种肥用量对免耕半固态直播稻产量构成与稻米品质的影响

2018-01-23李静怡谭长龙

作物研究 2018年1期

周晶，李静怡，谭长龙，黄璜

（湖南农业大学农学院，长沙 410128）

全国有80.4%的水资源分布在我国南方地区，而我国南方地区人口占全国 53.6%，耕地占35.2%，人均水资源量为3481 m3，是一个水多土少、人多地少，水资源利用率较低的地区［1］；同时由于南方平均降水量有减少的趋势［2］，降水不均匀，农业水资源在南方地区总体上呈现出比较严重的脆弱性［3，4］，再加上施肥的不合理，导致水稻减产、稻田土壤退化和水体污染严重［5，6］。湖南农业大学黄璜课题组研发了一种节水节肥栽培方式——水稻机械半固态直播［‘4S’（semi-solid state seeding）］技术。该技术是将破胸稻种、鱼塘或沟田稀泥以一定比例均匀混合，采用自主研发的农机，将混合物保持一定株距播种在翻耕或免耕的稻田里，具有节水、节肥、稳产、减排、生态高效、资源高效、降低环境污染等优势［7］，有效地提高植株养分吸收率和肥料利用率，且相应的提高水稻产量［8，9］。因此，该技术在一定程度上可以解决南方稻田灌溉用水和施肥不合理的问题。

研究表明，复合肥浓度对水稻秧苗素质有一定影响，破胸稻种利用本身所吸水分、泥巴水分和土壤水分毛细管作用，保证水稻正常出苗及养分吸收，利于前期壮苗的形成，以1∶120肥泥质量比例处理的水稻秧苗素质为最优处理［10］。诸多研究表明，氮肥的施用量决定精米率、整精米率和蛋白质的含量，对稻米品质有一定的影响［11］。免耕半固态直播稻在水稻生长过程中会适当的减少复合肥和氮肥的施用。为进一步明确免耕半固态直播稻在减少施用复合肥和氮肥时的最佳种肥用量及其对水稻产量和稻米品质的影响，特开展了本试验。

1 材料与方法

1.1 试验时间与地点

试验于2015年7～10月在湖南省浏阳市北盛镇乌龙社区试验基地进行。当地年平均气温16～18℃，≥10℃的有效积温为5000～5500℃，无霜期260～320 d，年降水量 1200～1500 mm。土壤类型为第四纪红色黏土发育的红黄泥土，试验地基础肥力指标见表1，前茬作物为水稻。室内实验测试与分析在湖南农业大学农学院农业部多熟制作物耕作与栽培实验室进行。

表1 试验地土壤基本情况Table1 Physical-chemicalpropertiesoftheexperimentsoil

1.2 试验材料

试验品种：常规稻‘中早39’，全生育期平均112.2 d，浙江勿忘农种业股份有限公司生产。

供试肥料：复合肥为江西正邦生物化工有限公司生产，N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15。尿素为重庆建峰化工股份有限公司生产，总氮≥46.4%，粒径范围：0.85～2.80 mm。鸭粪为当地麻鸭所产。

1.3 试验设计

随机区组设计，设1个传统翻耕直播对照（CK）和3个混合处理（A1、A2和 A3），小区面积20 m2，3次重复，共12个小区。混合处理采用半固态播种［7～10］，每小区使用稀泥（含水量 65.7%）15 kg，A1、A2和A3处理分别加入不同比例复合肥（表2），并加入等量破胸稻种0.20 kg和碎鸭粪0.50 kg，搅拌均匀，播种株行距20 cm×25 cm。对照处理采用当地高产栽培技术进行管理，混合处理按照试验设计进行管理。播种前，对照处理采用机耕，施底肥（复合肥）225 kg／hm2；混合处理采用免耕，以半固态播种基质中加入试验设计的不同配比复合肥和鸭粪作为底肥。7月13日播种，对照处理采用传统均匀撒播，每小区播种破胸稻种0.20 kg，3个小区稻种用量共0.60 kg。不同处理施肥水平详见表3。

表2 不同半固态基质处理复合肥具体施用情况Table2 Theinformationoftreatments with differentcompoundfertilizer

表3 不同处理下的施肥水平Table3 Fertilizerlevelsofthedifferenttreatments

1.4 测定项目与方法

1.4.1 水稻产量

实际产量测产每小区取样3点，每点取样区域1 m×1 m；理论测产每小区随机取样5点，每点取样区域1 m×1 m，对照处理理论测产每点取样区域为0.50 m×0.50 m。取样后，理论测产分别调查水稻有效穗、无效穗、每穗粒数、穗实粒数、千粒重。所有样品均采取自然晒干，且用电脑谷物水分计测量样品水分；以4个处理中最小水分为标准，对理论和实际产量进行换算。

1.4.2 稻米品质

水稻自然晒干，储存3个月后，严格按照标准步骤测量稻米品质［12］，包括加工品质、外观品质、蒸煮品质、食用品质和营养品质。

稻米加工品质测定：包括出糙率、精米率、整精米率。

稻米外观品质测定：包括垩白粒率、垩白大小、米粒长度、宽度、长／宽。其中米粒长度和宽度用谷物轮廓投影仪测定。

稻米蒸煮品质测定：包括稻米糊化温度（碱消值法）、稻米胶稠度（米胶延伸法）。

稻米食用品质测定：以直链淀粉含量表征稻米食用品质。直链淀粉含量采用碘蓝比色法测定。

稻米营养品质测定：以粗蛋白含量表征稻米营养品质。采用凯氏定氮法测定含氮量。粗蛋白含量＝含氮量×6.25。

1.5 数据处理

分别采用Wood2007绘制图形和表格，用Excel2007处理数据和DPS7.0进行数据统计分析，采用最小显著差法（LSD）进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 种肥用量对免耕半固态直播稻产量及产量构成因素的影响

由表4可知，与CK相比，处理A1、A2和A3的实际产量都呈增加趋势，分别增产2.02%、5.06%和3.90%，但是只有A2与CK间达到显著差异（p＜0.05）；处理 A1、A2和A3的有效穗都呈增加趋势，分别比CK增加0.35%、13.03%和3.67%，A2与其他3个处理相比均达到极显著差异（p＜0.01）；与 CK比，无效穗呈减少趋势，分别减少66.5%、93.5%和67.5%，以A2的减幅最大，且与其他3个处理相比均达到极显著差异（p＜0.01）；处理A1、A2和A3与CK相比每穗总粒数、每穗瘪粒数和结实率都呈增加趋势，增幅分别为21.62%～38.15%、4.93%～21.10%和0.22%～1.90%，与CK相比每穗总粒数均达到极显著差异（p＜0.01），每穗瘪粒数只有A2未达到显著差异（p＞0.05），结实率只有A2达到极显著差异（p＜0.01）；处理A1、A2和A3与CK相比千粒重均呈减少趋势，分别减少7.52%、5.84%和5.04%，且均达到极显著差异（p＜0.01）。总体而言，处理 A1、A2和 A3的实际产量和理论产量都优于CK，并且以A2的增产效果最佳，可能是由于A2的肥料用量和施肥水平有利于水稻增产。

表4 各处理的水稻产量及产量构成Table4 Riceyieldandyieldcomponentsofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.2 种肥用量对免耕半固态直播稻稻米加工品质的影响

从表5可知，与CK相比，处理A1、A2和A3的糙米率、精米率和整精米率都呈减少趋势，其中糙米率分别降低0.85%、0.79%和0.46%，各处理的糙米率与CK相比均未达到显著差异（p＞0.05）；精米率分别降低2.14%、2.14%和2.06%，且均达到显著差异（p＜0.05）；整精米率分别降低 2.63%、2.82%和2.64%，且均未达到显著差异（p＞0.05）。总体而言，与CK相比，处理 A1、A2和A3的糙米率、精米率和整精米率都呈降低趋势，且只有精米率达到显著差异（p＜0.05），但 A1、A2和 A3各处理间的糙米率、精米率和整精米率无显著差异（p＞0.05）。因此，处理A1、A2和A3在一定程度上会降低稻米的加工品质。

表5 各处理的稻米加工品质比较Table5 Ricemillingqualityofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.3 种肥用量对免耕半固态直播稻稻米外观品质的影响

由表6可知，与CK相比，处理A1、A2和A3的米粒长、米粒宽、长宽比、垩白率和垩白面积虽有差异，但都不显著（p＞0.05）；处理A1、A2和A3之间稻米外观品质虽有差异，但也都表现为差异不显著（p＞0.05）；与CK相比，A2的米粒长的增幅稍大，A1基本无变化，A3有降低的趋势；A1、A2和A3的米粒宽呈增加趋势，增幅在0.36%～0.72%；A1、A2和A3的长／宽比呈减少趋势，但减幅并不大，在0.52%～1.04%；A1、A2和A3的垩白粒率和垩白面积都呈增加趋势，垩白粒率的增加趋势并不明显，垩白面积分别增加5.12%、7.65%和7.82%。总体而言，与CK相比，A1、A2和A3的米粒长、米粒宽和长宽比变幅不太，且差异不显著（p＞0.05）；垩白粒率和垩白面积都呈增加趋势，可能是由于CK增施氮肥有利于降低稻米垩白率和垩白面积。

表6 各处理的稻米外观品质比较Table6 Riceappearancequalityofsemi－solidstateseedingwithno－tillage

2.4 种肥用量对免耕半固态直播稻稻米蒸煮品质和营养品质的影响

从表7可看出，与CK相比，处理A1、A2和A3的糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量和总淀粉含量虽有差异但都不显著（p＞0.05），且 A1、A2和 A3间的糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量、总淀粉含量和蛋白质含量的差异也都不显著（p＞0.05）；与CK相比，A1的糊化温度相差不大，A2和A3有所降低；A1、A2和 A3的胶稠度呈增加趋势，分别增加3.77%、8.28%和1.51%，以A2的增加幅度最大；与CK相比，A1的直链淀粉含量相差不大，A2和A3呈增加趋势，分别增加1.24%和1.58%；A1、A2和A3的总淀粉含量均呈降低趋势，降幅为0.41%～1.04%；A1的蛋白质含量相对增加，但是增幅不明显，A2和 A3都相对减少，分别减少 3.46%和5.19%，但只有A3达到显著差异（p＜0.05）。

表7 各处理的稻米蒸煮品质及营养品质比较Table7 Ricecookingandnutritionqualitiesofthesemi－solidstateseedingwithno－tillage

3 讨论

已有研究表明，半固态播种拓宽了破胸稻种的吸水途径，泥巴包裹的肥料形成“集中效应”，有利于水稻的壮苗与旺苗，显著提高了水肥利用率和水稻的产量［8］。这与本试验结果一致。在此基础上，为了更好地研究免耕半固态直播对水稻产量及产量构成因素的影响，本试验还定性地筛选出免耕半固态直播最适种肥用量。结果表明，与CK相比，免耕半固态播种的水稻产量与产量构成因素都有增加的趋势。免耕半固态直播在播种时减少复合肥的使用，不仅没有减产反而增加产量，说明免耕半固态直播虽然在播种时减少了复合肥的使用，但并不会影响水稻苗期水肥需求，并且由于半固态播种泥巴包裹肥料形成的“集中效应”有利于水稻秧苗素质的提高以及在水稻生长过程中经过肥料的少量多施，规避了肥料用量少的问题而有助于水稻更好地吸收营养，从而还会增加水稻的产量。有研究表明，复合肥对水稻的产量增加主要是通过增加水稻穗粒数来实现的［12］。从本试验的结果来看，免耕半固态直播种肥用量不同其产量也各有差异，且随着免耕半固态直播播种时复合肥的浓度增加，水稻的产量呈先增加后减少的趋势，以A2处理的产量与产量构成因素的增幅最大；A2处理的有效穗相比其他3个处理都有显著增加的趋势；A1、A2和A3处理与CK相比，每穗总粒数增幅为21.62%～38.15%，且都具有显著差异，A1、A2和A3各处理中以A2处理增幅最大，其A2处理的产量显著增加是因为A2处理的种肥用量更有利于增加穗粒数。由此可知，免耕半固态播种以A2处理基质复合肥与稀泥配比为0.8∶100，复合肥为62.53 kg／hm2的种肥用量增产效果最佳，这为半固态播种复合肥的施用量提供了一定的参考。

在本试验中，免耕半固态直播稻的糙米率、精米率和整精米率都有降低的趋势，且精米率达到显著差异，对稻米的加工品质有一定的影响。稻米的米粒长、米粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白面积虽有差异，但都不明显，并不影响稻米的外观品质。由此可知，免耕半固态直播对稻米的外观品质基本无影响，但对稻米的加工品质有一定的影响，这说明免耕半固态直播在一定程度上会影响稻米的商品价值。A1、A2和A3处理间的糙米率、精米率、整精米率、米粒长、米粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白面积基本无差异，说明免耕半固态直播在种肥用量为57.72～68.23 kg／hm2的范围内其稻米的加工品质和外观品质基本无差异。

本试验结果表明，免耕半固态直播稻的蒸煮品质和营养品质各项指标基本能达到最佳状态；免耕半固态直播的不同种肥用量之间的糊化温度、胶稠度和直链淀粉含量基本无差异，对稻米的蒸煮品质无影响，但是在种肥用量为57.72 kg／hm2，肥料与稀泥配比为0.7∶100时会降低稻米的蛋白质含量。由此可知，免耕半固态直播并不会影响稻米的食用品质，但是在种肥用量低于57.72 kg／hm2时会影响稻米的营养品质。

众多研究认为，糙米率、精米率、整精米率和蛋白质含量会随施氮量的减少而减少［15，16］。在本试验中，相比传统翻耕直播，免耕半固态直播的不同种肥用量处理中复合肥和氮肥用量都有所减少，其精米率也出现了不同程度降低的趋势，并且在种肥用量低于57.72 kg／hm2时蛋白质含量也有所降低，这与前人研究较一致。但是免耕半固态直播在种肥用量为62.53 kg／hm2时，其稻米品质各指标都相对稳定且增产效果最佳。由此可知，免耕半固态直播的适宜种肥用量为62.53 kg／hm2，其用量在节肥增产的同时能较好的稳定稻米品质各指标，这为免耕半固态直播的节水节肥高效生产提供了一定的参考，当然由于种肥用量为62.53 kg／hm2时，其对精米率还是有一定的影响，对于在免耕半固态直播技术栽培管理上的运用仍需要进行更深入的研究。

4 小结

（1）免耕半固态播种会显著降低精米率，且在种肥用量为57.72 kg／hm2，复合肥料与稀泥配比为0.7 ∶100时会降低稻米的蛋白质含量；（2）免耕半固态直播种肥用量在57.72～68.23 kg／hm2范围时，其稻米品质各指标基本无差异；（3）免耕半固态播种有利于水稻产量的增加，且在种肥用量为62.53 kg／hm2，复合肥与稀泥配比为0.8∶100时，能在稳定稻米品质各指标的同时达到增产效果。

［1］童星，裴毅.我国南方水资源存在的问题及对策［J］.湖南农机，2009，36（6）：30-34.

［2］张强，姚玉璧，王莺，等.中国南方干旱灾害风险特征及其防控对策［J］.生态学报，2017，37（21）：1-12.

［3］邹君，王亚力，毛德华.南方丘陵区生态水资源库脆弱度评价——以湖南省为例［J］.生态学报，2008，28（8）：3543-3552.

［4］邹君，谢小立.中国南方水资源脆弱区农业水资源管理方略探讨——以衡阳盆地为例［J］.干旱地区农业研究，2006，24（1）：158-163.

［5］周丽萍，戚瑞生.不合理施肥对土壤性质的影响及其防治措施的探讨［J］.甘肃农业科技，2017（1）：74-78.

［6］杨曾平，张杨珠，曾希柏，等.不合理施肥引起高产稻田土壤退化研究［J］.湖南农业大学学报，2007，33（2）：225-231.

［7］李静怡.“长江中游南部（湖南）水稻丰产节水节肥技术集成与示范”科技成果现场评议会召开［EB／OL］.http：／／news.hunau.edu.cn／xwpd／zhyw／201508／t20150808＿94944.html［2015-08-08］.

［8］梁玉刚，黄璜，张启飞，等.半固态播种对水稻生长性状的影响及节水节肥效果研究［J］.湖南农业科学，2016（4）：19-23，26.

［9］梁玉刚，李静怡，张启飞，等.免耕半固态直播对水稻的生长及产量构成的影响［J］.湖南农业大学学报（自然科学版），2016，42（4）：354-358.

［10］梁玉刚，黄璜，李静怡，等.复合肥浓度对水稻免耕半固态直播秧苗素质的影响［J］.作物研究，2015，29（6）：581-584.

［11］罗明，张洪程，戴其根，等.施氮对稻米品质形成的影响研究进展［J］.陕西农业科学，2004（5）：49-51.

［12］赵姝，王安东，陈海龙，等.新型复合肥对水稻生长发育及产量的影响［J］.现代化农业，2016（4）：31-32.