不同施氮量和氮肥運籌對‘滬旱61’產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響

侯丹平,譚金松,畢慶宇,劉國蘭,余新橋,羅利軍,畢俊國

(上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心,上海201106)

氮肥是影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素之一,對水稻增產(chǎn)有重要作用,但過量的氮肥施用及不合理的施肥方式不僅增加了生產(chǎn)成本,而且降低了稻田氮肥利用率[1]。據(jù)調(diào)查,我國的氮肥利用率僅為30%—35%[2],因氮肥流失而引起的農(nóng)田環(huán)境污染已經(jīng)引起了廣泛關注。

金樹權等[3]認為:在重施基肥的基礎上采用前氮后移的肥料運籌能夠平衡農(nóng)田營養(yǎng)狀況,提高水稻的成穗率和產(chǎn)量,改善品質(zhì),并且可以減少因低溫等環(huán)境因素造成的不良影響。朱永波等[4]認為:增施氮肥提高了稻米的糙米率、整精米率和蛋白質(zhì)含量,同時也提高了堊白粒率和堊白度,雖然改善了稻米的加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì),但卻降低了外觀品質(zhì)。唐健等[5]認為:在機插優(yōu)質(zhì)晚稻中,適當增施氮肥可改善加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮和營養(yǎng)品質(zhì)。李子昂[6]研究發(fā)現(xiàn):在生育后期追施穗肥,不但增加了有效分蘗的數(shù)量,水稻籽粒的堊白粒率和堊白度也有所降低,增產(chǎn)的同時改善了稻米的外觀品質(zhì)。

‘滬旱61’是由上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心選育出來的新型節(jié)水抗旱稻品種,具有節(jié)水抗旱性好、抗倒性強、米質(zhì)優(yōu)良等特點,目前已在上海市金山區(qū)、崇明區(qū)、奉賢區(qū)等地廣泛種植[7]。本試驗研究不同施氮量及氮肥運籌對‘滬旱61’產(chǎn)量及稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響,以期篩選出在水直播干旱管理(以下簡稱:水種旱管)條件下適宜‘滬旱61’的氮肥施用方案,為‘滬旱61’的推廣提供理論依據(jù),并為農(nóng)戶提供栽培技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試品種

試驗于2019年在上海市農(nóng)業(yè)科學院莊行綜合試驗站進行,前茬為冬閑地,土壤質(zhì)地為黏壤土,供試水稻品種為‘滬旱61’(由上海市農(nóng)業(yè)生物基因中心提供)。

1.2 試驗設計

隨機區(qū)組試驗,設置7個氮肥處理,施氮量以及氮肥運籌如表1所示,其中N0為對照,N1、N3、N5處理為氮肥只作基肥施用,N2、N4、N6處理為前氮后移,每處理3次重復,共21個小區(qū),每個小區(qū)36 m2。采用大田水種旱管的方式進行人工穴播,5月27日播種,每穴2—3粒,穴距為20 cm×23 cm,出苗后人工間苗,留長勢較好的一株,8月16日施促花肥。磷鉀肥按P2O5120 kg∕hm2和K2O 192 kg∕hm2于播種前作基肥一次性施入,水分及田間管理方式見表2。

表1 不同處理的施氮量及氮肥運籌Table 1 Nitrogen application rate and management of different treatments

表2 田間管理措施Table 2 Field management measures

1.3 測定項目與方法

1.3.1 SPAD值測定

自水稻播種后第7周開始,每7 d用SPAD儀定點測量不同處理頂3葉的葉綠素相對含量SPAD值。

1.3.2 考種與產(chǎn)量

測定各處理的單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)、結實率、千粒重,計算理論產(chǎn)量,實測計產(chǎn)。

1.3.3 稻米品質(zhì)

水稻收獲2個月后,待品質(zhì)穩(wěn)定,按照《GB∕T 17891—1999優(yōu)質(zhì)稻谷》標準測定其加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。

1.3.3.1 加工品質(zhì)

加工品質(zhì)包括糙米率、精米率、整精米率。

糙米率=稻谷去穎殼的糙米質(zhì)量∕樣品稻谷質(zhì)量×100%;

精米率=糙米出精后所得精米質(zhì)量∕樣品稻谷質(zhì)量×100%;

整精米率=達到完整精米粒平均長度五分之四以上的米粒質(zhì)量∕樣品稻谷質(zhì)量×100%。

1.3.3.2 外觀品質(zhì)

根據(jù)糙米的外觀特性,將其分為完善粒、青粒、銹斑粒和堊白粒。

完善粒:正常成熟的具有該品種特有粒形和光澤的籽粒;青粒:米粒外表顏色呈青綠色,占總表面積的二分之一以上;銹斑粒:米粒外表顏色呈鐵銹色,占總表面積的二分之一以上。堊白是籽粒上白色不透明部分,按照堊白在籽粒上的發(fā)生位置,將其分為腹白粒、心白粒、背白粒和基白粒。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excle 2013軟件處理數(shù)據(jù),繪制表格。采用SPSS軟件進行方差分析,采用Sigmaplot 11.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構成因素

由表3可知:與N0處理相比,N4、N6處理的‘滬旱61’產(chǎn)量分別提高了24.13%和12.94%。在同一施氮水平上,前氮后移處理的產(chǎn)量與氮肥只作基肥施用處理的產(chǎn)量有所差異。施氮量為120 kg∕hm2時,N2處理的產(chǎn)量比N1處理減少了3.18%;施氮量為240 kg∕hm2和360 kg∕hm2時,N4、N6處理的產(chǎn)量比N3、N5處理分別提高了20.97%和9.13%。

表3 不同氮肥處理對‘滬旱61’產(chǎn)量及其構成因素的影響Table 3 Effecst of different nitrogen treatments on yield and its components of‘Huhan 61’

從產(chǎn)量構成因素分析,與N0處理相比,‘滬旱61’在N4、N6處理下的穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花數(shù)顯著增加,N2處理的千粒重顯著減小,各處理之間的結實率無顯著差異,N4、N6處理的產(chǎn)量顯著提高,說明與N0處理相比,產(chǎn)量增加的主要原因是總穎花數(shù)的增加。在同一施氮水平上,采用前氮后移的處理N2、N4、N6比氮肥只作基肥施用的處理N1、N3、N5的穗數(shù)、每穗粒數(shù)多,其中在施氮量為240 kg∕hm2和360 kg∕hm2時,N4、N6處理的總穎花數(shù)比N3、N5處理顯著提高了35.36%和20.00%,結實率、千粒重無顯著差異,說明與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理主要通過提高總穎花數(shù)來提高產(chǎn)量。

2.2 葉片SPAD值

由圖1可知:N0處理的‘滬旱61’最上完全展開葉的SPAD值在整個生育期內(nèi)均處于最低或較低水平,其他6種處理的葉片SPAD值在前期差異不大,后期差異逐漸明顯。具體表現(xiàn)為前氮后移的處理N2、N4、N6葉片SPAD值顯著大于氮肥只作基肥施用的處理N1、N3、N5,并且在同一施氮水平上,施氮量越多的處理葉片SPAD值越大。

2.3 干物質(zhì)量

圖1 不同氮肥處理對‘滬旱61’葉片SPAD值的影響Fig.1 Effects of different nitrogen treatments on SPAD value of leaves of‘Huhan 61’

由圖2可知:在4個主要生育期內(nèi),與N0處理相比,‘滬旱61’在施氮處理下的莖、葉干物質(zhì)量均有所提高,且施氮量越多,干物質(zhì)量增加越明顯。在4個主要生育期內(nèi),同一施氮水平下不同處理的水稻莖部干物質(zhì)量無顯著差異。氮肥只作基肥施用的處理水稻葉片干物質(zhì)量在分蘗期、拔節(jié)期時大于前氮后移處理,在抽穗期、成熟期時小于前氮后移處理。成熟期時,施氮處理的水稻穗部干物質(zhì)量均顯著大于N0處理,在施氮量為120 kg∕hm2和360 kg∕hm2時,兩種氮肥運籌的穗部干物質(zhì)量無顯著差異;施氮量為240 kg∕hm2時,前氮后移處理的水稻穗部干物質(zhì)量顯著大于氮肥只作基肥施用的處理。

圖2 不同氮肥處理對‘滬旱61’莖、葉和穗部干物質(zhì)量的影響Fig.2 Effects of different nitrogen treatments on dry matter weight of stem,leaf and ear of‘Huhan 61’

2.4 稻米品質(zhì)

2.4.1 加工品質(zhì)

由表4可知:與N0處理相比,‘滬旱61’稻米在施氮處理下的糙米率有所提高,但未達到顯著水平;施氮量為120 kg∕hm2的N1、N2處理的‘滬旱61’稻米精米率和整精米率顯著高于N0處理;施氮量為240 kg∕hm2時,前氮后移處理N4的‘滬旱61’稻米整精米率顯著小于N3處理;施氮量為360 kg∕hm2時,前氮后移處理N6的‘滬旱61’稻米精米率和整精米率均顯著小于N5處理。

表4 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米加工品質(zhì)的影響Table 4 Effects of different nitrogen treatments on processing quality of‘Huhan 61’rice %

2.4.2 外觀品質(zhì)

由表5可知:與N0處理相比,N3處理的‘滬旱61’稻米完善粒率顯著增加,N2、N4、N5、N6處理顯著減小。在3個施氮水平下,‘滬旱61’稻米在前氮后移N2、N4、N6處理下的青粒率顯著大于N1、N3、N5處理,堊白粒率顯著小于N1、N3、N5處理。不同氮肥處理的‘滬旱61’稻米銹斑粒率無顯著差異。

表5 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米外觀品質(zhì)的影響Table 5 Effects of different nitrogen treatments on appearance quality of‘Huhan 61’rice %

2.4.3 堊白類型比例

由圖3可知:所有處理的‘滬旱61’稻米的腹白粒占總堊白粒的比例最大,心白粒次之,基白粒最小。與N0處理相比,施氮量為120 kg∕hm2的N1、N2處理的‘滬旱61’稻米腹白米所占比例較大,心白米所占比例較小。N3、N4、N5處理的‘滬旱61’稻米各種堊白類型粒率與N0處理相比差異不大,N6處理的腹白粒率有所減小,心白粒率有所增加。

2.4.4 粒型比例

由圖4可知:‘滬旱61’稻米在不同氮肥處理下各堊白類型中腹白粒最多,達總粒數(shù)的50%以上,其次是完善粒和心白粒,青粒、銹斑粒、背白粒、基白粒所占比例均較小。不同氮肥運籌對‘滬旱61’稻米青粒率的影響較明顯,在3個施氮水平下,與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理的青粒率顯著增加。

圖3 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米不同類型堊白粒率的影響Fig.3 Effects of different nitrogen treatments on chalkiness rate of different types of‘Huhan 61’rice

圖4 ‘滬旱61’稻米在不同氮肥處理下的粒型分布Fig.4 Grain type distribution of‘Huhan 61’rice under different nitrogen treatments

3 討論

3.1 不同氮肥處理對‘滬旱61’產(chǎn)量及其構成因素的影響

前人研究表明:當純氮施用量為240 kg∕hm2、基肥與蘗肥的施用比例為8∶2時,優(yōu)質(zhì)粳米的有效穗數(shù)顯著增加,產(chǎn)量顯著提高[8];基蘗肥、促花肥、?；ǚ什⑹┑哪Ｊ娇捎行岣咚井a(chǎn)量,且施氮量越多,增產(chǎn)效果越顯著,其主要是因為穗數(shù)及穗粒數(shù)增加較明顯,結實率和粒重受氮素影響小[9],這與本研究結果一致。夏瓊梅等[10]以‘會粳7號’和‘楚粳28號’為材料研究也發(fā)現(xiàn):在當?shù)爻Ｒ?guī)施肥量270 kg∕hm2的基礎上,減少施氮量并采用前氮后移的氮肥運籌,水稻成穗率提高,產(chǎn)量增加,當純氮用量為162 kg∕hm2且全部用于促花肥和?；ǚ蕰r,可獲得最高產(chǎn)量。與常規(guī)插秧淹水栽培相比,本試驗在施氮量為240 kg∕hm2(當?shù)爻Ｒ?guī)施氮量)條件下采用水種旱管方式,‘滬旱61’的生育期縮短了3 d,這可能是因為水直播在傳統(tǒng)插秧的基礎上省略了移栽插秧這一步驟,避免了秧苗返青所需的時間,縮短了生育期。本研究表明:與不施氮肥相比,‘滬旱61’的產(chǎn)量隨著施氮水平的提高顯著增加,且與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理的結實率、千粒重無顯著變化,但總穎花量顯著增加,產(chǎn)量顯著提高?？梢?合適的氮肥運籌可以促進總穎花量的增加,從而有助于提高產(chǎn)量。

3.2 不同氮肥處理對‘滬旱61’葉片SPAD值及各部位干物質(zhì)量的影響

姜紅芳等[11]認為:平衡的施肥方式能控制干物質(zhì)生產(chǎn),提高灌漿期的光合生產(chǎn)能力,提高水稻產(chǎn)量。夏瓊梅等[10]認為:氮肥減量后移能夠延長稻穗分化期,增加總?cè)~面積和高效葉面積率,提高群體生長率和抽穗后干物質(zhì)積累量,構建水稻高質(zhì)量群體。本研究表明:與不施氮肥相比,施氮量越高,‘滬旱61’葉片SPAD值及莖、葉、穗部干物質(zhì)量越高,與前人研究結果一致。另有研究表明:在水稻生產(chǎn)中不施入基蘗肥,氮素全部用作穗肥時,投入最少,產(chǎn)出最多[12]。本研究發(fā)現(xiàn):與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理對水稻葉片SPAD值和葉片干物質(zhì)量、穗部干物質(zhì)量有促進作用,成熟期時各氮肥處理的穗部干物質(zhì)量表現(xiàn)趨勢與產(chǎn)量一致,說明施氮量越高,群體質(zhì)量越大,適宜的氮肥運籌可以提高葉片活力,有助于改善群體質(zhì)量,增加穗部干物質(zhì)量。

3.3 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米品質(zhì)的影響

有研究表明,低氮處理下水稻籽粒灌漿速率高于高氮處理,稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)較優(yōu)[12]。在節(jié)水灌溉條件下,氮肥施用量為110 kg∕hm2時可獲得較好的株型結構和稻米品質(zhì)[13];施氮量為180 kg∕hm2時,雙季晚稻的糙米率、精米率和整精米率最高,隨施氮量的增加,其堊白粒率和堊白度降低,蛋白質(zhì)含量和膠稠度增加,直鏈淀粉含量減少,崩解值下降,消減值增加[14]。本研究表明:施氮量為120 kg∕hm2時,‘滬旱61’稻米的精米率、整精米率最高,隨著氮肥施用量的增加,稻米加工品質(zhì)下降,說明施氮量過高會影響加工品質(zhì)。與不施氮肥處理相比,‘滬旱61’稻米的完善粒率在施氮量為240 kg∕hm2且氮肥只作基肥施用的處理下顯著增加,而施氮量為360 kg∕hm2的2種處理完善粒率均顯著減小,說明增施氮肥并不利于完善粒率的增加。

有研究發(fā)現(xiàn),水稻幼穗分化前期施用穗肥,可獲得較好的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)、較高的直鏈淀粉含量、適宜的膠稠度和蛋白質(zhì)含量[15]。在相同的條件下,隨著穗肥施用期推遲,可獲得較好的外觀品質(zhì)、蒸煮和營養(yǎng)品質(zhì),同時獲得高產(chǎn)[16]。本研究發(fā)現(xiàn):在同一施氮水平下,與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理的糙米率無顯著差異,精米率、整精米率減少或顯著減少,完善粒率、堊白粒率顯著減少,青粒率顯著增加,說明施用促花肥會降低‘滬旱61’稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。這與前人研究結果不同,可能是品種特性、氣候變化、種植區(qū)域之間的差異所致。