濱海稻區(qū)不同施氮量下粳稻產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系

馬暢 呂小紅 王宇 付立東 任海 隋鑫 杜萌 李旭

摘要：為探究濱海稻區(qū)粳稻稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)對(duì)氮素的響應(yīng)及不同氮素水平下稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，以5個(gè)常規(guī)粳稻品種為試材，設(shè)置4個(gè)（0、150、195、240 kg/hm2）施氮水平，比較不同氮素水平下粳稻的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀及兩者的關(guān)系。結(jié)果表明，氮素水平顯著影響水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，對(duì)產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、穗數(shù)、千粒質(zhì)量的影響均達(dá)極顯著水平。米飯的蒸煮食味評(píng)分受氮素水平、品種以及氮素和品種互作的影響達(dá)極顯著水平，影響程度表現(xiàn)為氮素水平>品種>兩者互作。本試驗(yàn)條件下，水稻產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，產(chǎn)量在 240 kg/hm2 施氮水平下最高;米飯綜合評(píng)分隨施氮量的增加先增加后降低，在150 kg/hm2氮肥水平下評(píng)分最高，在240 kg/hm2處理下評(píng)分最低。相關(guān)性分析結(jié)果表明，米飯的綜合評(píng)分與結(jié)實(shí)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與產(chǎn)量的負(fù)相關(guān)關(guān)系不顯著。產(chǎn)量、綜合分值與施氮量呈一元二次曲線關(guān)系，優(yōu)質(zhì)食味形成所需適宜施氮量要遠(yuǎn)低于高產(chǎn)適宜施氮量。氮肥的施用帶來(lái)增產(chǎn)、改善加工品質(zhì)的同時(shí)也使外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)變劣。為實(shí)現(xiàn)真正意義上的優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)，濱海稻區(qū)應(yīng)進(jìn)一步改良土壤，加強(qiáng)品質(zhì)育種研究，選育食味品質(zhì)對(duì)氮肥響應(yīng)不敏感且穩(wěn)定性高的品種，同時(shí)研發(fā)出既不降低產(chǎn)量又能提高食味的最佳施肥方式。

關(guān)鍵詞：粳稻;氮肥;品質(zhì);產(chǎn)量;稻米品質(zhì);影響程度

中圖分類號(hào)：S511.2+20.6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）24-0070-05

收稿日期：2021-04-19

基金項(xiàng)目：遼寧省自然科學(xué)基金指導(dǎo)計(jì)劃（編號(hào)：2019-ZD-0397）;國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2017YFD0300700、2018YFD0300300）;遼寧省財(cái)政專項(xiàng)子課題（編號(hào)：2020-2）。

作者簡(jiǎn)介：馬 暢（1989—），女，遼寧沈陽(yáng)人，碩士，助理研究員，主要從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培及生理研究。E-mail：mac_89@126.com。

通信作者：李 旭，碩士，副研究員，主要從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培及生理研究。E-mail：chinalixu1983@163.com。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和居民對(duì)稻米消費(fèi)需求的改變，我國(guó)水稻育種目標(biāo)和生產(chǎn)也由過去的高產(chǎn)轉(zhuǎn)向高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)并重[1]。水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)除了受遺傳因素控制，同時(shí)也受環(huán)境、栽培措施和氣候條件等因素影響[2-4]，其中氮肥的施用對(duì)品質(zhì)的影響較大，合理施用氮肥可以顯著增加水稻品種產(chǎn)量，優(yōu)化氮素使用效率，改善稻米籽粒品質(zhì)，是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的協(xié)同有效措施[5]。本試驗(yàn)比較4種氮肥水平下（零氮、低氮、中氮、高氮）粳稻的產(chǎn)量和品質(zhì)性狀，分析不同氮素水平對(duì)粳稻稻谷產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為濱海稻區(qū)粳稻氮肥合理施用和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2020年在遼寧省鹽堿地利用研究所試驗(yàn)基地（122.19°E、44.04°N）進(jìn)行試驗(yàn)。土壤類型為濱海鹽滯型水稻土，有機(jī)質(zhì)含量26.725 g/kg，全氮含量 1.456 g/kg，堿解氮含量101.920 mg/kg，速效磷含量51.702 mg/kg，速效鉀含量256.594 mg/kg，pH值7.51。以粳稻品種鹽豐47、鹽粳662、沈稻505、鹽粳468、鹽粳237為試驗(yàn)材料，各品種生育期相近，為157～162 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，施氮水平為主區(qū)，品種為副區(qū)，3次重復(fù)。設(shè)零氮（0 kg/hm2）、低氮（150 kg/hm2）、中氮（195 kg/hm2）和高氮（240 kg/hm2） 4個(gè)施氮水平，分別記為N0、N1、N2、N3，移栽密度為30 cm×18 cm，每穴4～5株。2020年4月16號(hào)育苗，5月24日移栽，10月6日收獲。小區(qū)長(zhǎng)11 m，寬4.5 m，面積為49.5 m2。主區(qū)四周做高30 cm、寬40 cm的田埂，以防水肥滲漏。施肥方式為氮肥分基肥、蘗肥、穗肥，按質(zhì)量比70 ∶16 ∶14分施，其中寧夏緩釋肥作基肥（N、P2O5、K2O含量分別為30%、14%、8%），尿素作為追肥分別在插秧后2葉齡期和倒4葉齡期施入。磷肥、鉀肥作為基肥一次性施入，分別采用過磷酸鈣和硫酸鉀作為肥源，施用量為P2O5 105 kg/hm2、K2O 45 kg/hm2。其他田間管理同一般生產(chǎn)田。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 測(cè)產(chǎn)及考種

成熟期每個(gè)小區(qū)取3點(diǎn)，每點(diǎn)取20穴實(shí)脫測(cè)產(chǎn)。另取5穴植株考種，測(cè)定有效穗數(shù)、穎花數(shù)、千粒質(zhì)量。

1.3.2 品質(zhì)測(cè)定

稻谷收獲后放置于陰涼干燥處風(fēng)干3個(gè)月后用于品質(zhì)測(cè)定。糙米率、精米率、整精米率參照NY/T 83—2017《米質(zhì)測(cè)定方法》[6]測(cè)定;白度、透明度、精白度采用日本佐竹MM1D型精白度儀測(cè)定;堊白粒率、堊白度、粒型（長(zhǎng)寬比）由JMWT12大米外觀品質(zhì)檢查儀測(cè)定;直鏈淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪酸含量及米粒食味值由FOSS近紅外谷物品質(zhì)分析儀（ Infratec TM 1241）測(cè)定;米飯的綜合評(píng)分、香氣、光澤、完整性、味道、口感由佐竹STA1B米飯食味計(jì)測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥水平下各水稻品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

由表1可知，產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、穗數(shù)隨著氮肥的增加而增加，結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量則呈相反趨勢(shì)。N2、N3處理下產(chǎn)量、穗數(shù)差異不顯著，兩者顯著高于其他氮肥處理，同時(shí)N1處理顯著高于N0處理。N1、N2、N3處理下穗粒數(shù)、穎花數(shù)差異不顯著，三者顯著高于N0處理。N2、N3處理的千粒質(zhì)量顯著低于N0、N1處理，N3處理下結(jié)實(shí)率顯著低于N0、N1處理，與N2處理差異不顯著。品種間鹽粳662、沈稻505、鹽粳468、鹽粳237產(chǎn)量差異不顯著，沈稻505、鹽粳468、鹽粳237的產(chǎn)量顯著高于鹽豐47。品種間結(jié)實(shí)率差異不顯著。鹽豐47、鹽粳662、沈稻505的穗數(shù)顯著高于鹽粳468、鹽粳237，穗粒數(shù)、穎花數(shù)顯著低于鹽粳468、鹽粳237。

試驗(yàn)結(jié)果表明，氮素水平顯著影響水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，對(duì)產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質(zhì)量、穗數(shù)的影響均達(dá)極顯著水平。品種對(duì)穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質(zhì)量、穗數(shù)的影響達(dá)極顯著水平，品種對(duì)穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質(zhì)量的影響作用超過氮素。從產(chǎn)量構(gòu)成來(lái)看，鹽粳468、鹽粳237的穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質(zhì)量均高于鹽豐47、鹽粳662、沈稻505，而穗數(shù)低于后三者。鹽粳468、鹽粳237屬于穗粒型品種，鹽豐47、鹽粳662、沈稻505屬于穗數(shù)型品種。對(duì)產(chǎn)量構(gòu)成因素進(jìn)行通徑分析表明，穗數(shù)、穗粒數(shù)對(duì)產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)依次為0.993 5、0.753 5（決定系數(shù)為0.927 43，剩余通徑系數(shù)為0.269 39），說(shuō)明產(chǎn)量構(gòu)成因素中穗數(shù)的貢獻(xiàn)最大，其次是穗粒數(shù)。

2.2 不同氮肥水平下不同類型水稻加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的比較

由表2可知，隨著施氮量的增加，糙米率、精米率、整精米率、堊白度呈上升趨勢(shì)，鹽粳237的糙米率顯著低于其他品種，精米率表現(xiàn)為沈稻505>鹽粳 662> 鹽豐47>鹽粳468>鹽粳237，其中鹽粳662、沈稻505差異不顯著，鹽豐47顯著高于鹽粳468和鹽粳237。整精米率表現(xiàn)為鹽豐47>鹽粳662>沈稻505>鹽粳468>鹽粳237。堊白粒率、白度隨氮肥的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，透明度、精白度隨氮肥增加有下降趨勢(shì)。鹽粳468和鹽粳237的白度、精白度、粒型顯著高于其他品種，鹽粳468、鹽粳237的堊白粒率、堊白度高于鹽豐47、鹽粳662、沈稻505。除透明度外，加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)受品種影響大于氮肥水平（品種F值大于氮肥水平F值），其中糙米率、堊白粒率、堊白度、粒型受氮肥水平影響差異不顯著。

2.3 不同氮肥水平下不同類型水稻蒸煮食味品質(zhì)的比較

由表3可知，N0、N1水平下蛋白質(zhì)含量較低，兩者無(wú)顯著差異，N1、N2、N3施氮量下蛋白質(zhì)含量隨氮肥量的增加呈上升趨勢(shì)。N3水平下直鏈淀粉含量顯著低于其他施氮水平，說(shuō)明高氮水平下直鏈淀粉含量有下降趨勢(shì)。脂肪酸含量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在N1、N2水平下最高，顯著高于N0處理，說(shuō)明適量氮肥的施入有利于脂肪酸的積累。鹽粳468、鹽粳237的蛋白質(zhì)含量顯著低于其他品種，而脂肪酸含量顯著高于其他品種;鹽粳468、鹽粳237的食味值也較高，其中鹽粳468食味值顯著高于沈稻505，而其他品種間食味值差異不顯著。沈稻505直鏈淀粉含量顯著高于鹽粳468，其他品種間差異不顯著。食味值較高的鹽粳468和鹽粳237整體表現(xiàn)為具有低蛋白質(zhì)含量、低直鏈淀粉含量和高脂肪酸含量的特點(diǎn)。蛋白質(zhì)、脂肪酸含量主要受品種影響，達(dá)極顯著水平，同時(shí)受氮素水平影響，達(dá)顯著水平。直鏈淀粉含量受氮素水平影響顯著，受品種影響較小。

由表4可知，米飯的蒸煮食味評(píng)分受氮素水平、品種以及氮素和品種互作的影響達(dá)極顯著水平，影響程度表現(xiàn)為氮素水平>品種>兩者互作。隨著施氮水平的增加，米飯香氣、光澤地得分逐漸下降，完整性呈現(xiàn)相反趨勢(shì); 綜合分值、味道、口感的得分呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)。在不同氮素水平下，綜合分值、味道、口感的得分表現(xiàn)為N1>N0>N2>N3，且N0、N2、N3差異均顯著，說(shuō)明低氮條件下有利于蒸煮食味品質(zhì)的提高。鹽粳468和鹽粳237的綜合分值、香氣、光澤、完整性、味道的得分差異均不顯著，二者的綜合分值、香氣、光澤、味道的得分顯著高于其他品種，鹽粳468的口感的得分顯著高于鹽粳237。品種間綜合評(píng)分表現(xiàn)為鹽粳237=鹽粳468>鹽豐47>鹽粳662>沈稻505，完整性有著相反的趨勢(shì)，香氣、光澤、味道、口感的得分均表現(xiàn)為鹽粳468>鹽粳237>鹽豐47>鹽粳662>沈稻505。

由表5可知，不同氮素水平下米飯的硬度隨氮素水平的提高有增加趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著;在高氮處理下，黏度顯著低于零氮和中氮處理;不同氮素處理下彈性差異不顯著。鹽粳468的硬度顯著高于其他品種，鹽粳237黏度顯著低于其他品種，其他品種間差異不顯著，同時(shí)各品種間的彈性無(wú)顯著差異。米飯硬度主要受品種影響，且氮素與品種的互作影響高于品種;黏度受品種和氮素水平的影響均極顯著，互作影響不顯著;氮素水平和品種以及兩者互作對(duì)彈性影響較小。

2.4 不同施氮量下米飯食味品質(zhì)與產(chǎn)量的關(guān)系

如表6所示，不同施氮量下，米飯的綜合分值與結(jié)實(shí)率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著。

如圖1所示，根據(jù)施氮量與產(chǎn)量和米飯綜合分值的關(guān)系擬合了一元二次曲線（r2均大于0.99）。根據(jù)方程得出優(yōu)質(zhì)食味的適宜施氮量為74.75 kg/hm2，對(duì)應(yīng)的綜合評(píng)分為77.24;高產(chǎn)的最佳施氮量為295.79 kg/hm2，對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量為10 762.79 kg/hm2。高產(chǎn)最優(yōu)施氮量下米飯綜合分值為57.69;優(yōu)質(zhì)食味形成所需適宜施氮量要低于高產(chǎn)適宜施氮量的74.73%，食味最適施氮量下對(duì)應(yīng)產(chǎn)量?jī)H為 8 295.38 kg/hm2，減產(chǎn)22.9%。本試驗(yàn)中相同施氮量下產(chǎn)量和品質(zhì)有著相反的趨勢(shì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)相互矛盾，因此找到同時(shí)協(xié)調(diào)產(chǎn)量與品質(zhì)的栽培措施顯得尤為重要。

3 討論與結(jié)論

3.1 施氮量對(duì)濱海稻區(qū)粳稻產(chǎn)量的影響

前人關(guān)于氮肥對(duì)產(chǎn)量的影響做了大量研究，普遍認(rèn)為一定范圍內(nèi)施氮會(huì)提高產(chǎn)量，產(chǎn)量與氮肥水平呈二次曲線關(guān)系[7-8]，同時(shí)顯著影響籽粒產(chǎn)量構(gòu)成因素[9]。本研究認(rèn)為，氮素水平顯著影響水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，對(duì)產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質(zhì)量、穗數(shù)的影響均達(dá)極顯著水平。產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、穗數(shù)隨著氮肥的增加而增加，結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量有相反趨勢(shì)。鹽粳237、鹽粳468屬于穗粒型品種，鹽豐47、鹽粳662、沈稻505屬于穗數(shù)型品種。通徑分析結(jié)果表明，產(chǎn)量構(gòu)成因素中穗數(shù)貢獻(xiàn)最大，其次是穗粒數(shù)。

3.2 施氮量對(duì)濱海稻區(qū)粳稻品質(zhì)的影響

提高水稻蒸煮食味品質(zhì)是品質(zhì)育種的關(guān)鍵，也是當(dāng)今水稻育種的一項(xiàng)重要目標(biāo)[10]。施肥尤其是氮肥的施用對(duì)稻米品質(zhì)有著重要影響，也是協(xié)調(diào)產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)鍵栽培措施。本試驗(yàn)結(jié)果表明，除透明度外，加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)受品種影響大于氮肥水平。米飯的蒸煮食味評(píng)分受氮素水平、品種以及氮素和品種互作的共同影響達(dá)極顯著水平，影響程度表現(xiàn)為氮素水平>品種>兩者互作。氮素水平的提高有利于加工品質(zhì)的提高，但稻米的外觀品質(zhì)、米飯的蒸煮食味品質(zhì)明顯變劣，這與侯紅燕等的研究結(jié)果[11-12]一致。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，蛋白質(zhì)、脂肪酸含量受品種本身影響高于氮素水平，直鏈淀粉含量受氮素水平影響較大，受品種遺傳力影響較小。這與米鐵柱等的研究結(jié)論[3]不一致，可能是由于所選試材本身品種特性差異較大。前人關(guān)于施氮量對(duì)直鏈淀粉含量的影響有不同研究結(jié)論[5，13-16]。本試驗(yàn)中高氮水平下直鏈淀粉含量顯著下降，而其他氮肥處理間差異不顯著，本試驗(yàn)結(jié)果表明在氮肥水平偏低情況下氮肥對(duì)直鏈淀粉含量影響較小，當(dāng)施氮量達(dá)到一定水平后會(huì)顯著降低直鏈淀粉含量。以上研究結(jié)果的不同，可能是由于各地品種對(duì)肥料的響應(yīng)不一致和試驗(yàn)所處的溫光環(huán)境的差異造成的。

3.3 不同氮素水平下濱海稻區(qū)粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)系

本試驗(yàn)結(jié)果表明，米飯的綜合評(píng)分與結(jié)實(shí)率呈正相關(guān)關(guān)系，這與趙飛的研究結(jié)論[17]一致，在生產(chǎn)中應(yīng)采取措施提高結(jié)實(shí)率，確保籽粒充實(shí)。王琦研究認(rèn)為，提高穗數(shù)和降低每穗粒數(shù)有助于粳稻蒸煮食味品質(zhì)的改善[10]。而本試驗(yàn)中綜合評(píng)分與穗數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，這可能與試材品種特性有關(guān)，綜合評(píng)分較優(yōu)的2個(gè)品種鹽粳468和鹽粳237屬于大穗型品種，分蘗力一般，因此相關(guān)分析中表現(xiàn)為與穗數(shù)的顯著相關(guān)性，應(yīng)進(jìn)一步增加試材數(shù)量，加大產(chǎn)量構(gòu)成因素與品質(zhì)關(guān)系的研究。

低氮水平下有利于食味品質(zhì)的形成[18]，優(yōu)質(zhì)食味形成所需適宜施氮量要遠(yuǎn)低于高產(chǎn)適宜的施氮量[1]，但低氮條件下勢(shì)必會(huì)減產(chǎn)，這對(duì)于大部分稻農(nóng)是難以接受的，同時(shí)對(duì)糧食安全是不利的。為實(shí)現(xiàn)真正意義上的優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化施肥方式，研發(fā)出在保持或增加產(chǎn)量的前提下又能提高食味的最佳施肥方式。唐健等研究認(rèn)為，180 kg/hm2 的施氮量可使機(jī)插優(yōu)質(zhì)雙季晚稻優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)達(dá)到較好的協(xié)調(diào)統(tǒng)一[16]。彭顯龍等以五優(yōu)稻4號(hào)為材料，認(rèn)為氮量過高不利于水稻高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)，在水稻豐產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的情況下，氮肥用量在91～104 kg/hm2 比較合適[8]。由于試驗(yàn)品種生育期和基礎(chǔ)地力差異，以上研究均是在氮肥施用量較低情況下實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)與高產(chǎn)協(xié)調(diào)的。本試驗(yàn)在遼寧濱海稻區(qū)進(jìn)行，土壤類型為濱海鹽漬土，由于土壤黏重，春季低溫，鹽堿脅迫等不利于根系吸收氮素的原因，前期基蘗氮肥的施入有助于緩苗和莖蘗早生快發(fā)，確保足夠穗數(shù)以保證高產(chǎn)，因此實(shí)踐中往往會(huì)增加氮肥的投入尤其是基蘗肥的投入。為了提高氮肥利用率，進(jìn)一步提升產(chǎn)量與品質(zhì)，應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)濱海稻區(qū)土壤改良，改善土壤耕性和土壤結(jié)構(gòu)。徐銓等研究認(rèn)為，食味品質(zhì)改良的關(guān)鍵在于縮小二次枝梗粒與一次枝梗粒的差異，這也是產(chǎn)量和品質(zhì)特別是食味品質(zhì)同步提高的合力點(diǎn)[19]。應(yīng)加快品質(zhì)育種研究，選育食味品質(zhì)、蛋白質(zhì)含量、淀粉分子結(jié)構(gòu)對(duì)氮肥和非生物脅迫不敏感的品種，同時(shí)針對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、土壤條件和年份選擇食味品質(zhì)穩(wěn)定性高的品種。

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