減氮和側(cè)深基施緩混肥對(duì)‘南粳5055’產(chǎn)量、品質(zhì)及氮素吸收利用的影響

闞建鸞，石呂，韓笑，周志宏，蘇建平，劉建，薛亞光

（1如皋市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇如皋 226500；2江蘇沿江地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/南通市循環(huán)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南通 226002）

0 引言

水稻機(jī)插同步側(cè)深施肥技術(shù)是在水稻插秧的同時(shí)，將肥料條狀施于秧苗側(cè)3 cm、深5 cm 的土壤中[1]。相比較目前生產(chǎn)上以人工表面撒施為主的施肥方式，這一方法減少了肥料的揮發(fā)和流失，實(shí)現(xiàn)了插秧與施肥同步，減少作業(yè)次數(shù)與施肥量[2-4]。眾多研究發(fā)現(xiàn)機(jī)械側(cè)深施緩釋氮肥可以提高根區(qū)土壤供氮能力，減少淋溶、氨揮發(fā)等造成的氮素?fù)p失[5-6]，增加稻谷產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[7-8]。鐘雪梅等[9]研究認(rèn)為，機(jī)插同步一次性精量施肥以減氮20%～30%應(yīng)用效果最佳，能增加植株生物量，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)、節(jié)本增效。白雪等[10]研究也表明，機(jī)插秧同步側(cè)深施肥在減氮25%下水稻增幅達(dá)20.19%。但季雅嵐等[11]研究發(fā)現(xiàn)，采用水稻機(jī)插同步側(cè)深施用復(fù)合肥和緩釋肥，當(dāng)基蘗肥減少超過20%則會(huì)由于營養(yǎng)供給量過少導(dǎo)致水稻有效穗數(shù)降低從而減產(chǎn)。劉紅江等[12]兩年試驗(yàn)結(jié)果也表明，基于機(jī)械側(cè)位深施配方緩釋肥，氮肥減量超過10%會(huì)顯著降低水稻穗數(shù)，大幅降低生物產(chǎn)量導(dǎo)致庫容不足，難以獲得高產(chǎn)。而關(guān)于側(cè)深施肥技術(shù)對(duì)稻米品質(zhì)的影響，前人研究也不盡相同[9,13-16]。趙立軍等[14]研究表明，側(cè)深施肥對(duì)稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)均無明顯影響。卞景陽等[15]則認(rèn)為，側(cè)深施肥可以顯著提高稻米的外觀品質(zhì)、降低蛋白質(zhì)含量，但對(duì)食味品質(zhì)無顯著影響，而李殿平等[16]研究結(jié)果則發(fā)現(xiàn)全層深施肥能夠提高水稻的蛋白質(zhì)含量，卻降低了稻米的直鏈淀粉含量和食味值。由于土壤類型、水稻品種、肥料種類以及氮肥運(yùn)籌等因素差異，水稻機(jī)插秧同步側(cè)深施肥技術(shù)對(duì)氮肥減施作用尚不明確[17]，其豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的作用也有待進(jìn)一步研究。因此，本試驗(yàn)擬以優(yōu)質(zhì)食味粳稻‘南粳5055’為材料，在總氮量減施25%的情況下，分別在如皋東陳和白蒲兩地研究緩釋肥側(cè)深基施對(duì)水稻產(chǎn)量、品質(zhì)以及氮素吸收與利用的影響，以期為水稻綠色優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供技術(shù)支撐和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況和供試材料

試驗(yàn)于2021年在如皋市東陳鎮(zhèn)南莊村(120°43′E，32°24′N)和白蒲鎮(zhèn)合興村(120°47′E，32°17′N)進(jìn)行。兩地前茬作物均為小麥，秸稈全量粉碎旋耕還田。東陳鎮(zhèn)南莊村和白蒲鎮(zhèn)合興村試驗(yàn)田土壤質(zhì)地均為沙壤土，分別含有機(jī)質(zhì)32.98 g/kg 和29.57 g/kg、全氮1.93 g/kg 和1.91 g/kg、堿解氮169.87 mg/kg和158.67 mg/kg、有效磷16.90 mg/kg 和21.61 mg/kg、速效鉀105.42 mg/kg 和75.41 mg/kg。水稻分別于6月20日和6月23日移栽，行距均為30 cm，株距分別為12 cm和14 cm，每穴均為3～5苗，分別于10月29日和31日收獲。

供試水稻選用當(dāng)?shù)刂魍苾?yōu)良食味粳稻品種‘南粳5055’。供試肥料為46%緩混肥（N、P2O5、K2O 質(zhì)量比為30:4:12）、45%復(fù)合肥（N、P2O5、K2O 質(zhì)量比為15:15:15）、普通尿素（含N 量為46.1%）、過磷酸鈣（含P2O516%）、氯化鉀（含K2O 60%）和40%摻混肥（N、K2O 質(zhì)量比為28:12）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)置4種施肥模式。0N：氮空白區(qū)；CK：當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥方式（對(duì)照）；S1：減氮25%，一次性側(cè)深施緩混肥（簡稱一次性側(cè)深施肥）；S2：減氮25%，側(cè)深基施緩混肥+追施速效氮肥（簡稱基緩追速）。采取隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，每個(gè)小區(qū)面積200 m2，重復(fù)3次。試驗(yàn)小區(qū)四周作埂，并用塑料包埂，防止肥水串灌。各處理水漿管理、病蟲害防治與常規(guī)稻田管理一致。各處理的施肥量和施肥方式見表1。

表1 各處理的施肥量及施肥方式

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與分析方法

1.3.1 成熟期干物質(zhì)重和氮素含量測(cè)定于成熟期每小區(qū)選取具有代表性的水稻植株10穴，按莖鞘、葉片、穗分別單獨(dú)裝袋，經(jīng)105℃殺青0.5 h，75℃烘至恒重。保留樣品采用海能K9840凱氏定氮儀測(cè)定全氮含量。

1.3.2 考種與計(jì)產(chǎn)成熟期每小區(qū)調(diào)查30 穴計(jì)算有效穗數(shù)，按平均穗數(shù)取12穴，進(jìn)行室內(nèi)考種，考察每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。每小區(qū)實(shí)收5 m2進(jìn)行脫粒，用于計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.3 稻米品質(zhì)測(cè)定前各處理統(tǒng)一風(fēng)選。參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17891—1999優(yōu)質(zhì)稻谷》測(cè)定稻米的糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度、直鏈淀粉含量、膠稠度和粗蛋白含量（精米）[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)方法

采用Excel 和SPSS 19.0 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算方法如式(1)～(3)所示[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

東陳和白蒲兩地的試驗(yàn)結(jié)果均表明，4 個(gè)處理中以0N水稻產(chǎn)量最低，CK產(chǎn)量最高，S1和S2的產(chǎn)量則要低于CK。與CK相比，S1和S2兩地的平均產(chǎn)量分別較CK 減少了5.12%和1.27%，其中S1的產(chǎn)量與CK 達(dá)到顯著差異。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，S1和S2的單位面積穗數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重與CK均無顯著差異，但S1和S2的每穗粒數(shù)分較CK減少了8.8%和4.4%（兩地平均），S1每穗粒數(shù)的顯著降低是導(dǎo)致其產(chǎn)量顯著降低的主要原因（表2）。

表2 各處理對(duì)水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.2 稻米品質(zhì)

2.2.1 稻米加工和外觀品質(zhì)從表3 可以看出，各處理的糙米率均無顯著差異，但相較未施氮處理，CK 和S2顯著提高了稻米的精米率和整精米率，明顯改善稻米的加工品質(zhì)；各處理的稻米堊白粒率和堊白度則表現(xiàn)為未施氮處理最高，CK 其次，而S1和S2則最低，兩者之間無顯著差異，表明S1和S2有利于改善稻米的外觀品質(zhì)（表3）。

表3 各處理對(duì)稻米加工和外觀品質(zhì)的影響%

2.2.2 稻米的營養(yǎng)品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)兩地的試驗(yàn)表明，各處理的粗蛋白含量均表現(xiàn)為CK＞S2＞S1＞0N，表明常規(guī)施肥下稻米的營養(yǎng)品質(zhì)更高，而隨著施氮量減少也會(huì)降低營養(yǎng)品質(zhì)，其中S1較S2下降的更多（表4）。與CK相比，S1和S2的直鏈淀粉含量均顯著降低，但膠稠度則顯著增加，表現(xiàn)為S1和S2有更高的蒸煮食味品質(zhì)（表4）。

表4 各處理對(duì)稻米營養(yǎng)品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)的影響

2.3 氮肥吸收與利用

2.3.1 水稻氮素的吸收從表5 可以看出，東陳和白蒲兩地各處理的籽粒含氮率表現(xiàn)為CK＞S2＞S1＞0N，其中S2和CK 無顯著差異，秸稈含氮率則以S1最高，CK和S2則略有降低，差異不顯著。從地上部植株吸氮量來看，CK、S1和S2兩地水稻籽粒的平均吸氮量分別為109.0、92.5、103.33 kg/hm2，秸稈平均吸氮量則分別76.91、75.64、77.45 kg/hm2，其中S1和S2的籽粒吸氮量和總吸氮量均要低于CK，分別減少了15.13%、9.53%和5.20%、2.77%，S1與CK差異均達(dá)到顯著水平（表5）。

表5 各處理對(duì)水稻氮素吸收的影響

2.3.2 水稻氮肥利用效率表6為各處理的水稻氮肥利用效率。東陳和白蒲兩地的趨勢(shì)相一致，均表現(xiàn)為S2處理的水稻氮肥吸收利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力均最高，分別較CK 增加了14.82%～15.86、15.61%～17.64%和19.36%～19.97%。而S1處理的氮肥吸收利用和農(nóng)學(xué)效率則與CK 無顯著差異，僅氮肥偏生產(chǎn)力顯著提高，較CK增加了14.91%～15.09%（表6）。

表6 各處理對(duì)水稻氮肥利用效率的影響

3 結(jié)論

本研究表明，與常規(guī)施肥相比，基緩追速施肥處理在減少25%氮肥用量的情況，其水稻產(chǎn)量和總吸氮量均無明顯降低，顯著提高了氮肥的利用效率，同時(shí)也明顯改善了稻米的外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)，有利于實(shí)現(xiàn)水稻的綠色優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)。

4 討論

4.1 減氮和側(cè)深基施緩混肥對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

利用緩釋肥、側(cè)深施肥技術(shù)將整個(gè)水稻生長季的肥料作為基肥一次性施用是提高稻谷產(chǎn)量最有效且簡單的途徑[20-22]。前人研究認(rèn)為，根區(qū)側(cè)深施肥能提高水稻生育前期的供氮能力，促進(jìn)水稻分蘗早生快發(fā)，顯著提高水稻有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量[7,23-24]。本研究結(jié)果則表明，在減氮25%條件下，一次性側(cè)深施肥下兩地的平均產(chǎn)量較常規(guī)施肥減少了5.12%，主要是由于每穗粒數(shù)的顯著降低，但減氮25%的基緩追速處理則與常規(guī)施肥的產(chǎn)量相當(dāng)，未有明顯差異。與一次性側(cè)深施肥相比，基緩追速處理由于后期追施穗肥，氮肥的分解釋放與機(jī)插稻需肥關(guān)鍵期相契合，在鞏固前期有效分蘗、減少和防止穎花退化的基礎(chǔ)上，能提高齊穗葉片的光合作用，延緩植株衰老，確保穗、粒的協(xié)調(diào)生長[13,25]，更有利于提高水稻產(chǎn)量，而且可以替換約27%左右的緩混肥，進(jìn)一步起到節(jié)本增效的作用。

4.2 減氮和側(cè)深基施緩混肥對(duì)稻米品質(zhì)的影響

糙米率、精米率和整精米率是評(píng)價(jià)稻米加工品質(zhì)的主要指標(biāo)。晏軍等[26]研究表明，機(jī)械深施緩控釋肥一定程度上可以提高糙米率、精米率和整精米率，改善稻米的加工品質(zhì)，但姜恒鑫等[27]研究則認(rèn)為，與常規(guī)施氮相比，采用緩釋尿素側(cè)深施減少一定量的氮可以改善稻米加工品質(zhì)，但施氮量減少超過20%則會(huì)明顯降低稻米加工品質(zhì)。本研究也發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥相比，減氮25%的一次性側(cè)深施肥和基緩追速處理的稻米整精米率均有所降低，其中尤以一次性側(cè)深施肥下降最為顯著。李武等[28]研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥處理相比，緩控釋氮肥處理能在一定程度上降低堊白度和堊白粒率，提高稻米外觀品質(zhì)。有研究認(rèn)為，增加施氮量能明顯改善稻米的外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)[29]，但也有研究認(rèn)為，稻米堊白粒率和堊白度均隨施氮量的增加而上升，并且堊白度與蛋白質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)[30]。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥處理相比，減氮25%的一次性側(cè)深施肥和基緩追速處理的籽粒蛋白質(zhì)含量均有不同程度降低，同時(shí)也顯著降低了堊白粒率和堊白度，提高了外觀品質(zhì)。石呂等[31]研究認(rèn)為，水稻籽粒中蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量與食味值也呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其含量越高，食味值越低，蒸煮食味品質(zhì)越低。而本研究中一次性側(cè)深施肥和基緩追速處理均顯著降低了直鏈淀粉含量，增加了膠稠度長度，明顯改善了稻米的蒸煮食味品質(zhì)，與前人的研究相一致[32-33]。

4.3 減氮和側(cè)深基施緩混肥對(duì)水稻氮的吸收與利用

氮素吸收量主要由干物質(zhì)積累量和含氮率2個(gè)因素決定。研究表明，與氮素積累少的品種相比，氮素積累量大的水稻品種其植株含氮率較低[34-35]，或者沒有明顯規(guī)律[36]，但其干物質(zhì)積累量都明顯偏高[37-38]。而本研究則發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)施肥相比，一次性側(cè)深施肥和基緩追速處理的籽粒含氮率和吸氮量均有所降低，兩者的總吸氮量也分別減少了5.20%和2.77%，可能與其減少25%吸氮量有關(guān)。但本研究也發(fā)現(xiàn)，基緩追速處理的吸氮量雖略有減少，但與對(duì)照無明顯差異，并且顯著提高了氮肥的吸收利用率、農(nóng)學(xué)效率和偏生產(chǎn)力。相較于一次性側(cè)深施肥，基緩追速處理更有利于植株氮素后期的積累，以及增加灌漿結(jié)實(shí)期莖葉氮素的轉(zhuǎn)移量，提高氮肥的吸收利用效率和農(nóng)學(xué)效率。這與前人研究結(jié)果相一致[19]。