減量側深施肥對里下河地區單季粳稻產量和品質的影響

姜恒鑫 黃恒 汪源 趙燦 王維領 霍中洋

（揚州大學農學院/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室/江蘇省作物栽培生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現代產業技術協同創新中心，江蘇 揚州 225009；第一作者：1078014828@qq.com；*通訊作者：huozy69@163.com）

水稻是我國的主要糧食作物之一，有65%以上人口以稻米為主食。2021 年我國水稻種植面積為2 992.1萬hm2，較2020 年減少15.5 萬hm2，占糧食作物面積的25.45%，水稻產量為21 284.3 萬t，較2020 年增加98.3萬t，占糧食產量的30.92%。

氮肥對我國水稻產量提高發揮著重要作用。我國氮肥消費量占世界氮肥總量的30%，水稻生產消耗的氮肥占世界水稻氮肥總消耗量的37%[1]。而我國氮肥吸收利用率僅為30%～35%，比發達國家低15～20個百分點[2]。氮肥的過度使用不僅造成資源浪費，更加重了農業面源污染[3]。我國大部分地方水稻施肥方式以人工撒施為主，勞動強度大，肥料利用率低。側深施肥技術是指在水稻插秧的同時，將肥料條狀施于秧苗側3 cm、深5 cm 的土壤中[4]。前人對側深施肥技術進行了大量研究，認為側深施肥能夠保證水稻整個生育期對氮素的需求，顯著增加成熟期干物質積累量，最終提高產量和氮肥利用率[5-10]。本研究立足于里下河地區，以大面積推廣的優質食味遲熟中粳稻品種南粳9108 和南粳5718 為材料，研究側深施肥技術在不同減氮梯度下對單季粳稻產量及稻米品質的影響，為側深施肥技術的推廣應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

2020 年6—11 月在揚州大學農學院校外試驗基地進行。該基地位于江蘇里下河地區的興化市釣魚鎮（33°05′N，119°58′E），屬北亞熱帶濕潤氣候區，年平均氣溫15 ℃左右，年降水量1 024.8 mm，年日照時數2 305.6 h，無霜期227 d。土壤為勤泥土，質地黏性，地力中等，含有機質 26.8 g/kg、全氮 1.9 g/kg、速效磷 13.6 mg/kg、速效鉀 156.6 mg/kg。

1.2 供試材料

供試水稻品種：南粳9108 和南粳5718。供試肥料：速效尿素（含N 46%）、過磷酸鈣（含P2O512%）和氯化鉀（含K2O 60%）。

1.3 試驗設計

試驗以常規施肥（施氮量300 kg/hm2、基蘗氮肥與穗氮肥比7∶3）為對照，設6個側深施肥處理：基蘗氮肥為常規施肥處理基蘗氮肥的 100%（T1）、90%（T2）、85%（T3）、80%（T4）、75%（T5）及 70%（T6），穗氮肥量同對照，即總氮分別減少0、7%、10.5%、14.0%、17.5%及21.0%，各處理磷、鉀肥用量相同，分別為150 kg/hm2、240 kg/hm2，其中磷肥一次性基施，鉀肥分基肥和穗肥各施50%。單因素隨機區組設計，每個處理重復3 次，小區面積10 m2。處理間筑埂隔離并且在埂上覆膜，保證每小區單獨排灌。軟盤育秧，移栽秧齡20 d，人工模擬機插與側深施緩釋尿素，栽插行株距30 cm×12 cm，每叢栽4 苗。移栽時保持土壤濕潤，分蘗期保證小區淺水層；在莖蘗數達到預期穗數的80%時，開始放水擱田；拔節至成熟期田間實行干濕交替灌溉，直至收獲前15～20 d。病蟲草害防治按當地大面積生產統一實施。試驗處理及氮肥施用情況見表1。

表1 試驗處理與氮肥施用情況

1.4 測定項目及方法

1.4.1 干物質量和葉面積

分別于水稻拔節期、抽穗期、成熟期，按照調查的平均莖蘗數各小區采用五點取樣，隨機取5 株代表性樣本，分解為莖稈、葉和穗（抽穗以后），將各器官放置于烘箱中，在80 ℃下烘干至恒質量后測定干物質量；用比葉重法測定葉面積。

1.4.2 產量及其構成因素

在收獲前各小區選取3個觀察點，連續調查5 行，每行1 m，計算有效穗數；各小區按平均穗數取1 m2裝進網袋內風干，然后脫粒，去雜質（不去空癟粒），調查每穗粒數和結實率；以1 000 粒實粒樣本（干種子）稱重，重復 5 次（誤差不超過 0.05 g），取平均值，求千粒重。成熟期各小區連續選割5 行（除去邊3 行），每行2 m，測定籽粒含水量，去雜質，以14.5%含水量折算實際產量。

1.4.3 稻米品質

參照 GB/T 17891-2017《優質稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白大小、堊白度、膠稠度等。采用瑞典FOSSTECHTOR 公司生產的近紅外谷物分析儀測定精米的蛋白質含量和直鏈淀粉含量。食味值采用STA1A 米飯食味計測定。

2 結果與分析

2.1 產量及其構成因素

從表1 可見，參試兩品種T1 處理產量分別較CK提高9.49%和8.23%。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種產量均呈下降趨勢。兩品種T2處理產量較CK 分別提高3.47%和1.98%，但差異不顯著；兩品種T3 處理產量分別較CK 降低0.5%和1.29%，差異不顯著。而兩品種T4、T5 和T6 處理產量均顯著低于CK，南粳9108 產量降低4.39%～14.9%，南粳5718 產量降低5.55%～13.38%。

進一步分析產量構成因素表明，兩品種T1 處理的有效穗數、每穗粒數和群體穎花量均顯著高于CK，結實率則顯著低于CK，千粒重與CK 差異不顯著，其中，有效穗數較CK 分別提高11.33%和8.72%，群體穎花量較CK 分別提高16.98%和13.42%（表2）。可見，側深施肥能夠促進有效分蘗的形成，提高水稻群體穎花量，從而形成合理的群體結構。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，其有效穗數、每穗粒數和群體穎花量呈下降趨勢，而結實率和千粒重則呈上升趨勢。基氮肥減施10%（T2）時兩品種的有效穗數、每穗粒數和群體穎花量均顯著高于CK，水稻群體結構較為合理，最終產量要高于CK。基氮肥減施15%（T3）時，兩品種的有效穗數、每穗粒數、群體穎花量和產量與CK 相比差異均不顯著。

表2 減量側深施肥對水稻產量及其構成因素的影響

2.2 SPAD 值

從表3 可見，兩品種T1 處理在拔節期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均顯著高于CK，南粳9108 較CK 分別提高1.20%、1.38%和3.09%，南粳5718 較CK 分別提高1.00%、1.36%和2.64%。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種在拔節期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均呈下降趨勢。基氮肥減施10%（T2）時兩品種在拔節期的SPAD 值與CK 相比無顯著差異，而在抽穗期和成熟期顯著高于CK；基氮肥減施15%（T3）時，兩品種在拔節期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均低于CK，但差異不顯著。基氮肥減施20%～30%（T4～T6）時兩品種在拔節期、抽穗期和成熟期的SPAD 值均顯著低于CK。

表3 減量側深施肥對水稻SPAD 值的影響

2.3 葉面積指數

從表4 可見，T1 處理葉面積指數在拔節期、抽穗期和成熟期均顯著高于CK，其中，南粳9108 較CK 分別提高2.80%、4.45%和4.35%，南粳5718 較CK 分別提高3.20%、4.10%和4.31%。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種葉面積指數在拔節期、抽穗期和成熟期均呈下降趨勢。基氮肥減施10%（T2）時，兩品種在拔節期和成熟期的葉面積指數與CK 相比無顯著差異，而在抽穗期顯著高于CK，分別較CK提高2.15%和1.27%。基氮肥減施15%（T3）時兩品種在拔節期、抽穗期和成熟期的葉面積指數與CK 相比無顯著差異。

表4 減量側深施肥對水稻葉面積指數的影響

2.4 干物質積累

從表5 可見，T1 處理在播種至拔節、拔節至抽穗、抽穗至成熟階段及全生育期的干物質積累量均顯著高于CK，其中，全生育期干物質積累量兩品種較CK 分別提高6.73%和5.58%。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種的干物質積累量呈下降趨勢。兩品種均表現為在基氮肥減施10%～20%（T2～T4）時各階段及全生育期干物質積累量均高于CK，而在基氮肥減少 25%～30%（T5、T6）時均低于 CK。

表5 減量側深施肥對水稻干物質積累的影響 （單位：t/hm）2

2.5 加工和外觀品質

從表6 可見，兩品種T1 處理糙米率、精米率和整精米率均顯著高于CK，南粳9108 較CK 分別提高1.72%、2.30%和 2.56%，南粳 5718 較 CK 分別提高1.53%、2.60%和4.19%。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種糙米率、精米率和整精米率均呈下降趨勢。在基氮肥減施10%（T2）和15%（T3）時，兩品種糙米率、精米率和整精米率均高于CK，而在基氮肥減少20%～30%（T4～T6）時則低于CK。

表6 減量側深施肥對稻米加工和外觀品質的影響 （單位：%）

從表6 可見，兩品種T1 處理的堊白粒率和堊白度均顯著高于CK。減氮側深施肥處理，隨著減氮量的增加，兩品種的堊白粒率和堊白度呈下降趨勢。在基氮肥減施10%（T2）時兩品種的堊白粒率和堊白度與CK 無顯著差異，在基氮肥減施15%～30%（T3～T6）時兩品種的堊白粒率和堊白度均顯著低于CK。

2.6 食味和營養品質

從表7 可見，兩品種T1 處理直鏈淀粉含量和膠稠度均顯著低于CK，其中，南粳9108 分別降低6.27%、5.43%，南粳5718 分別降低5.27%、4.44%。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種的直鏈淀粉含量和膠稠度均呈上升趨勢。在基氮肥減少10%（T2）時，兩品種的直鏈淀粉含量和膠稠度均顯著低于CK，而在基氮肥減少 15%%～30%（T3～T6）時，兩品種直鏈淀粉含量和膠稠度均高于CK。

從表7 可見，T1 處理蛋白質含量顯著高于CK，兩品種分別較CK 提高3.00%和1.87%。側深施肥不同減氮梯度下，隨著減氮量的增加，兩品種的蛋白質含量均呈下降趨勢。在基氮肥減少10%（T2）時，兩品種蛋白質含量均顯著高于CK，而在基氮肥減少15%%～30%（T3～T6）時，兩品種蛋白質含量均低于CK。

從表7 可見，兩品種T1 和T2 處理的食味值均顯著低于CK；基氮肥減少15%（T3）時，兩品種的食味值均高于CK，但差異不顯著；在基氮肥減少20%～30%（T4～T6）時，兩品種食味值均顯著高于CK。

表7 減量側深施肥對稻米食味和營養品質的影響

2.7 經濟效益

本試驗中，各處理除肥料成本、插秧成本和施肥作業成本不同外，其他農事操作費用保持一致。由表8 可見，兩品種T1 處理較CK 增收27.82%和27.03%，T2 處理較 CK 增收 12.20%和 9.51%，T3 處理較 CK 增收1.74%和0.30%，T4～T6 處理的經濟效益均低于CK。說明側深施肥技術在減少一定量的氮肥施用情況下可以提高經濟效益，實現水稻減肥增效目的。

表8 減量側深施肥對水稻經濟效益的影響

3 討論與結論

前人研究表明，控制無效分蘗，提高莖蘗成穗率是水稻高產的主要途徑。本研究結果表明，與常規施肥相比，常量側深施肥以及基氮肥減少10%時，水稻有效穗數顯著高于常規施肥，可見側深施肥技術有助于水稻前期營養生長，分蘗快而多，能夠較好的平衡有效穗數和穗粒數的關系，能夠保證抽穗后較高的干物質積累量，滿足水稻高產要求。在基氮肥減少15%時，雖然水稻的有效分蘗和產量比常規施肥下降，但差異不顯著。當施氮量進一步減少時，養分已經不能滿足水稻正常生長發育的需求，中期沒有充足的穗數和適宜的穗粒數，難以形成較大的群體結構，群體穎花量顯著降低，生物產量也逐漸降低，庫容量不足，經濟產量較低。莫釗文等[11]研究表明，機械深施緩控釋肥一定程度上可以提高糙米率、精米率、整精米率，改善稻米的加工品質。本研究中，較常規施肥而言，常量側深施肥以及在減少一定的基氮肥情況下可以改善稻米的加工品質。稻米的蒸煮食味品質和營養品質是衡量優質稻米的重要標準。蛋白質含量是稻米營養品質的重要指標，本研究發現，與常規施肥相比，側深施肥因其氮素利用率高，有利于中后期水稻對養分的吸收，提高蛋白質含量，降低食味值。這與曲金玲和李殿平等[12-13]研究結果一致。

綜上，本試驗供試條件下，與常規施肥相比，常量側深施肥以及在基氮肥減少10%時能夠顯著提高水稻產量，改善稻米的加工品質，增加稻米蛋白質含量，但不利于稻米食味品質的提高。在基氮肥減施15%時，水稻產量與常規施肥沒有差異，但能夠改善稻米的加工和外觀品質，提升稻米的食味品質。而在基氮肥減施20%～30%時，雖能稻米的食味品質得到改善，但產量較常規施肥顯著下降。可見，側深施肥條件下且減施基氮肥15%時，能在保證水稻產量的前提下減少肥料用量和施肥次數，提高稻米品質，是一種優質穩產的施肥方式。