施氮量對優質稻“福香占”光合特性、產量及品質的影響

王穎姮 陳麗娟 崔麗麗 詹生威 宋煜 陳世安 解振興 姜照偉吳方喜 卓傳營 蔡秋華 謝華安 張建福,*

(1福建省農業科學院 水稻研究所，福州 350019；2農業部華南雜交水稻種質創新與分子育種重點實驗室/福州 (國家)水稻改良分中心/福建省作物分子育種工程實驗室/福建省水稻分子育種重點實驗室/福建省作物種質創新與分子育種省部共建國家重點實驗室培育基地/雜交水稻國家重點實驗室華南研究基地/水稻國家工程實驗室，福州 350003；3尤溪縣農業技術推廣站，福建 三明 365100；4尤溪縣西城鎮經濟發展綜合服務中心，福建 三明 365114；*通信聯系人，email：jianfzhang@163.com)

我國是水稻生產和消費大國，全國60%的人口以大米為主食。隨著生活水平的不斷提高以及生活方式的轉變，人們對稻米品質的需求日益提高。“好吃”的大米愈加受到消費者青睞，選擇高品質、綠色優質和營養健康大米的消費者越來越多。另一方面，優質稻谷在市場收購中受到歡迎，近年來優質優價勢頭明顯，供不應求，價格受市場影響較小，農民和企業可以得到更多的實惠[1,2]。不斷提升稻米品質核心競爭力，對于質量興農，鄉村振興具有重要的戰略意義。盡管我國水稻新品種優質化率越來越高，優質稻品種的綜合實力仍然不高。一方面，豐產、優質、抗逆及廣適等“四性”綜合水平較高的水稻新品種仍有待進一步改良；另一方面，優良品種也需要科學的配套栽培技術，才能充分發揮其潛力和價值。

氮肥是影響水稻生長發育的關鍵因素，氮素是水稻需求量最大的營養元素。氮肥能夠顯著促進水稻根系和冠層生長發育，協調地上與地下部分生長[3]。Sun等[4]研究發現，高氮條件下，葉片中氮含量、葉綠素水平顯著升高，穩態光合作用顯著增強；而Cao[5]的研究卻發現水稻葉片光合作用受水分狀況的影響顯著，但受氮肥水平的影響不顯著。Wang等[6]在湖北省7個水稻區開展了514個水稻大田試驗，在所有水稻區，施氮區水稻產量顯著高于不施氮區，中氮處理產量最高。陶進等[7]研究了施氮量對中秈水稻品種產量和品質的影響，超級稻以高氮產量最高，其他品種以中氮產量最高或中氮與高氮產量差異不顯著；而增施氮肥特別是高氮會降低稻米品質，隨施氮量增加，稻米的堊白度、蛋白質含量增加，崩解值降低，消減值增大。研究也表明氮肥對稻米直鏈淀粉[8,9]、膠稠度[8]、食味[9]等的影響因品種而異。碳、氮、脂肪代謝與稻米品質形成過程密切相關，涉及到光合產物合成、轉運、關鍵酶的作用等方面。合理的氮肥水平對水稻產量和品質都有促進作用，如180 kg / hm2的施氮量使機插優質雙季晚稻優質和高產達到較好的協調統一[10]。而重施氮肥常會引起水稻營養生長旺盛，光合同化物利用率降低，進而導致水稻產量和品質的下降。不僅增加農民的種植成本，而且造成資源浪費和環境污染等系列問題。水稻氮肥利用效率和高產、優質協調的施氮量在品種間及不同生態區域均有較大差異[11,12]，不同品種獲得最高產量和最優品質的施氮量各不相同[13-17]。

“福香占”是福建省農業科學院水稻研究所選育的優質常規秈稻品種，2020年通過福建省作物品種審定委員會品種審定(閩審稻20200011)，米質達部頒《食用稻品種品質標準》(NY/T593-2013)二級。獲全國農業技術推廣服務中心主辦的第三屆全國優質秈稻品種食味品質鑒評(秈稻)金獎。已在江西省、湖南省、安徽省、重慶市及福建省三明市、寧德市、南平市、龍巖市等地示范推廣。煙稻輪作的生產模式在閩西北地區廣泛受到農民歡迎。為明確不同施氮量對煙后稻區“福香占”產量形成關鍵時期光合特性、稻谷產量、稻米品質等方面的影響，本研究于2020年和2021年在福建省三明市尤溪縣開展了“福香占”不同氮肥水平試驗，對“福香占”不同氮肥處理齊穗期的光合特性和光合產物、產量構成因素、稻米品質、香味物質含量進行了系統分析，以明確不同氮肥水平下產量和稻米品質的差異，旨在為充分發揮“福香占”的優質特性，實現高產和優質協調，促進優質稻產業高質量發展，帶動煙稻輪作地區農民增產增收。

1 材料與方法

1.1 試驗材料和地點

選用“福香占”為試驗材料，于2020和2021年在福建省三明市尤溪縣西城鎮湆頭村進行，前茬作物為煙葉。該區域屬于中亞熱帶季風性濕潤氣候，降水豐富。年平均氣溫18.9℃，無霜期296 d。圖1為2020-2021生育期內氣溫狀況。土壤有機質含量24.20 g/kg，堿解氮158.00 mg/kg，有效磷32.80 mg/kg，速效鉀280.00 mg/kg，全氮0.110 %，全磷0.050 %，全鉀3.100 %，土壤pH值5.75。

圖1 試驗地2020-2021年生育期內溫度趨勢Fig. 1. Daily temperature during whole growth period of the experiment plots in 2020 and 2021.

1.2 試驗設計

2020年6月19播種，7月15日插秧；2021年6月15日播種，7月11日插秧。秧齡均為26 d，小區用20 cm × 20 cm劃行器劃行，以確保行株距，人工栽插，每穴1苗。小區間筑埂隔離，用塑料膜包裹埂體，保證單獨排灌。小區面積50.4 m2(7.2 m× 7 m)，3次重復。

試驗采用完全隨機區組設計，總施氮量設置5個水平，分別為0 kg/hm2(CK)、51.75 kg/hm2(N1)、103.5 kg/hm2(N2)、155.25 kg/hm2(N3)、 207 kg/hm2(N4)。氮肥選用尿素(N 46%)。按基肥∶蘗肥∶促花肥∶保花肥=3∶2∶3∶2施肥。各處理磷(以P2O5計)、鉀(以K2O計)按150 kg/hm2施用，磷肥施用鈣鎂磷肥，一次性基施，鉀肥施用氯化鉀，分別作基肥和穗肥按5∶5等量施入。重點防控細菌性條斑病，精準、及時、高效防治其他病蟲害，水分管理按照高產栽培要求實施。

1.3 測定性狀及方法

1.3.1 生育時期及生育期記載

記錄移栽期、始穗期、齊穗期和成熟期。

1.3.1 劍葉SPAD值和光合指標

水稻齊穗期，每小區選擇30株(去除邊行)，用日本MINOLTA生產的SPAD-502葉綠素儀，測定劍葉SPAD值。同一時期，在晴天上午9點到12點之間，每小區選擇10個單株(去除邊行)，用LI6400-XT光合測定儀(LI-COR，USA)測定完全展開的劍葉的凈光合速率(Pn)、胞間二氧化碳濃度(Ci)、氣孔導度(Cs)、蒸騰速率(Tr)。

1.3.2 劍葉超微結構觀察

取水稻齊穗期劍葉中間部位，用剪刀將葉片剪成1～2 mm2大小，放在裝有電鏡固定液(Servicebio)的EP管中，真空泵抽氣直至沉底，室溫放置2 h后 4℃固定保存。0.1 mol/L磷酸緩沖液PB(pH 7.4)漂洗3次，每次15 min。0.1 mol/L 磷酸緩沖液 PB(pH 7.4)配制的1%鋨酸避光室溫固定7 h。0.1 mol/L磷酸緩沖液PB(pH 7.4)漂洗3次，每次15 min。依次加入 30%、50%、70%、80%、95%、100%、 100%酒精上行脫水，每次 1 h。無水乙醇∶丙酮=3∶1，0.5 h，無水乙醇∶丙酮=1∶1，0.5 h，無水乙醇∶丙酮=1∶3，0.5 h，丙酮，1 h。滲透包埋，丙酮∶812包埋劑(SPI)=3∶1，37 ℃，2～4 h，丙酮∶812包埋劑=1∶1，37 ℃下滲透過夜，丙酮∶812包埋劑=1∶3，37 ℃下2～4 h，純812包埋劑，37 ℃下5～8 h。將純812包埋劑倒入包埋板，將樣品插入包埋板后 37 ℃烤箱過夜。包埋板放于60 ℃烤箱聚合48 h，取出樹脂塊備用。樹脂塊于超薄切片機(Leica UC7，Leica)60～80 nm超薄切片，150目方華膜銅網撈片。銅網于2%醋酸鈾飽和酒精溶液避光染色8 min；70%酒精清洗3次；超純水清洗3次；2.6%枸櫞酸鉛溶液避二氧化碳染色8 min；超純水清洗3次，濾紙稍吸干。銅網切片放入銅網盒內室溫干燥過夜。透射電子顯微鏡(HT7800，HITACHI)下觀察，采集圖像分析。利用粒徑分布計算軟件(Nano measurer 1.2)測量葉綠體的橫徑(W)及縱徑(L)，并通過橢圓面積計算公式S=π×W×L/4計算得出相應的面積。

1.3.3 劍葉蔗糖和淀粉含量

取齊穗期劍葉中間部位，105℃烘箱中殺青15 min，然后在80℃烘箱中烘干至恒重。烘干樣品粉碎，用于蔗糖和淀粉濃度測定。分別采用植物蔗糖含量檢測試劑盒(Solarbio，Life Sciences)和淀粉含量檢測試劑盒(Solarbio，Life Sciences)，按照說明書進行操作，反應完后，分別用酶標儀480 nm下測定光吸收值。蔗糖含量計算公式為：

蔗糖含量(mg / g)= 2 × (A3-A1) / (A2-A1) /W；

A1、A2、A3分別為空白管、標準管和測定管480 nm光吸收值，W為樣本質量。

淀粉含量測定，將葡萄糖標準品進行稀釋，測定620 nm波長下的光吸收值，根據光吸收值繪制標準曲線，配置線性回歸方程y= kx+ b, 代入光吸收值，計算x。淀粉含量計算公式為：

淀粉含量(mg / g)= 6.126 ×x/W；

x由回歸方程計算，W為樣本質量。

1.3.4 產量及其構成因素

成熟期調查株高和有效穗數，除去邊行，每個小區調查3個重復，每個重復20穴；再根據平均穗數取5穴調查穗粒數、結實率和千粒重。小區全部實收測產，并取1 kg稻谷烘干至含水量為13 %，計算曬干率，3次重復。再計算出干谷產量。計算公式為：

產量(kg/hm2)=小區生谷產量(kg)× 曬干率(%)/小區面積(m2)× 10000(m2)；

其中，曬干率=烘干后稻谷質量(kg)/1(kg)×100 %。

1.3.5 稻米品質性狀

收獲后保留2 kg籽粒樣品曬干存放3個月后分析加工、外觀和品質性狀。測定方法參照中國農業部標準NY/T 83-2017[18]。

1.3.6 大米蛋白質含量

稱取1 g精米粉于250 mL消化管中，加入12 mL濃硫酸，7 g K2SO4和0.8 g CuSO4·5H2O的混合物，420℃下消化1 h，用全自動凱氏定氮儀(Kjeltec8400，FOSS，丹麥)測定氮含量，乘以系數5.95得到蛋白質含量。

1.3.7 淀粉RVA譜特征值

采用黏度速測儀(3-D，Newport Scientific，澳大利亞)及其配套軟件TCW，按照美國谷物化學協會操作規程快速測定RVA譜特征值。包括峰值黏度(Peak Viscosity/ PKV)、熱漿黏度(Hot Viscosity/HPV)、最終黏度(Final Viscosity/CPV)。計算二級參數崩解值(Breakdown Viscosity/BDV=PKV- HPV)、消減值(Setback Viscosity/ SBV=CPV-PKV)、回復值(Cosistency Viscosity/ CSV=CPV-HPV)。黏度單位為cP，每個樣品測3個重復。

1.3.8 香味物質2-乙酰-1吡咯啉(2-AP)含量

收獲種子后，選成熟飽滿種子，采用氣相色譜-質譜技術分析香味特征化合物2-AP含量[19]。內標物為2，4，6-三甲基吡啶(TMP，純度＞99%，阿拉丁)。色譜條件：用HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm，美國J&W)，柱溫升溫程序為50℃保持2min，以10℃/min升至280℃，保持3 min，進樣口壓力為34.5kPa，進樣口溫度170℃，載氣為高純(純度＞99.999%)氦氣；恒壓不分流進樣，進樣量為1 μL。質譜條件：電子轟擊EI離子源，離子源溫度為230℃，離子化能量為70 eV，連接線溫度為280℃，四級桿溫度為150℃，全掃描方式，掃描范圍為m/z 35-500。2-AP及TMP的定性分析采用NIST庫檢索，2-AP的定量分析采用內標法。

1.4 統計分析

采用Microsoft Excel 2010進行數據整理，圖表實驗數據后所列數值(或誤差線)均為標準差(SD)，如無特別指出均生物學重復三次測定(n= 3)。方差分析采用SPSS 17.0中一般線性模型進行多因素方差分析，施氮量和年份作為固定因子；作圖使用SigmaPlot 10.0軟件。

2020、2021均考查不同氮肥水平對“福香占”產量及其構成因素(方法1.3.4)、稻米品質(方法見1.3.5)和蛋白質含量(方法1.3.6)的影響，其余指標為2021年數據。

2 結果與分析

2.1 施氮量對葉片SPAD值和凈光合特性的影響

隨著氮肥施用量增加，田間“福香占”水稻葉片由淺到深色過渡，低氮肥處理(CK)葉片呈現黃綠色，高氮肥處理(N4)葉片顏色為深綠色(圖2-A～B)。進一步測定劍葉SPAD值，變化范圍為32.72～37.33，隨施氮量增加逐漸升高，同田間葉片顏色變化一致，N4處理劍葉SPAD值最高(圖2-C)。氮肥處理顯著增加了“福香占”劍葉SPAD值。

圖2 福香占不同施氮處理下齊穗期田間表現及光合特性（2021）Fig. 2. Field performance and photosynthetic parameters of Fuxiangzhan during heading at different N rates(2021).

同一時期，劍葉凈光合速率(Pn)隨著施氮量的增加而升高，CK處理的Pn值最低為21.88 μmol(m2·s)，N4處理Pn值最高，達到24.96 μmol/(m2·s) (圖2-D)。但胞間CO2濃度、蒸騰速率和氣孔導度受施氮量的影響較小，各處理間差異不顯著(圖2-E～G)。氮肥處理顯著提升了“福香占”的光合能力，凈光合速率增加。

2.2 施氮量對劍葉葉綠體大小和數量的影響

圖3-A表明，隨著氮肥量增加，葉肉細胞中葉綠體體積增大，N2、N3、N4氮肥處理葉綠體體積與CK差異顯著，但是N2、N3、N4處理間葉綠體體積差異不顯著(圖3-B)。說明氮肥處理可以增加葉綠體大小，但是氮肥施用量達到一定程度(N2)后，不再顯著增加。N3單位面積(100 μm2)葉綠體數量最多，但是單位面積葉綠體數量在各處理間無顯著差異(圖3-C)。施用氮肥處理，“福香占”葉肉細胞中葉綠體數量不變，但體積增大，當氮肥量達到N2，葉綠體不再顯著增大。

圖3 齊穗期不同氮肥處理下“福香占”劍葉的超微結構Fig. 3. Ultrastructure of Fuxiangzhan leaves under different N-rates at full heading stage.

2.3 施氮量對劍葉中淀粉和蔗糖含量的影響

各個氮肥處理劍葉中淀粉含量隨著氮肥施用量增加而上升，N4劍葉中淀粉含量最高，為28.63 ±0.83 mg/g，CK最低，為23.68 ± 1.02 mg/g，N2、N3、N4間差異不顯著(圖4-A)。“福香占”葉片中蔗糖含量最高的是N3，達49.20±4.65 mg/g，蔗糖含量呈現先升高后降低的趨勢(圖4-B)。結果表明隨施肥量增加，“福香占”N2、N3、N4處理葉片的光合產物淀粉含量高于CK和N1，而蔗糖含量在各處理間差異不顯著，但N3處理顯著高于CK。

圖4 不同氮肥處理“福香占”葉片中蔗糖和淀粉含量Fig. 4. Sucrose and starch contents of flag leaf under various N rates in Fuxiangzhan.

2.4 施氮量對“福香占”生育時期及生育期的影響

隨著施氮量的增加，“福香占”始穗期、齊穗期、成熟期逐漸推遲，生育期逐漸延長。2020年，N1～N4氮肥處理比對照的生育期分別延長了5 d、8 d、11 d、13 d。2021年，四個氮肥處理比對照生育期分別延長了6 d、11 d、17 d、21 d(表1)。2021年由于成熟期后期氣溫較低(圖1)，在氮肥以及氣候的共同作用下，生育期延長更多。不同氮肥處理間生育期延長主要表現在始穗期和齊穗期推遲。齊穗后，處理間生育期間隔基本穩定。

表1 不同施氮量下“福香占”主要生育時期與生育期Table 1. Growth duration of Fuxiangzhan under different N rates.

2.5 施氮量對“福香占”產量及其構成因素的影響

施氮處理對田間產量及所有相關性狀影響均達到極顯著；而有效穗數、穗粒數、結實率還受年份影響，年份間差異極顯著(表2)。兩年均是N2處理產量最高，產量由高到低依次是N2、N1、CK、N3、N4(表2)。分析產量構成因子，有效穗數兩年均隨氮肥量增加上升，2020年各處理間有效穗數差異不顯著，2021年CK、N1、N2、N3處理間差異顯著，依次升高，N3和N4處理差異不顯著，兩年均是N4處理有效穗數最高。2020年各處理間穗粒數差異不顯著，2021年，N2處理穗粒數顯著高于CK、N1和N3兩年均是N2處理的穗粒數最高。由于氣候原因，2021成熟期氣溫較低，灌漿期延長，生育期推遲，并導致2021年度結實率較2020年低，但兩年結實率變化趨勢一致，均隨施氮量增加，結實率降低。千粒重兩年均隨施氮量增加下降，N2、N3、N4間差異不顯著，顯著低于CK和N1。結果表明，施用氮肥后，福香占有效穗數和穗粒數增加，而結實率和千粒重減少，在氮肥量為N2時，對穗粒數及田間產量促進效果最好。

表2 施氮量對“福香占”產量及構成的影響Table 2. Effects of N rates on yield and its components of Fuxiangzhan.

2.6 施氮量對“福香占”稻米品質的影響

氮肥處理對“福香占”加工品質和蛋白質含量影響差異極顯著，但是對于外觀品質和食味品質影響差異不顯著(表3)。而在不同年份間，精米率、整精米率、堊白粒率、直鏈淀粉含量、膠稠度、和蛋白質含量差異均達到極顯著。糙米率各氮肥處理和CK差異顯著。兩年的精米率均是N1和N2顯著高于其余處理，CK精米率顯著低于其余處理。整精米率2020年最好的是N2，與其他處理差異顯著，2021年N1和N2優于其余處理，兩個處理間差異不顯著。表明施用氮肥提高了福香占的加工品質， N2處理福香占的加工品質最好。堊白粒率和堊白度2021年5個處理差異均不顯著，2020年則是N2、N3較高。與食味品質相關的直鏈淀粉含量和膠稠度分別在兩年5個處理間差異均不顯著。蛋白質含量兩年均隨氮肥量增加顯著提高，CK蛋白質含量最低，2020年N4蛋白質含量最高，與其他處理差異顯著，2021年，N3和N4與其他處理間差異顯著，N3最高，N3、N4處理間差異不顯著。以上結果說明氮肥處理顯著影響“福香占”加工品質和蛋白質含量，N2處理“福香占”加工品質最好。

表3 施氮量對“福香占”品質和營養的影響Table 3. Effects of N rates on rice quality and nutrition for Fuxiangzhan.

2.7 施氮量對“福香占”RVA譜特征值的影響

施氮量對“福香占”RVA譜特征值影響均不顯著。分析RVA譜特征值數值變化趨勢，隨著施氮量增加， PKV、HPV、CPV、BDV數值均表現出降低的趨勢，SBV表現出升高的趨勢(表4)。說明“福香占”RVA譜特征值隨施氮量增加有下降趨勢，但是受施氮量影響較小，處理間差異不顯著。

表4 施氮量對“福香占”RVA譜的影響Table 4. Effects of N rates on RVA for Fuxiangzhan. cP

2.8 施氮量對“福香占”香味物質2-AP含量的影響

圖5表明，施用氮肥增加了“福香占”糙米中香味物質2-AP的含量。CK處理糙米中2-AP含量最低，為0.33 mg/kg，N2處理糙米的2-AP含量最高，達到0.43mg/kg。N2、N3、N4處理間差異不顯著，高氮肥處理，糙米中2-AP含量沒有繼續增加，而是略微下降。

圖5 不同氮肥處理對“福香占”糙米2-AP含量的影響Fig. 5. Effects of N-rates on 2-AP content of brown rice of Fuxiangzhan.

3 討論

3.1 氮肥處理對“福香占”產量形成的影響

植物通過光合作用，將CO2同化為有機物，為作物的生物量和產量形成奠定基礎。氮素對植物的光合能力起著至關重要的作用[20]。在適宜施氮量下，水稻根系形態發育和活力增強，水稻產量和氮素利用效率更高[21]。適宜的氮肥可以提高植株的生理活性，促進生長，防止葉片早衰，提高光化學效率和增強光合速率[4,6,22]。也有研究認為氮水平對水稻光合作用無顯著影響[5]。過去60年間，我國水稻產量和施氮量幾乎同時增加。然而由于不同類型品種間氮肥利用率存在較大差異[11,12]，獲得最高產量的氮肥施用量沒有統一標準。Huang的研究中[23]，廣陸矮4號和中嘉早17分別在氮肥用量為178 kg /hm2和213 kg / hm2時，產量達到峰值。在0～400 kg/ hm2范圍內，甬優2640稻谷產量隨氮肥量增加而提高，而連粳7號和楊稻6號產量則是先增加后降低[24]。甬優6號在溫州地區最佳施肥量為139 kg/hm2[25]。機插秧雙季晚稻施180 kg / hm2時，可實現高產和優質協調統一[10]。本研究中，氮肥處理促進了“福香占”的光合作用，光合產物淀粉和蔗糖含量得到提升。然而隨著氮肥用量增加，“福香占”生育期逐漸變長(表1)，N3和N4處理生育期兩年平均分別延長14 d和22 d。尤其2021年10月中下旬氣溫下降較快，10月17日以后最高氣溫均低于25℃(圖1)，導致該年份灌漿結實困難，結實率降低。盡管福香占N3、N4光合指標較高，這兩個處理產量表現卻是下降(表2)，究其原因，主要由于N3和N4光合能力較強，植株貪青遲熟，灌漿困難，結實率降低，因此田間產量下降。說明N3和N4氮肥量對于“福香占”而言過量，不利于生物產量轉化為經濟產量。

“福香占”兩年產量的峰值均是N2處理，施氮量為103.5 N kg / hm2。2020年N2處理產量為6194.00± 137.67 kg / hm2，2021年為6741.00 ± 52.54 kg /hm2，且兩年產量由高到低的氮肥處理均是N2、N1、CK、N3、N4。兩個高氮肥處理N3和N4均比不施氮肥處理產量低(表2)。現有研究普遍認為隨施氮量增加，水稻產量先升高后降低，本研究“福香占”產量也表現出相同的趨勢。分析產量構成因素，兩年試驗中，N2處理均獲得了最高的穗粒數。但隨氮肥施用量增加，結實率、千粒重降低，有效穗數增加。N2處理“福香占”穗粒數最高，其他性狀則處于較高水平，田間產量獲得最高值，說明穗粒數和結實率是提高“福香占”產量的關鍵因素。較高的氮肥水平(N3和N4)卻導致“福香占”生育期延長，灌漿結實率低，產量下降。

3.2 氮肥處理對“福香占”稻米品質的影響

稻米品質不僅受到遺傳因素的決定，同時還易受生長環境條件及栽培方式的影響。氮肥施用量、施用時期以及氮肥形態都會對稻米品質產生影響[7,8]，稻米的品質決定了大米的檔次與市場定位。研究表明，稻谷加工品質包括糙米率、精米率、整精米率都隨施氮量增加而提高[25-27]。外觀品質堊白粒率和堊白度呈先降后增[29]。食味品質相關的直鏈淀粉和膠稠度隨氮肥增加而下降[26,27]，也有研究認為某些品種對于氮素及環境響應遲鈍[8,29]，直鏈淀粉變化不明顯。蛋白質含量一般來說均是隨氮肥量增加而增加[7,8,25,27]。米飯黏聚性增加有利于食味品質，而黏聚性與熱漿站度、最終黏度和消減值顯著負相關，與峰值黏度和崩解值顯著正相關[28]。隨著氮肥用量增加，RVA譜峰值黏度、崩解值、回復值遞減，消減值遞增[25]，也有研究表明米粉峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度隨施氮量增加表現出先增后減的趨勢，在240 kg / hm2或者300 kg / hm2最高[27]。香稻香味主要成分是2-乙酰基-1-吡咯啉，在香稻品種中，由于編碼甜菜堿醛脫氫酶的Badh2功能突變，催化4-氨基丁醛氧化功能喪失，導致4-氨基丁醛積累，進而促進了2-乙酰基-1-吡咯啉的合成，使稻米產生香味[31,32]。研究表明，土壤環境和氣候環境均會影響香稻中香味物質的累積[33-35]。本研究中，氮肥處理顯著影響“福香占”加工品質和蛋白質含量，N2處理加工品質最好。對比食用稻品種品質標準[30]，在N2氮肥處理下，2020年堊白度略高，未達到一等米標準，2021年堊白度達到一等米標準。堊白的形成與灌漿期溫度密切相關，堊白性狀在兩個年度間的差異可能是由于該時期氣溫的差異所致。一般來說，蛋白質含量高，營養品質有所改善，但是稻米口感會降低。本研究中，盡管隨氮肥用量增加，“福香占”蛋白質含量增高，但最高總蛋白含量仍低于9%，產量最高的N2處理，兩年蛋白質含量分別為8.32 ± 0.23和7.58 ± 0.23%，對其口感的影響較小。今后研究可以進一步分析不同處理中谷蛋白、醇溶蛋白含量的差異。 一般來說，食味品質較好品種具有較高崩解值及較小消減值、回復值。“福香占”不同氮肥處理間消減值和回復值差異不顯著(表4)，其RVA譜屬于氮素響應遲鈍型。香稻具有濃郁的香味、優異的蒸煮品質，需求量和消費量逐年增長。本研究表明施用氮肥可以增加“福香占”中香味物質的累積，與前人研究一致，香味物質累積最多是N2處理(圖5)。

3.3 施氮量對“福香占”稻米品質與豐產性能兼具的綜合調控途徑

近年來，“福香占”因其優異的品質，受到種植戶和消費者的普遍歡迎。本研究通過設置不同氮肥水平，以明確福建煙后稻區“福香占”的最佳施肥量。結果表明，在N2(103.5 kg/hm2)氮肥水平下，“福香占”生育期適宜，能高效的將光合產物轉化為經濟產量，各產量構成因子綜合水平較高，從而獲得最高田間產量。另一方面，在該氮肥水平下，“福香占”加工品質表現最好，蛋白質含量適中，香味物質2-AP含量最高，而其余稻米品質受氮肥水平影響較小。因此，N2氮肥處理，“福香占”稻米品質與豐產性能兼具。施用過量氮肥雖然增加了“福香占”的光合效率和光合產物，但也使得植株貪青遲熟，結實率和穗粒數顯著降低，生物產量不能較好地轉化為經濟產量。

不同類型、不同品種間最佳氮肥施用量存在差異，在煙后稻作模式下，“福香占”最佳氮肥施用量N2僅103.5 kg/hm2(純氮)，產量和品質兼具，該氮肥水平低于大多數水稻品種最佳施肥量，表明在煙后稻區，“福香占”可以少施氮肥。同時，“福香占”作為優質稻谷，銷售價格高于普通品種。該品種的推廣應用，對于減少稻田氮肥使用量，改善農村環境，綠色栽培，節約種植成本和增加農民收入具有重要意義；同時，較少氮肥施用量表明該品種也適宜在土壤瘠薄地區種植，是一個氮高效的優質品種。本研究明確了“福香占”在煙后稻區適宜的氮肥水平，為其進一步在生產上推廣應用及優質稻產業高質量發展奠定了基礎。

4 結論

本研究綜合比較煙后稻模式下各氮肥處理對優質稻“福香占”光合特性、產量及品質的影響。隨施氮量增加，“福香占”劍葉SPAD值、凈光合速率、葉綠體數量和大小、葉片中蔗糖和淀粉含量均上升，生育期延長。結實率、千粒重隨氮肥增加而降低，兩年的產量均是N2最高。稻米加工品質N2表現最好，蛋白質含量隨氮肥升高而增加。直鏈淀粉和膠稠度受氮肥水平影響不顯著，峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值均隨氮肥增加而降低，消減值和回復值升高。N2處理糙米香味物質2-AP含量最高。因此，當氮肥施用量約為N2(103.5 kg/hm2)時，“福香占”可以實現高產和優質兼具。