減量側(cè)深施肥對里下河地區(qū)單季粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

姜恒鑫 黃恒 汪源 趙燦 王維領(lǐng) 霍中洋

（揚州大學農(nóng)學院/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室/江蘇省作物栽培生理重點實驗室/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，江蘇 揚州 225009；第一作者：1078014828@qq.com；*通訊作者：huozy69@163.com）

水稻是我國的主要糧食作物之一，有65%以上人口以稻米為主食。2021 年我國水稻種植面積為2 992.1萬hm2，較2020 年減少15.5 萬hm2，占糧食作物面積的25.45%，水稻產(chǎn)量為21 284.3 萬t，較2020 年增加98.3萬t，占糧食產(chǎn)量的30.92%。

氮肥對我國水稻產(chǎn)量提高發(fā)揮著重要作用。我國氮肥消費量占世界氮肥總量的30%，水稻生產(chǎn)消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37%[1]。而我國氮肥吸收利用率僅為30%～35%，比發(fā)達國家低15～20個百分點[2]。氮肥的過度使用不僅造成資源浪費，更加重了農(nóng)業(yè)面源污染[3]。我國大部分地方水稻施肥方式以人工撒施為主，勞動強度大，肥料利用率低。側(cè)深施肥技術(shù)是指在水稻插秧的同時，將肥料條狀施于秧苗側(cè)3 cm、深5 cm 的土壤中[4]。前人對側(cè)深施肥技術(shù)進行了大量研究，認為側(cè)深施肥能夠保證水稻整個生育期對氮素的需求，顯著增加成熟期干物質(zhì)積累量，最終提高產(chǎn)量和氮肥利用率[5-10]。本研究立足于里下河地區(qū)，以大面積推廣的優(yōu)質(zhì)食味遲熟中粳稻品種南粳9108 和南粳5718 為材料，研究側(cè)深施肥技術(shù)在不同減氮梯度下對單季粳稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響，為側(cè)深施肥技術(shù)的推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

2020 年6—11 月在揚州大學農(nóng)學院校外試驗基地進行。該基地位于江蘇里下河地區(qū)的興化市釣魚鎮(zhèn)（33°05′N，119°58′E），屬北亞熱帶濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫15 ℃左右，年降水量1 024.8 mm，年日照時數(shù)2 305.6 h，無霜期227 d。土壤為勤泥土，質(zhì)地黏性，地力中等，含有機質(zhì) 26.8 g/kg、全氮 1.9 g/kg、速效磷 13.6 mg/kg、速效鉀 156.6 mg/kg。

1.2 供試材料

供試水稻品種：南粳9108 和南粳5718。供試肥料：速效尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和氯化鉀（含K2O 60%）。

1.3 試驗設(shè)計

試驗以常規(guī)施肥（施氮量300 kg/hm2、基蘗氮肥與穗氮肥比7∶3）為對照，設(shè)6個側(cè)深施肥處理：基蘗氮肥為常規(guī)施肥處理基蘗氮肥的 100%（T1）、90%（T2）、85%（T3）、80%（T4）、75%（T5）及 70%（T6），穗氮肥量同對照，即總氮分別減少0、7%、10.5%、14.0%、17.5%及21.0%，各處理磷、鉀肥用量相同，分別為150 kg/hm2、240 kg/hm2，其中磷肥一次性基施，鉀肥分基肥和穗肥各施50%。單因素隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理重復(fù)3 次，小區(qū)面積10 m2。處理間筑埂隔離并且在埂上覆膜，保證每小區(qū)單獨排灌。軟盤育秧，移栽秧齡20 d，人工模擬機插與側(cè)深施緩釋尿素，栽插行株距30 cm×12 cm，每叢栽4 苗。移栽時保持土壤濕潤，分蘗期保證小區(qū)淺水層；在莖蘗數(shù)達到預(yù)期穗數(shù)的80%時，開始放水擱田；拔節(jié)至成熟期田間實行干濕交替灌溉，直至收獲前15～20 d。病蟲草害防治按當?shù)卮竺娣e生產(chǎn)統(tǒng)一實施。試驗處理及氮肥施用情況見表1。

表1 試驗處理與氮肥施用情況

1.4 測定項目及方法

1.4.1 干物質(zhì)量和葉面積

分別于水稻拔節(jié)期、抽穗期、成熟期，按照調(diào)查的平均莖蘗數(shù)各小區(qū)采用五點取樣，隨機取5 株代表性樣本，分解為莖稈、葉和穗（抽穗以后），將各器官放置于烘箱中，在80 ℃下烘干至恒質(zhì)量后測定干物質(zhì)量；用比葉重法測定葉面積。

1.4.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

在收獲前各小區(qū)選取3個觀察點，連續(xù)調(diào)查5 行，每行1 m，計算有效穗數(shù)；各小區(qū)按平均穗數(shù)取1 m2裝進網(wǎng)袋內(nèi)風干，然后脫粒，去雜質(zhì)（不去空癟粒），調(diào)查每穗粒數(shù)和結(jié)實率；以1 000 粒實粒樣本（干種子）稱重，重復(fù) 5 次（誤差不超過 0.05 g），取平均值，求千粒重。成熟期各小區(qū)連續(xù)選割5 行（除去邊3 行），每行2 m，測定籽粒含水量，去雜質(zhì)，以14.5%含水量折算實際產(chǎn)量。

1.4.3 稻米品質(zhì)

參照 GB/T 17891-2017《優(yōu)質(zhì)稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度、膠稠度等。采用瑞典FOSSTECHTOR 公司生產(chǎn)的近紅外谷物分析儀測定精米的蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量。食味值采用STA1A 米飯食味計測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

從表1 可見，參試兩品種T1 處理產(chǎn)量分別較CK提高9.49%和8.23%。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種產(chǎn)量均呈下降趨勢。兩品種T2處理產(chǎn)量較CK 分別提高3.47%和1.98%，但差異不顯著；兩品種T3 處理產(chǎn)量分別較CK 降低0.5%和1.29%，差異不顯著。而兩品種T4、T5 和T6 處理產(chǎn)量均顯著低于CK，南粳9108 產(chǎn)量降低4.39%～14.9%，南粳5718 產(chǎn)量降低5.55%～13.38%。

進一步分析產(chǎn)量構(gòu)成因素表明，兩品種T1 處理的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和群體穎花量均顯著高于CK，結(jié)實率則顯著低于CK，千粒重與CK 差異不顯著，其中，有效穗數(shù)較CK 分別提高11.33%和8.72%，群體穎花量較CK 分別提高16.98%和13.42%（表2）?？梢?，側(cè)深施肥能夠促進有效分蘗的形成，提高水稻群體穎花量，從而形成合理的群體結(jié)構(gòu)。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，其有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和群體穎花量呈下降趨勢，而結(jié)實率和千粒重則呈上升趨勢。基氮肥減施10%（T2）時兩品種的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)和群體穎花量均顯著高于CK，水稻群體結(jié)構(gòu)較為合理，最終產(chǎn)量要高于CK?；蕼p施15%（T3）時，兩品種的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)、群體穎花量和產(chǎn)量與CK 相比差異均不顯著。

表2 減量側(cè)深施肥對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2 SPAD 值

從表3 可見，兩品種T1 處理在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均顯著高于CK，南粳9108 較CK 分別提高1.20%、1.38%和3.09%，南粳5718 較CK 分別提高1.00%、1.36%和2.64%。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均呈下降趨勢?；蕼p施10%（T2）時兩品種在拔節(jié)期的SPAD 值與CK 相比無顯著差異，而在抽穗期和成熟期顯著高于CK；基氮肥減施15%（T3）時，兩品種在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均低于CK，但差異不顯著?；蕼p施20%～30%（T4～T6）時兩品種在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均顯著低于CK。

表3 減量側(cè)深施肥對水稻SPAD 值的影響

2.3 葉面積指數(shù)

從表4 可見，T1 處理葉面積指數(shù)在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期均顯著高于CK，其中，南粳9108 較CK 分別提高2.80%、4.45%和4.35%，南粳5718 較CK 分別提高3.20%、4.10%和4.31%。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種葉面積指數(shù)在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期均呈下降趨勢。基氮肥減施10%（T2）時，兩品種在拔節(jié)期和成熟期的葉面積指數(shù)與CK 相比無顯著差異，而在抽穗期顯著高于CK，分別較CK提高2.15%和1.27%?；蕼p施15%（T3）時兩品種在拔節(jié)期、抽穗期和成熟期的葉面積指數(shù)與CK 相比無顯著差異。

表4 減量側(cè)深施肥對水稻葉面積指數(shù)的影響

2.4 干物質(zhì)積累

從表5 可見，T1 處理在播種至拔節(jié)、拔節(jié)至抽穗、抽穗至成熟階段及全生育期的干物質(zhì)積累量均顯著高于CK，其中，全生育期干物質(zhì)積累量兩品種較CK 分別提高6.73%和5.58%。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種的干物質(zhì)積累量呈下降趨勢。兩品種均表現(xiàn)為在基氮肥減施10%～20%（T2～T4）時各階段及全生育期干物質(zhì)積累量均高于CK，而在基氮肥減少 25%～30%（T5、T6）時均低于 CK。

表5 減量側(cè)深施肥對水稻干物質(zhì)積累的影響 （單位：t/hm）2

2.5 加工和外觀品質(zhì)

從表6 可見，兩品種T1 處理糙米率、精米率和整精米率均顯著高于CK，南粳9108 較CK 分別提高1.72%、2.30%和 2.56%，南粳 5718 較 CK 分別提高1.53%、2.60%和4.19%。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種糙米率、精米率和整精米率均呈下降趨勢。在基氮肥減施10%（T2）和15%（T3）時，兩品種糙米率、精米率和整精米率均高于CK，而在基氮肥減少20%～30%（T4～T6）時則低于CK。

表6 減量側(cè)深施肥對稻米加工和外觀品質(zhì)的影響 （單位：%）

從表6 可見，兩品種T1 處理的堊白粒率和堊白度均顯著高于CK。減氮側(cè)深施肥處理，隨著減氮量的增加，兩品種的堊白粒率和堊白度呈下降趨勢。在基氮肥減施10%（T2）時兩品種的堊白粒率和堊白度與CK 無顯著差異，在基氮肥減施15%～30%（T3～T6）時兩品種的堊白粒率和堊白度均顯著低于CK。

2.6 食味和營養(yǎng)品質(zhì)

從表7 可見，兩品種T1 處理直鏈淀粉含量和膠稠度均顯著低于CK，其中，南粳9108 分別降低6.27%、5.43%，南粳5718 分別降低5.27%、4.44%。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種的直鏈淀粉含量和膠稠度均呈上升趨勢。在基氮肥減少10%（T2）時，兩品種的直鏈淀粉含量和膠稠度均顯著低于CK，而在基氮肥減少 15%%～30%（T3～T6）時，兩品種直鏈淀粉含量和膠稠度均高于CK。

從表7 可見，T1 處理蛋白質(zhì)含量顯著高于CK，兩品種分別較CK 提高3.00%和1.87%。側(cè)深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種的蛋白質(zhì)含量均呈下降趨勢。在基氮肥減少10%（T2）時，兩品種蛋白質(zhì)含量均顯著高于CK，而在基氮肥減少15%%～30%（T3～T6）時，兩品種蛋白質(zhì)含量均低于CK。

從表7 可見，兩品種T1 和T2 處理的食味值均顯著低于CK；基氮肥減少15%（T3）時，兩品種的食味值均高于CK，但差異不顯著；在基氮肥減少20%～30%（T4～T6）時，兩品種食味值均顯著高于CK。

表7 減量側(cè)深施肥對稻米食味和營養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.7 經(jīng)濟效益

本試驗中，各處理除肥料成本、插秧成本和施肥作業(yè)成本不同外，其他農(nóng)事操作費用保持一致。由表8 可見，兩品種T1 處理較CK 增收27.82%和27.03%，T2 處理較 CK 增收 12.20%和 9.51%，T3 處理較 CK 增收1.74%和0.30%，T4～T6 處理的經(jīng)濟效益均低于CK。說明側(cè)深施肥技術(shù)在減少一定量的氮肥施用情況下可以提高經(jīng)濟效益，實現(xiàn)水稻減肥增效目的。

表8 減量側(cè)深施肥對水稻經(jīng)濟效益的影響

3 討論與結(jié)論

前人研究表明，控制無效分蘗，提高莖蘗成穗率是水稻高產(chǎn)的主要途徑。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，常量側(cè)深施肥以及基氮肥減少10%時，水稻有效穗數(shù)顯著高于常規(guī)施肥，可見側(cè)深施肥技術(shù)有助于水稻前期營養(yǎng)生長，分蘗快而多，能夠較好的平衡有效穗數(shù)和穗粒數(shù)的關(guān)系，能夠保證抽穗后較高的干物質(zhì)積累量，滿足水稻高產(chǎn)要求。在基氮肥減少15%時，雖然水稻的有效分蘗和產(chǎn)量比常規(guī)施肥下降，但差異不顯著。當施氮量進一步減少時，養(yǎng)分已經(jīng)不能滿足水稻正常生長發(fā)育的需求，中期沒有充足的穗數(shù)和適宜的穗粒數(shù)，難以形成較大的群體結(jié)構(gòu)，群體穎花量顯著降低，生物產(chǎn)量也逐漸降低，庫容量不足，經(jīng)濟產(chǎn)量較低。莫釗文等[11]研究表明，機械深施緩控釋肥一定程度上可以提高糙米率、精米率、整精米率，改善稻米的加工品質(zhì)。本研究中，較常規(guī)施肥而言，常量側(cè)深施肥以及在減少一定的基氮肥情況下可以改善稻米的加工品質(zhì)。稻米的蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)是衡量優(yōu)質(zhì)稻米的重要標準。蛋白質(zhì)含量是稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標，本研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥相比，側(cè)深施肥因其氮素利用率高，有利于中后期水稻對養(yǎng)分的吸收，提高蛋白質(zhì)含量，降低食味值。這與曲金玲和李殿平等[12-13]研究結(jié)果一致。

綜上，本試驗供試條件下，與常規(guī)施肥相比，常量側(cè)深施肥以及在基氮肥減少10%時能夠顯著提高水稻產(chǎn)量，改善稻米的加工品質(zhì)，增加稻米蛋白質(zhì)含量，但不利于稻米食味品質(zhì)的提高。在基氮肥減施15%時，水稻產(chǎn)量與常規(guī)施肥沒有差異，但能夠改善稻米的加工和外觀品質(zhì)，提升稻米的食味品質(zhì)。而在基氮肥減施20%～30%時，雖能稻米的食味品質(zhì)得到改善，但產(chǎn)量較常規(guī)施肥顯著下降。可見，側(cè)深施肥條件下且減施基氮肥15%時，能在保證水稻產(chǎn)量的前提下減少肥料用量和施肥次數(shù)，提高稻米品質(zhì)，是一種優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)的施肥方式。