優良食味粳稻南粳3908產量和米質對穗肥減量的響應

周麗慧，倪新華，朱 鎮，陳 濤，趙慶勇，姚 姝，黃勝東，王才林

(1.江蘇省農業科學院糧食作物研究所/江蘇省優質水稻工程技術研究中心/國家水稻改良中心南京分中心，江蘇南京 210014；2.江蘇省揚中市油坊鎮農業服務中心，江蘇揚中 212218)

我國是全球水稻生產量最大的國家，約占世界水稻總產量的30%[1]。氮肥用量的增加是水稻產量不斷提高的重要原因之一[2]。有報道稱，目前我國水稻生產的平均氮肥用量達到180 kg/hm2，江蘇一些地區的氮肥用量甚至超過300 kg/hm2[3-4]。但是，氮肥的過量施用不僅難以實現水稻高產優質，還會增加種稻成本和環境污染風險[5-6]。因此，氮肥減量成為現階段稻作研究的熱點[7-10]。

氮素對水稻的生長發育以及產量和品質的形成有著重要作用。基蘗肥的施用能夠促進水稻分蘗的發生，還能增加前期生長量，為孕穗期幼穗分化提供物質基礎[11]。穗肥的施用能夠鞏固分蘗成穗，促進穎花分化，提高中后期葉片的葉綠素含量，有助于改善群體光合性能，提高干物質積累量，還可以通過影響籽粒灌漿過程對稻米品質產生影響[12-18]。已有研究表明，適宜的穗肥施氮量是實現水稻優質高產的有效途徑。隨著穗肥施氮量的增加，水稻產量呈先增加后減少趨勢，產量結構表現為每穗粒數逐漸增加，而結實率和千粒質量呈下降趨勢[13-16]。就稻米品質而言，穗肥施氮量的增加會提高整精米率、稻米蛋白質含量，但稻米蛋白質含量的提高會導致米飯食味下降[19-20]。另外，過高的穗肥施氮量也不利于優化稻米淀粉，在增加淀粉RVA 譜特征值中消減值的同時，降低了峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度和崩解值[16]。

經濟的發展和人民生活水平的提高使優良食味稻米越來越受到消費者的青睞，生產上優良食味稻米種植面積持續增加[21-22]。以江蘇為例，2021年以南粳系列為主體的優良食味水稻(半糯型粳稻)品種推廣種植約107萬hm2，占全省水稻面積的50%左右。前人圍繞優良食味水稻品種開展了大量優質高產栽培研究[18，23-24]，但如何在優質高產的基礎上提高氮肥的利用效率，減少資源浪費和提高種稻效益，尚需深入研究。近幾年興起的水稻機插側深施肥技術，可以有效解決稻田施肥次數多和氮肥損失嚴重的問題，是一項高效環保的施肥技術[25-27]。但到目前為止，關于水稻機插側深施基肥、減少氮肥用量對優良食味水稻產量和米質影響方面的報道較少[12]。因此，本試驗以超級稻品種南粳3908為材料，設置不同氮肥用量處理，在水稻機插的同時機械側位深施基肥，研究其對水稻產量和米質的影響，以期為優良食味粳稻優質高產栽培技術提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2021年5—11月在江蘇省揚中市油坊鎮試驗基地進行，該區屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為15.1 ℃，降水量為1 000 mm，日照時間為 2 135 h。試驗土壤類型為壤土，試驗前0～20 cm耕層有機質含量29.7 g/kg、堿解氮含量190.3 g/kg、速效磷含量13.7 mg/kg、速效鉀含量60.2 mg/kg，pH值7.2。

1.2 試驗處理

將前茬小麥季秸稈切碎后機械旋耕還田。以當地常規施氮(T1，人工撒施，總氮量為300 kg/hm2)為對照，同時在前期基肥(180 kg N/hm2)側位深施條件下施穗肥時，將總施氮量分別減少0%(T2)、10%(T3)、20%(T4)、30%(T5)、40%(T6)，共6個處理，重復3次，小區面積450 m2。T1～T6處理純氮用量分別為300、300、270、240、210、180 kg/hm2，所有處理均施75 kg/hm2P2O5和 156 kg/hm2K2O；氮肥按基肥∶穗肥(倒四葉)=6∶4施用，磷肥全部基施，鉀肥作基肥、穗肥2次等量施用，具體施肥方案見表1。當地常規施氮處理的基肥以及所有處理的穗肥均采用人工撒施方式，采用洋馬VP6DZF型插秧施肥一體機根側深施“茂施包膜緩釋肥”，施肥深度3～5 cm，肥料距稻根側向約 5 cm。供試水稻品種為早熟晚粳南粳3908，毯狀苗機插秧，5月20日播種，6月9日插秧，移栽密度為28穴/m2，每穴栽 3～4苗，11月3日收獲。其他農田管理措施按照當地高產栽培要求實施。

表1 不同處理肥料施用情況 kg/hm2

1.3 測定內容與方法

產量及其構成因子：成熟期每小區定點調查100穴植株的穗數，取代表性植株5穴，測定每穗粒數、結實率(水漂法，沉入水底者為飽粒)、千粒質量，以14%含水量計算水稻理論產量。

生物產量和收獲指數：將上述5穴的植株樣105 ℃殺青30 min、70 ℃烘干至恒質量后稱質量，計算生物產量，收獲指數是水稻籽粒產量與生物產量的比值。

稻米品質：參照推薦性國家標準GB/T 17891—2017《優質稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度等指標，采用碘藍比色法測定稻米直鏈淀粉含量，半微量凱氏定氮法測定蛋白質含量，STA1A食味儀(日本佐竹公司)測定食味。

淀粉黏滯譜(RVA譜)：采用帶TCW配套軟件的3-D型黏度儀(澳大利亞 Newport Scientific公司)快速測定稻米淀粉黏滯譜特征，特征值用峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值(峰值黏度-熱漿黏度)、消減值(冷膠黏度-峰值黏度)等表示。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2019進行數據處理、作圖，SPSS 20.0進行方差分析和多重比較(LSD法)。

2 結果與分析

2.1 基肥側位深施穗肥減量對產量及其構成因子的影響

從表2可以看出，不同施氮處理的有效穗數以T2處理最多，隨著施氮量的降低，有效穗數呈緩慢下降趨勢，但處理間的差異均未達到顯著水平。與人工撒施基肥相比，基肥側位深施不同程度減少了每穗粒數，穗肥施氮量越少每穗粒數減少幅度越大；T1、T2、T3處理的每穗粒數差異不大，但均顯著高于T5和T6處理，T1處理顯著高于T4處理。T2處理群體穎花量略高于T1處理，但均顯著高于T4、T5、T6處理。與人工撒施基肥相比，基肥側位深施不同程度提高了結實率和千粒質量，穗肥施氮量越少結實率提高幅度越大，T5、T6處理的結實率顯著高于T1、T2處理，不同施氮處理間千粒質量的差異均未達到顯著水平。基肥側位深施穗肥不減的T2處理產量水平最高，達10.8 t/hm2，與T2和人工撒施基肥(T1)處理相比，基肥側位深施氮肥減少10%和20%(T3和T4)處理水稻產量差異不顯著，但隨著施氮量的進一步減少，產量顯著下降。說明與現有常規撒施氮肥相比，采用基肥側位深施并不能顯著提高水稻產量，但可以在減少氮肥用量10%～20%條件下確保水稻不減產，主要是提高結實率的結果。

表2 不同處理的產量及其構成因子

2.2 基肥側位深施穗肥減量對生物產量和收獲指數的影響

與人工撒施基肥相比，基肥側位深施處理在降低生物產量的同時提高了收獲指數(圖1)。水稻生物產量隨穗肥施氮量的減少而降低，T1、T2、T3處理的生物產量顯著高于T5、T6處理，T1處理顯著高于T4處理。收獲指數隨穗肥施氮量的減少而提高，T4、T5、T6處理的收獲指數顯著高于T1處理。這表明，基肥側位深施可以在減少氮肥用量10%～20%條件下使水稻不減產，主要得益于相對較高的收獲指數。

2.3 基肥側位深施穗肥減量對主要米質指標的影響

從表3可以看出，隨著施氮量的降低，糙米率、精米率、整精米率呈緩慢下降趨勢，與人工撒施基肥相比，基肥側位深施處理不同程度減少了糙米率、精米率和整精米率，但處理間糙米率和精米率的差異均未達到顯著水平，T1、T2處理的整精米率顯著高于T5和T6處理。堊白粒率和堊白度隨著施氮量的減少而降低，基肥側位深施處理較人工撒施降低堊白粒率和堊白度。不同施氮處理間直鏈淀粉含量差異不大，含量在10.2%～10.5%之間。蛋白質含量隨著施氮量的減少而降低，相同施氮量條件下基肥側位深施與人工撒施稻米蛋白質含量相差不大。與人工撒施基肥T1處理相比，基肥側位深施處理提高了食味值1.0～2.6百分點，食味值隨著施氮量的減少而提高，T4、T5、T6處理的食味值顯著高于T1處理。說明基肥側位深施使稻米加工品質變劣、外觀品質和食味值變優，減少施氮量不利于提高稻米加工品質和蛋白質含量，但有利于提高外觀品質和食味值。

表3 不同處理的主要米質指標

2.4 基肥側位深施穗肥減量對RVA 譜特征值的影響

由表4可知，在相同施氮量條件下，人工撒施基肥的T1處理與基肥側位深施的T2處理的RVA 譜特征值基本無明顯差異，隨著施氮量的減少，峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度有上升趨勢，而起始糊化溫度逐漸降低，崩解值、消減值、回冷值無明顯變化趨勢。表明南粳3908稻米淀粉黏性總體上隨氮肥用量減少而變優。

表4 不同處理的RVA 譜特征值

3 結論與討論

化學氮肥減量是當前水稻綠色生產的重要課題，相關問題如能否減量、采用哪種措施、對水稻產量和品質有無影響等尚不明確[12-18，28]。近幾年引入的水稻機插側深施肥技術，在配合緩控釋肥料后，可以實現水稻產量不降而減氮10%～30%[12，26]。本試驗以優良食味超級稻南粳3908的研究結果表明，在總施氮量為300 kg/hm2條件下，基肥側位深施較常規人工撒施并不能顯著提高水稻產量，這與Li等報道增產8.6%的結論[27]不一致，但本試驗發現基肥側位深施可以在減少氮肥用量10%～20%的同時確保水稻產量不降，再一次驗證了水稻基肥側位深施技術在化肥減量方面的積極作用[12，25-26]。從水稻產量構成因子來看，隨著穗肥施氮量的減少，有效穗數、每穗粒數呈緩慢下降趨勢，結實率有不同程度的提高，千粒質量的變化趨勢不明顯，體現了施用穗肥在鞏固分蘗成穗和促進穎花分化方面的重要性，以及對結實率的負面影響[15-17]。穗肥施氮量的減少降低了水稻生物產量，提高了收獲指數，基肥側位深施可以減少氮肥用量10%～20%而水稻不減產的原因是其較高的收獲指數。試驗結果表明，南粳3908在前期氮肥充足(180 kg/hm2)的條件下，適當減少穗肥的施用同樣可以獲得較高的產量，可能是通過提高結實率彌補了有效穗數和每穗粒數下降導致的庫容量不足，同時促進干物質的轉運提高收獲指數，有效彌補了因葉綠素含量下降葉片光合能力降低導致生物產量減少的問題[15-17]。但T5和T6處理穗肥過少，雖然有著較高的結實率和收獲指數，但并不能完全彌補庫容量和生物產量的減少，導致水稻顯著減產。由此可見，較高的氮素穗肥是水稻獲得高產的必要條件。

本研究結果表明，隨著穗肥施氮量的降低，南粳3908的糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度及蛋白質含量呈緩慢下降趨勢，食味值有提高趨勢，說明減少穗肥施氮量不利于提高稻米加工品質和蛋白質含量，但有利于提高外觀品質和食味值，這和前人的研究結果[14，16，19-20]基本相同，不同的是本研究中穗肥施氮量對直鏈淀粉含量的影響不大，而陳云等研究表明穗肥減氮可以明顯降低直鏈淀粉含量[14]，陶鈺等則發現穗肥減氮增加了直鏈淀粉含量[16，19]，這可能與研究者采用的水稻品種有差異以及穗肥用量的不同有關。隨著穗肥施氮量的減少，南粳3908稻米淀粉黏性變優，其RVA譜特征值如峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度有上升趨勢，而起始糊化溫度降低。綜上所述，氮素穗肥對水稻產量和品質的影響較為復雜，在生產實踐中農戶需要依據產量和品質目標來權衡以確定合理的施氮量。就優良食味超級稻南粳3908而言，在目前大面積生產上總施氮量為300 kg/hm2的背景下，應用基肥側位深施技術，可以在減少氮肥用量10%～20%(即30～60 kg/hm2)的條件下保證水稻產量，同時提高稻米外觀品質和食味值，實現水稻優質高產高效生產。但目前有關水稻機插側深施肥技術的研究結論都是基于短期試驗，氮肥減量后稻田能否可持續生產仍有待進一步觀察。