氮肥處理對小站稻金稻919 產量及品質的影響

王志璽 崔晶 孫玥 蘇京平 王勝軍 劉學軍 崔中秋*

（1天津市農作物研究所，天津300384；2天津農學院 農學與資源環境學院，天津300384；第一作者：wangzhixi19920904@163.com；*通訊作者：15822958203@163.com）

水稻是我國最主要的糧食作物之一，長期以來，水稻的產量一直是水稻育種領域研究的重要目標。水稻產量主要受單位面積有效穗數、每穗粒數、結實率及千粒重的影響。楊守仁[1-3]系統地研究和論證了水稻株型對水稻產量的影響并提出理想株型理論。這一理論的提出以及后期的超高產雜交理論的開展，有效地推動了我國水稻產量的迅速提升，從根本上解決了廣大人民的溫飽問題。

近年來，隨著我國社會和經濟的迅速發展，消費者對于稻米的需求標準呈現出不斷提高的趨勢，稻作領域的研究方向也相應地由吃飽到吃好轉變[4]，稻米品質的研究便應運而生。通常稻米的食味是指消費者食用稻米時給予其好吃與否的一種客觀性評價[5]。稻米食味特性主要是由水稻品種遺傳特性[6]以及栽培條件[7]這兩大因素決定。在日本，稻米食味特性的研究主要包括食味感官品嘗評價試驗[8-9]、稻米理化特性分析[10]以及米飯質地特性和糊化特性分析[11]。

對于生產實踐中的栽培技術而言，施肥量以及施肥方式對于提升水稻的產量[12]和改善稻米的品質[13-14]具有較大的影響和作用。其中，氮肥的施用量和施用方式對稻米產量和品質的影響尤為顯著[15]。在一定的施氮范圍內，隨著施氮量的增加，水稻產量呈現出不斷提升的趨勢，同時稻米的品質也不斷地得到提升和改善。但是，施氮量過多或者不適宜的施氮方式則會導致水稻植株倒伏，最終導致產量降低和稻米品質劣化[6]。

因此，筆者通過對試驗設置3 種氮肥處理，研究和探討氮肥處理對優質食味水稻產量及稻米食味的影響，試圖從中尋找最適宜的氮肥處理，進而實現“良種良法”配套體系的構建，最終實現優質稻米的科學生產，同時也為天津市小站稻的推廣提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試品種

以天津市農作物研究所育成的優質水稻品種金稻919 為試驗材料。

1.2 試驗設計

試驗于2018年設在天津市寶坻區大口屯鎮的試驗田。試驗采用隨機區組設計，設3 種氮肥處理，具體見表1。每個處理3 次重復，小區面積667 m2。小區之間均采用塑料薄膜進行田埂間的隔離。施肥方式采用“底肥+追肥”的模式，底肥均為緩控釋混合肥（其中N、P、K 比例分別為24%、14%、10%，總養分≥48%）。追肥均為尿素（含氮量46%）。

1.3 栽培管理

田間栽培及管理同當地習慣栽培管理方式保持一致。具體操作：4月16日播種，5月30日機械插秧，行株距為30 cm×18 cm，總株數18.5 萬/ hm2。定期到田間調查和記錄水稻生育期和生長動態的，10月上旬機械收割。收割后在天津市中日水稻品質·食味研究中心進行相關指標的測定。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 產量構成因子

在不同氮肥處理小區中，選擇具有代表性的10 株水稻植株進行實驗室考種，主要指標有千粒重和結實率。具體操作方法：采用比重為1.06 的食鹽水進行篩選，結實率為鹽選后下沉稻谷數與鹽選前稻谷數的百分比，千粒重為1 000 粒經鹽選后稻谷的質量。

1.4.2 糙米外觀品質

采用日本SATAKE 公司生產的RJQI20 型顆粒評定儀測定糙米的外觀品質的相關指標[5]。

1.4.3 稻米淀粉糊化特性

采用澳大利亞NEWPORT SCIENTIFIC 公司生產的RVA-4 型快速粘度分析儀測定精米米粉的糊化特性[5]。

1.4.4 米飯質地特性

采用日本SATAKE 公司生產的RHS1A 型硬度粘度儀進行測定[5]。

1.4.5 精米營養品質

采用凱氏定氮法測定蛋白質含量；采用德國BRAN-LUEBBE 公司生產的Auto Analyzer 3 型連續流動分析儀測定直鏈淀粉含量。

1.4.6 食味感官評價試驗

由天津農學院的20 名教職工構成的食味鑒評員進行食味感官品嘗評價試驗。鑒評員男女比例約為1:1，其中25～35 歲8 人、35～45 歲10 人、45～55 歲2 人。

1.4.7 數據處理

試驗數據借助Excel 軟件以及SPSS 22 進行統計分析以及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 稻谷的千粒重及結實率

從表2 可以看出，金稻919 的結實率和千粒重在不同氮肥處理間的差異不顯著。不同穗位著生稻谷的結實率在5%水平差異顯著性，一、二次枝梗著生稻谷的結實率在1%水平上差異顯著。一、二次枝梗著生稻谷的千粒重在5%水平差異顯著。本次研究結果表明，處理Ⅱ、Ⅲ的結實率和千粒重略高于處理Ⅰ，但差異不顯著，并且不同氮肥處理金稻919 不同穗位著生稻谷的結實率和千粒重均高于對照。此外，不同氮肥處理均表現一致的結果，即一次枝梗著生稻谷/二次枝梗著生稻谷比越大，水稻的產量則呈增加的趨勢。

2.2 糙米的外觀品質

從表3 可以看出，不同氮肥處理對金稻919 的整精米率和堊白粒率的影響顯著。其中，不同氮肥處理對糙米外觀品質的影響均在0.1%水平顯著，不同穗位著生稻谷對糙米外觀品質（除堊白粒率外）的影響均在0.1%水平顯著，一、二次枝梗著生稻谷對糙米外觀品質的影響均在0.1%水平顯著。以上分析可知，氮肥用量越大將導致金稻919 的堊白粒率呈明顯上升的趨勢，整精米率卻呈現出顯著降低的趨勢，這會最終影響金稻919 的外觀品質。其中，處理Ⅱ和Ⅲ的稻米外觀品質優于處理Ⅰ，但不同氮肥處理下金稻919 的不同穗位著生稻谷的糙米外觀品質均優于對照。此外，上部穗位著生稻谷的糙米粒厚顯著高于下部穗位著生稻谷，一次枝梗著生稻谷的糙米粒厚顯著大于二次枝梗著生稻谷。

表1 試驗施肥方式 （kg/667 m2）

表2 不同氮肥處理下的金稻919 結實率和千粒重

2.3 稻米淀粉糊化特性

從表4 可以看出，不同氮肥處理對金稻919 糊化特性中的最高粘度、最低粘度、最終粘度和崩解值的影響均在0.1%水平顯著，對消減值和糊化溫度的影響在5%水平顯著，對回復值的影響不顯著。其中，不同穗位著生的稻米對最低粘度的影響在0.1%水平顯著，對最終粘度和糊化溫度的影響均在0.05 水平顯著，對最高粘度的影響在1%水平顯著。一、二次枝梗著生稻谷對最高粘度、最低粘度、崩解值的影響均在0.1%水平顯著，對回復值的影響在1%水平顯著；對糊化溫度的影響在5%水平顯著。這些結果表明，上部穗位和一次枝梗著生稻米的糊化特性值中的最高粘度、最低粘度、最終粘度、崩解值均顯著性大于下部穗位著生稻谷和在二次枝梗著生稻谷，上部穗位和一次枝梗著生稻谷的稻米糊化溫度均小于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。此外，金稻919 處理Ⅱ和Ⅲ的淀粉糊化特性優于處理Ⅰ。上部穗位和一次枝梗著生稻谷的稻米淀粉糊化特性（除糊化溫度相反之外）均優于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。

表3 糙米外觀品質

表4 稻米淀粉糊化特性

表5 米飯的質地特性

2.4 米飯的質地特性

從表5 可以看出，不同氮肥處理對金稻919 的粘度和硬度/粘度比的影響在0.1%水平顯著。不同穗位著生稻谷對蒸煮米飯后的硬度、硬度/粘度比、硬度/彈力比的影響在0.1%水平顯著。一、二次枝梗著生的稻谷對蒸煮米飯后的粘度、硬度/粘度比、硬度/彈力比的影響在0.1%水平顯著。其中，金稻919 處理Ⅱ和Ⅲ的米飯質地特性優于處理Ⅰ。

2.5 精米的營養品質

從表6 可以看出，不同氮肥處理對于金稻919 的直鏈淀粉含量和蛋白質含量的影響分別在1%和0.1%水平顯著。不同穗位著生稻米對直鏈淀粉含量的影響在5%水平顯著，對蛋白質含量的影響在0.1%水平顯著。一、二次枝梗著生稻米對直鏈淀粉含量和蛋白質含量的影響均在0.1%水平顯著。其中，金稻919 不同氮肥處理下的蛋白質含量均低于對照。此外，上部穗位和一次枝梗著生稻米的直鏈淀粉含量和蛋白質含量均顯著低于在下部穗位和二次枝梗著生稻米。三者的交互作用對蛋白質含量的影響在0.1%水平顯著，對直鏈淀粉含量的影響不顯著。

表6 精米的營養品質

表7 蒸煮米飯食味感官品嘗評價

圖1 蛋白質含有率和綜合評價（食味）之間的相關性

2.6 食味感官評價試驗

從表7 可以看出，不同氮肥處理對稻米外觀評價值的影響在0.1%水平顯著，對味道評價值的影響在5%水平顯著；對粘度評價值的影響在1%水平顯著，對其他評價值的影響不顯著。施氮量越大，蒸煮米飯的外觀評價值越差，從而影響蒸煮米飯的食味評分。通過對不同穗位著生稻谷進行食味感官品嘗評價后，外觀評價值和綜合評價值在1%水平差異顯著，甜味評價值在5%水平差異顯著，味道評價值、硬度評價值、粘度評價值以及香味評價值的差異卻并不顯著。此外，金稻919處理Ⅱ和Ⅲ下的綜合評價值（即食味）均高于處理Ⅰ，不同氮肥處理下金稻919 的綜合評價值均優于對照。

2.7 相關性分析

從圖1 可以看出，蛋白質含量越高，綜合評價值越低，但二者的關系并不顯著。筆者初步認為，蛋白質含量對于金稻919 的食味有一定的影響，但這種影響并不顯著。

從圖2 可以看出，金稻919 的整精米率與蛋白質含量在1%水平顯著負相關，而堊白粒率與蛋白質含量在0.1%水平顯著正相關。這可能是由于施氮處理在很大程度上影響了金稻919 的蛋白質含量，同時也影響了稻米堊白粒率的變化。

從圖3 可見，糙米粒厚與最高粘度和崩解值均在0.1%水平顯著正相關，與糊化溫度在5%水平顯著負相關。這表明了糙米粒厚越大，稻米的糊化特性值中的最高粘度和崩解值趨于越大，而糊化溫度則越低。

從圖4 可見，綜合評價值與最高粘度和崩解值在5%水平顯著正相關，與糊化溫度的相關性不顯著。這表明最高粘度和崩解值越大，糊化溫度越低，金稻919的綜合評價（食味）呈現出越好的趨勢。

圖2 蛋白質含有率和糙米外觀品質的相關性

圖3 糙米粒厚和米粉糊化特性的相關性

圖4 綜合評價和糊化特性值之間的相關性

3 結果與討論

稻米品質分為稻谷的碾磨品質、糙米的外觀品質、精米的營養品質、米飯的蒸煮食味品質以及儲藏品質，同時品種與栽培條件也會影響稻米品質[5，17]。穗型是與水稻株型和產量、品質密切相關的重要農藝性狀，經典遺傳分析表明穗型性狀基本上是受多基因的數量性狀基因座控制[18]。崔克輝等[19]研究了穗長、每穗二次枝梗數、二次枝梗小花數、穗密度等性狀的遺傳特性。荊彥輝等[20]定位了15 個控制一、二次枝梗數和每穗穎花數的QTL。環境也會影響穗型，通常枝梗的分化在減數分裂期的表現尤為明顯。此時幼穗急劇長大，養分不足將會造成二次枝梗所結稻谷數的減少。此時如果能夠保證適宜的水分和充足的營養就可以減少穎花退化，最終使得一次枝梗著生稻谷的品質普遍優于二次枝梗著生稻谷。

日本水稻專家松江勇次的相關研究表明，不同穗位著生稻谷和一、二次枝梗著生稻谷的食味特性存在極顯著性差異[21-22]。此外，糙米的粒厚是稻米灌漿結實期的重要指標，灌漿越充實，稻米的粒厚呈現出極顯著增大的趨勢，最終影響稻米的食味特性[23]。本研究通過對金稻919 的糙米外觀品質分析可知，氮肥處理對金稻919 整精米率以及堊白粒率的影響在0.1%水平上顯著。氮肥施用量越大，堊白粒率呈現出增大的趨勢，整精米率卻顯著降低，最終影響金稻919 的糙米外觀品質。此外，上部穗位著生稻谷的糙米粒厚顯著性大于下部穗位著生稻谷，一次枝梗著生稻谷的糙米粒厚顯著大于二次枝梗上的稻谷。對稻米的糊化特性的研究可知，上部穗位和一次枝梗著生稻谷的糊化特性值（除糊化溫度相反）均優于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。

對金稻919 蛋白質含量和直鏈淀粉含量的分析可知，不同氮肥處理對金稻919 蛋白質含量和直鏈淀粉含量有顯著影響。上部穗位和一次枝梗著生稻谷的直鏈淀粉含量和蛋白質含量分別低于下部穗位和二次枝梗著生稻米的直鏈淀粉含量和蛋白質含量。氮肥處理、穗位以及一、二次枝梗這三者的交互作用對金稻919的蛋白質含量的影響在0.1%水平顯著，對直鏈淀粉含量的影響不顯著。這說明上部穗位著生稻谷和一次枝梗著生稻谷的食味顯著優于下部穗位和二次枝梗著生稻谷。同時灌漿越充分，稻谷越趨于飽滿，糙米的粒厚也就越大。這是因為灌漿的充實度在很大程度上決定了淀粉等有機物的合成，最終影響稻米的品質。

對金稻919 蒸煮米飯進行感官食味品嘗評價后可知，氮肥施用量越大，金稻919 蒸煮米飯的外觀評價值越差，最終影響蒸煮米飯的食味。金稻919 蛋白質含量與整精米率呈顯著負相關，與糙米堊白粒率呈顯著正相關。蛋白質含量越高，綜合評價值越低，但二者關系并不顯著。糙米粒厚與最高粘度值和崩解值呈顯著或極顯著正相關，與糊化溫度呈負相關。金稻919 的綜合評價值與最高粘度和崩解值呈顯著正相關，與糊化溫度的相關性不顯著。這與之前的研究結果基本一致。

本試驗結果表明，不同氮肥處理對金稻919 的外觀品質存在極顯著影響。上部穗位和一次枝梗著生稻谷的直鏈淀粉含量均顯著性低于下部穗位和二次枝梗著生稻谷；上部穗位和一次枝梗著生稻谷的糙米粒厚、精米的糊化特性（除糊化溫度外）均顯著性低于下部穗位和二次枝梗著生稻谷，最終影響了稻米品質。同時，上部穗位和一次枝梗著生稻谷/二次枝梗著生稻谷比在很大程度上決定著稻米的食味特性。所以，保證二次枝梗著生稻谷的結實率既是提升品質又是保證穩產的重要手段。而二次枝梗著生稻谷受栽培條件影響顯著，對照組和處理Ⅰ沒有獲得較理想的外觀品質，處理Ⅱ和處理Ⅲ在產量和品質方面獲得了較理想的結果，說明避免灌漿期前后的追肥（穗肥）從而提升稻米品質是可行的。