濱海稻區氮高效食味優良粳稻品種鑒選

呂小紅 馬暢 王宇 杜萌 隋鑫 任海 付立東 李旭 王志興 全革 劉琳琳

摘要：針對濱海稻區過度施用化肥和氮肥利用效率較低的生產實際問題，采用3年大田試驗研究不同水稻品種對氮肥的響應，以產量作為評價指標劃分供試水稻品種氮效率類型，篩選出氮高效品種，在此基礎上結合食味品質鑒選出氮高效食味優良粳稻品種。2016—2017年試驗主要測定產量及其構成，以產量為評價指標將參試品種劃分為雙高效型、高氮高效型、低氮高效型和雙低效型。2018年試驗主要測定產量、氮肥農學利用率和氮肥偏生產力、食味值，兼顧這些指標，最終鑒選出食味優良、氮高效水稻品種（系）6個：鹽豐47、鹽粳22、鹽粳765、鹽粳1402、ys28、ys24。其中，鹽豐47為雙高效型食味優良品種，即在低氮、高氮條件下其食味、氮肥利用率均較高;鹽粳22、鹽粳765為低氮高效型食味優良品種，即在低氮條件下其食味、氮肥利用率較高;鹽粳1402、ys28、ys24為高氮高效型食味優良品種（系），即在高氮條件下其食味、氮肥利用率較高。這6個品種（系）可作為濱海稻區氮高效食味優良粳稻品種選擇而在生產中應用，為濱海鹽堿稻區提質增效、改善品質提供品種支撐。

關鍵詞：粳稻;氮高效;食味;產量

中圖分類號： S511.2+20.33? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）09-0089-07

綠色革命使水稻產量大幅度提高，但導致了化肥尤其是氮肥施用量的急劇增加，早在2007年，與之前的40年相比，世界糧食的總產量翻了一番，而氮肥的使用量卻增加了7倍[1]。氮肥的大量施用不僅增加了農民的負擔，同時也給環境帶來了嚴重污染，比如江河湖泊富營養化、溫室氣體的過量釋放等[2]。而培育氮高效水稻品種是減少氮肥相對投入的有效措施，同時也是農民增收、生態環境可持續發展的迫切需要，尤其是在那些缺乏田間氮肥有效管理策略的地區[3]。生產上玉米種植面積的高速增長嚴重擠壓了水稻的種植面積，這意味著稻谷產量的增長必須以提高單產為主要途徑[4-5]。作物品種的改良、養分管理技術的改善、土壤基礎肥力的提升均對提高水稻單產水平起到了較大的推動作用，施氮是影響水稻產量最直接的農藝措施。隨著國家經濟和社會的發展，人們對適口性好的優質大米要求越來越高，優質食味水稻品種的培育和發展已成為研究熱點。濱海稻區作為遼寧省水稻主產區，當前尚缺乏此方面的系統研究，特別是氮高效與食味優良相結合的研究更加少見。本研究以在濱海稻區廣泛種植的水稻品種、穩定品系共98個品種（系）為試材，采用多年大田試驗研究不同粳稻品種對氮肥的響應，用產量指標評價供試水稻品種氮效率類型，篩選出氮高效品種，在此基礎上結合食味品質鑒選出氮高效食味優良粳稻品種，以期為粳稻優質高效育種和提質增效栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗在遼寧省盤錦市大洼區唐家鎮鹽堿地所實驗基地（地理位置44.04°N，122.19°E）進行，供試土壤為濱海鹽漬型水稻土，0～20 cm耕層土壤理化性質：有機質含量為2.48%，堿解氮含量為 83.58 mg/kg，有效磷含量為40.09 mg/kg，速效鉀含量為 249.96 mg/kg，全鹽質量分數為0.20%，pH值為7.74。

1.2 試驗材料

2016年選用遼寧省鹽堿地利用研究所、遼寧省水稻研究所、沈陽農業大學水稻研究所選育的在濱海稻區廣泛種植的水稻品種、穩定品系共98個品種（系）為試材，2017年選擇2016年初步篩選出的各類型代表性品種（系）及新增穩定品系共48份材料，2018年以2017年篩選出的24個品種（系）為材料。

1.3 試驗設計

2016、2017年試驗設低氮（N含量為 105 kg/hm2）、高氮（N含量為210 kg/hm2）2個處理，供試品種（系）順序排列，重復2次。小區長 4.0 m，寬1.2 m，面積4.8 m2。行穴距30 cm×18 cm，每穴3～5株。氮肥按基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=5 ∶3 ∶2 分施，其中“大地豐”緩混肥（N、P 2O 5、K 2O含量分別為28%、18%、8%）做基肥，尿素（含純氮46%）做為追肥分別在插秧后2葉齡期和倒4葉齡期施入。磷肥、鉀肥作為基肥一次性施入，施用量為P 2O 5 108 kg/hm2，K 2O 48 kg/hm2。不同施肥區之間筑高 30 cm、寬40 cm田埂。

2018年試驗采用裂區設計，施氮水平為主區，品種為副區，重復3次。設零氮（0 kg/hm2）、低氮（10 kg/hm2）、中氮（13 kg/hm2）、高氮（16 kg/hm2）4個施氮水平，行穴距為30 cm×18 cm，每穴3～5株。小區長4 m、寬1.8 m，面積7.2 m2。主區四周筑高30 cm、寬40 cm田埂。氮肥分基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥=70 ∶16 ∶14分施，其中“大地豐”緩混肥做基肥，尿素做為追肥分別在插秧后2葉齡期和倒4葉齡期施入。磷肥、鉀肥作為基肥一次性施入，施用量為P 2O 5 108 kg/hm2，K 2O 48 kg/hm2。

1.4 樣品采集與測定方法

1.4.1 產量及產量構成

在水稻成熟期，每小區選取有代表性的3個測產點，每點取1 m2實收測產。每小區選取均勻5穴，測量每穴穗數、每穗實粒數、每穗秕粒數、千粒質量。

1.4.2 稻米食味值

脫粒測產后留取稻谷樣品進行碾磨，用RCTA11A米粒食味儀、STA1B米飯食味計測定各品種（系）的食味值。

2 數據分析

運用Microsoft Excel 2010、DPS 7.05、SPSS 21.0軟件進行數據分析。

3 結果與分析

3.1 2016年氮高效粳稻篩選

3.1.1 低氮處理對水稻產量的影響

由表1可知，在低氮條件下，供試的98個品種（系）產量為6 252.0～9 109.5 kg/hm2，平均產量為（簡稱CK1）8 345.10 kg/hm2。比CK1減產的品種（系）有35個，減產幅度為0.0～25.0%;比CK1增產的品種（系）有63個，增產幅度為0.4%～9.2%，增產幅度5%以上的品種（系）有18個，分別為sw1、cg38、ys5、ys29、sw4、ys24、sw5、sw3、sw18、ys27、ys30、sw10、鹽粳933、cg40、sw24、cg30、鹽粳22、cg39。上述18個品種株高、穗長、穗數、穎花量、成粒數、結實率、千粒質量平均值分別為95.91 cm、16.43 cm、273.9萬穗/hm2、32 742.9萬朵/hm2、111.68粒/穗、93.39%、28.78 g，比該處理98個品種（系）平均株高、穗長、穗數、穎花量、成粒數、結實率、千粒質量分別增加了-1.1%、0.4%、3.7%、6.5%、1.4%、0.9%、0.8%。單位面積收獲的穗數及穎花量增加是其增產的主要原因。

3.1.2 高氮處理對粳稻產量的影響

由表1可知，在高氮條件下，供試的98個品種（系）產量為6 847.5～10 114.5 kg/hm2，平均產量為（簡稱CK2） 9 200.55 kg/hm2。比CK2減產的品種（系）有43個，減產幅度為0.0～25.5%;比CK2增產的品種（系）有55個，增產幅度為0.1%～10.0%，增幅5%以上的品種（系）有27個，分別是cg30、鹽粳33、鹽粳218、鹽粳933、ys28、cg31、zs10、ys24、sw10、sw24、ys5、cg39、sw15、鹽粳939、ys27、cg34、sw12、sw3、ys4、ys31、鹽粳22、鹽豐47、ys7、ys29、ys1、ys33、ys30。上述27個品種（系）株高、穗長、穗數、穎花量、成粒數、結實率、千粒質量平均值分別為106.2 cm、16.9 cm、352.95萬穗/hm2、37 152.0萬朵/hm2、102.9粒/穗、89.9%、26.5 g，比該處理98個品種（系）平均株高、穗長、穗數、穎花量、成粒數、結實率、千粒質量分別增加了-1.3%、1.2%、4.6%、8.6%、2.0%、-1.7%、-0.5%。單位面積收獲穗數及穎花量的增加是其增產的主要原因。

3.1.3 不同類型粳稻劃分

依據參試品種在低氮、高氮 2 種施氮水平下的產量差異，可將其分為雙高效型、高氮高效型、低氮高效型和雙低效型等 4 種類型[6-8]。參試的98個品種（系）可劃分為以下4種類型（圖1）。

（1）雙高效型，在低氮和高氮水平下的產量均高于其平均值，包括ys1、ys2、ys4、ys5、ys8、ys18、ys24、ys25、ys26、ys27、ys29、ys30、ys31、cg22、cg24、cg27、cg29、cg30、cg31、cg32、cg33、cg34、cg38、cg39、cg40、sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7、sw10、sw12、sw13、sw15、sw18、sw19、sw23、sw24、zs10、鹽豐47、鹽粳218、鹽粳939、鹽粳22、鹽粳933、鹽粳927、鹽粳456等48 個品種（系）;（2）低氮高效型，在低氮水平下的產量高于其平均值，高氮水平下則相反，包括ys6、ys10、ys19、ys21、ys22、ys32、cg25、cg35、cg37、sw8、sw11、sw14、sw21、北粳2號、遼粳401、ZS6等16 個品種（系）;（3）高氮高效型，在高氮水平下的產量高于其平均值，低氮水平下則相反，包括ys7、ys23、ys28、ys33、北粳1號、zs14、ND和鹽粳33等8 個品種（系）;（4）雙低效型，在低氮和高氮水平下的產量均低于其平均值，包括ys3、ys9、ys11、ys12、ys13、ys14、ys15、ys16、ys17、ys34、ys35、ys36、cg21、cg23、cg26、cg36、sw9、sw16、sw17、sw20、sw22、千重浪2號、沈農9903、沈農986、鹽粳66、鹽粳237等26個品種（系）。

3.2 2017年氮高效粳稻篩選

3.2.1 低氮處理對水稻產量的影響

由表2可知，在低氮處理下，供試品種（系）產量平均產量表現為 6 186.15～10 206.45 kg/hm2，變異系數為10.34%，平均產量（簡稱CK3）為8 647.35 kg/hm2。供試的48個品種（系）中，比CK3減產的有24個品種，減產幅度為0.05%～28.46%。比CK3增產的有24個品種（系），增產幅度為0.27%～18.03%，其中比CK3增產5%以上的有鹽粳22、cg31、sw15、cg34、sw12、cg30、ys5、鹽粳164、ys4、ys24、ys31、鹽粳468、sw1、sw10、鹽粳933、 ys27、鹽豐47等17個品種（系）。上述17個品種（系）株高、穗長、穗數、成粒數、千粒質量、結實率、穎花數、單產分別為 98.79 cm、15.28 cm、326.18萬穗/hm2、113.44粒/穗、27.46 g、94.78%、38 882.7萬朵/hm2、9 591.3 kg/hm2，比總體平均株高、穗長、穗數、成粒數、千粒質量、結實率、穎花數、產量分別增加了1.90%、0.34%、-0.02%、8.39%、0.95%、-0.14%、8.60%、10.92%，成粒數和穎花量增加是其增產的主要原因。

3.2.2 高氮處理對粳稻產量的影響

在高氮處理下，供試品種（系）產量表現為8 559.9～11 728.05 kg/hm2，變異系數為7.04%，平均產量（簡稱CK4）為10 277.4 kg/hm2。供試的48個品種（系）中，比CK4減產的有20個品種，減產幅度為1.57%～16.71%。比CK4增產的有28個品種（系），增產幅度為0.05%～14.12%，其中比CK4增產5%以上的有cg31、sw15、sw12、cg30、cg34、ys5、sw3、富友33、ys4、sw1、鹽豐47、ys16H302、ys30、sw4共14個品種（系）。上述14個品種（系）株高、穗長、穗數、成粒數、千粒質量、結實率、穎花數、單產平均值分別為102.62 cm、15.45 cm、391.44萬穗/hm2、111.26粒/穗、26.85 g、93.73%、46 249.35萬朵/hm2、11 072.55 kg/hm2，比總體平均株高、穗長、穗數、成粒數、千粒質量、結實率、穎花數、產量分別增加了-0.29%、-1.50%、4.76%、2.37%、-0.42%、-0.82%、7.84%、7.74%，穎花量、成粒數和收獲穗數增加是其增產的主要原因。

3.2.3 不同類型粳稻劃分

根據高氮、低氮2個供氮水平下的產量，48個粳稻品種（系）可分為4類（圖2）：雙高效型，位于Ⅰ區，包括鹽豐47、富友33、鹽粳22、鹽粳933、鹽粳1403、cg30、cg31、cg34、sw1、sw3、sw4、sw10、sw12、sw15、ys4、ys5、ys27、ys31、鹽粳662等19個品種（系）;低氮高效型，位于Ⅳ區，包括鹽粳765、ys24、ys28、鹽粳164等4個品種（系）;雙低效型，位于Ⅲ區，包括cg38、cg39、cg40、sw5、ys16D217、ys16D275、ys16D276、ys16D277、ys16D280、ys16H190、ys16H285、ys16H301、ys29、鹽粳237、鹽粳468、鹽粳939、鹽粳168等17個品種（系）;高氮高效型，位于Ⅱ區，包括sw18、ys16D290、ys16H191、ys16H302、ys1、ys30、鹽粳218、鹽粳456等8個品種（系）。

3.3 2018年氮高效食味優良粳稻篩選

3.3.1 不同氮肥水平下各品種的產量

根據水稻在高氮、低氮2個供氮水平下的產量（表3）將參試材料劃分如下：（1）雙高效型，表現為在低氮和高氮水平下均有較高產量，其產量均高于供試品種的平均值，鹽豐47、ys31在零氮、低氮、中氮、高氮水平下產量均比同等氮肥水平下的平均產量高。（2）低氮高效型，表現為在零氮、低氮水平下產量高于平均水平，而中氮、高氮水平下產量低于平均水平，包括鹽粳22、sw4、sw10、鹽粳765、鹽粳164。（3）雙低效型，表現為在高氮、低氮水平下產量均低于平均產量，有cg31。（4）高氮高效型，在中氮、高氮水平下產量表現為高于平均產量，在零氮、低氮水平下產量低于平均產量，有富友33、ys28、ys24、鹽粳1402、鹽粳1403、ys5。

3.3.2 不同氮肥水平下各品種的氮肥利用率

由表4可知，各品種（系）在低氮、中氮、高氮處理下平均氮肥農學利用率分別為15.05、18.18、14.77 kg/kg，平均氮肥偏生產力為54.52、48.54、39.44 kg/kg，各品種（系）間氮肥農學利用率差異較大，氮肥偏生產力差異較小，其中高氮處理下氮肥偏生產力變異系數最小，為8.82%。根據各品種（系）氮肥農學利用率與均值的比較，其中ys5、ys28、ys31、富友33在低氮、中氮、高氮處理下均有較高的氮肥農學利用率;鹽粳218、ys27、鹽粳765在低氮、中氮處理下，氮肥利用率高于平均值，高氮處理下低于平均值;鹽粳1403、ys24在低氮處理下氮肥利用率低于平均值，中高氮處理下高于平均值。在低氮、中氮、高氮處理下氮肥偏生產力均高于平均值的品種（系）有鹽豐47、ys28、ys31、富友33;在中低氮肥水平下氮肥偏生產力高于平均值的有鹽粳22、鹽粳765;在中高氮水平下氮肥偏生產力高于平均值的有ys5、ys24、鹽粳1402、鹽粳1403。

結合產量和氮肥農學利用率、氮肥偏生產力，于參試的24個品種（系）中篩選出9個氮高效水稻品種（系），其中，鹽豐47、ys31為雙高效型，鹽粳22、鹽粳765為低氮高效型;ys24、富友33、ys28、鹽粳1402、ys5為高氮高效型。

3.3.3 不同氮肥水平下各品種（系）的食味值

由表5可知，24個品種（系）的食味值隨施氮變化而呈多元變化規律。以4個施氮處理下24個品種（系）的總食味均值65.09為基準，比較各品種（系）4個施氮處理下的食味均值發現，鹽豐47、鹽粳939、鹽粳218、鹽粳22、sw4、sw10、ys4、ys24、ys27、ys28、鹽粳765、鹽粳1402共12個品種（系）的食味值較好，分別較總食味均值提高0.63%、8.70%、1.40%、3.70%、7.54%、1.78%、3.32%、12.54%、7.93%、4.47%、3.70%、10.62%。

由表6不同施氮水平下的米飯食味計食味值可知，24個品種（系）的食味值隨施氮變化而呈多元變化規律。以4個施氮處理下24個品種（系）的總食味均值63.34為基準，比較各品種（系）4個施氮處理下的食味均值發現，鹽豐47、鹽粳939、鹽粳933、鹽粳218、鹽粳22、sw4、ys5、ys24、ys27、ys28、鹽粳662、鹽粳765、鹽粳1402共13個品種（系）的食味值較好，分別較總食味均值提高6.28%、6.55%、0.63%、1.93%、5.92%、8.53%、8.21%、5.19%、8.70%、3.58%、0.55%、9.16%、5.97%。

綜合考慮2種儀器檢測的食味值，篩選出食味優良品種（系）10個，分別為鹽豐47、鹽粳939、鹽粳218、鹽粳22、鹽粳765、鹽粳1402、ys28、ys24、sw4、ys27。

結合產量和氮肥農學利用率、氮肥偏生產力篩選結果，基于食味值優中選優，鑒選出食味優良、氮高效水稻品種（系）6個，分別為鹽豐47、鹽粳22、鹽粳765、鹽粳1402、ys28、ys24。

4 討論與結論

水稻產量和氮素利用效率受到品種特性、栽培管理、環境條件等多方面因素的綜合影響，面臨人口問題和糧食安全的挑戰，提高產量仍將長期依靠氮肥的投入，同時要實現氮素的高效利用，還與氮肥的合理施用、優良品種的選擇及氮素高效吸收同化、合理分配轉運密切相關。李娜研究發現，不同氮效率水稻產量差異顯著，氮高效品種在每穗粒數、總穎花量方面優勢顯著，產量更高，而氮低效品種依靠較高的有效穗數或千粒質量獲得更高的產量[9]。氮高效品種的篩選需要多個性狀綜合考慮，才能提高篩選的準確性，柴煜認為應以單株產量、地上學生物產量、每穗實粒數和有效穗數為篩選指標[10]，而楊青川等認為相對株高、相對地上干質量、相對根干質量、相對植株干質量和相對根數可以作為水稻苗期氮高效基因型的篩選指標[11]。前人關于氮高效品種篩選主要還是以產量為主要評價指標[12-15]，兼顧氮肥利用率。

氮高效品種在低氮、高氮條件下均能吸收利用較多的氮素，具有較高的氮肥利用率，收獲較多的產量;低氮高效品種在低氮條件下氮肥利用率較高，產量較高，高氮條件下產量、氮肥利用率較低;高氮高效型，在高氮水平下產量和氮肥利用率較高，在低氮水平下產量、氮肥利用率較低。低氮高效型，尤其是雙高效型品種（系）在解決高產穩產、提高氮肥利用率、減少氮肥過量施用帶來的土壤生態環境問題有重要意義。基于此，本研究兼顧產量和氮肥農學利用率、氮肥偏生產力，于參試品種（系）中篩選出9個氮高效水稻品種（系），其中鹽豐47、ys31為雙高效型，鹽粳22、鹽粳765為低氮高效型，ys24、富友33、ys28、鹽粳1402、ys5為高氮高效型。

水稻品種的米質特征大多為品種的固有遺傳特性，不同遺傳基礎的差異會導致灌漿結實特性有所不同，從而導致稻米品質性狀不一。食味品質帶有明顯的主觀色彩，并且優質食味水稻品種的主要特色集中于食味品質，該品質的優劣是衡量相關品種的重要指標。稻米食味的評價是復雜和繁瑣的[16-17]，但總體而言，“軟、香、彈、滑”就是對優質食味的全面描述[18]。本研究綜合考慮米粒食味儀和米飯食味計檢測的食味值，篩選出食味優良品種（系）10個：鹽豐47、鹽粳939、鹽粳218、鹽粳22、鹽粳765、鹽粳1402、ys28、ys24、sw4、ys27。

本研究進一步結合產量和氮肥農學利用率、氮肥偏生產力篩選結果，基于食味值優中選優，鑒選出食味優良、氮高效水稻品種（系）6個：鹽豐47、鹽粳22、鹽粳765、鹽粳1402、ys28、ys24。其中，鹽豐47為雙高效型食味優良品種，鹽粳22、鹽粳765為低氮高效型食味優良品種，鹽粳1402、ys28、ys24為高氮高效型食味優良品種（系）。這6個品種（系）可作為濱海稻區氮高效食味優良粳稻品種選擇而在生產中應用，為濱海鹽堿稻區提質增效、改善品質提供品種支撐。

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