氮素穗肥運(yùn)籌方式對雜交晚粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

周乾聰 陳 樂 羅 亢 劉夢潔 宋永蘋 謝小兵 曾勇軍

（作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江西省作物生理生態(tài)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江西農(nóng)業(yè)大學(xué)雙季稻現(xiàn)代化生產(chǎn)協(xié)同創(chuàng)新中心，330045，江西南昌）

近年來，人們對粳米的需求日益增長，粳稻生產(chǎn)得到快速發(fā)展，我國成為世界上粳稻種植面積最大、總產(chǎn)量最高的國家[1]。南方稻區(qū)是我國重要的水稻主產(chǎn)區(qū)，種植面積約占全國水稻種植總面積的80%，雙季稻是該地區(qū)主要的種植制度，在南方稻區(qū)發(fā)展粳稻，推行“秈改粳”是增加粳稻種植面積和粳米產(chǎn)量的主要途徑，是保障我國糧食安全的重要戰(zhàn)略[2]。秈粳雜交稻是雙季稻區(qū)主栽的粳稻類型，其特點(diǎn)是產(chǎn)量高，但稻米品質(zhì)較差，難以滿足人們的消費(fèi)需求[3]。典型粳稻通常有較高的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]，但作為晚稻在南方雙季稻區(qū)種植的適宜栽培措施尚不明確。因此，在南方雙季稻區(qū)開展典型粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)優(yōu)栽培技術(shù)研究具有重要意義。

氮素是植物三大營養(yǎng)元素之一，對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)有重要影響，合理的氮素穗肥運(yùn)籌能以較少的氮肥實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)。關(guān)于氮肥對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，前人[4-7]進(jìn)行了大量研究，不同穗肥運(yùn)籌對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響也有較多報(bào)道。秦儉等[8]對2個(gè)中秈稻品種研究表明，低促花肥:高?；ǚ?1:3時(shí)葉片直立，凈光合速率較高，能獲得較高產(chǎn)量。徐紅等[9]認(rèn)為，生產(chǎn)上倒3葉期之前施用穗肥有利于高產(chǎn)，倒4葉期施穗肥，產(chǎn)量高且不影響加工品質(zhì)和食味值。陳建明等[10]以常規(guī)粳稻南粳9108為材料研究表明，以總氮肥用量的30%用作穗肥，于始穗前 1周施用，或以總氮肥用量的 40%用作穗肥，于始穗前3周和前1周2次施用為宜。余鋒等[11]以秈粳雜交稻甬優(yōu)15為材料研究認(rèn)為，幼穗分化Ⅱ期之前施用穗肥，水稻加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)較好，膠稠度和蛋白質(zhì)含量適宜。由此可見，不同類型水稻的最佳穗肥運(yùn)籌方式差異較大，且目前關(guān)于穗肥運(yùn)籌的研究以秈稻為主，對雙季稻區(qū)的粳稻研究較少，尤其是優(yōu)質(zhì)雜交晚粳稻的需肥特征尚未明確。因此，本研究以優(yōu)質(zhì)雜交粳稻申優(yōu)26為材料，研究不同氮素穗肥運(yùn)籌方式對雜交晚粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為雙季稻區(qū)優(yōu)質(zhì)雜交粳稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年在江西省上高縣泗溪鎮(zhèn)曾家村（115°6′52″ E，28°16′42″ N）進(jìn)行。前茬為早秈稻，冬季種植油菜。土壤地力中上等，耕層（0～20cm）土壤有機(jī)質(zhì) 31.3g/kg，全氮 2.57g/kg，堿解氮89.8mg/kg，速效磷11.7mg/kg，速效鉀66.3mg/kg，pH 5.9。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試水稻品種為雜交粳稻申優(yōu)26，米質(zhì)達(dá)到國家《優(yōu)質(zhì)稻谷》標(biāo)準(zhǔn) 2級(jí)。試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組排列，設(shè)置4種氮素穗肥運(yùn)籌方式（SF0，不施穗肥；SF1，倒2葉期施穗肥60kg/hm2；SF2，倒4葉期施穗肥60kg/hm2；SF3，倒2葉、倒4葉期分別施穗肥30kg/hm2）（表1），以SF0為對照，每個(gè)處理3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積40m2。于6月26日播種，采用機(jī)插秧專用秧盤（58cm×23.5cm）和水稻專用育秧基質(zhì)育秧，每盤用種量60～70g（干谷），秧齡22d，人工模擬機(jī)插，每穴3～4本。4個(gè)處理的基肥（移栽前1d）和分蘗肥（移栽后7d）的施氮量均為100和50kg/hm2；磷肥（P2O5）施用量105kg/hm2，全部作基肥；鉀肥（K2O）施用量168kg/hm2，按基肥:穗肥（倒2葉期）=5:5施用。各小區(qū)間作田埂分隔，用塑料膜包埋埂體，防止串水串肥，并單獨(dú)排灌。按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培技術(shù)進(jìn)行水分管理與病蟲草害防治。

表1 各處理施氮量Table 1 The nitrogen application rate of different treatments kg/hm2

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子 于成熟期，每小區(qū)調(diào)查200穴水稻的有效穗數(shù)，計(jì)算每穴平均有效穗數(shù)。每個(gè)小區(qū)按平均有效穗數(shù)取有代表性的6穴，人工脫粒，再用水漂法分離實(shí)粒和秕粒，干燥后用數(shù)粒儀計(jì)數(shù)。將實(shí)粒和秕粒烘干至恒重并稱重，考察樣品穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重等指標(biāo)。從每個(gè)小區(qū)中心割200穴用于測產(chǎn)，折算成14.5%含水量的實(shí)收產(chǎn)量。

1.3.2 干物質(zhì)及收獲指數(shù) 分別于齊穗期和成熟期，按各時(shí)期平均有效穗數(shù)，從每個(gè)小區(qū)中選出6株生長均勻的代表性水稻，按莖、葉和穗分開裝袋，在105℃下殺青30min，80℃烘干至恒重后稱重。各時(shí)期干物質(zhì)量為莖、葉、穗干物質(zhì)量的總和。

表觀轉(zhuǎn)化率（%）=（齊穗期莖葉干重-成熟期莖葉干重）/籽粒干重×100；花后干物質(zhì)生產(chǎn)比例（%）=花后干物質(zhì)積累/成熟期干物質(zhì)量×100。

1.3.3 稻米品質(zhì)及RVA譜特性 曬干、去除雜質(zhì)和空秕粒的稻谷避光干燥存放 3個(gè)月，依照《GB/T 17891-2017優(yōu)質(zhì)稻谷》測定稻米的糙米率、精米率、整精米率、粒長、粒寬、長寬比、堊白粒率和堊白度。采用碘藍(lán)比色法測定稻米直鏈淀粉含量，采用凱氏定氮法測定粗蛋白含量，粗蛋白含量（%）=稻米全氮含量×5.95，采用米飯食味計(jì)（型號(hào)STA1A，日本佐竹SATAKE公司）測定米飯食味值。

采用 3-D型黏度速測儀（澳大利亞 Newport Scientific儀器公司）測定稻米淀粉RVA譜，用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套軟件進(jìn)行分析。RVA譜特征值主要用峰值黏度、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）、回復(fù)值（最終黏度―熱漿黏度）、峰值時(shí)間和糊化溫度表示。RVA黏度用黏滯值（RVU）表示。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及作圖，采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行其他統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響

由表 2可知，不同氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子均有顯著影響。與SF0處理相比，SF1、SF2和SF3處理產(chǎn)量均顯著增加，分別增加了10.88%、11.08%和12.73%，但3種穗肥運(yùn)籌處理間無顯著差異。穗肥的施用主要通過增加有效穗數(shù)和穗粒數(shù)來提高產(chǎn)量。與SF0處理相比，SF1、SF2和SF3處理有效穗數(shù)分別增加了0.65%、3.89%和 5.40%；穗粒數(shù)分別增加了 7.00%、13.06%和11.71%；總穎花量分別增加了 7.65%、17.41%和17.68%。

表2 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因子的影響Table 2 Effects of nitrogen panicle fertilizer management on late Japonica rice yield and its components

2.2 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻干物質(zhì)和收獲指數(shù)的影響

由表3可知，與SF0處理相比，SF1、SF2和SF3處理晚粳稻各時(shí)期干物質(zhì)量均顯著升高，成熟期干物質(zhì)量分別增加了6.58%、7.64%和9.37%。表觀轉(zhuǎn)化率SF1處理顯著低于其他處理，表現(xiàn)為SF2＞SF0＞SF3＞SF1；而花后干物質(zhì)生產(chǎn)比例表現(xiàn)為SF0＞SF1＞SF3＞SF2，SF2處理與SF0和SF1處理之間差異顯著。施用穗肥顯著提高了晚粳稻的收獲指數(shù)，與SF0處理相比，SF1、SF2和SF3處理的收獲指數(shù)分別升高了1.78、1.33和0.57個(gè)百分點(diǎn)。

表3 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻干物質(zhì)量和收獲指數(shù)的影響Table 3 Effects of nitrogen panicle fertilizer management on late Japonica rice dry matter amount and harvest index

2.3 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻主要品質(zhì)指標(biāo)的影響

由表4可知，穗肥運(yùn)籌處理提高了晚粳稻的出糙率和精米率，但降低了整精米率。SF2處理顯著降低了堊白粒率，外觀品質(zhì)較佳。然而施用穗肥降低了蒸煮與食味品質(zhì)，與SF0處理相比，SF1、SF2和 SF3處理膠稠度分別下降 11.53%、6.72%和8.14%，差異顯著；直鏈淀粉含量分別升高了0.69、0.17和0.75個(gè)百分點(diǎn)。與SF0處理相比，不同時(shí)期施用氮素穗肥籽粒粗蛋白含量均顯著增加，食味值均顯著下降；SF1和SF3處理粗蛋白含量分別增加1.2和1.3個(gè)百分點(diǎn)，食味值分別下降9.0和9.7。

表4 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻主要品質(zhì)指標(biāo)的影響Table 4 Effects of nitrogen panicle fertilizer management on the main quality indexes of late Japonica rice

2.4 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻RVA譜特征值的影響

由表5可知，與SF0相比，施用穗肥優(yōu)質(zhì)晚粳稻 RVA譜特征值中的峰值黏度和崩解值降低，峰值時(shí)間和糊化溫度升高。3個(gè)施用穗肥處理中，SF2處理的峰值黏度、冷膠黏度、崩解值和回復(fù)值均大于SF1和SF3處理，而消減值小于SF1和SF3處理?？偠灾诘?葉施穗肥可保持晚粳稻的蒸煮與食味品質(zhì)。

表5 氮素穗肥運(yùn)籌對晚粳稻RVA譜特征值的影響Table 5 Effects of nitrogen panicle fertilizer management on the rapid viscosity analyzer (RVA) profiles of late Japonica rice

3 討論

氮素作為基肥、蘗肥施用對水稻分蘗的發(fā)生有無法替代的作用，但基肥、蘗肥過多，會(huì)使水稻前期群體過大，無效分蘗增加[12]，而氮肥后移能使穗分化期延長，高效葉比例提高，促進(jìn)穎花分化和大穗形成，同時(shí)能提高成穗率，最終使干物質(zhì)和籽粒產(chǎn)出增加[13]。本研究結(jié)果表明，與SF0相比，SF1、SF2和SF3處理的產(chǎn)量分別增加10.88%、11.08%和12.73%。說明只施氮素基肥和蘗肥不利于雜交晚粳稻高產(chǎn)形成，而應(yīng)分基肥、蘗肥和穗肥3次施用，尤其是基肥、蘗肥、促花肥和保花肥4次施用，能滿足優(yōu)質(zhì)晚粳稻全生育期的氮素供應(yīng)，有利于提高產(chǎn)量。產(chǎn)量構(gòu)成因素結(jié)果顯示，施用氮素穗肥處理的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)顯著增加，有較高的總穎花數(shù)，因此在生產(chǎn)上雜交粳稻應(yīng)分2次施用穗肥，提高總穎花量，增加庫容量。成臣等[14]研究也認(rèn)為，穗肥2次施用處理產(chǎn)量優(yōu)于穗肥1次施用處理。蔣琪等[15]對超級(jí)稻穎果發(fā)育及經(jīng)濟(jì)性狀的研究表明，合理施用氮素穗肥能使超級(jí)稻穗部經(jīng)濟(jì)性狀協(xié)調(diào)，有利于籽粒生長以及產(chǎn)量提高。李貴勇等[16]在云南以秈稻為材料研究表明，施用穗肥使葉齡期延后，水稻群體偏小，有效穗數(shù)減少，影響水稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮，并指出倒5葉期施60%+倒3葉期施40%氮肥能獲得高產(chǎn)。這與本試驗(yàn)結(jié)果有部分差異，可能與試驗(yàn)品種和試驗(yàn)地的溫光資源和土壤肥力差異較大有關(guān)。

本研究結(jié)果表明，不同時(shí)期施用氮素穗肥稻米的出糙率、精米率和粗蛋白含量均增加，說明倒2葉和倒4葉施氮素穗肥均能改善稻米的加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。這與萬靚軍等[17-18]研究結(jié)果一致。外觀品質(zhì)也受氮源穗肥的影響，且表現(xiàn)為早施（倒4葉期）對優(yōu)質(zhì)雜交粳稻外觀品質(zhì)影響不大，而晚施（倒2葉期）堊白粒率和堊白度均升高，外觀品質(zhì)變差。這與陳夢云等[19]研究結(jié)果較為一致，外觀品質(zhì)因氮素基蘗肥占總施氮量的比例不同而異，提高穗肥占比會(huì)降低稻米外觀品質(zhì)，幼穗分化Ⅱ期前施用穗肥，稻米的外觀品質(zhì)較好。胡群等[6]對2個(gè)常規(guī)粳稻品種的研究表明，堊白粒率和堊白度均隨著氮素基蘗肥比例的降低呈先增加后減小的趨勢。而朱建方等[20]和周瑞慶[21]認(rèn)為，增加后期氮素投入能降低堊白粒率和堊白度，改善外觀品質(zhì)。這可能與其研究對象獨(dú)特的品種特性或不同氮素基蘗肥條件有關(guān)，需對不同品種的水稻外觀品質(zhì)做進(jìn)一步研究。粗蛋白含量是稻米營養(yǎng)品質(zhì)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，本研究表明，施用氮素穗肥和穗肥施用時(shí)期推后均會(huì)提高粗蛋白含量，這與前人[14,17]研究結(jié)果基本一致。蒸煮與食味品質(zhì)是人們最關(guān)注的品質(zhì)之一，膠稠度、直鏈淀粉含量和淀粉 RVA譜特性是評(píng)價(jià)稻米蒸煮與食味品質(zhì)的主要指標(biāo)，而食味值是食味品質(zhì)的重要綜合指標(biāo)。胡群等[6]研究認(rèn)為，隨著穗肥比例的增加，口感、味道和食味值均呈遞減趨勢，峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度減小，而消減值增大。萬靚軍等[18]認(rèn)為，推遲穗肥葉齡期直鏈淀粉含量和膠稠度均降低，適當(dāng)減少穗肥比例能提高稻米淀粉黏性，且相應(yīng)推遲氮素穗肥葉齡期稻米黏滯性最佳，本研究與其有一定差異，可能與氮素對不同品種水稻的淀粉特性作用程度不同或環(huán)境的差異有關(guān)。因此，關(guān)于優(yōu)質(zhì)雜交粳稻作為晚稻在南方雙季稻區(qū)種植的需肥特性還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

施用氮素穗肥有利于提高雜交晚粳稻的產(chǎn)量，但米質(zhì)變差。氮素穗肥分倒2葉期和倒4葉期2次施用可獲得最高產(chǎn)量，而氮素穗肥于倒4葉期一次性施用能兼顧優(yōu)質(zhì)雜交粳稻產(chǎn)量和米質(zhì)。