香稻產(chǎn)量和品質(zhì)對化肥施用及氣候因素的響應

費立偉，季 煜，普正仙，王 芳，柳 展，王 敏，郭俊杰，郭世偉*

（1 南京農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境科學學院 / 江蘇省固體有機廢棄物資源化研究重點實驗室，江蘇南京 210095；2 云南云天化股份有限公司研發(fā)中心，云南昆明 650228；3 勐海曼香云天農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，云南勐海 666205）

水稻是重要的糧食作物，全球50%以上人口以水稻為主食[1]。為保障糧食安全，許多國家把高產(chǎn)作為水稻育種和養(yǎng)分管理調(diào)控的主要目標。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展和人民生活水平不斷提高，稻米品質(zhì)的優(yōu)劣越來越受到消費者的關注[2–3]，因此協(xié)同提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)變得尤為重要。施肥作為水稻栽培中可調(diào)控的重要手段，直接影響水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)。大量研究表明適當施肥可顯著增加水稻產(chǎn)量[4–7]，但關于施肥對品質(zhì)的影響研究結(jié)果不一。王偉妮等[8]研究表明，施用氮、磷、鉀肥均可提高整精米率，降低堊白度、稻谷長寬比和精米直鏈淀粉含量，提高水稻整體品質(zhì)。Zhou等[9]和成臣等[10]研究同樣表明，在適當增加氮肥或鉀肥投入下均可提高水稻碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)。但也有研究認為施用氮肥會降低水稻蒸煮食味品質(zhì)[11–12]，施用磷肥則增加堊白面積和堊白度，降低稻米外觀品質(zhì)[13]。

水稻品種類型和氣候條件也是影響稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[14–17]。高產(chǎn)水稻一般品質(zhì)較差，而品質(zhì)好的水稻品種往往產(chǎn)量較低，協(xié)同提高產(chǎn)量和品質(zhì)一直是水稻育種和栽培關注的重點問題。有研究表明施用氮肥使得汕優(yōu)63 (秈稻)外觀品質(zhì)提高，武育粳3號(粳稻)的外觀品質(zhì)卻有所降低[18]。Chen等[19]研究表明灌漿期高溫會降低水稻整精米率，增加堊白度，從而降低稻米碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)。Deng等[16,20]研究表明灌漿期遮蔭會影響水稻籽粒穎果發(fā)育，改變淀粉結(jié)構(gòu)特性，增加水稻堊白，進而降低稻米外觀品質(zhì)。李博等[21]研究表明播期推遲10～20天可使水稻獲得適宜的溫光環(huán)境，從而改善食味品質(zhì)。

香稻作為特殊的一類水稻，因其具有獨特的香味(2-乙酰-1-吡咯啉，即2-AP )而得名，其在蒸煮和食用過程中散發(fā)出獨特的濃郁清香味，且具有豐富的蛋白質(zhì)和氨基酸，因此被視為水稻中的珍品，價格比普通稻米高1～2倍。本研究通過整合分析探究不同香稻品種在不同氣候條件下對肥料施用的響應，明確不同類型肥料對稻米品質(zhì)的調(diào)控，分析不同類型水稻產(chǎn)量和品質(zhì)對肥料施用的響應差異以及氣候因素與稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的關系，以期為香稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化種植提供科學的肥料管理依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究通過中國知網(wǎng)(CNKI)、谷歌學術(shù)(Google Scholar)等數(shù)據(jù)庫，檢索了1989年到2019年期間已發(fā)表的文章，檢索詞包括“水稻”、“香氣”、“香味”以及“香稻”和“香米”及其組合。為了滿足數(shù)據(jù)庫的要求，基于以下標準進行了相關篩選：1)試驗品種必須為香稻品種；2) 同一試驗必須設有對照組(不施肥)和試驗組(施肥)處理； 3)試驗處理有明確重復數(shù)；4)不同發(fā)表文獻中的同一試驗數(shù)據(jù)只納入一次；5)數(shù)據(jù)至少包括對香稻產(chǎn)量、碾磨品質(zhì)(糙米率、精米率和整精米率)、外觀品質(zhì)(長寬比、堊白面積、堊白粒率和堊白度)、蒸煮品質(zhì)(直鏈淀粉含量、粗蛋白含量和膠稠度)、香氣品質(zhì)(2-AP含量)等指標中的一項。為了對比不同肥料和氣候條件對香稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，基于數(shù)據(jù)進行如下分組：將肥料分為氮肥、磷肥、鉀肥、鋅肥和銅肥；將香稻類型劃分為粳稻和秈稻，常規(guī)稻和雜交稻以及具體香稻品種；將生育期降水量劃分為200～500、500～800、800～1100 mm，有效積溫劃分為 2400～2900、2900～3400、3400～3800℃·d，日照時數(shù)劃分為400～600、600～800、800～1000 h。最終篩選出15篇符合要求的研究型文獻，共獲得501組試驗數(shù)據(jù)對。為保證研究結(jié)果的可信度，當某一指標的數(shù)據(jù)量小于10或數(shù)據(jù)僅來源于同一篇文獻時，不進行后續(xù)亞組分析。

1.2 氣象數(shù)據(jù)的獲取

氣象數(shù)據(jù)通過NASA數(shù)據(jù)庫(https://power.larc.nasa.gov)獲得，檢索各試驗相關年份內(nèi)香稻生育季的日平均降雨量、日平均溫度以及日照時數(shù)，并以此計算香稻生育季有效積溫、累積降水量以及累積日照時數(shù)。關于香稻生育期的確定：若原文中已寫明具體時間，直接采用；若原文中未明確，根據(jù)播種日期或移栽日期，以及品種生育期進行推算。

1.3 數(shù)據(jù)分析及研究方法

試驗采用響應比(R)的自然對數(shù)(lnR)作為效應值來度量施肥措施對響應指標的影響大小，計算公式如下：

式中，Xa和Xc分別代表某一指標試驗組和對照組的平均值。

試驗中累積加權(quán)效應值(lnR+)由不同數(shù)據(jù)對的權(quán)重加和得到，其中效應值權(quán)重(w)基于樣本重復數(shù)計算[22–23]：

式中: lnR+為累積加權(quán)效應值，lnRi為i的對數(shù)效應值，k為統(tǒng)計研究的數(shù)量，Na和Nc是試驗組和對照組的樣本重復數(shù)。

95%置信區(qū)間(CI)的確定采用 MetaWin 2.1 中的重取樣(resampling tests)和靴襻法(bootstrap CI)(999 次迭代次數(shù))，并用偏差校正法(bias-corrected method)進行校正。同時使用隨機檢驗法(randomization test)，判斷組間差異的顯著性[23]。

為了更加直觀地反映施肥對香稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以及便于對數(shù)據(jù)結(jié)果進行解釋，將效應值lnR轉(zhuǎn)化為變化率(C)形式[24]：

若C區(qū)間大于0，說明施肥對香稻產(chǎn)量和品質(zhì)具有顯著的正向影響；若C區(qū)間小于0，說明施肥對香稻產(chǎn)量和品質(zhì)具有顯著的負向影響；若C區(qū)間包括0，說明施肥對香稻產(chǎn)量和品質(zhì)無顯著影響。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2016進行初步整理和計算，借助MetaWin 2.1軟件進行計算和分析，使用Origin 2021進行相關性分析以及作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 香稻產(chǎn)量對化肥施用的響應

與不施肥相比，施用肥料可顯著影響香稻產(chǎn)量(圖1)。整體來看，施用氮、磷、鉀肥可分別顯著增加香稻產(chǎn)量23.7% (CI=19.2%～29.0%)、25.8%(CI=16.0%～35.4%)、18.0% (CI=13.2%～23.5%)，施用鋅肥、銅肥可分別顯著增加香稻產(chǎn)量15.5% (CI=8.7%～22.3%)、12.2% (CI=5.6%～19.6%)。

圖1 施用化肥對香稻的增產(chǎn)效果Fig.1 Yield increase rate of fragrant rice under different fertilizer applications

氮、磷、鉀肥對不同香稻類型和品種產(chǎn)量的影響不同(圖2)。將品種分為粳稻和秈稻后，與不施用氮肥相比，施用氮肥的增產(chǎn)率分別為27.6% (CI=21.0%～35.3%)和20.2% (CI=14.6%～26.6%)，兩類品種水稻的增產(chǎn)量無顯著差異。將香稻分為常規(guī)稻和雜交稻，氮肥增產(chǎn)率分別為21.1% (CI=16.6%～26.1%)、47.6% (CI=39.3%～55.8%)，雜交稻的增產(chǎn)率顯著高于常規(guī)稻(P＜0.05)。就單個品種而言，氮肥的增產(chǎn)效果均達到顯著水平，綏粳4號(49.9%，CI=46.6%～52.9%)、汕優(yōu)63 (46.6%，CI=33.4%～54.8%)、豐優(yōu)香占(48.5%，CI=32.2%～57.6%) 3個品種的增產(chǎn)幅度排在前三甲。同樣分類比較下，與不施用磷肥相比，施用磷肥對粳稻和秈稻的增產(chǎn)率分別為41.2% (CI=30.1%～51.1%)、5.1% (CI=1.0%～10.1%)，粳稻增產(chǎn)率顯著高于秈稻(P=0.001)。對單個品種而言，磷肥降低了合系39產(chǎn)量，增加了滇屯502 (5.1%，CI=0.7%～9.7%)和綏粳4號(49.9%，CI=46.6%～53.3%)產(chǎn)量。與不施用鉀肥相比，施用鉀肥對粳稻和秈稻的增產(chǎn)率分別為29.9%(CI=22.1%～38.9%)、7.3% (CI=4.9%～10.5%)，粳稻增產(chǎn)效果顯著高于秈稻(P=0.001)；鉀肥對常規(guī)稻和雜交稻的增產(chǎn)率分別為20.3% (CI=14.9%～26.3%)、4.59% (CI=3.8%～5.4%)，常規(guī)稻增產(chǎn)效果顯著高于雜交稻(P＜0.05)。對單個品種而言，鉀肥除對合系39無顯著增產(chǎn)效果外，對其余品種均有不同程度的增產(chǎn)效果，其中以綏粳4號的增產(chǎn)幅度最大(50.0%，CI=46.7～52.9%)。

圖2 氮肥、磷肥和鉀肥對不同類型和品種香稻的增產(chǎn)效果Fig.2 Yield increase rate of different cultivars of fragrant rice under varying fertilizer applications

2.2 香稻稻米品質(zhì)對氮肥或鉀肥施用的響應

氮肥和鉀肥不同程度地改善了香稻的稻米品質(zhì)(圖3)。與不施用氮肥相比，施用氮肥顯著增加了整精米率6.4% (CI=1.4%～11.8%)、粒長寬比1.0%(CI=0.3%～1.7%)、堊白粒率6.2% (CI=0.3%～12.4%)、粗蛋白含量15.8% (CI=13.2%～18.8%)以及膠稠度11.8% (CI=4.9%～18.6%)，顯著降低直鏈淀粉相對含量8.1% (CI=5.7%～10.3%)，但對糙米率、精米率和堊白度均無顯著影響。與不施用鉀肥相比，施用鉀肥顯著降低了香稻堊白粒率25.4% (CI=16.7%～34.5%)、堊白度21.1% (CI=12.1%～29.4%)以及直鏈淀粉含量4.4% (CI=2.1%～6.8%)，顯著增加了精米率1.8% (CI=0.6%～3.1%)、整精米率4.2% (CI=3.2%～5.3%)、粗蛋白含量11.6% (CI=6.9%～16.0%)、膠稠度3.3% (CI=0.8%～6.1%)以及2-AP含量34.9% (CI=14.7%～55.3%)，但對香稻糙米率、粒長寬比無顯著影響。

圖3 氮肥和鉀肥對香稻稻米品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of nitrogen and potassium fertilizers on grain quality of fragrant rice

2.3 不同品種類型下稻米品質(zhì)對施肥的響應

2.3.1 不同類型和品種香稻品質(zhì)對施氮的響應 氮肥對稻米品質(zhì)的變化受不同香稻類型和品種影響(圖4)。與不施用氮肥相比，施用氮肥可顯著增加香稻整精米率：對于粳稻和秈稻而言，秈稻整精米率顯著增加10.5% (CI=3.8%～18.2%)，粳稻整精米率顯著降低3.6% (CI=2.2%～5.2%)；對于常規(guī)和雜交稻而言，雜交稻整精米率顯著增加29.4% (CI=17.6%～38.9%)，但常規(guī)稻增加不顯著；對于不同品種而言，滇屯502 (49.9%，CI=46.6%～52.9%)、汕優(yōu)63 (46.6%，CI=33.4%～54.8%)以及豐優(yōu)香占(48.5%，CI=32.2%～57.6%)整精米率顯著增加，而合系39、嘉興香米以及大粒香整精米率顯著下降。與不施用氮肥相比，施用氮肥對堊白度整體影響較?。簩τ诰竞投i稻而言，施用氮肥可顯著增加粳稻堊白度，但秈稻堊白度相對降低(-7.7%，CI=-17.0%～3.4%)；對于常規(guī)和雜交稻而言，施用氮肥后可增加雜交稻堊白度，降低常規(guī)稻堊白度(-2.7%，CI=-13.2%～8.2%)；對于不同品種而言，合系39、豐優(yōu)香占堊白度顯著增加，而滇屯502 (-21.1%，CI=-27.8%～13.5%)和汕優(yōu)63 (-9.8%，CI=-13.2%～2.4%)堊白度顯著下降。與不施用氮肥相比，施用氮肥可顯著降低香稻直鏈淀粉含量，且粳稻(-15.9%，CI=-17.7%～13.8%)和常規(guī)稻(-9.2%，CI=-11.8%～6.2%)以及合系39 (-15.9%，CI=-17.8%～13.9%)直鏈淀粉含量降低幅度更大。膠稠度對氮肥的響應受不同水稻類型和品種的影響：施用氮肥可增加粳稻(25.9%，CI=17.5%～35.5%)和常規(guī)稻(17.5%，CI=11.0%～24.6%)以及合系39 (25.9%，CI=18.2%～35.8%)和滇屯502 (18.8%，CI=8.6%～28.0%)的膠稠度，但會顯著降低雜交稻及汕優(yōu)63、豐優(yōu)香占等的膠稠度。

圖4 施用氮肥下不同香稻品種及類型對稻米品質(zhì)的影響Fig.4 Effects of different cultivars of fragrant rice on rice quality under nitrogen fertilizer application

2.3.2 不同類型和品種香稻品質(zhì)對施鉀的響應 施用鉀肥下，稻米品質(zhì)指標的變化受不同香稻品種類型的影響(圖5)。與不施用鉀肥相比，施用鉀肥顯著增加了香稻整精米率：秈稻和粳稻整精米率分別顯著增加了2.8% (CI=1.7%～3.9%)、6.35% (CI=5.2%～7.4%)，雜交稻整精米率顯著增加4.0% (CI=3.1%～5.0%)，常規(guī)稻顯著增加4.3% (CI=2.7%～5.9%)。對于單個品種而言，除農(nóng)香18外，鉀肥顯著提高了所有品種的整精米率。與不施用鉀肥相比，施用鉀肥可顯著降低香稻堊白度：施用鉀肥后粳稻和秈稻堊白度分別顯著降低22.5% (CI=13.7%～31.0%)、22.5% (CI=5.6%～33.1%)，常規(guī)和雜交稻堊白度分別降低20.1% (CI=7.7%～31.0%)、24.4%(CI=17.2%～30.6%)。從單個品種看，合系39、桂香占、中龍粳3號、隆晶優(yōu)1號以及豐優(yōu)香占堊白度顯著下降。與不施用鉀肥相比，施用鉀肥可顯著降低香稻直鏈淀粉含量，顯著增加其膠稠度：對于直鏈淀粉含量而言，施用鉀肥下可顯著降低秈稻(6.3%，CI=3.1%～9.3%)、雜交稻(6.3%，CI=3.2%～9.3%)，中龍粳3號(6.5%，CI=3.9%～9.0%)、隆晶優(yōu)1號(9.9%，CI=7.8%～11.6%)和豐優(yōu)香占(2.6%，CI=1.1%～4.9%)的直鏈淀粉含量；對于稻米膠稠度而言，與不施用鉀肥相比，施用鉀肥可顯著增加秈稻(8.3%，CI=5.7%～11.2%)、雜交稻(8.3%，CI=5.8%～11.8%)以及隆晶優(yōu)1號(6.3%，CI=4.1%～8.1%)和豐優(yōu)香占(10.4%，CI=5.8%～15.7%)的膠稠度，但會顯著降低綏粳18的膠稠度。

圖5 施用鉀肥下不同香稻品種及類型對稻米品質(zhì)的影響Fig.5 Effects of different cultivars of fragrant rice on rice quality under potassium fertilizer application

2.4 化肥施用下香稻產(chǎn)量、品質(zhì)響應與氣候因子的關系

2.4.1 施用氮肥下香稻產(chǎn)量和品質(zhì)對不同氣候因素的響應 由圖6可知，氮肥對香稻的增產(chǎn)率隨累積降水量增加呈現(xiàn)降低趨勢，且在降水量200～500 mm范圍內(nèi)產(chǎn)量增幅最大(45.4%，CI=42.0%～49.1%)，而降水量在800～1100 mm，增產(chǎn)幅度最小。隨有效積溫增加香稻增產(chǎn)率表現(xiàn)為先降后增趨勢，在有效積溫3400～3800℃·d范圍內(nèi)產(chǎn)量增幅最大(47.6%，CI=42.0%～53.4%)；而隨日照時數(shù)增加香稻增產(chǎn)率表現(xiàn)為先增后降趨勢，在日照時數(shù)600～800 h內(nèi)增幅最大(49.1%，CI=46.8%～51.6%)。

圖6 施用氮肥下香稻產(chǎn)量和品質(zhì)對不同氣候因素的響應Fig.6 Yield and quality response of fragrant rice to different climatic factors under nitrogen fertilizer application

整精米率的變化率隨累積降水量和日照時數(shù)的增加呈現(xiàn)先增后降趨勢，且累積降水量和日照時數(shù)分別在500～800 mm和600～800 h內(nèi)其增加幅度最大，分別增加了29.4% (CI=21.8%～39.1%)、29.4%(CI=22.0%～37.4%)，隨有效積溫增加呈現(xiàn)持續(xù)增加趨勢，在3400～3800 ℃·d 范圍內(nèi)整精米率增加最大(29.4%，CI=22.0%～37.4%)；膠稠度的變化率隨累積降水量、有效積溫和日照時數(shù)的增加均表現(xiàn)為先降低后增加的趨勢，且在800～1100 mm、2900～3400 ℃·d和800～1000 h范圍內(nèi)增加幅度最大，分別增加17.5% (CI=11.8%～23.5%)、17.5% (CI=11.8%～23.2%)和22.2% (CI=16.5%～28.1%)。

2.4.2 施用鉀肥下香稻產(chǎn)量和品質(zhì)對不同氣候因素的響應 由圖7可知，鉀肥對香稻增產(chǎn)率隨累積降水量和有效積溫的增加均表現(xiàn)為下降趨勢，且累積降水量200～500 mm和有效積溫2900～3400 ℃·d范圍內(nèi)增幅最大，分別為38.7% (CI=33.1%～44.8%)和22.0% (CI=17.7%～26.4%)，而隨日照時數(shù)增加表現(xiàn)為先增后降趨勢，在600～800 h范圍內(nèi)增幅最大(50.0%，CI=48.0%～52.2%)；整精米率的變化率隨累積降水量的增加呈現(xiàn)先增后降趨勢，在500～800 mm范圍內(nèi)增幅最大(5.3%，CI=4.3%～6.2%)，而隨有效積溫和日照時數(shù)的增加呈現(xiàn)先降后增趨勢，在 2900～3400 ℃·d 和 800～1000 h范圍內(nèi)增幅最大(均為6.4%，CI=5.4%～7.4%)；堊白粒率的變化率隨累積降水量、有效積溫和日照時數(shù)的增加均表現(xiàn)為先降后增的趨勢，且在500～800 mm、2900～3400 ℃·d和800～1000 h范圍內(nèi)降幅最大，分別降低34.4% (CI=13.8%～51.2%)、30.8% (CI=7.3%～50.7%)和30.77% (CI=8.3%～51.4%)。膠稠度的變化率隨累積降水量、有效積溫和日照時數(shù)的增加均表現(xiàn)為下降趨勢，且日照時數(shù)為400～600 h范圍內(nèi)增幅最大，為8.3% (CI=5.2%～10.7%)。

圖7 施用鉀肥下香稻產(chǎn)量和品質(zhì)對不同氣候因素的響應Fig.7 Yield and quality response of fragrant rice to different climatic factors under potassium fertilizer application

3 討論

3.1 化肥施用有助于促進香稻增產(chǎn)提質(zhì)

施肥是維持作物高產(chǎn)、保障國家糧食安全的重要舉措之一。施肥及時補充了作物生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，使其獲得最佳的環(huán)境條件，有利于作物根系生長與養(yǎng)分吸收，從而保持其產(chǎn)量的增加[25]。本研究通過整合分析表明，施用氮、磷、鉀肥可顯著增加香稻產(chǎn)量，這與前人的研究結(jié)果類似，且氮、磷肥對作物籽粒產(chǎn)量的影響大于鉀肥[26]。通過施肥下不同品種分類對香稻產(chǎn)量的研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀肥施用下粳稻和綏粳4號的增產(chǎn)幅度均較大。且在氮肥施用條件下，雜交稻增產(chǎn)幅度更大；在鉀肥施用條件下，常規(guī)稻增產(chǎn)幅度更大。這說明不同肥料施用對香稻品種的增產(chǎn)效果存在一定差異。

在籽粒品質(zhì)性狀中，稻米碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)對于施肥均有不同程度的響應。部分研究表明施氮顯著提高水稻堊白粒率、堊白面積和堊白度，降低其外觀品質(zhì)[27]，同時降低稻米蒸煮食味品質(zhì)[28]，但也有研究認為氮肥可降低水稻堊白粒率改善其外觀品質(zhì)[29]，增加直鏈和支鏈淀粉含量以及膠稠度，改善其蒸煮品質(zhì)[15,30]。鉀肥的施用同樣可以改善稻米的品質(zhì)，尤其是外觀品質(zhì)和香氣品質(zhì)[31]。本研究通過整合分析表明，施用氮肥和鉀肥均可通過顯著增加香稻稻米的整精米率和膠稠度來提高其碾磨品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)，同時鉀肥可通過顯著降低堊白度、提高2-AP含量來改善稻米的外觀品質(zhì)和香氣品質(zhì)。一般情況下，籽粒灌漿時間長，充實緊密，水稻碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)就會越好；籽粒灌漿過快，灌漿時間縮短，充實不良，就會降低碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)[32–34]。施用氮肥或鉀肥可能通過調(diào)控籽粒灌漿過程，進而提高了香稻的碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)。

施肥對香稻品質(zhì)的提升效果亦受品種的影響。粳稻和秈稻是世界上栽培水稻的兩個主要亞種，在形態(tài)和生理性狀等方面存在較大的差異[35]。本研究通過整合分析表明施肥對秈稻品質(zhì)的調(diào)控效應更大，這可能是由于秈稻本身具有較低的整精米率、較高的堊白度和膠稠度，因此其加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)一般劣于粳稻，具有更大的可調(diào)控空間[35–37]。同時，研究表明施用氮肥對秈型常規(guī)香稻稻米碾磨品質(zhì)(整精米率)、外觀品質(zhì)(堊白度)和蒸煮品質(zhì)(膠稠度)的提升效應更大，而施用鉀肥對秈型雜交香稻稻米碾磨品質(zhì)(整精米率)、外觀品質(zhì)(堊白度)和蒸煮品質(zhì)(膠稠度)的提升效應更大，且施用鉀肥可提升水稻的香味品質(zhì)(2-AP含量)。也就是說，在種植秈型常規(guī)香稻時，可結(jié)合氮肥調(diào)控香稻綜合品質(zhì)；在種植秈型雜交香稻時，可結(jié)合鉀肥調(diào)控香稻綜合品質(zhì)。

現(xiàn)有的結(jié)果表明，氮肥施用可顯著增加香稻產(chǎn)量、改善碾磨品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)，鉀肥施用可顯著增加香稻產(chǎn)量、改善碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和香味品質(zhì)。在種植秈型常規(guī)香稻品種時，施用氮肥調(diào)控對于香稻品質(zhì)提升更顯著；在種植秈型雜交香稻品種時，施用鉀肥調(diào)控對于香稻品質(zhì)提升更顯著。但施肥量也是影響香稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[5–6,8,10,23]。當前水稻最佳施肥量大多是基于產(chǎn)量和經(jīng)濟效益(以產(chǎn)量定效益)去推薦的[38–39]。施用氮肥和鉀肥均可顯著提高水稻產(chǎn)量，但施肥量與產(chǎn)量呈非線性關系[40–41]，說明過高的施肥量均不利于產(chǎn)量的進一步提升。由于人們生活水平的提高以及對高質(zhì)量生活的追求，優(yōu)質(zhì)水稻越來越受到歡迎，研究施肥協(xié)同提升香稻產(chǎn)量和品質(zhì)變得尤為重要。因此，當考慮作物品質(zhì)這一因素時，推薦施肥量可能會發(fā)生變化，例如鉀肥的推薦量可能會比原來要高，經(jīng)濟效益也會發(fā)生相應變化(以產(chǎn)品品質(zhì)來定價)[42]。在今后研究中可以依據(jù)不同品種類型香稻產(chǎn)量和品質(zhì)對氮鉀肥的響應進一步進行施肥量的研究，以確定最優(yōu)施肥類型和施肥量來綜合提高香稻產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.2 氣候因素影響化肥施用下香稻產(chǎn)量和品質(zhì)的變幅

稻米產(chǎn)量和品質(zhì)主要受到遺傳因素和栽培措施的影響，但氣候因素也是制約稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[43–44]。相對于產(chǎn)量而言，稻米品質(zhì)的光溫水響應規(guī)律更復雜，且各品質(zhì)指標對于光溫水的響應規(guī)律也不一致。整精米率是決定稻米碾磨品質(zhì)的關鍵指標。一般認為溫涼氣候條件對于水稻整精米率的提升較有利，溫度過高或過低均不利于整精米率的提升[45]。本研究通過整合分析表明，生育期內(nèi)有效積溫升高并沒有降低香稻整精米率的變化率，這可能由于香稻齊穗至成熟期處于較為適宜生長的溫度范圍內(nèi)[46–47]。堊白是受光溫環(huán)境影響最為敏感的品質(zhì)性狀[20,48]。研究表明，遮蔭(降低日照時數(shù))可延緩籽粒穎果在穗下部位置的發(fā)育，擾亂水稻籽粒的淀粉特性，導致水稻堊白度增加[15,20]。同時，水稻生育期內(nèi)溫度升高不利于水稻籽粒灌漿，導致籽粒灌漿時間縮短、籽粒填充不足，引起整精米率下降和堊白的產(chǎn)生[19,34]。同樣，降水量過大和日照時數(shù)過長也會引起堊白的增加。以上與本研究結(jié)果一致，生育期內(nèi)過高或者過低的累積溫度、降水量和日照時數(shù)均不利于香稻稻米碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)的提升，而生育期內(nèi)適宜的累積降水量和日照時數(shù)是提高香稻碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)的關鍵因素。因此，若香稻種植區(qū)域內(nèi)累積降水量、有效積溫、日照時數(shù)分別能達到500～800 mm、3400～3800 ℃·d 和 600～800 h，結(jié)合氮肥調(diào)控可協(xié)同提高香稻產(chǎn)量和碾磨品質(zhì)；或者種植區(qū)域內(nèi)累積降水量、有效積溫、日照時數(shù)分別能達到 500～800 mm、2900～3400 ℃·d 和 800～1000 h，結(jié)合鉀肥調(diào)控也可最大化協(xié)同提高產(chǎn)量、碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì)。

大多數(shù)研究者認為膠稠度與溫光等自然條件無明顯規(guī)律，影響因素復雜[47]，但也有研究表明稻米膠稠度與齊穗后20天溫度呈直線(正)和拋物線型趨勢[49]。本研究結(jié)果表明膠稠度的變化率隨氣候變化(累積溫度、降水量和日照時數(shù))呈現(xiàn)持續(xù)降低或先降后增趨勢?；诖搜芯拷Y(jié)果，若香稻種植區(qū)域內(nèi)累積降水量、有效積溫、日照時數(shù)分能達到800～1100 mm、2900～3400 ℃·d 和 800～1000 h 時，結(jié)合氮肥調(diào)控可最大化協(xié)同提高產(chǎn)量和蒸煮品質(zhì)；或者種植區(qū)域內(nèi)累積降水量、有效積溫、日照時數(shù)分別可達到 500～800 mm、2400～2900 ℃·d、400～600 h時，結(jié)合鉀肥調(diào)控也可最大化協(xié)同提高產(chǎn)量和蒸煮品質(zhì)。

在不同的環(huán)境因素下，施肥對香稻產(chǎn)量和品質(zhì)的提升效應不同[47,50]。許方甫等[51]通過對淮北地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味粳稻最佳播期的研究表明，若達到江蘇省水稻產(chǎn)量9 t/hm2的目標，中熟中粳和遲熟中粳全生育期積溫應分別高于3680和3757 ℃·d，建議適當早播和選用偏遲熟品種延長生育期以獲取較多的溫光資源。因此在今后的研究中，明確優(yōu)質(zhì)稻種植的生態(tài)環(huán)境適宜區(qū)是優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)的重要前提，可結(jié)合不同品質(zhì)指標和產(chǎn)量進行調(diào)控，比如適當調(diào)整種植區(qū)域或種植日期等。

4 結(jié)論

1)施用氮肥可顯著增加香稻產(chǎn)量，且粳型雜交香稻品種對氮肥的響應更顯著；施用鉀肥亦可顯著增加香稻產(chǎn)量，尤其是粳型常規(guī)香稻品種對鉀肥響應更明顯。

2)施用氮肥可改善香稻碾磨品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)，尤其是對秈型常規(guī)香稻品種的品質(zhì)改善更顯著。施用鉀肥亦可顯著提升香稻碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和香味品質(zhì)，特別是對秈型雜交香稻品種的品質(zhì)改善更顯著。

3)施肥對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的提升效應與水稻生育季氣候條件密切相關。若香稻種植區(qū)域內(nèi)累積降水量、有效積溫、日照時數(shù)分別能達到800～1100 mm、2900～3400 ℃·d和800～1000 h時，結(jié)合氮肥調(diào)控可協(xié)同提高香稻產(chǎn)量、加工品質(zhì)和蒸煮品質(zhì)；若香稻種植區(qū)域內(nèi)累積降水量、有效積溫、日照時數(shù)分別能達到500～800 mm、2900～3400℃·d和400～600 h時，結(jié)合鉀肥調(diào)控可協(xié)同提高香稻產(chǎn)量、加工品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和外觀品質(zhì)。