，控釋-速效氮肥配方A的肥效為80 d，控釋-速效氮肥配方B的肥效為100 d，而供試品種南粳9108在直播條件下生育前期（播種-拔節(jié)）約59 d，生育中、后期（拔節(jié)-成熟）約76 d[22]。因此，控釋-速效氮肥配方A中控釋氮肥的肥效供給相對(duì)集中在水稻生育前、中期，控釋-速效氮肥配方B中控釋氮肥的肥效在水稻生育前期和中、后期的分配相對(duì)均衡。在這種基本苗差異和肥效供給差異的共同作用下，使得T1（控釋-速效氮肥配方A一次性基施處理）在水直播中產(chǎn)量較高；T2（控釋-速效氮肥配方B一次性基施處理）在旱直播中產(chǎn)量較高。而在2種直播方式中含控釋氮肥的處理均未能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，可能與2種控釋-速效氮肥配方中控釋氮肥與尿素的配比有關(guān)，在控釋氮肥與尿素以5∶5的比例配合基施時(shí)，前期速效氮肥施用量過(guò)多，致使水稻生育前期無(wú)效分蘗發(fā)生過(guò)多，群體較大，莖蘗動(dòng)態(tài)大起大落，成穗率降低；而后期控釋氮肥總量不足，影響幼穗分化，致使二次枝梗數(shù)目顯著減少，其上籽粒充實(shí)度低，結(jié)實(shí)率顯著降低。在產(chǎn)量構(gòu)成因素上表現(xiàn)為穗數(shù)多、穗粒數(shù)少、結(jié)實(shí)率和千粒重較低，從而導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，針對(duì)不同成穗類(lèi)型的直播稻群體，今后可探索各成穗類(lèi)型下控釋氮肥與尿素的適宜比例，從而選用適宜的控釋-速效氮肥配方，以滿(mǎn)足不同成穗類(lèi)型直播稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)需求。

關(guān)于緩控釋氮肥的施用對(duì)稻米加工品質(zhì)的影響，前人研究結(jié)論基本一致。俞衛(wèi)星等[23]研究認(rèn)為在等氮條件下，與速效尿素分次施用相比，緩控釋肥有助于提高糙米率、精米率與整精米率，其中在整精米率方面與常規(guī)施肥達(dá)顯著性差異。李武等[24]試驗(yàn)研究表明，與速效尿素分次施用相比，緩控釋氮肥一次性基施具有提高稻米加工品質(zhì)的作用。本試驗(yàn)研究也表明，與速效尿素分次施用相比，控釋-速效氮肥配方一次性基施對(duì)糙米率、精米率與整精米率具有提高作用，且控釋-速效氮肥配方B一次性基施處理具有顯著提高加工品質(zhì)的作用，這與前人研究結(jié)果一致。稻米的堊白、粒形是影響稻米外觀品質(zhì)的主要因素。居靜等[25]研究表明，與速效尿素分次施用相比，緩控釋氮肥的施用增加了稻米堊白粒率和堊白度。Wei等[26]研究表明與速效尿素定量分施處理相比，在緩控釋氮肥+尿素均基施的施肥方式下，緩控釋氮肥提高了米粒長(zhǎng)度與寬度，但同時(shí)也顯著降低了米粒長(zhǎng)寬比。本試驗(yàn)研究表明，與速效尿素定量分施處理相比，控釋-速效氮肥配方一次性基施對(duì)米粒堊白大小與堊白度具有負(fù)效應(yīng)，對(duì)米粒長(zhǎng)度與寬度具有正效應(yīng)，而在米粒長(zhǎng)寬比方面無(wú)變化。由此來(lái)看，控釋氮肥的施用有增加米粒堊白，變劣稻米外觀的趨勢(shì)，因此關(guān)于控釋肥影響稻米外觀品質(zhì)形成機(jī)理與創(chuàng)新稻米外觀品質(zhì)改善的控釋肥施用技術(shù)研究亟待開(kāi)展。蛋白質(zhì)是稻米中重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的主要指標(biāo)。羅蘭芳等[10-11]研究表明與尿素分次施用處理相比，緩控釋氮肥一次性基施可以顯著提高水稻生育后期對(duì)氮素的吸收能力，并促使蛋白質(zhì)分解較為徹底，抽穗后功能葉中氮素較多的轉(zhuǎn)運(yùn)到籽粒中，從而提高稻米中蛋白質(zhì)含量。在本試驗(yàn)中，控釋-速效氮肥配方一次性基施處理較CK處理蛋白質(zhì)含量有所提高，以控釋-速效氮肥配方B一次性基施處理最為顯著。這可能與試驗(yàn)中相同氮肥施用水平下控釋-速效氮肥配方一次性基施處理成熟期干物質(zhì)積累量較CK低，導(dǎo)致氮素含量相對(duì)較高有關(guān)，并且控釋-速效氮肥配方一次性基施處理下水稻穗型變小，稻谷籽粒氮素分配量相應(yīng)增加，使其蛋白質(zhì)含量提高。

蒸煮食味品質(zhì)是大米最重要的商品屬性，直鏈淀粉與米飯的粘性等密切相關(guān)，是間接評(píng)價(jià)稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要指標(biāo)[27-28]。前人研究表明，在控制蛋白質(zhì)含量較低的條件下，降低直鏈淀粉含量有助于提高稻米蒸煮食味品質(zhì)[29]。在本試驗(yàn)研究中，與CK相比，控釋氮肥的施用降低了稻米中直鏈淀粉含量，這與前人研究結(jié)果一致[28,30-31]。淀粉RVA譜特征值與米飯的口感和質(zhì)感顯著相關(guān)，且普遍認(rèn)為峰值黏度高、崩解值大、最終黏度小、消減值小且為負(fù)值，稻米蒸煮食味品質(zhì)好，反之則口感差，米飯較硬[15,32-33]。在本試驗(yàn)研究中，與CK相比，適宜控釋氮肥處理下峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度降低，消減值和回復(fù)值增加，食味值及其參數(shù)與CK無(wú)顯著差異。說(shuō)明適宜控釋氮肥處理下雖未能改善淀粉RVA譜特征值及米飯的質(zhì)地和口感，但食味值也無(wú)明顯下降。綜合稻米直鏈淀粉、淀粉RVA譜與食味值等指標(biāo)分析，可以發(fā)現(xiàn)，與CK相比，含控釋氮肥的處理并未顯著影響稻米的蒸煮食味品質(zhì)。

3.2 水稻直播方式比較

機(jī)直播是現(xiàn)代稻作輕簡(jiǎn)化、高效化的發(fā)展方向之一，其應(yīng)用面積不推自廣[34-35]。在機(jī)直播條件下，水稻的產(chǎn)量表現(xiàn)不僅受播期、密度等栽培措施的影響[36]，還因直播方式的不同而有所差異。許軻等[37]研究表明，在機(jī)械水直播條件下，穴播方式產(chǎn)量顯著高于條播方式。而王文霞等[38]研究認(rèn)為，旱直播有利于提高南方優(yōu)質(zhì)晚秈稻的產(chǎn)量，較水直播產(chǎn)量提高6.99%～27.77%。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明在機(jī)械直播條件下，水直播采用穴播方式、旱直播采用條播方式均能獲得較高的產(chǎn)量（2018、2019年平均分別為9.63×103和9.41×103kg/hm2）。品質(zhì)方面，在基本苗差異和控釋氮肥處理的共同影響下，2種直播方式加工和外觀品質(zhì)無(wú)明顯規(guī)律性變化趨勢(shì)；營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)呈現(xiàn)旱直播大于水直播的趨勢(shì)，蒸煮食味品質(zhì)呈現(xiàn)水直播大于旱直播的趨勢(shì)；RVA譜特征值呈現(xiàn)水直播大于旱直播的趨勢(shì)。因此，從產(chǎn)量和品質(zhì)出發(fā)，水直播更適宜直播稻的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培；但從安全齊苗的角度，相對(duì)于旱直播先整地播種再灌水的生產(chǎn)方式，水直播則采用的是先灌水整地再播種的方式，播種后種子處于低氧脅迫狀態(tài)[39]，且直播稻較移栽稻播期推遲，遇高溫及梅雨天氣更易導(dǎo)致?tīng)€種爛苗，致使種子出苗率低，存在安全齊苗的問(wèn)題。因而在今后水直播的生產(chǎn)中應(yīng)加大播種量，增加基本苗量，從而促進(jìn)水直播的穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培。而關(guān)于直播密度增加對(duì)稻米品質(zhì)的影響，前人研究結(jié)果因生態(tài)區(qū)域、品種類(lèi)型、氮肥用量等原因而有所不同[30,40]，有待進(jìn)一步的深入研究。

4 結(jié) 論

在本試驗(yàn)研究中，水稻全程氮素采用控釋-速效氮肥配方一次性基施可實(shí)現(xiàn)9.0×103kg/hm2以上的水稻產(chǎn)量，水直播采用控釋-速效氮肥配方 A，旱直播采用控釋-速效氮肥配方B，可實(shí)現(xiàn)與精確定量分次施肥方式無(wú)顯著差異的水稻產(chǎn)量?？蒯?速效氮肥處理水稻9.0×103kg/hm2以上產(chǎn)量特征表現(xiàn)為在穩(wěn)定每穗粒數(shù)和成穗率的基礎(chǔ)上，有效穗數(shù)提高6.57%～16.74%，群體穎花量與精確定量分次施肥方式無(wú)顯著差異，同時(shí)保持較高的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量。與精確定量分次施肥方式相比，采用適宜的控釋-速效氮肥配方一次性基施，直播稻的整精米率和蛋白質(zhì)含量分別提高5.79%～12.21%和1.18%～3.86，堊白度增加0.16%～15.12%，直鏈淀粉含量降低1.14%～5.12%，最終食味綜合評(píng)分值與精確定量分次施肥處理差異不顯著。綜上，根據(jù)直播方式采用適宜的控釋-速效肥配方將水稻全程氮肥一次性基施可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)，同時(shí)改善部分稻米品質(zhì)性狀，還能大幅度減少施肥次數(shù)，是稻麥兩熟秸稈全量還田條件下直播稻實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)高效協(xié)同水稻生產(chǎn)的潛力型輕簡(jiǎn)化機(jī)械化栽培技術(shù)。

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Effects of one-time nitrogen basal application on the yield and quality of different direct-seeding rice crops by machine

Cheng Shuang, Li Shaoping, Tian Jinyu, Xing Zhipeng, Hu Yajie, Guo Baowei, Wei Haiyan, Gao Hui, Zhang Hongcheng※

(//,,225009,)

This study aims to explore the light, simple, and efficient production way for one-time basal application of nitrogen fertilizer in the whole process of high-quality eating rice under different types of mechanical direct seeding. The field experiment was conducted in 2018 and 2019 at an agriculture experiment station in Jiangyan District of Jiangsu Province, China. The material was used as the late-maturing medium japonica high quality rice variety Nanjing 9108. Two formulas of controlled-release available nitrogen fertilizer were set under the water and dry direct seeding: controlled-release-available nitrogen fertilizer formulation A basal application(T1), controlled release-available nitrogen fertilizer formulation B basal application(T2), and the application of common urea in several times as the control(CK). An investigation was made to clarify the effects of one-time nitrogen basal application on the rice yield and quality under two mechanical direct seeding. The results showed that the rice yield reached 9.0×103kg/hm2in the controlled release-available nitrogen fertilizer formulation, beyond that in various direct seeding. In water direct seeding, the yield of water direct seeding rice was ranked from large to small, CK, T1, and T2, indicating no significant difference between CK and T1. In dry direct seeding, the rice yield of dry direct seeding was ranked in a descend order: CK, T2 and T1, indicating no significant difference between CK and T2. The rice yield in a water direct seeding was larger than that of a dry direct seeding. In terms of quality, compared with CK, the controlled release-available nitrogen fertilizer treatments significantly improved the rice processing and nutritional quality, where the head milled rice rate and protein content increased by 5.79%-12.21% and 1.18%-3.86%, respectively, and chalkiness increased by 0.16%-15.12%, but the appearance quality became worse, and the amylose content decreased by 1.14%-5.12%. There was no significant difference in the taste value of dry direct seeding among treatments, or the water direct seeding between T1 and CK, but significantly higher than that of T2. In the RVA profile for the controlled release-available nitrogen fertilizer formulation, peak viscosity, trough viscosity, final viscosity, and breakdown were lower than those in CK, while, the setback and consistence were higher than those of CK. There was no significant difference in the rice processing and appearance quality among direct seeding. The amylose content was larger in the water than that in the dry direct seeding. The protein was higher in the dry direct seeding than that in the water direct seeding, indicating there was no significant difference in taste value. In the RVA profile, the water direct seeding was significantly higher than dry direct seeding in breakdown (<0.05), indicating the dry direct seeding significantly better than the water direct seeding in setback value (<0.05). One-time basal application of controlled release-available nitrogen fertilizer formulation A in the water direct seeding and formulation B in dry direct seeding can achieve the stable rice yield, and high quality of rice, indicating a great reduction of fertilization frequency. The finding can be beneficial to simplify the production of high quality, stable yield, and high efficiency of mechanical direct seeding rice.

agricultural machinery; cultivation; agriculture; controlled-release nitrogen fertilizer; direct-seeding method; rice; yield; quality

程爽，李紹平，田晉鈺，等. 氮肥一次性基施對(duì)不同機(jī)直播水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2020，36(24)：1-10.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.001 http://www.tcsae.org

Cheng Shuang, Li Shaoping, Tian Jinyu, et al. Effects of one-time nitrogen basal application on the yield and quality of different direct-seeding rice crops by machine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(24): 1-10. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.001 http://www.tcsae.org

2020-08-30

2020-12-07

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金（CX（20）1012）；國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-01-27）；江蘇省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與推廣項(xiàng)目；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0300503）；國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31801293）；江蘇省高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目

程爽，博士生，研究方向：水稻機(jī)械化輕簡(jiǎn)化優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)。Email：1692135738@qq.com

張洪程，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培理論與技術(shù)研究。Email：hczhang@yzu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.001

S143.1

A

1002-6819(2020)-24-0001-10