氮肥运筹配施负离子促发液对水稻品质的影响

赵海成，陈立强，赫 臣，郑桂萍*，李红宇，吕艳东，刘英凯，孟令楠，马海春，魏延雪

(1.黑龙江八一农垦大学 农学院/黑龙江省教育厅寒地作物遗传育种与栽培重点实验室，黑龙江 大庆 163319；2.黑龙江省农垦建三江管理局 八五九农场，黑龙江 佳木斯 156326)

我国是稻米的主要生产国家，水稻种植面积占世界上水稻种植面积的1/5[1]。随着人们生活水平的提高，我国水稻栽培已逐步由过去的追求高产的单一目标，向高产、优质、高效、生态、安全五方面综合发展的目标转变[2]。由于人们对优质稻米的消费需求进一步增强，优质高产同步提高已成为我国稻米生产发展的重要方向,稻米品质的研究将越来越受到重视[3]。黑龙江省拥有丰富的自然资源，生态环境优良，十分利于优质米生产，是我国粳稻种植面积最大的省份，2017年水稻种植面积达到了466.67万hm2，目前已成为全国最大的绿色、有机食品生产基地[4]。为提高稻米在国际市场的竞争力，稻米品质改良已成为目前水稻栽培和育种的重要目标。目前，国内外对稻米品质的评价指标主要包括：碾磨品质、外观品质、营养品质和蒸煮品质。稻米品质除由遗传因素控制外，还受栽培环境、肥水管理、贮藏加工等因素影响[5]，其中氮肥运筹对稻米品质有很大的影响。氮肥是影响水稻产量和稻米品质的敏感因素，合理的氮肥运筹不仅可以提高水稻产量，而且能够有效地改善稻米品质[6-9]。关于氮肥运筹对水稻品质的影响，国内外许多学者从施氮量和施氮比例等方面做了大量的研究，并提出很多有价值的理论。金军等[10]研究认为，随施氮量的增加,稻米整精米率和粗蛋白含量均提高,直链淀粉含量和糊化温度对氮肥反应不敏感。金正勋等[11]认为，随着施氮量的增加，稻米垩白率和直链淀粉含量逐渐降低。王翠玲等[12]研究发现,随施氮量的增加,稻米垩白粒率降低。万靓军等[13]研究认为，随着施氮比例的前增中减，杂交水稻稻米整精米率、蛋白质含量、消减值、垩白率、垩白度、糊化温度逐渐下降，胶稠度、淀粉峰值黏度、崩解值呈直线上升趋势。刘明久等[14]研究表明，在水稻灌浆期之前追施氮肥有利于提高籽粒蛋白质含量，且施氮时期越靠后，氮素转移到籽粒中的比例越高。董明辉等[15]研究表明，施氮量对不同水稻品种穗上不同部位籽粒粗蛋白含量影响不同，但增施氮肥均有助于提高水稻穗下部二次枝梗籽粒的平均粗蛋白含量。对于氮肥对稻米直链淀粉含量的影响，前人有不同看法，有的认为增加氮肥降低直链淀粉含量，也有的认为减施氮肥降低稻米的直链淀粉含量[16-17]。国内外学者[18-19]研究表明，随着氮肥用量增加，稻米的蛋白质含量升高，蒸煮食味品质变劣。负离子促发液可利用小分子浓缩液强渗透、高溶解等特性，把多种矿物质及微量元素传递到植物体内，能提高水稻营养与食味品质，达到生态种植效果。目前，有关氮肥对水稻品质影响的研究大多集中于前氮后移或施氮方式对稻米品质的影响方面[20]，而针对寒地氮肥运筹配施负离子促发液对稻米品质的影响研究还没有报道。为此，设置3种不同氮肥运筹模式，比较研究氮肥运筹配施负离子促发液对稻米品质的影响，以期为水稻的合理施肥提供理论依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地点与材料

试验于2017年在黑龙江八一农垦大学校外试验基地黑龙江省建三江八五九农场试验园区进行，供试土壤类型为草甸白浆土，土壤基础养分情况见表1。

表1 供试土壤基础养分状况

供试肥料：普通尿素(含N 46%)、磷酸二铵(含N 18%、P2O546%)、硫酸钾(含K2O 50%)，均在当地农化市场购买。负离子促发液购自北京群贤邦农业科技开发有限公司。

供试水稻品种：龙庆稻3号，由庆安县北方绿洲稻作研究所以绥粳4号为母本、绥粳3号为父本，通过系谱法于2013年选育而成，属早熟粳型香稻品种，主茎11片叶，株高约87 cm，千粒质量约27.2 g，全生育期约127 d，需≥10 ℃活动积温约2 250 ℃。

1.2 试验设计

本研究采用氮肥运筹与负离子促发液二因素随机区组试验设计。负离子促发液2个水平，以A1(喷施清水，不喷施负离子促发液)、A2(喷施负离子促发液)表示；氮肥运筹3种模式，以B1(常规施肥)、B2(氮肥前移)、B3(减氮20%)表示，共6个处理。各种肥料施用时期和施用量见表2。基肥在移栽前1 d施入，分蘖肥分别于移栽后7 d和14 d施入；调节肥倒2.7叶(即11叶品种8.7叶) 时施入；穗肥倒2叶后半叶时施入。负离子促发液于拔节期(倒2叶露尖)、孕穗末期和齐穗后7 d各喷1次，按原液750 mL/hm2对300～500倍清水进行喷施。每处理3次重复，小区面积为40 m2，随机排列。小区四周设保护行，每小区之间筑30 cm土埂并用塑料薄膜包埂，以减少各小区间的相互影响。

于4月15日播种，5月20日插秧，行距×株距=30 cm×12 cm，每穴5～6 苗，其他管理同常规生产。

表2 不同处理肥料施用量 kg/hm2

1.3 测定项目与方法

1.3.1 碾磨品质 稻谷采用 FC-2K 型实验砻谷机(YAMAMOTO，离心式)砻谷 2 次，称糙米质量，精确至 0.01 g。采用VP-32型实验碾米机(YAMAMOTO，直立式)将糙米加工成精米，称精米质量，精确至 0.01 g。利用谷粒判别器(ES-1000，日本生产)分离整精米，以测定稻米的糙米率、精米率和整精米率。

1.3.2 外观品质 用日本静冈机械株式会社生产的 ES-1000便携式品质分析仪测定精米垩白粒率、垩白度等。

1.3.3 营养品质 用德国 BRUKER 公司生产的 VECTOR 22/N 型Foss近红外谷物分析仪测定精米的直链淀粉、蛋白质含量。

1.3.4 食味品质 用日本佐竹公司(SATAKE)生产的米饭食味计(STA1A)自动测定米饭的香气、光泽、完整性、味道、口感的评分和食味值。

1.4 数据处理

采用Excel 2003录入数据并计算，用DPS 7.05 软件进行数据差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹配施负离子促发液对水稻碾磨品质的影响

由表3可知，负离子促发液对稻米精米率、整精米率的影响均达到极显著水平；氮肥运筹对整精米率的影响达到了极显著水平；两因素互作对糙米率、整精米率的影响均达到显著水平。

在3种不同氮肥运筹模式下，总体上A1处理较A2处理提高了稻米的糙米率、精米率、整精米率，从而改善了碾磨品质。在A1方式下，与B1处理相比， B2、B3处理的糙米率、精米率、整精米率均降低，B3处理的糙米率、整精米率又较B2处理降低，糙米率、精米率在3个处理之间的差异不显著，整精米率以B3处理显著低于B1、B2处理。在A2方式下，与B1处理相比，B2处理糙米率、精米率、整精米率均提高，但差异不显著；B3处理糙米率、精米率均显著提高，整精米率降低，但差异不显著，糙米率和精米率均以B3处理最高，B2处理次之，整精米率以B2处理最高，B1处理次之。总体来看，糙米率以A2B3处理最优，为79.85%，A2B1处理最低，两处理之间差异显著；精米率、整精米率均以A1B1处理最优，分别为70.35%、64.03%，其精米率显著高于A2B1处理，整精米率显著高于除A1B2之外的其他处理。

综上，在A1方式下，配合常规施肥有利于稻米碾磨品质的改善；在A2方式下，配合减氮施肥有利于糙米率、精米率的提高。整体来看，糙米率以A2B3处理最优，精米率、整精米率均以A1B1处理最优。

表3 不同处理稻米碾磨品质的比较 %

注：同列数据后不同小、大写字母分别表示处理间差异显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)，*、**分别表示影响显著(P<0.05)、极显著(P<0.01)，下同。

2.2 氮肥运筹配施负离子促发液对水稻外观品质的影响

由表4可知，负离子促发液对稻米垩白度、垩白粒率的影响均不显著；氮肥运筹对垩白度、垩白粒率的影响分别达到了显著、极显著水平；两因素互作对垩白度、垩白粒率的影响均不显著。

表4 不同处理稻米外观品质的比较 %

在3种不同氮肥运筹模式下，总体上A2处理较A1处理降低了稻米的垩白度、垩白粒率，从而改善了外观品质。在A1方式下，与B3处理相比， B1、B2处理的垩白度、垩白粒率均呈降低趋势,三者差异不显著，B1处理分别降低了0.68%、1.33%，B2处理分别降低了0.65%、1.15%，垩白度、垩白粒率均以B1处理最低；在A2方式下，与B3处理相比，B1、B2处理的垩白度、垩白粒率均呈降低趋势，B1处理分别降低了1.12%、2.48%，B2处理分别降低了0.82%、1.38%，垩白度、垩白粒率均以B1处理最低，其显著低于B3处理。总体来看，垩白度和垩白粒率均以A2B1处理最低，分别为4.68%、8.30%，分别显著、极显著低于A2B3、A1B3处理。

2.3 氮肥运筹配施负离子促发液对水稻营养品质的影响

由表5可知，负离子促发液对稻米直链淀粉含量的影响达到了显著水平；氮肥运筹对蛋白质含量的影响达到了显著水平；两因素互作对蛋白质、直链淀粉含量的影响均不显著。

在3种氮肥运筹模式下，总体上A1处理稻米的蛋白质、直链淀粉含量均较A2处理降低。在A1方式下，与B1处理比较，B2和B3处理的蛋白质含量均下降，直链淀粉含量均增加，其中，B3处理的蛋白质含量降低了0.22%，直链淀粉含量升高了0.08%；B2处理的蛋白质含量降低了0.05%，直链淀粉含量升高了0.10%，即蛋白质含量以B1处理最高，B3处理最低，直链淀粉含量以B2处理最高，B1处理最低。在A2方式下，与B1处理相比，B2和B3处理的蛋白质含量均下降，直链淀粉含量均增加，其中，B2处理的蛋白质含量降低了0.07%，直链淀粉含量升高了0.02%；B3处理的蛋白质含量降低了0.45%，直链淀粉含量升高了0.47%，即蛋白质含量以B1处理最高，B3处理最低，直链淀粉含量以B3处理最高，B1处理最低，两处理之间的差异均显著。总体来看，蛋白质含量以A2B3处理表现最优，为7.45%，直链淀粉含量以A1B1处理表现最优，为18.75%。

表5 不同处理稻米营养品质的比较 %

2.4 氮肥运筹配施负离子促发液对水稻食味品质的影响

由表6可知，负离子促发液对稻米完整性、口感、食味值的影响均达到了显著、极显著水平；氮肥运筹对食味值的影响达到了显著水平；两因素互作对味道、口感、食味值的影响均达到显著或极显著水平。

在3种氮肥运筹模式下，总体上A1处理稻米的香气、光泽、味道、口感、食味值均较A2处理降低。在A1方式下，光泽、味道、口感、食味值均表现为B2>B3>B1；香气以B2处理最高，B1和B3处理相同；完整性表现为B1>B2>B3，所有指标之间的差异均不显著。在A2方式下，香气以B2处理最低，B1和B3处理相同；光泽、味道、口感、食味值均表现为B3>B1>B2,光泽、味道、口感在B2与B3处理之间的差异均达到了显著水平，食味值在3个处理之间的差异均达到显著水平；完整性表现为B2>B1>B3，B2与B3处理之间的差异达到了显著水平。总体来看，香气、光泽、味道、口感、食味值均以A2B3处理最优，分别为7.55、7.86、8.14、7.52、79.85分。表明喷施负离子促发液配合减氮20%处理能够有效协调稻米各食味指标，有利于改善稻米的食味品质。

表6 不同处理稻米食味指标的比较 分

2.5 喷施清水与负离子促发液处理间稻米品质性状的相关性分析

由表7可知，在A1方式下，糙米率与垩白度、垩白粒率分别呈显著、极显著正相关(r分别为0.98、1.00)，整精米率与味道、口感、食味值均呈显著或极显著负相关(r分别为-0.99、-1.00、-0.98)，垩白度与垩白粒率、直链淀粉含量均呈显著正相关(r分别为0.97、0.98)，蛋白质含量与直链淀粉含量呈极显著负相关(r=-0.99)，味道与口感、食味值分别呈显著、极显著正相关(r分别为0.99、1.00)，口感与食味值呈显著正相关(r=0.98)。在A2方式下，蛋白质含量与糙米率、整精米率均呈显著正相关(r分别为0.98、0.97)，与垩白度、垩白粒率分别呈显著、极显著负相关(r均为-0.99)；糙米率与垩白度、垩白粒率均呈极显著负相关(r分别为-1.00、-0.99)；精米率与直链淀粉含量、食味值均呈显著负相关(r分别为-0.98、-0.97)；垩白度与垩白粒率呈极显著正相关(r=1.00)；直链淀粉含量与味道、食味值分别呈显著、极显著正相关(r分别为0.96、1.00)；味道与口感、食味值均呈显著正相关(r分别为0.98、0.96)。

表7 稻米品质性状间的相关性分析

3 结论与讨论

稻米品质指标之间的关系相当复杂，通过调节肥料使一个品质指标上升时往往会引起其他品质指标下降[21]。万靓军等[22]研究表明，施氮量对稻米加工品质的影响不明显。周培南等[23]研究认为，施氮量对稻米加工品质影响较小，且稻米加工品质随施氮量的增加而降低。本研究结果表明，减氮20%处理有利于改善糙米率、精米率，但效果不显著，同时降低了整精米率，与前人研究结果相似。氮肥运筹和负离子促发液对整精米率均有显著影响，且存在互作效应。垩白粒率和垩白度是评价稻米外观品质的主要指标。目前，关于氮肥运筹对稻米垩白性状影响的研究结论并不完全一致。刘代银等[24]认为，稻米垩白率、垩白大小和垩白度均随着施氮量的增加而增大，蛋白质含量与垩白度呈极显著正相关。杨泽敏等[25]认为，稻米的垩白粒率和垩白大小均与施氮量呈显著负相关。本研究结果表明，氮肥运筹对垩白度、垩白粒率的影响分别达到了显著、极显著水平，在A1、A2方式下，垩白度和垩白粒率均表现为B1