基肥差異對水稻品種（系）產量及品質的影響

摘要：為了合理調控基肥施用量，促進水稻產量和品質的提升，進而達到節(jié)本增效的作用，選取12份黑龍江省第一積溫區(qū)表現(xiàn)穩(wěn)定的水稻品種（系），通過設置不施用基肥（DN）和正常施用基肥（NN）兩種含氮量差異田塊，分別對各水稻品種（系）的產量性狀、加工品質及食味品質進行調查分析，明確基肥含氮量差異對參試材料各性狀的影響，及參試材料對基肥差異的敏感性。結果表明，與施用基肥相比較，參試材料不施用基肥處理下實測產量均表現(xiàn)為下降趨勢，其中20鑒203、20鑒204、20鑒97、20鑒98、松科粳122和松科粳134在不同處理間差異極顯著?；适┯门c否對稻米加工品質影響不顯著，對水稻籽粒的長寬等也影響較小，但不施氮肥可使蛋白質降低0%～1.2%，使食味值略有升高，會使產量顯著下降，因此合理施用氮肥仍是農業(yè)生產中最優(yōu)的選擇。相關性分析表明，在DN和NN兩種處理下結實率與空癟粒均表現(xiàn)為極顯著負相關，相關系數(shù)均為-0.98，食味值與蛋白質和直鏈淀粉分別表現(xiàn)為極顯著負相關和極顯著正相關關系。

關鍵詞：水稻；基肥；氮肥；產量；品質

收稿日期：2023-11-05

基金項目：黑龍江省省屬科研院所科研業(yè)務費項目（CZKYF2023-1-C019）。

第一作者：王榮升（1986-），男，博士，助理研究員，從事水稻分子育種及功能基因組學研究。E-mail：rshwang@haas.cn。

通信作者：牟鳳臣（1972-），男，學士，研究員，從事水稻常規(guī)及分子輔助育種研究。E-mail：mfc888221@163.com。

水稻（Oryza sativa L.）產量的提升關系著我國糧食安全，對農民增收和農業(yè)增效具有重要意義。然而由于品種及耕地條件等眾多因素的限制，我國水稻單產仍存在著較大的提升空間^[1]。此外，不同水稻品種的肥料利用效率差異以及化肥施用不合理，也成為了水稻產量提升的重要限制因素^[2]。因此研究不同水稻品種對特定階段肥料的敏感性，解析不同肥力條件下稻米品質及產量差異，對水稻育種及農業(yè)生產具有重要的指導意義和實用價值。

水田基肥，又稱為底肥，一般在水稻移栽前結合土壤耕作時施用。生產中通常以具有長效緩釋性的氮、磷、鉀復合肥為主，結合土地翻耕將肥料與土壤混拌在一起，使其與水稻根系充分接觸，在水稻整個生長季中持續(xù)提供所需要的基礎養(yǎng)分^[3]。由此可見，基肥的合理施用會直接影響水稻產量。多位學者針對不同農作物基肥的需求量進行分析，發(fā)現(xiàn)無論是基肥用量的差異，還是基肥中氮磷鉀組成比例的差異，都會直接影響農作物產量^[4-6]。在基肥的眾多組成元素中，氮肥作為作物基礎生長的關鍵，受到研究人員更多的關注^[7]。有研究人員分別從基肥的氮素施用量、氮素比例以及氮素的不同種類與作物產量及品質關系等各個角度，分別研究氮素對農作物的重要性^[8-10]，為農業(yè)生產上氮肥的施用提供參考依據(jù)。

水稻生產中基肥的施用也受到較多的關注，但目前針對基肥的研究主要是從栽培管理方法的角度出發(fā)的，在不同品種對肥料敏感性等方面關注較少^[11-12]。本研究選擇12份在生產中表現(xiàn)穩(wěn)定的優(yōu)良品系或審定品種，分析基肥差異對各品種品質和產量的影響。以期為這些水稻品種（系）在審定后的推廣應用中提供合理的肥料施用量數(shù)據(jù)，探索不同水稻品種對基肥的敏感性，爭取在精準控制肥料施用的同時提高米質和產量，達到節(jié)本增效的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

栽培試驗于2021年在黑龍江省哈爾濱市民主鄉(xiāng)國家現(xiàn)代農業(yè)科技示范展示基地進行。試驗地點位于45°50′N，126°50′E，年活動積溫為2 550～2 650 ℃，氣候類型為寒溫帶大陸性季風氣候，土壤類型主要為黑土。土壤有機質含量22.38 g·kg^-1、堿解氮118.43 mg·kg^-1、速效磷30.73 mg·kg^-1、速效鉀142.36 mg·kg^-1、pH6.75。選取面積相同，基礎肥力無顯著差異的水田地塊進行肥力差異實驗。所選地塊保證單排單灌，避免肥力富集或流失造成結果不準確。

1.2 材料

隨機選取本研究室選育且正在或即將參加黑龍江省第一積溫區(qū)區(qū)域試驗的品種（系）12份，分別為20鑒203、20鑒204、20鑒96、20鑒97、20鑒98、1343-1、松科粳115、松科粳119、松科粳120、松科粳122、松科粳131和松科粳134。全部試驗材料經過連續(xù)多年種植，在黑龍江省第一積溫區(qū)各項指標均表現(xiàn)穩(wěn)定。

1.3 方法

1.3.1 試驗設計 試驗共設置不施基肥氮肥（DN）和正常水田施用氮肥（NN）兩組處理。NN組按照純氮施用量80 kg·hm^-2，其中48 kg·hm^-2以緩釋肥形式作為基肥在秧苗移栽前翻地打漿時施入，剩余32 kg·hm^-2以速效肥形式在分蘗期通過人工拋灑方式施入。磷、鉀肥的施用量各40 kg·hm^-2，其中鉀肥分基肥、穗肥兩次施入，磷肥全作基肥，其他田間管理參照常規(guī)水田的日常管理方式。DN組除不施用基肥氮肥之外，其余肥料用量及時期與NN組相同。試驗材料采用完全隨機區(qū)組設計，各品種（系）在大棚進行育苗。按照小區(qū)插秧，每穴3～4株，株間距12 cm，行長10 m，行間距30 cm，共12行，小區(qū)面積約36 m²。

1.3.2 測定項目及方法 小區(qū)內隨機選取10株進行表型測量，計算平均值代表該品種（系）的最終表型值，確保所選植株前后左右不存在空苗、死苗。各品種（系）齊穗期開始45 d后測量株高、分蘗數(shù)和有效穗數(shù)，取主穗測量穗長和穗粒數(shù)及空癟粒。小區(qū)混收后自然條件下晾干至水分含量在14%～16%，數(shù)1 000粒稻谷稱量獲得該品種（系）千粒重。分別計算水稻結實率、成穗率及實測產量。

每個品種（系）稱取500 g稻谷用礱谷機（大竹，F(xiàn)C2K）進行碾磨，稱量記錄糙米質量，隨機選取10粒糙米，用游標卡尺測量粒長、粒寬及粒厚并計算平均值。剩余全部糙米在精米機（山本公司，VP-32）中碾磨獲得精米，稱量記錄精米質量。用2.5 mm米篩進行整精米篩選，稱量獲得整精米質量。

糙米率（%）=糙米重/500×100

整精米率（%）=整精米重/500×100

將一份材料所獲得的整精米分成3份（約150 g），利用大米食味計（東孚久恒，JSWL）測量精米食味值、蛋白質、直鏈淀粉和水分含量。取3份米樣的平均值作為該品種（系）的米質結果。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)整理及表格制作采用Excel 2019進行，數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析采用R 4.2/base進行。

2 結果與分析

2.1 各品種（系）產量性狀間差異

2.1.1 穗長 由表1可知，不同基肥水平下各參試品種在產量性狀方面存在明顯差異，參試材料穗長的差異范圍為0.5～2.9 cm，有7份材料的穗長表現(xiàn)為NN處理極顯著長于DN處理，品系1343-1穗長則表現(xiàn)為NN處理顯著長于DN處理。而松科粳134的穗長則表現(xiàn)為DN處理極顯著長于NN處理。

2.1.2 空癟粒 空癟粒的差異范圍為0～30，共有7份材料的空癟粒表現(xiàn)為NN處理顯著或極顯著高于DN處理；20鑒97表現(xiàn)為DN處理顯著高于NN處理，其余處理差異不顯著。

2.1.3 穗粒數(shù) 穗粒數(shù)的差異范圍為1～53，共有6份材料的穗粒數(shù)表現(xiàn)為NN處理顯著或極顯著高于DN處理，4份材料表現(xiàn)為NN處理較DN處理略有增加。說明基肥氮元素對穗粒數(shù)的增加起到一定的作用。

2.1.4 結實率 結實率在6份材料中表現(xiàn)為DN處理極顯著高于NN處理，但20鑒97則表現(xiàn)為NN處理極顯著高于DN處理。這種差異與空癟粒的變化趨勢正好相反。表明DN處理可能通過減少空癟粒提高了結實率。

2.1.5 分蘗數(shù) 分蘗數(shù)的差異范圍為0～8，共有3份材料（20鑒97、松科粳120和松科粳122）的分蘗數(shù)表現(xiàn)為NN處理顯著高于DN處理；2份材料（20鑒96和松科粳115）的分蘗數(shù)表現(xiàn)為DN處理極顯著高于NN處理，其余處理差異不顯著。

2.1.6 株高 株高的差異范圍為1.1～16.4 cm，所有參試材料的株高均表現(xiàn)為NN處理高于DN處理，其中松科粳122的株高表現(xiàn)為NN處理顯著或極顯著高于DN處理， 有9份材料表現(xiàn)為NN極顯著高于DN處理。

2.1.7 成穗率 成穗率差異范圍為0.3%～13.1%，僅有3份試驗材料20鑒203、20鑒204和20鑒98表現(xiàn)為NN處理成穗率顯著或極顯著高于DN處理，其余材料成穗率均無顯著差異。

2.1.8 千粒重 千粒重的差異范圍為0.2～3.1 g，有4份材料DN處理顯著或極顯著高于NN處理，松科粳122在NN處理顯著高于DN處理。其他材料除20鑒97外均表現(xiàn)為DN處理略高于NN處理。說明DN處理對品種千粒重的增加起到了一定的促進作用。

2.1.9 產量 實測產量的差異范圍為5.93～210.75 kg·（667 m²）^-1，所有參試品種在NN處理下均高于DN處理，說明減少基肥施用會導致產量降低。其中20鑒203、20鑒204、20鑒97、20鑒98、松科粳122和松科粳134兩處理間差異極顯著。其余材料差異不顯著，說明水稻品種產量對基肥是否敏感可能是由品種特性決定的。

2.2 各品種（系）品質性狀間差異

2.2.1 出糙率 由表2可知，不同的基肥施用量對參試材料的出糙率影響較小，僅有兩份材料20鑒98和松科粳115的出糙率在DN處理下顯著高于NN處理，其余材料處理間均無顯著差異。

2.2.2 整精米率 1343-1、20鑒96、松科粳115和松科粳131整精米率的DN處理高于NN處理，且均達到顯著以上水平。而20鑒203、20鑒97和松科粳119與此相反，說明差異的產生可能是由于品種自身特性和其他間接因素導致的，基肥施用量對整精米率的影響可能與試驗品種有關。

2.2.3 直鏈淀粉含量 試驗材料中直鏈淀粉含量差異范圍為0%～1.2%，僅有20鑒98和松科粳120材料的DN處理的直鏈淀粉含量顯著高于NN處理，說明基肥施氮量差異對稻谷中直鏈淀粉含量影響較小。

2.2.4 蛋白質含量 蛋白質含量差異范圍為0%～1.2%，1343-1、20鑒204、20鑒98和松科粳120在NN處理顯著或極顯著高于DN處理。除松科梗131和松科梗134DN處理略高于NN處理外，其余大部分在NN處理下略高于DN處理。

2.2.5 食味值評分 稻米營養(yǎng)品質性狀反應在食味值上差異較小，僅1343-1和20鑒204這2份材料DN處理食味值顯著高于NN處理，而食味值偏高的原因很可能直接來自于籽粒中蛋白質含量的降低。

這些結果也說明，基肥氮素施用量對籽粒品質性狀的影響較少，籽粒中的氮元素很可能主要來自于中后期追肥，但這也需要更多的試驗加以驗證。

2.3 各品種（系）粒型性狀間差異

2.3.1 粒長 由表3可知，20鑒203、20鑒96和20鑒98的粒長在DN處理顯著高于NN處理，而20鑒204則表現(xiàn)相反。

2.3.2 粒寬 1343-1、20鑒204、20鑒96、松科粳120的粒寬在NN處理顯著高于DN處理，但20鑒98、松科粳122和松科粳134的DN處理極顯著高于NN處理。

2.3.3 粒厚 20鑒203、20鑒204、松科粳115和松科粳131在DN處理均高于NN處理，且達到顯著以上，僅有1343-1的粒厚在NN處理顯著高于DN處理。

2.3.4 長寬比 20鑒203、20鑒96、松科粳120的長寬比在DN處理顯著或極顯著高于NN處理，但20鑒98、松科粳122和松科粳131則表現(xiàn)相反。

這些結果顯示各水稻品種（系）在不同基肥水平下粒型變化各不相同，說明各品種的粒型調控受到多種因素的影響，基肥差異對品種的影響需要從多個方面進行綜合考慮（表1、表3）。

2.4 不同基肥處理各性狀的相關性分析

2.4.1 產量性狀相關性分析 由表4可知，在DN和NN處理下穗粒數(shù)和空癟粒都顯示顯著或極顯著正相關，而結實率和空癟粒表現(xiàn)極顯著負相關，相關系數(shù)均為-0.98。株高和穗長也表現(xiàn)極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.78和0.79。在NN處理下穗粒數(shù)與結實率表現(xiàn)極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.75。在DN處理下株高和分蘗數(shù)表現(xiàn)極顯著負相關，相關系數(shù)為-0.75。

2.4.2 品質性狀相關性分析 在DN和NN處理下蛋白質和食味值及直鏈淀粉均表現(xiàn)為極顯著的負相關關系。而直鏈淀粉和食味值表現(xiàn)為極顯著正相關，相關系數(shù)分別為0.76和0.82。在NN處理整精米率與食味值和蛋白質分別表現(xiàn)出極顯著的正相關和極顯著負相關關系，相關系數(shù)為0.80和-0.86。表明DN處理掩蓋了整精米率和食味值及蛋白質間的相關關系。

2.4.3 粒型性狀相關性分析 在DN和NN處理下整精米率與粒長和長寬比均顯示顯著的負相關性。粒長與穗長和分蘗數(shù)分別表型顯著正相關和顯著負相關關系。

綜合以上分析得出，DN處理可以使稻米蛋白質含量稍有降低，但稻米食味值并沒有表現(xiàn)出顯著增加，相反，各品種（系）的產量表現(xiàn)出一定程度的降低。

3 討論

氮肥的吸收與利用貫穿水稻整個生育期內，而基肥中氮元素的施用不但決定了水稻苗期生長的快慢，更會直接影響水稻各產量構成因素，并決定了產量的高低。在常規(guī)水田生產中，基肥通常以施用緩釋、復合肥為主，主要目的一方面是在苗期水稻根系較弱的情況下，減少肥料的釋放，避免肥料流失。另一方面是為根系發(fā)育提供緩沖期，在整個生育期內為水稻提供持續(xù)的復合營養(yǎng)物質支持^[13-14]。本研究通過設置基肥差異田塊，發(fā)現(xiàn)無論在產量性狀還是米質性狀等方面，不同的水稻品種（系）間均表現(xiàn)出一定的表型差異，這有助于今后開展新品種的氮肥敏感性試驗。在本研究中1343-1、20鑒96、松科粳120、松科粳134在不同處理下實測產量的差異不大，表明這些品種在應對低氮肥環(huán)境時可以緩解氮肥的缺乏，并在氮肥充足時提高氮肥的利用率，能夠更好地適應貧瘠的土壤環(huán)境^[15-16]。

前人對水稻不同時期的肥料施用有過一些探索，與本研究結果類似，基肥的缺失會對水稻產量及品質等造成一定的影響，因此要合理調節(jié)不同時期的肥料施用量及比例^[17-18]。水稻不同生育階段所需氮肥量會有差異，因此需要深入解析水稻各階段對肥料的需求量及對產量和品質的影響。有研究對Y兩優(yōu)900和Y兩優(yōu)6號配制的雜交組合在水稻幼穗分化II期前施用穗肥，可獲得較好的稻米加工品質^[19]。對于兩優(yōu)培九，在倒3葉、倒1葉期分次施用穗肥可以改善稻米品質并提高產量^[20]。這些結果與本研究的結論也可以互相補充，為今后提升水稻產量和品質提供多角度的研究思路。

眾多學者分別利用不同的水稻品種對氮、磷、鉀以及一些微量元素進行了利用效率或施用時期方面的研究，也證實了不同品種對各元素的吸收效率在不同的發(fā)育時期存在差異^[21-23]。此外肥料的類型、微量元素的存在等多種因素也對水稻肥料利用起到一定的作用^[24-26]。本研究中不同品種（系）對氮肥差異的反應也在一定程度上預示了氮吸收效率的不同，這也表明需要設計更多肥料梯度的栽培試驗來進一步開展水稻肥料吸收及利用研究，為今后不同水稻品種的推廣應用設計定制化的田間水肥管理和提供理論依據(jù)。管理方法的優(yōu)化不但能夠增加產量，提高出米率，還可以改善米質，提升品種價值，對新品種的長久栽培和品牌建立具有重要意義。

4 結論

綜上所述，在基肥不施氮的情況下，參試水稻的穗長、株高、穗粒數(shù)等產量性狀均表現(xiàn)為下降。實測產量降幅較大，差異范圍為5.93～210.75 kg·（667 m²）^-1，其中20鑒203、20鑒204、20鑒97、20鑒98、松科粳122和松科粳134表現(xiàn)為極顯著的降低。但對水稻的加工品質影響較小，對水稻籽粒的長寬等影響不大。施氮量的減少直接導致了籽粒中蛋白質含量降低約0%～1.2%。對稻米食味值的改善起到一定的積極作用，但與產量降低相比這種改善并不具有顯著性，因此在生產中仍需要適當施用基肥補充氮元素，以保證品種產量。相關性分析表明，在DN和NN兩種處理下結實率與空癟粒均表現(xiàn)為極顯著負相關，相關系數(shù)均為-0.98，食味值與蛋白質和直鏈淀粉分別表現(xiàn)為極顯著負相關和極顯著正相關關系。今后的品種選育和推廣過程中，應根據(jù)品種的氮肥敏感特性制定相應的施肥策略，從而達到提高產量、提升米質的目的。

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Effects of Differences in Base Fertilizer

on Yield and Quality of Rice Varieties（Lines）

WANG Rongsheng， LI Kun， ZHANG Wei， LIU Hui， TAO Yongqing， LIU Yuming， LIU Baohai， MU Fengchen

（Biotechnology Research Institute， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences/Heilongjiang Laboratory of Crop and Livestock Molecular Breeding/Heilongjiang Engineering and Technology Research Center of Rice Molecular Breeding， Harbin 150023，China）

Abstract：In order to regulate the application rate of base fertilizer reasonably， promote the improvement of rice yield and quality， and thus achieve the effect of cost saving and efficiency increasing. This study selected 12 rice varieties （lines） with stable performance in the first accumulated temperature zone of Heilongjiang Province. By setting up two types of fields with nitrogen content differences， namely do not" application of base fertilizer （DN） and normal application of base fertilizer （NN）， the yield traits， processing quality， and taste quality of each variety （line） were investigated and analyzed to clarify the impact of nitrogen content differences in base fertilizer on various traits of the experimental materials， as well as the sensitivity of the reference materials to differences in base fertilizer. The results showed that compared with the application of base fertilizer， the measured yield of the tested materials without the application of base fertilizer showed a decreasing trend. Among them， there were significant differences between the different treatments of 20 Jian 203， 20 Jian 204， 20 Jian 97， 20 Jian 98， Songkegeng 122， and Songkegeng 134. The application of base fertilizer had no significant effect on the processing quality of rice， and had a small impact on the length and width of rice grains. However， not applying nitrogen fertilizer treatments reduced protein content by 0% to 1.2%， slightly increased taste value， but significantly reduced yield. Therefore， the rational application of nitrogen fertilizer was still the best choice in agricultural production. Correlation analysis showed that under both DN and NN treatments， there was a highly significant negative correlation between seed setting rate and empty grains， with correlation coefficients of -0.98. Taste value showed a highly significant negative correlation and a highly significant positive correlation with protein and amylose， respectively.

Keywords：rice; base fertilizer; nitrogen utilization; yield; quality