種肥用量對免耕半固態直播稻產量構成與稻米品質的影響

周 晶，李靜怡，譚長龍，黃 璜

（湖南農業大學農學院，長沙 410128）

全國有80.4%的水資源分布在我國南方地區， 而我國南方地區人口占全國 53.6%，耕地占35.2%，人均水資源量為3481 m3，是一個水多土少、人多地少，水資源利用率較低的地區［1］；同時由于南方平均降水量有減少的趨勢［2］，降水不均勻，農業水資源在南方地區總體上呈現出比較嚴重的脆弱性［3，4］，再加上施肥的不合理，導致水稻減產、稻田土壤退化和水體污染嚴重［5，6］。湖南農業大學黃璜課題組研發了一種節水節肥栽培方式——水稻機械半固態直播［‘4S’（semi-solid state seeding）］技術。該技術是將破胸稻種、魚塘或溝田稀泥以一定比例均勻混合，采用自主研發的農機，將混合物保持一定株距播種在翻耕或免耕的稻田里，具有節水、節肥、穩產、減排、生態高效、資源高效、降低環境污染等優勢［7］，有效地提高植株養分吸收率和肥料利用率，且相應的提高水稻產量［8，9］。因此，該技術在一定程度上可以解決南方稻田灌溉用水和施肥不合理的問題。

研究表明，復合肥濃度對水稻秧苗素質有一定影響，破胸稻種利用本身所吸水分、泥巴水分和土壤水分毛細管作用，保證水稻正常出苗及養分吸收，利于前期壯苗的形成，以1∶120肥泥質量比例處理的水稻秧苗素質為最優處理［10］。諸多研究表明，氮肥的施用量決定精米率、整精米率和蛋白質的含量，對稻米品質有一定的影響［11］。免耕半固態直播稻在水稻生長過程中會適當的減少復合肥和氮肥的施用。為進一步明確免耕半固態直播稻在減少施用復合肥和氮肥時的最佳種肥用量及其對水稻產量和稻米品質的影響，特開展了本試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗時間與地點

試驗于2015年7～10月在湖南省瀏陽市北盛鎮烏龍社區試驗基地進行。當地年平均氣溫16～18℃，≥10℃的有效積溫為5000～5500℃，無霜期260～320 d，年降水量 1200～1500 mm。土壤類型為第四紀紅色黏土發育的紅黃泥土，試驗地基礎肥力指標見表1，前茬作物為水稻。室內實驗測試與分析在湖南農業大學農學院農業部多熟制作物耕作與栽培實驗室進行。

表1 試驗地土壤基本情況Table1 Physical-chemicalpropertiesoftheexperimentsoil

1.2 試驗材料

試驗品種：常規稻‘中早39’，全生育期平均112.2 d，浙江勿忘農種業股份有限公司生產。

供試肥料：復合肥為江西正邦生物化工有限公司生產，N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15。尿素為重慶建峰化工股份有限公司生產，總氮≥46.4%，粒徑范圍：0.85～2.80 mm。鴨糞為當地麻鴨所產。

1.3 試驗設計

隨機區組設計，設1個傳統翻耕直播對照（CK）和3個混合處理（A1、A2和 A3），小區面積20 m2，3次重復，共12個小區。混合處理采用半固態播種［7～10］，每小區使用稀泥（含水量 65.7%）15 kg，A1、A2和A3處理分別加入不同比例復合肥（表2），并加入等量破胸稻種0.20 kg和碎鴨糞0.50 kg，攪拌均勻，播種株行距20 cm×25 cm。對照處理采用當地高產栽培技術進行管理，混合處理按照試驗設計進行管理。播種前，對照處理采用機耕，施底肥（復合肥）225 kg／hm2；混合處理采用免耕，以半固態播種基質中加入試驗設計的不同配比復合肥和鴨糞作為底肥。7月13日播種，對照處理采用傳統均勻撒播，每小區播種破胸稻種0.20 kg，3個小區稻種用量共0.60 kg。不同處理施肥水平詳見表3。

表2 不同半固態基質處理復合肥具體施用情況Table2 Theinformationoftreatments with differentcompoundfertilizer

表3 不同處理下的施肥水平Table3 Fertilizerlevelsofthedifferenttreatments

1.4 測定項目與方法

1.4.1 水稻產量

實際產量測產每小區取樣3點，每點取樣區域1 m×1 m；理論測產每小區隨機取樣5點，每點取樣區域1 m×1 m，對照處理理論測產每點取樣區域為0.50 m×0.50 m。取樣后，理論測產分別調查水稻有效穗、無效穗、每穗粒數、穗實粒數、千粒重。所有樣品均采取自然曬干，且用電腦谷物水分計測量樣品水分；以4個處理中最小水分為標準，對理論和實際產量進行換算。

1.4.2 稻米品質

水稻自然曬干，儲存3個月后，嚴格按照標準步驟測量稻米品質［12］，包括加工品質、外觀品質、蒸煮品質、食用品質和營養品質。

稻米加工品質測定：包括出糙率、精米率、整精米率。

稻米外觀品質測定：包括堊白粒率、堊白大小、米粒長度、寬度、長／寬。其中米粒長度和寬度用谷物輪廓投影儀測定。

稻米蒸煮品質測定：包括稻米糊化溫度（堿消值法）、稻米膠稠度（米膠延伸法）。

稻米食用品質測定：以直鏈淀粉含量表征稻米食用品質。直鏈淀粉含量采用碘藍比色法測定。

稻米營養品質測定：以粗蛋白含量表征稻米營養品質。采用凱氏定氮法測定含氮量。粗蛋白含量＝含氮量×6.25。

1.5 數據處理

分別采用Wood2007繪制圖形和表格，用Excel2007處理數據和DPS7.0進行數據統計分析，采用最小顯著差法（LSD）進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 種肥用量對免耕半固態直播稻產量及產量構成因素的影響

由表4可知，與CK相比，處理A1、A2和A3的實際產量都呈增加趨勢，分別增產2.02%、5.06%和3.90%，但是只有A2與CK間達到顯著差異（p＜0.05）；處理 A1、A2和A3的有效穗都呈增加趨勢，分別比CK增加0.35%、13.03%和3.67%，A2與其他3個處理相比均達到極顯著差異（p＜0.01）；與 CK比，無效穗呈減少趨勢，分別減少66.5%、93.5%和67.5%，以A2的減幅最大，且與其他3個處理相比均達到極顯著差異（p＜0.01）；處理A1、A2和A3與CK相比每穗總粒數、每穗癟粒數和結實率都呈增加趨勢，增幅分別為21.62%～38.15%、4.93%～21.10%和0.22%～1.90%，與CK相比每穗總粒數均達到極顯著差異（p＜0.01），每穗癟粒數只有A2未達到顯著差異（p＞0.05），結實率只有A2達到極顯著差異（p＜0.01）；處理A1、A2和A3與CK相比千粒重均呈減少趨勢，分別減少7.52%、5.84%和5.04%，且均達到極顯著差異（p＜0.01）。總體而言，處理 A1、A2和 A3的實際產量和理論產量都優于CK，并且以A2的增產效果最佳，可能是由于A2的肥料用量和施肥水平有利于水稻增產。

表4 各處理的水稻產量及產量構成Table4 Riceyieldandyieldcomponentsofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.2 種肥用量對免耕半固態直播稻稻米加工品質的影響

從表5可知，與CK相比，處理A1、A2和A3的糙米率、精米率和整精米率都呈減少趨勢，其中糙米率分別降低0.85%、0.79%和0.46%，各處理的糙米率與CK相比均未達到顯著差異（p＞0.05）；精米率分別降低2.14%、2.14%和2.06%，且均達到顯著差異（p＜0.05）；整精米率分別降低 2.63%、2.82%和2.64%，且均未達到顯著差異（p＞0.05）。總體而言，與CK相比，處理 A1、A2和A3的糙米率、精米率和整精米率都呈降低趨勢，且只有精米率達到顯著差異（p＜0.05），但 A1、A2和 A3各處理間的糙米率、精米率和整精米率無顯著差異（p＞0.05）。因此，處理A1、A2和A3在一定程度上會降低稻米的加工品質。

表5 各處理的稻米加工品質比較Table5 Ricemillingqualityofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.3 種肥用量對免耕半固態直播稻稻米外觀品質的影響

由表6可知，與CK相比，處理A1、A2和A3的米粒長、米粒寬、長寬比、堊白率和堊白面積雖有差異，但都不顯著（p＞0.05）；處理A1、A2和A3之間稻米外觀品質雖有差異，但也都表現為差異不顯著（p＞0.05）；與CK相比，A2的米粒長的增幅稍大，A1基本無變化，A3有降低的趨勢；A1、A2和A3的米粒寬呈增加趨勢，增幅在0.36%～0.72%；A1、A2和A3的長／寬比呈減少趨勢，但減幅并不大，在0.52%～1.04%；A1、A2和A3的堊白粒率和堊白面積都呈增加趨勢，堊白粒率的增加趨勢并不明顯，堊白面積分別增加5.12%、7.65%和7.82%。總體而言，與CK相比，A1、A2和A3的米粒長、米粒寬和長寬比變幅不太，且差異不顯著（p＞0.05）；堊白粒率和堊白面積都呈增加趨勢，可能是由于CK增施氮肥有利于降低稻米堊白率和堊白面積。

表6 各處理的稻米外觀品質比較Table6 Riceappearancequalityofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.4 種肥用量對免耕半固態直播稻稻米蒸煮品質和營養品質的影響

從表7可看出，與CK相比，處理A1、A2和A3的糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量和總淀粉含量雖有差異但都不顯著（p＞0.05），且 A1、A2和 A3間的糊化溫度、膠稠度、直鏈淀粉含量、總淀粉含量和蛋白質含量的差異也都不顯著（p＞0.05）；與CK相比，A1的糊化溫度相差不大，A2和A3有所降低；A1、A2和 A3的膠稠度呈增加趨勢，分別增加3.77%、8.28%和1.51%，以A2的增加幅度最大；與CK相比，A1的直鏈淀粉含量相差不大，A2和A3呈增加趨勢，分別增加1.24%和1.58%；A1、A2和A3的總淀粉含量均呈降低趨勢，降幅為0.41%～1.04%；A1的蛋白質含量相對增加，但是增幅不明顯，A2和 A3都相對減少，分別減少 3.46%和5.19%，但只有A3達到顯著差異（p＜0.05）。

表7 各處理的稻米蒸煮品質及營養品質比較Table7 Ricecookingandnutritionqualitiesofthesemi－solidstateseedingwithno－tillage

3 討論

已有研究表明，半固態播種拓寬了破胸稻種的吸水途徑，泥巴包裹的肥料形成“集中效應”，有利于水稻的壯苗與旺苗，顯著提高了水肥利用率和水稻的產量［8］。這與本試驗結果一致。在此基礎上，為了更好地研究免耕半固態直播對水稻產量及產量構成因素的影響，本試驗還定性地篩選出免耕半固態直播最適種肥用量。結果表明，與CK相比，免耕半固態播種的水稻產量與產量構成因素都有增加的趨勢。免耕半固態直播在播種時減少復合肥的使用，不僅沒有減產反而增加產量，說明免耕半固態直播雖然在播種時減少了復合肥的使用，但并不會影響水稻苗期水肥需求，并且由于半固態播種泥巴包裹肥料形成的“集中效應”有利于水稻秧苗素質的提高以及在水稻生長過程中經過肥料的少量多施，規避了肥料用量少的問題而有助于水稻更好地吸收營養，從而還會增加水稻的產量。有研究表明，復合肥對水稻的產量增加主要是通過增加水稻穗粒數來實現的［12］。從本試驗的結果來看，免耕半固態直播種肥用量不同其產量也各有差異，且隨著免耕半固態直播播種時復合肥的濃度增加，水稻的產量呈先增加后減少的趨勢，以A2處理的產量與產量構成因素的增幅最大；A2處理的有效穗相比其他3個處理都有顯著增加的趨勢；A1、A2和A3處理與CK相比，每穗總粒數增幅為21.62%～38.15%，且都具有顯著差異，A1、A2和A3各處理中以A2處理增幅最大，其A2處理的產量顯著增加是因為A2處理的種肥用量更有利于增加穗粒數。由此可知，免耕半固態播種以A2處理基質復合肥與稀泥配比為0.8∶100，復合肥為62.53 kg／hm2的種肥用量增產效果最佳，這為半固態播種復合肥的施用量提供了一定的參考。

在本試驗中，免耕半固態直播稻的糙米率、精米率和整精米率都有降低的趨勢，且精米率達到顯著差異，對稻米的加工品質有一定的影響。稻米的米粒長、米粒寬、長寬比、堊白粒率和堊白面積雖有差異，但都不明顯，并不影響稻米的外觀品質。由此可知，免耕半固態直播對稻米的外觀品質基本無影響，但對稻米的加工品質有一定的影響，這說明免耕半固態直播在一定程度上會影響稻米的商品價值。A1、A2和A3處理間的糙米率、精米率、整精米率、米粒長、米粒寬、長寬比、堊白粒率和堊白面積基本無差異，說明免耕半固態直播在種肥用量為57.72～68.23 kg／hm2的范圍內其稻米的加工品質和外觀品質基本無差異。

本試驗結果表明，免耕半固態直播稻的蒸煮品質和營養品質各項指標基本能達到最佳狀態；免耕半固態直播的不同種肥用量之間的糊化溫度、膠稠度和直鏈淀粉含量基本無差異，對稻米的蒸煮品質無影響，但是在種肥用量為57.72 kg／hm2，肥料與稀泥配比為0.7∶100時會降低稻米的蛋白質含量。由此可知，免耕半固態直播并不會影響稻米的食用品質，但是在種肥用量低于57.72 kg／hm2時會影響稻米的營養品質。

眾多研究認為，糙米率、精米率、整精米率和蛋白質含量會隨施氮量的減少而減少［15，16］。在本試驗中，相比傳統翻耕直播，免耕半固態直播的不同種肥用量處理中復合肥和氮肥用量都有所減少，其精米率也出現了不同程度降低的趨勢，并且在種肥用量低于57.72 kg／hm2時蛋白質含量也有所降低，這與前人研究較一致。但是免耕半固態直播在種肥用量為62.53 kg／hm2時，其稻米品質各指標都相對穩定且增產效果最佳。由此可知，免耕半固態直播的適宜種肥用量為62.53 kg／hm2，其用量在節肥增產的同時能較好的穩定稻米品質各指標，這為免耕半固態直播的節水節肥高效生產提供了一定的參考，當然由于種肥用量為62.53 kg／hm2時，其對精米率還是有一定的影響，對于在免耕半固態直播技術栽培管理上的運用仍需要進行更深入的研究。

4 小結

（1）免耕半固態播種會顯著降低精米率，且在種肥用量為57.72 kg／hm2，復合肥料與稀泥配比為0.7 ∶100時會降低稻米的蛋白質含量；（2）免耕半固態直播種肥用量在57.72～68.23 kg／hm2范圍時，其稻米品質各指標基本無差異；（3）免耕半固態播種有利于水稻產量的增加，且在種肥用量為62.53 kg／hm2，復合肥與稀泥配比為0.8∶100時，能在穩定稻米品質各指標的同時達到增產效果。

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