氮磷調控對雜交水稻產量及品質的影響

王 潔，肖 瑤，張國豪，李 興，劉 蓉，胡運高

（西南科技大學生命科學與工程學院，四川 綿陽 621010）

【研究意義】水稻是我國最重要的糧食作物，如何提高水稻產量是研究和生產的重點［1］。隨著社會經濟的快速發展和生活水平的不斷提高，人們對稻米品質的要求逐步提升［2-3］。稻米品質分為外觀品質、加工品質、蒸煮食味品質和營養品質等，受遺傳基因調控［4］，也受環境條件及栽培技術等因素影響［5］。氮磷作為調控水稻生長發育的主要營養元素，對水稻群體的結構、產量、品質、稻田生態以及經濟效益等方面都具有顯著調控作用［6］。【前人研究進展】龍世芳等［7］認為氮肥是影響水稻外觀品質的主要因素，磷肥施用對水稻外觀品質也有一定影響。黎臘梅等［8］研究發現，適當的氮磷配比可以提高直鏈淀粉含量。王偉妮等［9-10］認為，通過施用一定的氮、磷肥可提高水稻的品質性狀。胡曙鋆等［11］認為增施氮肥能提高稻米加工品質和外觀品質，增施磷鉀肥有利于加工和外觀品質提高。朱永波等［12］認為增加氮肥會使稻米外觀品質降低，稻米的蒸煮食味品質也有所下降。也有研究表明，氮素對水稻品質無明顯影響，如程建峰等［13］認為施氮量與稻米蒸煮品質之間無明顯關系。【本研究切入點】前人關于氮磷調控對雜交水稻品質的影響存在不同結論，這可能與自然環境有關。四川稻區高溫高濕寡日照的生態環境，對稻米品質提高存在較大抑制效應［14］，增施氮肥可以減輕高溫條件對稻米品質的不利影響［15］。【擬解決的關鍵問題】本研究在四川稻區環境條件下研究優質稻米品質對氮磷調控的響應，為四川稻區的優質稻生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以優質高產雜交水稻品種德優4727為試材［16］，供試種子由四川省農業科學院水稻高粱研究所提供。

1.2 試驗方法

在西南科技大學農園基地長期肥料定位試驗田（2017年開始定位試驗）進行栽種。試驗田前茬作物為油菜，土壤基礎肥力為全氮1.98 g/kg、速效氮80.3 mg/kg、速效磷43.3 mg/kg、速效鉀76.2 mg/kg。

試驗設4個氮素水 平：0 kg/hm2（N0，CK1）、90 kg/hm2（N1）、150 kg/hm2（N2）、270 kg/hm2（N3）；4個磷素水平：0 kg/hm2（P0，CK2）、30 kg/hm2（P1）、60 kg/hm2（P2）、120 kg/hm2（P3）。

德優4727經浸種催芽，2020年4月15日播種，5月12日移栽，株距16.67 cm，行距33.33 cm。氮肥為尿素，氮含量46%；磷肥為過磷酸鈣，磷含量15%；鉀肥為氯化鉀，鉀含量62%。氮肥施用比例為基肥∶穗肥=7∶3；磷肥施用比例為基肥∶穗肥=5∶5；鉀肥施用量為60 kg/hm2，作為底肥一次性施入。試驗設3次重復，小區面積35 m2。

1.3 測定項目及方法

成熟期收獲計產，每處理計產100株，3次重復。同時每個處理取代表性植株3株室內自然風干至籽粒含水量穩定在14%左右，測定產量、穗著粒數、結實率、千粒重和穗長。

按照國家標準（GB/T 2905、GB/T 5495、GB/T 7648-1995）對直鏈淀粉含量進行測定［17］。稻米RVA譜特征值測定根據美國谷物化學家協會（AAAC）操作規程［18-19］，采用黏度速測儀（RVA4500）進行測定，3次重復。直接得到成糊溫度、峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度，計算得到回復值（冷膠黏度-熱漿黏度）。

用日本佐竹公司生產的食味儀（STA1B）進行食味值測定，用大米外觀品質測定儀（TPMZ-A）測定堊白粒率、堊白度、整精米率、精米率和糙米率。

用Excel2019進行數據整理和作圖，用SPSS24.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 氮磷調控對水稻產量的影響

由表1可知，施用氮肥顯著提高德優4727的產量，在不同氮肥處理下，N1、N2、N3處理的德優4727產量分別較N0增加23.37%、45.35%、65.88%，結實率分別較N0增加3.52%、3.72%、4.12%。穗長和千粒重隨氮肥增加而增長，磷肥施用對雜交水稻產量影響不顯著。氮肥處理對雜交水稻產量、穗著粒數、結實率和千粒重的影響均達到極顯著水平；磷肥處理對雜交水稻穗著粒的影響達到極顯著水平，對結實率的影響達到顯著水平。可見氮磷調控對產量性狀的影響存在顯著差異，磷肥處理主要影響雜交水稻的穗著粒。

表1 氮磷調控對水稻產量性狀的影響Table 1 Effects of nitrogen and phosphorus regulation on rice yield traits

2.2 氮磷調控對稻米碾磨品質的影響

隨著氮肥施用量增加，德優4727糙米率呈先降低后增加趨勢，增施氮肥后N1、N2、N3處理分別較N0增加-0.46%、1.16%、1.31%。增施氮肥后N1、N2、N3處理精米率分別較N0降低1.26%、1.60%、1.53%，呈降低趨勢。整精米率呈先增加后降低趨勢（表2），增施氮肥后N1、N2、N3處理的德優4727整精米率分別較N0增加0.54%、-1.03%和-4.43%，可見在低氮（N1）條件下可以顯著提高氮高效型水稻品種德優4727的碾磨品質。隨著磷肥施用量增加，德優4727的糙米率、精米率和整精米率呈上升趨勢，其中增施磷肥后，P1、P2、P3處理的糙米率分別較P0增加1.96%、2.09%和1.88%，精米率分別較P0增加2.38、7.16%和6.59%，整精米率分別較P0增加8.69%、14.64%和15.45%。氮磷肥對德優4727碾磨品質的影響均達到顯著或極顯著水平（表2），其中氮肥對糙米率、精米率、整精米率影響效應大于磷肥處理。

2.3 氮磷調控對稻米外觀品質的影響

隨著氮肥施用量增加，德優4727的堊白度和堊白粒率呈先降低后增加趨勢，N1、N2、N3處理的堊白度分別較N0增加-13.77%、0.20%和6.85%，堊白粒率分別較N0增加-16.61%、10.05%和34.02%。磷肥施用可以降低稻米堊白度，P1、P2、P3處理的堊白度分別較P0降低20.54%、30.87%和20.55%。堊白粒率隨磷肥施用量的增加呈先降低后增加趨勢，其中中磷（P2）處理堊白度和堊白粒率達到最小值。氮磷肥對德優4727堊白度和堊白粒率的影響均達到極顯著水平（表2）。氮肥對堊白度的影響效應大于磷肥處理，堊白粒率受磷肥處理影響更大。

表2 氮磷調控對水稻外觀品質及碾磨品質的影響Table 2 Effects of nitrogen and phosphorus regulation on appearance quality and milling quality of rice

2.4 氮磷調控對稻米食味值的影響

由圖1可見，氮高效型水稻品種德優4727的食味值介于74.78～87.44之間，其中在N0P0處理達到最大值（87.44），N3P1處理的食味值最低（74.78）。增施氮肥德優4727食味值呈顯著降低趨勢，N1、N2、N3處理的食味值分別較N0降低4.37%、10.90%和12.13%。增施磷肥后德優4727食味值先降低后增加，但差異不顯著。

2.5 氮磷調控對稻米RVA譜特征值和直鏈淀粉含量的影響

2.5.1 不同氮磷處理間RVA譜特征值和直鏈淀粉含量差異 由表3可知，德優4727的糊化溫度在中高氮（N2、N3）處理下顯著高于無氮（N0）和低氮（N1）處理；峰值黏度和崩解值隨氮肥增加呈先增加后降低趨勢，均在N2條件下達到最大值，較N0處理分別增加6.29%、8.63%。回復值在N2處理下取得最大值（1 206.67 cP），且N3處理下顯著低于N0及N1、N2處理；直鏈淀粉含量隨氮肥增加呈降低趨勢，N0、N1、N2處理條件下直鏈淀粉含量顯著低于N0處理，較N0處理分別降低8.19%、7.39%、10.47%。氮肥和磷肥對稻米糊化溫度、峰值黏度、崩解值、回復值以及直鏈淀粉含量的影響均達極顯著水平。

表3 不同氮磷處理間RVA譜特征值和直鏈淀粉含量差異Table 3 Differences in RVA profile characteristic value and amylose content among different nitrogen and phosphorus treatments

德優4727的糊化溫度在P2處理下顯著高于其他磷肥處理，較P0增加0.54%。峰值黏度、崩解值隨磷肥增加呈先增大后減小再增大的趨勢，在P1處理下取得最大值，在P2處理下取得最小值；熱漿黏度隨磷肥增加呈先增加后減小趨勢，在P2、P3處理條件下顯著低于P0、P1處理。回復值隨磷肥的增加呈先減小后增大再減小的趨勢，在P3處理時顯著降低，較P0降低6.40%，P2處理下取得最大值。直鏈淀粉含量隨磷肥的增加呈先減小后增加的趨勢，P2處理下取得最小值，P3處理下顯著高于其他磷肥處理。

2.5.2 氮磷處理與RVA譜特征值和直鏈淀粉含量相關性 由RVA譜特征值和直鏈淀粉含量相關性分析（表4）可知，氮磷施用與稻米品質存在顯著相關性。氮肥處理與糊化溫度呈極顯著正相關，與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關，磷肥處理與峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度呈極顯著負相關，與崩解值呈顯著負相關。直鏈淀粉含量與糊化溫度呈極顯著負相關性，與其他RVA特征值無顯著相關性。稻米RVA各特征值之間存在顯著相關性，峰值黏度與熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值呈極顯著正相關，糊化溫度與峰值黏度和崩解值呈顯著負相關性；熱漿黏度與冷膠黏度、崩解值呈極顯著正相關性，冷膠黏度與崩解值呈極顯著正相關性，與回復值呈顯著正相關性；崩解值與回復值呈顯著正相關性。

表4 RVA譜特征值和直鏈淀粉含量相關性Table 4 Correlation analysis between RVA profile characteristic value and amylose content

3 討論

3.1 水稻產量對氮磷調控的響應

前人關于氮磷對水稻產量影響的研究較多，陳燕等［20-22］均認為氮肥是提高水稻產量的主要因素，磷肥影響相對較小，劉綾等［23-24］則認為增加施用氮肥可以提高水稻產量，但如果用量過多反而會導致減產。本試驗中，在一定范圍內，隨著氮肥施用量增加，水稻產量明顯上升，而磷肥對于水稻產量影響不大，這與前人研究結果基本一致。氮高效型水稻德優4727在N3處理的產量達到最大值。

3.2 稻米品質對氮磷調控的響應

李虎等［25］研究發現，施肥過量或密度較高會使稻米外觀品質降低。戴云云等［26］則認為適量增施氮肥會使工品質和外觀品質上升。在本試驗中，不同氮肥處理條件下增施磷肥均可以提高糙米率和精米率，在N0、N2、N3條件下隨著磷肥施用量增加可以顯著提高德優4727的整精米率；在N1條件下增施磷肥也可以顯著提高整精米率，但過量施磷（N1P3）會降低其整精米率。隨著氮肥施用量增加，糙米率、堊白度和堊白粒率呈先降低后增加趨勢，即氮高效型水稻品種德優4727若要保持較高的外觀品質則需要相對較低的氮肥施用水平。這與前人研究結果不同，可能是由于不同品種水稻氮效率不同造成。

馬均等［27］認為側重后期施氮可以降低直鏈淀粉含量，周瑞慶［28］研究也認為不同生育時期追加氮肥會明顯降低直鏈淀粉含量。戴平安等［29］則認為施用一定量的氮磷鉀肥有利于提高稻米的碾米、外觀和蒸煮品質。鄭英杰等［30］測定雜交粳稻淀粉RVA譜特征與食味品質之間的關系，得出峰值黏度、崩解值高，消減值絕對值、回復值、糊化溫度低，米飯的黏性好、適口性好；直鏈淀粉含量越高，米飯食用品質越差的結論。張蓉［31］也認為崩解值高、消減值低的品種，其稻米食味品質好 。本試驗中氮磷肥施用對雜交水稻直鏈淀粉含量和蒸煮食味品質均會產生顯著影響，施用一定量的氮磷肥會降低直鏈淀粉含量。在一定范圍內，氮肥施用會提高糊化溫度；中高磷處理下可降低峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度和崩解值。

氮肥僅與糊化溫度呈極顯著正相關，與直鏈淀粉含量呈極顯著負相關關系；磷肥與峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度呈極顯著負相關，與崩解值呈顯著負相關，即磷肥與稻米蒸煮品質有較強的相關性。所得結論與胡雅潔等［32］研究得到“增施氮肥會使峰值黏度和崩解值降低，熱漿黏度和消減值增大，而增施磷肥對直鏈淀粉含量影響不明顯，淀粉RVA譜特征值有變劣趨勢”的結論存在區別，這可能是水稻品種、耕作方式及種植環境等因素所導致的差異。裘實等［33］研究表明稻米的蒸煮食味品質與施氮量呈負相關，這與本研究中增施氮肥德優4727食味值呈顯著降低趨勢，而磷肥對其影響不顯著的結論相似。

4 結論

針對氮高效型水稻品種，適當增加氮肥、控制磷肥投入可以在保證產量的前提下獲得較優品質。本試驗條件下，德優4727在N3條件下產量最高；在N1、P3條件下可以顯著提高水稻的碾磨品質；N1、P2處理可提高稻米的外觀品質；而增施氮磷肥會導致稻米食味品質降低。可見，合理施用氮磷肥才能得到高產優質的水稻。對于不同氮效率型水稻品種的產量和品質對氮磷互作調控可能還存在顯著差異，還有待于進一步研究確定。