氮肥运筹对粳稻南粳9108产量和品质的影响

姚立志，王月华，朱锦磊，孙业霞

（1.江苏里下河地区农业科学研究所，江苏扬州 225007；2.江苏省仪征市大仪镇农业服务中心，江苏仪征 211409）

随着人民生活水平的不断提高，人们对主食稻米的需求趋向由数量型向质量型、食味型转变。农业供给侧结构性改革调整完善农业生产结构和产品结构，提升农产品质量水平，增强农产品综合效益和竞争力。南粳9108是由江苏省农业科学院育成的优质软米之一，具有软而不烂、甜润爽口、膨化性好、富有弹性、冷后不易变硬、回生程度小等优点。近年来，我国在软米资源利用、新品种选育及优质品种栽培上均取得了重要进展［1-3］。有研究认为，增施氮肥可以降低水稻直链淀粉含量，同时使食味值随之下降［4］。顾丽研究表明，长期和短期秸秆还田能导致稻米蛋白质含量上升，直链淀粉含量下降，在长期定位试验下，稻米垩白度随土壤全氮含量的增加呈上升趋势，在短期秸秆还田中，则表现出先上升后下降的趋势［5］。另有研究表明，不同施肥方式对大米品质的影响不尽相同，相比一次性施入氮肥，在水稻生育期间均匀施用氮肥能提高直链淀粉含量，降低蛋白质含量；分期施用氮肥，能提高稻米抽穗期或齐穗期蛋白质含量，降低直链淀粉含量［6-8］。本试验在纯氮施用量为300 kg/hm2的条件下，研究不同肥料运筹方式对优质食味软米南粳9108产量和主要品质性状的影响，以期为该品种优质软米的安全高效生产提供有效技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试品种为南粳9108（江苏省农业科学院育成品种），属迟熟中粳稻类型。

1.2 试验设计

试验于2015年在江苏省泰州市姜堰区河横展示基地进行。试验地前茬作物为小麦，土壤类型为黏土，有机质含量为12.3 g/kg，碱解氮含量为142.8 mg/kg，速效磷含量为18.0 mg/kg，速效钾含量为95.7 mg/kg。

试验在纯氮施用量为300 kg/hm2的条件下，设计处理1、处理2、处理3、处理4、处理5共5个处理，基蘖氮肥∶穗氮肥运筹比例分别为4∶6、5∶5、6∶4、7∶3、8∶2。其中基氮肥与蘖氮肥各施50%，蘖氮肥在移栽后第2、3叶期各施50%，穗氮肥在倒4叶期施60%，倒2叶期施40%。氮∶磷∶钾施用比例为1∶0.5∶0.8，其中磷肥一次性基施，钾肥分基肥和拔节肥2次施用，各施50%。此外，为便于计算氮肥利用率，另增设无氮区处理（磷、钾肥相同）作为对照（CK）。试验采用3次重复、随机排列，小区面积为15 m2（5 m×3 m），共18个小区。试验于5月24日播种，采用软盘育秧（软盘规格为58.0 cm×28.0 cm×2.5 cm），折算后每盘播种110 g干种子，6月13日移栽，秧龄20 d。人工模拟机械栽插，插1.9万穴/667 m2，栽插行株距30.0 cm×11.7 cm，每穴4株幼苗。各小区间筑埂并用塑料薄膜保护，单排单灌，以防肥水混串。其他栽培措施均按照高产栽培要求实施。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 叶龄与茎蘖动态测定 在每小区对角线定点2处，每处定10穴，从返青后开始调查记载叶龄和茎蘖动态。拔节前每5 d调查1次，拔节后每7 d调查1次，直至成熟期。

1.3.2 叶面积及叶绿素含量测定 于有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期、成熟期，在调查每个小区茎蘖数的基础上，按照平均茎蘖数取样3穴，选取所有的绿叶测定叶片的长和宽，然后按公式叶面积＝长×宽×0.75计算叶面积。将拔节期、孕穗期、抽穗开花期有效与无效叶分开测定，并计算有效叶面积与无效叶面积；于抽穗开花期测定茎生叶各叶长、宽，并计算高效叶面积；在抽穗期、花后20 d及成熟期，用SPAD 502测定剑叶叶片的叶绿素含量。

1.3.3 干质量测定 于有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期、成熟期，在调查每个小区茎蘖数的基础上，按照平均茎蘖数取样3穴，将叶片、茎鞘和穗（抽穗期、成熟期分开）分别装入样品袋，先在105℃下杀青30 min，然后在85℃下烘干，称干质量。

1.3.4 成熟期考种、测产与验收实产 成熟期每小区普查50～100穴，考察有效穗数，计算平均穗数，并按照每穴平均穗数取样5穴，考察穗长、每穗实粒数、空秕粒数、千粒质量、结实率、充实度、充实率。各品种分别收割50穴晒干计产。

1.3.5 稻米品质分析 收获后各小区取1 kg稻谷，用网袋装好，自然风干3个月后，参照NY 147—88《米质测定方法》测定稻米品质。

1.3.6 稻米淀粉黏滞特性 采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的3-D型RVA进行稻米淀粉黏滞特性的快速测定，并采用TCW（thermal cycle for windows）配套软件进行分析。根据美国临床化学协会（AACC）操作规程，含水量为14.0%时，样品量为3.00 g，蒸馏水为25.0 mL。在搅拌过程中，罐内温度变化如下：50℃下保持1 min；以12℃/min的速度上升到95℃（3.75 min）；95℃下保持2.5 min；以12℃/min下降到50℃（3.75 min）；50℃下保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转动速度为960 r/min，之后保持在160 r/min。黏滞性值用RVU（RVA黏度单位）表示。RVA谱特征除用峰值黏度（peak viscosity）、热浆黏度（hot viscosity）、最终黏度（final viscosity）、峰值时间（peak time）和糊化温度（pasting temp）描述外，还用崩解值（breakdown，峰值黏度-热浆黏度）、消减值（setback，最终黏度-峰值黏度）等来表示。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对南粳9108产量及其构成的影响

由表1可知，在纯氮施用量为300 kg/hm2的条件下，各处理优良食味水稻南粳9108的产量表现为处理3＞处理4＞处理2＞处理5＞处理1，且不同施氮处理间产量差异达显著性水平。进一步分析不同基蘖氮肥与穗氮肥运筹比例对优良食味水稻南粳9108产量构成因素的影响可知，随着基蘖氮肥与穗氮肥施用比例的增大，单位面积穗数呈显著增加；每穗粒数表现为先增加后减小的趋势，最大处理为处理3，但其与处理2及处理1之间差异不大，显著高于处理4及处理5，处理2、处理1、处理4、处理5间无显著差异；不同处理颖花量表现为处理3＞处理4＞处理5＞处理2＞处理1＞CK，且处理间差异达显著水平；处理3千粒质量与处理2及CK相当，显著高于处理4、处理5及处理1，处理4与处理2、处理5及CK之间无显著差异，千粒质量最低的为处理1；结实率表现为CK最大，其与处理3相当，显著高于其他处理，处理3与处理2、处理1之间无显著差异，但显著高于处理4及处理5。

表1 氮肥运筹对南粳9108产量及其构成因素的影响

2.2 氮肥运筹对南粳9108茎蘖动态的影响

由表2可知，氮肥运筹处理对优良食味水稻南粳9108茎蘖发生及成穗率具有明显影响，够苗期、拔节期、抽穗期与成熟期，水稻群体茎蘖数均随着基蘖氮肥的施用比例的增大而增大。茎蘖成穗率则以处理3最大，其次为处理4与处理2。说明合理的氮肥运筹对于调节水稻合理群体生长及其有效性，夺取高产具有十分重要的意义。

表2 氮肥运筹对南粳9108茎蘖动态的影响

2.3 氮肥运筹对南粳9108主要生育阶段干物质积累的影响

由表3可知，不同氮肥运筹处理对优良食味水稻南粳9108不同生育阶段的干物质积累量具有重要影响。在够苗期至拔节期表现为随着基蘖氮肥施用比例的提高，干物质积累量增加，其中最大的处理为处理5，其次依次为处理4、处理3、处理2、处理1及CK，但在拔节期至抽穗期、抽穗期至成熟期阶段，干物质积累量最大的则为处理3，其次为处理4、处理2，干物质积累量相对较低的为处理1，最低的为CK。

表3 氮肥运筹对南粳9108不同生育阶段干物质积累量的影响

进一步分析不同生育阶段干物质积累量与产量的关系可知，够苗期至拔节期与拔节期至抽穗期的干物质积累量均与产量呈显著正相关关系，相关方程分别为y够苗-拔节＝1 314.7x+2 290.2（r＝0.800 75*）、y拔节-抽穗＝1 116.2x+3 737.3（r＝0.579 10*），而抽穗期至成穗期阶段的干物质积累量与产量呈现极显著正相关关系，相关方程为y抽穗-成熟＝895.29x+3 516（r＝0.974 2**）。说明促进抽穗后干物质积累是夺取南粳9108高产的关键。

2.4 氮肥运筹对南粳9108光合势的影响

光合势是反映群体光合性能的重要指标之一。氮肥运筹对南粳9108不同生育阶段光合势的影响具有明显变化（表4）。在够苗期至拔节期阶段，光合势随基蘖氮肥施用比例的增加而增大，其中处理5比处理1高11.03万m2·d/hm2，高22.02%；在拔节期至抽穗期，光合势最大的为处理3，其与处理4相当，但均高于其他处理，处理4与处理2的光合势相当，但均高于处理1和处理5；在抽穗期至成熟期，光合势最大的同样为处理3，其与处理4相当，均高于其他处理，处理2明显高于处理1和处理5。CK在所有生育阶段的光合势均最低。

2.5 氮肥运筹对南粳9108籽粒品质的影响

2.5.1 氮肥运筹对南粳9108稻米加工品质的影响 稻米的加工品质反映的是稻米对加工的适应性，又称碾磨品质，主要取决于籽粒的灌浆特性、胚乳结构及糠层厚度。其评价指标主要有糙米率、精米率及整精米率。方差分析结果（表5）表明，氮肥运筹对南粳9108稻米糙米率、精米率及整精米率的影响均无显著差异，但糙米率具有总体随穗氮肥施用比例的提高而增加的趋势，精米率与整精米率以处理3或处理4相对较高。

表4 氮肥运筹对南粳9108光合势的影响

表5 氮肥运筹对南粳9108稻米加工品质的影响

2.5.2 氮肥运筹对南粳9108稻米外观品质的影响 外观品质又称市场（商品）品质，体现稻米吸引消费者的能力，评价指标主要有垩白粒率、垩白面积、垩白度等。方差分析结果（表6）表明，氮肥运筹对南粳9108稻米外观品质具有显著影响，基蘖氮肥与穗氮肥运筹比例为4∶6的处理1，其垩白度和垩白面积分别比处理5小18.88%和2.67%。稻米垩白度随着基蘖肥与穗肥施用比例的提高呈现先减小后增大趋势，其中处理2稻米的垩白度比处理5小26.81%，处理1的稻谷垩白度比处理2的高10.83%。说明过多或过少的基蘖氮肥与穗氮肥比例均不利于稻米垩白度的降低。不施氮肥处理的稻米垩白粒率、垩白面积与垩白度则均表现为最大。

表6 氮肥运筹对南粳9108稻米加工品质的影响

2.5.3 氮肥运筹对南粳9108稻米蛋白质、直链淀粉含量的影响 由表7可知，随着基蘖氮肥与穗氮肥比例的提高，稻米蛋白质含量降低，蛋白质含量最高的为处理1，其与处理2、处理3之间没有显著差异，但显著高于处理4、处理5和CK；处理3与处理4、处理5之间没有显著差异，但显著高于CK；处理4、处理5及CK之间无显著差异。直链淀粉含量也表现为随着基蘖氮肥与穗氮肥比例的提高而降低，其中处理1与处理2没有显著差异，但显著高于其他处理，处理2与处理3、处理4、处理5之间也没有显著差异，但显著高于不施氮处理CK。

表7 氮肥运筹对南粳9108稻米蛋白质、直链淀粉含量的影响

2.5.4 氮肥运筹对南粳9108稻米RVA谱的影响 稻米的RVA谱特征值与稻米的食用品质有高度的相关性，相比较而言，峰值黏度大、崩解值大、最终黏度小、消减值小（且为负值）的稻米食味好，米饭冷热均较软而黏。由表8可知，氮肥处理对峰值黏度、热浆黏度影响趋势基本一致，随着基蘖氮肥与穗氮肥施用比例的提高，南粳9108稻米淀粉的峰值黏度、热浆黏度均总体增加，因此，不施氮肥或减少基蘖氮肥与穗氮肥施用比例有利于稻米食味品质的提高。最终黏度与消减值则随着基蘖氮肥与穗氮肥比例的提高呈先下降再升高的趋势，最终黏度与消解值最小的为处理3，说明基蘖氮肥与穗氮肥施用比例为6∶4时比较有利于南粳9108稻米食味品质的提高。稻米淀粉的崩解值、峰值时间、糊化温度在各处理间均未达显著差异水平，因此相对其他特性而言，其对氮肥运筹的敏感性较弱。

表8 氮肥运筹对南粳9108稻RVA谱特征的影响

3 结果与讨论

关于氮肥运筹对水稻产量的影响，前人进行了大量研究，但研究结果不尽一致。环爱华研究认为，基蘖氮肥∶穗氮肥＝7∶3时可显著增加穗数，进而提高粳稻产量［8］；王建明等研究认为，基蘖肥∶穗肥为7∶3、8∶2时，可以保证足穗与高产［9］。本研究则认为，基蘖氮肥∶穗氮肥为6∶4时，南粳9108产量最高。

关于氮肥运筹对水稻品质形成的影响，李国生等研究发现，在适宜施氮范围内，整精米率随施氮量的增加而增加，但随施氮量的继续增加，逐渐下降［10］；李国生等研究认为，加大穗肥的施用量并不会加大垩白米的百分率，但可使垩白度变大，透明度有所下降［10］；段骅等发现，始穗期施氮对垩白度的影响因品种而异［11］；朱大伟等研究发现，增施氮肥可降低稻米直链淀粉含量［3］；关于施氮对蛋白质含量的影响，前人研究结果趋于一致，即随着施氮量和穗粒肥比例的提高，稻米中各种氨基酸、蛋白质含量均逐渐提高。本研究认为，氮肥运筹对南粳9108稻米糙米率、精米率及整精米率的影响不显著，但糙米率具有随穗肥施用比例的提高而增加的趋势，精米率与整精米率以基蘖氮肥∶穗氮肥为6∶4或7∶3处理相对较高。随着穗氮肥施用比例的提高，稻米蛋白质、直链淀粉含量增加，淀粉的峰值黏度、热浆黏度均总体减少，最终黏度与消减值则呈现出先减小后增加的趋势，最终黏度与消解值最小的处理为基蘖氮肥∶穗氮肥为6∶4，稻米食味品质较好。稻米淀粉的峰值时间、糊化温度在各处理间未达显著差异水平。