氮肥運籌對機插大穗型單季稻產量及品質的影響

王曉丹，王亞梁，張玉屏，向 鏡，張義凱，陳惠哲

（中國水稻研究所國家重點實驗室，杭州 311400）

0 引言

長江中下游地區是中國水稻生產的重要地區，單季稻約占全國水稻產量的70%[1]。隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，稻米品質特別是食味品質逐漸受到人們的關注[2]。因此，如何在保質的同時不影響產量成為當前水稻研究的熱點。研究表明，稻米品質不僅與稻米品種本身的遺傳基因有關，還與環境和栽培技術措施密切相關[3]。栽培技術措施中重要的一項為肥料的施用，其中包括肥料類型、施用次數、施用時間、施用量等[4]。前人研究氮肥運籌對稻米品質的影響大多是基于人工撒施的基礎上，通過改變肥料用量、施肥時間等措施[5]。近年來，水稻機插同步側深施肥在中國快速發展，關于氮肥運籌在此條件下對稻米品質的影響還需要進一步研究。

目前的研究表明，機插一次施肥可以提高水稻產量和氮肥利用效率[6]，但由于品種特性的差異，緩釋肥一次施用似乎不能滿足一些高產品種的氮肥需求。‘甬優1540’作為浙江省主栽水稻品種之一，穗大、生育期長，與普通超級雜交稻有很大不同，其生產上氮肥施用量較大[7]。多數研究認為隨著施氮量增加，可以改善稻米的外觀品質，增加膠稠度[8]。增施氮肥可以降低水稻直鏈淀粉含量，同時使食味值隨之下降[9-10]。另有研究表明，相比一次性施入氮肥，分期施用氮肥，能提高稻米抽穗期或齊穗期蛋白質含量，降低直鏈淀粉含量[11]。在國家“減肥減藥，節本增效”方針的倡導下，本研究圍繞‘甬優1540’的優質高產栽培，研究不同氮肥運籌方式對超級稻‘甬優1540’產量和主要品質性狀的影響，以期為該品種安全高效生產提供有效技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試品種

試驗選擇供試品種為大面積生產的秈粳雜交稻品種，‘甬優1540’。

1.2 試驗處理

試驗于2019 年在中國水稻研究所富陽基地進行。設置4 個施肥處理：總氮量195 kg/hm2，如表1 所示。傳統施肥采用人工撒施尿素，機插施肥采用茂施緩釋肥（N、P2O5、K2O 有效成份26:9:13），二次追肥是尿素人工撒施。其中磷肥一次性基施，鉀肥分基肥和穗肥2次施用，各施50%。試驗采用3次重復、隨機排列，小區面積為100 m2。試驗于5月17日播種，6月12日移栽，每盤播種量100 g，栽插行株距30 cm×14 cm。

表1 試驗處理

1.3 測定項目及方法

1.3.1 稻米品質的測定 成熟時收獲‘甬優1540’脫粒，曬干，用風選機風選后，參考國家標準《GB/T 17891—1999 優質稻谷》測定稻米的加工品質、外觀品質、蒸煮食味品質和營養品質等主要品質指標。精米直鏈淀粉含量和蛋白質含量采用近紅外谷物分析儀（Infrared 1241 Grain Analyzer)，FOSS-TECATOR 公司生產）測定。

1.3.2 成熟期測產 成熟期取樣，每個小區取30株調查穗數，計算出每株的有效穗數。每小區按平均有效穗選代表性植株3叢，測定每穗實粒數和空粒數，計算結實率，并測定粒重。每個小區選6 m2實割，曬干換算成標準含水量后計算產量，3個重復。

1.3.3 穗部氮比例 于水稻抽穗期及成熟期，凱氏定氮儀測定氮含量。將籽粒樣品(0.20 g)在420℃的H2SO4-H2O2溶液中消化2 h，用10 mol/L 氫氧化鈉溶液蒸餾。蒸發的NH3用Na2B4O7吸收，用0.01 mol/L硫酸滴定。

1.4 統計分析

采用Excel 2016 對原始數據進行處理和繪圖，SPSS.26 統計分析軟件對數據進行差異顯著性檢驗（LSD法，α=0.05）。

2 結果與分析

2.1 氮肥運籌對‘甬優1540’產量及產量結構的影響

如表2 所示，在純氮施用量為195 kg/hm2的條件下，各處理產量‘甬優1540’產量表現為T4＞T3＞T1＞T2＞CK，且不同施氮處理間產量差異達顯著性水平。機插施肥：穗肥7:3(T4)處理產量最高，比傳統施肥4:3:3(T1)和機插側深一次施肥(T2)、機插施肥：分蘗肥7:3(T3)產量分別增加了4.5%、6.9%和3.3%。從產量結構上看，其中T4 處理有效穗數最高，比T1、T2 有效穗數分別增加了5.1%和8.5%。T4 和T3 有效穗數無顯著差異，各處理間千粒重變化不明顯。以上說明緩釋肥機械深施配合穗期追肥有利于水稻分蘗，提高了每穗粒數，進而提高了產量。

表2 氮肥運籌對‘甬優1540’產量及產量結構的影響

2.2 氮肥運籌對‘甬優1540’稻米碾米品質的影響

稻米的碾米品質主要取決于自理的灌漿特性、胚乳結構及糠層厚度。主要從糙米率、精米率及整精米率3 個指標來評價。如表3 所示，氮肥運籌對‘甬優1540’稻米糙米率、精米率影響無顯著差異。T4 整精米率最高，比T1、T2和T3分別增加了17.2%、24.0%和10.1%。說明緩釋肥機械深施配合穗期追肥有利于提高‘甬優1540’整精米率。

表3 氮肥運籌對單季稻‘甬優1540’碾米品質的影響

2.3 氮肥運籌對‘甬優1540’稻米外觀品質的影響

外觀品質評價的指標主要有堊白度、堊白粒率及透明度等。由表4 可知，T2 的堊白度都比T3 和T4 有所減少，T2 處理的稻米堊白粒率比T3 和T4 分別降低了66.7%和57.1%。說明在分蘗期或穗期追施氮肥均不利于稻米堊白度的降低，機插一次施肥稻米外觀品質最好。

表4 氮肥運籌對‘甬優1540’外觀品質的影響

2.4 氮肥運籌對‘甬優1540’稻米蒸煮品質的影響

稻米的蒸煮品質目前是以3項指標來評定堿消值、直鏈淀粉含量及膠稠度。如表5所示，相較于T1和T2，T4降低了稻米的直鏈淀粉含量，增加了‘甬優1540’稻米的堿消值。T3 和T4 處理各指標無顯著差異，相比于T1，T4 處理的堿消值和膠稠度分別增加了47.8%和14.1%，直鏈淀粉含量降低了17.1%。

表5 氮肥運籌對單季稻‘甬優1540’蒸煮品質的影響

2.5 氮肥運籌對單季稻甬優1540穗部氮比例的影響

穗期追肥(7:3)處理增加了抽穗期和成熟期穗部氮比例。如圖1 所示，在抽穗期，相較于T1 和T2，T4 處理的穗部氮比例分別增加了31.6%和28.1%；在成熟期，相較于T1和T3，T4處理的穗部氮比例分別增加了10.6%和12.8%，說明分期施用氮肥可以提高稻米抽穗期和成熟期蛋白質含量。

圖1 氮肥運籌對單季稻‘甬優1540’穗部氮比例的影響

3 討論與結論

氮肥對水稻產量及其形成具有重要作用，前人對氮肥影響水稻產量已做了大量的研究。劉立軍[8]研究認為，機插側深施緩釋肥可以提高水稻生育前期干物質積累量，提高水稻有效穗數、結實率和稻谷產量水稻產量和氮素利用率。施波等[12]研究表明緩釋肥顯著提高了水稻的平均株高、穗長、結實率、千粒重和產量。環愛華[13]研究認為，基蘗氮肥:穗氮肥=7:3時可顯著增加有效穗數，進而提高水稻產量。本研究則認為，70%機插側深施緩釋肥+30%穗肥時，‘甬優1540’產量最高。

關于氮肥運籌對水稻品質形成的影響，周娜娜等[14]研究發現，在適宜施氮范圍內，整精米率隨施氮量的增加而增加，但隨施氮量的繼續增加，逐漸下降。金正勛等[15]研究表明，隨氮肥施用量增加，稻米堊白率和堊白度增加。氮肥施用量過高、過低都會使稻米外觀品質變劣。朱大偉等[16]研究發現，增施氮肥可降低稻米直鏈淀粉含量。前人研究一致認為增加施氮量有利于稻米蛋白質含量的提高，即隨著施氮量和穗粒肥比例的提高，稻米中各種氨基酸、蛋白質含量均逐漸提高[8]。本試驗通過優化施氮比例，將原來一次施肥轉變為分期施肥，特別穗期追施氮肥保證了‘甬優1540’后期氮素需求，提高了籽粒抽穗期和成熟期含氮量。

本研究認為，對于大穗型，籽粒灌漿時間較長的水稻品種來說，穗期追肥是確保高產的必要條件。過去機插一次施肥模式需要根據品種特性進行轉變。氮肥運籌對稻米糙米率和精米率影響不顯著，但是機插施肥：穗肥7:3 處理顯著增加了整精米率。在分蘗期或穗期追施氮肥增加了堊白度和堊白粒率，機插一次施肥稻米外觀品質最好。在分蘗期或穗期追施氮肥降低了稻米直鏈淀粉含量。抽穗期和成熟期，機插施肥：穗肥7:3 處理籽粒含氮量顯著增加，說明穗期施氮可以增加籽粒含氮量，進而反映提高了稻米的氨基酸、蛋白質含量。