不同施氮量和氮肥運籌對‘滬旱61’產量和稻米品質的影響

侯丹平,譚金松,畢慶宇,劉國蘭,余新橋,羅利軍,畢俊國

(上海市農業生物基因中心,上海201106)

氮肥是影響作物產量和品質的主要因素之一,對水稻增產有重要作用,但過量的氮肥施用及不合理的施肥方式不僅增加了生產成本,而且降低了稻田氮肥利用率[1]。據調查,我國的氮肥利用率僅為30%—35%[2],因氮肥流失而引起的農田環境污染已經引起了廣泛關注。

金樹權等[3]認為:在重施基肥的基礎上采用前氮后移的肥料運籌能夠平衡農田營養狀況,提高水稻的成穗率和產量,改善品質,并且可以減少因低溫等環境因素造成的不良影響。朱永波等[4]認為:增施氮肥提高了稻米的糙米率、整精米率和蛋白質含量,同時也提高了堊白粒率和堊白度,雖然改善了稻米的加工品質和營養品質,但卻降低了外觀品質。唐健等[5]認為:在機插優質晚稻中,適當增施氮肥可改善加工品質、外觀品質、蒸煮和營養品質。李子昂[6]研究發現:在生育后期追施穗肥,不但增加了有效分蘗的數量,水稻籽粒的堊白粒率和堊白度也有所降低,增產的同時改善了稻米的外觀品質。

‘滬旱61’是由上海市農業生物基因中心選育出來的新型節水抗旱稻品種,具有節水抗旱性好、抗倒性強、米質優良等特點,目前已在上海市金山區、崇明區、奉賢區等地廣泛種植[7]。本試驗研究不同施氮量及氮肥運籌對‘滬旱61’產量及稻米加工品質和外觀品質的影響,以期篩選出在水直播干旱管理(以下簡稱:水種旱管)條件下適宜‘滬旱61’的氮肥施用方案,為‘滬旱61’的推廣提供理論依據,并為農戶提供栽培技術參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及供試品種

試驗于2019年在上海市農業科學院莊行綜合試驗站進行,前茬為冬閑地,土壤質地為黏壤土,供試水稻品種為‘滬旱61’(由上海市農業生物基因中心提供)。

1.2 試驗設計

隨機區組試驗,設置7個氮肥處理,施氮量以及氮肥運籌如表1所示,其中N0為對照,N1、N3、N5處理為氮肥只作基肥施用,N2、N4、N6處理為前氮后移,每處理3次重復,共21個小區,每個小區36 m2。采用大田水種旱管的方式進行人工穴播,5月27日播種,每穴2—3粒,穴距為20 cm×23 cm,出苗后人工間苗,留長勢較好的一株,8月16日施促花肥。磷鉀肥按P2O5120 kg∕hm2和K2O 192 kg∕hm2于播種前作基肥一次性施入,水分及田間管理方式見表2。

表1 不同處理的施氮量及氮肥運籌Table 1 Nitrogen application rate and management of different treatments

表2 田間管理措施Table 2 Field management measures

1.3 測定項目與方法

1.3.1 SPAD值測定

自水稻播種后第7周開始,每7 d用SPAD儀定點測量不同處理頂3葉的葉綠素相對含量SPAD值。

1.3.2 考種與產量

測定各處理的單位面積穗數、每穗粒數、結實率、千粒重,計算理論產量,實測計產。

1.3.3 稻米品質

水稻收獲2個月后,待品質穩定,按照《GB∕T 17891—1999優質稻谷》標準測定其加工品質和外觀品質。

1.3.3.1 加工品質

加工品質包括糙米率、精米率、整精米率。

糙米率=稻谷去穎殼的糙米質量∕樣品稻谷質量×100%;

精米率=糙米出精后所得精米質量∕樣品稻谷質量×100%;

整精米率=達到完整精米粒平均長度五分之四以上的米粒質量∕樣品稻谷質量×100%。

1.3.3.2 外觀品質

根據糙米的外觀特性,將其分為完善粒、青粒、銹斑粒和堊白粒。

完善粒:正常成熟的具有該品種特有粒形和光澤的籽粒;青粒:米粒外表顏色呈青綠色,占總表面積的二分之一以上;銹斑粒:米粒外表顏色呈鐵銹色,占總表面積的二分之一以上。堊白是籽粒上白色不透明部分,按照堊白在籽粒上的發生位置,將其分為腹白粒、心白粒、背白粒和基白粒。

1.4 數據處理

采用Excle 2013軟件處理數據,繪制表格。采用SPSS軟件進行方差分析,采用Sigmaplot 11.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 產量及其構成因素

由表3可知:與N0處理相比,N4、N6處理的‘滬旱61’產量分別提高了24.13%和12.94%。在同一施氮水平上,前氮后移處理的產量與氮肥只作基肥施用處理的產量有所差異。施氮量為120 kg∕hm2時,N2處理的產量比N1處理減少了3.18%;施氮量為240 kg∕hm2和360 kg∕hm2時,N4、N6處理的產量比N3、N5處理分別提高了20.97%和9.13%。

表3 不同氮肥處理對‘滬旱61’產量及其構成因素的影響Table 3 Effecst of different nitrogen treatments on yield and its components of‘Huhan 61’

從產量構成因素分析,與N0處理相比,‘滬旱61’在N4、N6處理下的穗數、每穗粒數、總穎花數顯著增加,N2處理的千粒重顯著減小,各處理之間的結實率無顯著差異,N4、N6處理的產量顯著提高,說明與N0處理相比,產量增加的主要原因是總穎花數的增加。在同一施氮水平上,采用前氮后移的處理N2、N4、N6比氮肥只作基肥施用的處理N1、N3、N5的穗數、每穗粒數多,其中在施氮量為240 kg∕hm2和360 kg∕hm2時,N4、N6處理的總穎花數比N3、N5處理顯著提高了35.36%和20.00%,結實率、千粒重無顯著差異,說明與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理主要通過提高總穎花數來提高產量。

2.2 葉片SPAD值

由圖1可知:N0處理的‘滬旱61’最上完全展開葉的SPAD值在整個生育期內均處于最低或較低水平,其他6種處理的葉片SPAD值在前期差異不大,后期差異逐漸明顯。具體表現為前氮后移的處理N2、N4、N6葉片SPAD值顯著大于氮肥只作基肥施用的處理N1、N3、N5,并且在同一施氮水平上,施氮量越多的處理葉片SPAD值越大。

2.3 干物質量

圖1 不同氮肥處理對‘滬旱61’葉片SPAD值的影響Fig.1 Effects of different nitrogen treatments on SPAD value of leaves of‘Huhan 61’

由圖2可知:在4個主要生育期內,與N0處理相比,‘滬旱61’在施氮處理下的莖、葉干物質量均有所提高,且施氮量越多,干物質量增加越明顯。在4個主要生育期內,同一施氮水平下不同處理的水稻莖部干物質量無顯著差異。氮肥只作基肥施用的處理水稻葉片干物質量在分蘗期、拔節期時大于前氮后移處理,在抽穗期、成熟期時小于前氮后移處理。成熟期時,施氮處理的水稻穗部干物質量均顯著大于N0處理,在施氮量為120 kg∕hm2和360 kg∕hm2時,兩種氮肥運籌的穗部干物質量無顯著差異;施氮量為240 kg∕hm2時,前氮后移處理的水稻穗部干物質量顯著大于氮肥只作基肥施用的處理。

圖2 不同氮肥處理對‘滬旱61’莖、葉和穗部干物質量的影響Fig.2 Effects of different nitrogen treatments on dry matter weight of stem,leaf and ear of‘Huhan 61’

2.4 稻米品質

2.4.1 加工品質

由表4可知:與N0處理相比,‘滬旱61’稻米在施氮處理下的糙米率有所提高,但未達到顯著水平;施氮量為120 kg∕hm2的N1、N2處理的‘滬旱61’稻米精米率和整精米率顯著高于N0處理;施氮量為240 kg∕hm2時,前氮后移處理N4的‘滬旱61’稻米整精米率顯著小于N3處理;施氮量為360 kg∕hm2時,前氮后移處理N6的‘滬旱61’稻米精米率和整精米率均顯著小于N5處理。

表4 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米加工品質的影響Table 4 Effects of different nitrogen treatments on processing quality of‘Huhan 61’rice %

2.4.2 外觀品質

由表5可知:與N0處理相比,N3處理的‘滬旱61’稻米完善粒率顯著增加,N2、N4、N5、N6處理顯著減小。在3個施氮水平下,‘滬旱61’稻米在前氮后移N2、N4、N6處理下的青粒率顯著大于N1、N3、N5處理,堊白粒率顯著小于N1、N3、N5處理。不同氮肥處理的‘滬旱61’稻米銹斑粒率無顯著差異。

表5 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米外觀品質的影響Table 5 Effects of different nitrogen treatments on appearance quality of‘Huhan 61’rice %

2.4.3 堊白類型比例

由圖3可知:所有處理的‘滬旱61’稻米的腹白粒占總堊白粒的比例最大,心白粒次之,基白粒最小。與N0處理相比,施氮量為120 kg∕hm2的N1、N2處理的‘滬旱61’稻米腹白米所占比例較大,心白米所占比例較小。N3、N4、N5處理的‘滬旱61’稻米各種堊白類型粒率與N0處理相比差異不大,N6處理的腹白粒率有所減小,心白粒率有所增加。

2.4.4 粒型比例

由圖4可知:‘滬旱61’稻米在不同氮肥處理下各堊白類型中腹白粒最多,達總粒數的50%以上,其次是完善粒和心白粒,青粒、銹斑粒、背白粒、基白粒所占比例均較小。不同氮肥運籌對‘滬旱61’稻米青粒率的影響較明顯,在3個施氮水平下,與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理的青粒率顯著增加。

圖3 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米不同類型堊白粒率的影響Fig.3 Effects of different nitrogen treatments on chalkiness rate of different types of‘Huhan 61’rice

圖4 ‘滬旱61’稻米在不同氮肥處理下的粒型分布Fig.4 Grain type distribution of‘Huhan 61’rice under different nitrogen treatments

3 討論

3.1 不同氮肥處理對‘滬旱61’產量及其構成因素的影響

前人研究表明:當純氮施用量為240 kg∕hm2、基肥與蘗肥的施用比例為8∶2時,優質粳米的有效穗數顯著增加,產量顯著提高[8];基蘗肥、促花肥、保花肥并施的模式可有效提高水稻產量,且施氮量越多,增產效果越顯著,其主要是因為穗數及穗粒數增加較明顯,結實率和粒重受氮素影響小[9],這與本研究結果一致。夏瓊梅等[10]以‘會粳7號’和‘楚粳28號’為材料研究也發現:在當地常規施肥量270 kg∕hm2的基礎上,減少施氮量并采用前氮后移的氮肥運籌,水稻成穗率提高,產量增加,當純氮用量為162 kg∕hm2且全部用于促花肥和保花肥時,可獲得最高產量。與常規插秧淹水栽培相比,本試驗在施氮量為240 kg∕hm2(當地常規施氮量)條件下采用水種旱管方式,‘滬旱61’的生育期縮短了3 d,這可能是因為水直播在傳統插秧的基礎上省略了移栽插秧這一步驟,避免了秧苗返青所需的時間,縮短了生育期。本研究表明:與不施氮肥相比,‘滬旱61’的產量隨著施氮水平的提高顯著增加,且與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理的結實率、千粒重無顯著變化,但總穎花量顯著增加,產量顯著提高。可見,合適的氮肥運籌可以促進總穎花量的增加,從而有助于提高產量。

3.2 不同氮肥處理對‘滬旱61’葉片SPAD值及各部位干物質量的影響

姜紅芳等[11]認為:平衡的施肥方式能控制干物質生產,提高灌漿期的光合生產能力,提高水稻產量。夏瓊梅等[10]認為:氮肥減量后移能夠延長稻穗分化期,增加總葉面積和高效葉面積率,提高群體生長率和抽穗后干物質積累量,構建水稻高質量群體。本研究表明:與不施氮肥相比,施氮量越高,‘滬旱61’葉片SPAD值及莖、葉、穗部干物質量越高,與前人研究結果一致。另有研究表明:在水稻生產中不施入基蘗肥,氮素全部用作穗肥時,投入最少,產出最多[12]。本研究發現:與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理對水稻葉片SPAD值和葉片干物質量、穗部干物質量有促進作用,成熟期時各氮肥處理的穗部干物質量表現趨勢與產量一致,說明施氮量越高,群體質量越大,適宜的氮肥運籌可以提高葉片活力,有助于改善群體質量,增加穗部干物質量。

3.3 不同氮肥處理對‘滬旱61’稻米品質的影響

有研究表明,低氮處理下水稻籽粒灌漿速率高于高氮處理,稻米的加工品質和外觀品質較優[12]。在節水灌溉條件下,氮肥施用量為110 kg∕hm2時可獲得較好的株型結構和稻米品質[13];施氮量為180 kg∕hm2時,雙季晚稻的糙米率、精米率和整精米率最高,隨施氮量的增加,其堊白粒率和堊白度降低,蛋白質含量和膠稠度增加,直鏈淀粉含量減少,崩解值下降,消減值增加[14]。本研究表明:施氮量為120 kg∕hm2時,‘滬旱61’稻米的精米率、整精米率最高,隨著氮肥施用量的增加,稻米加工品質下降,說明施氮量過高會影響加工品質。與不施氮肥處理相比,‘滬旱61’稻米的完善粒率在施氮量為240 kg∕hm2且氮肥只作基肥施用的處理下顯著增加,而施氮量為360 kg∕hm2的2種處理完善粒率均顯著減小,說明增施氮肥并不利于完善粒率的增加。

有研究發現,水稻幼穗分化前期施用穗肥,可獲得較好的加工品質和外觀品質、較高的直鏈淀粉含量、適宜的膠稠度和蛋白質含量[15]。在相同的條件下,隨著穗肥施用期推遲,可獲得較好的外觀品質、蒸煮和營養品質,同時獲得高產[16]。本研究發現:在同一施氮水平下,與氮肥只作基肥施用的處理相比,前氮后移處理的糙米率無顯著差異,精米率、整精米率減少或顯著減少,完善粒率、堊白粒率顯著減少,青粒率顯著增加,說明施用促花肥會降低‘滬旱61’稻米的加工品質和外觀品質。這與前人研究結果不同,可能是品種特性、氣候變化、種植區域之間的差異所致。