氮肥运筹对苏达盐碱地水稻品质的影响

姜红芳，郭晓红，胡 月，李 猛，吕艳东，徐声亮，徐令旗，王嘉莹

(黑龙江八一农垦大学农学院黑龙江省教育厅寒地作物种质改良与栽培重点实验室，黑龙江 大庆 163319)

【研究意义】水稻作为中国三大粮食作物之一，全国有60 %的人口以稻米为主食[1-2]。水稻的高产优质栽培，对确保国家粮食安全至关重要[3]。盐胁迫是影响水稻产量和品质的主要环境因素之一。近年来，随着耐盐碱水稻新品种的选育及栽培技术的研究和推广，盐碱地水稻种植面积不断扩大，氮肥在水稻栽培生产中的投入成为增产的有力措施[4]。但近年，人们对稻米的追求从数量型转向质量型，对稻米品质提出更高的要求[5-6]。而氮肥的过量施用在破坏生态环境的同时对稻米的品质产生严重的负面影响。因此，合理的施氮量及分配不仅可以提高水稻产量，而且也是生产上调控品质的一项重要的栽培措施[7-8]。【前人研究进展】有关氮肥管理对水稻品质的研究在常规土壤农田己经成熟，前人研究结果表明，适当的增施氮肥有利于提高稻米的营养品质和碾磨品质，但稻米的蒸煮食味品质变差[9-11]。蒋鹏等[12]研究指出，施氮量对杂交稻稻米食味品质影响不显著，随施氮量的增加，直链淀粉含量下降。除此之外，氮肥施用时期及分配比例与稻米品质特性也密切相关，陈梦云等[13]研究表明，提高穗肥占整个生育期总施氮量的比例提高了整精米率，显著改善了稻米的碾磨和营养品质，但降低了稻米的外观及蒸煮食味品质。然而在盐碱地条件下，氮肥运筹对稻米品质的影响鲜有报道。【本研究切入点】本研究在大田的苏打盐碱条件下，以垦粳7号和垦粳8号为试验材料，通过不同施氮时期、施氮比例以及施氮量对寒地稻米碾磨、外观、营养、以及蒸煮食味品质等重要指标的影响及其互作效应的研究。【拟解决的关键问题】以期为苏打盐碱地区优质稻米栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2017年在黑龙江省大庆市王家围子试验基地(东经：125°07′39.56″，北纬：46°40′49.03″)大田条件下进行。所在地属北温带大陆性季风气候区，水稻生育期平均气温18.35℃，年降雨量476.1 mm。试验田为苏打盐碱土，0～20 cm土壤养分含量为有机质36.1 g·kg-1，碱解氮170.8 mg·kg-1，有效磷34.6 mg·kg-1，速效钾202.0 mg·kg-1，pH值8.03。

供试品种为垦粳7号和垦粳8号，由黑龙江八一农垦大学农学院水稻研究中心选育。

供试肥料为尿素(含46 %N)、硫酸铵(含21 %N)、磷酸二铵(含18 %N，46 %P2O5)、硫酸钾(含50 %K2O)。

1.2 试验设计

试验以当地农民常规施氮模式N1为对照，通过基肥减量，增加水稻生育转换期的调节肥、后期穗肥以及调整施氮总量，设计施氮量及分配比例共5个处理，详见表1。

基肥在移栽前 7 d 施入；分蘖肥N2、N3、0.9 N3处理于返青后立即施入，农民对照N1处理于5叶期和幼穗分化期以3∶1比例施入；调节肥于9叶期施入；穗肥于倒二叶后半叶时期施入。另外，钾肥(K2O)88 kg/hm2，以基肥∶幼穗分化肥=7∶3比例施入；磷肥(P2O5)70 kg/hm2，作基肥一次施入。

试验小区完全随机排列，每个小区的面积为60 m2，行距30 cm，穴距13.3 cm，每穴4苗，秧龄3.1，人工均行插秧，3次重复。各试验小区做埂隔离，保证单排单灌。试验采用旱育稀植育秧方式，4月17日播种，5月18日移栽，9月27日成熟期收获.生育期间人工除草和施肥，插秧及本田管理常规进行。

1.3 测定项目与方法

稻谷收获后，存放1个月，将待测样品放于干燥通风处1周，使样品的水分含量为将为13 %±1 %，按《中国农业标准汇编-粮油作物卷》的标准进行品质分析。①碾磨品质的测定：用FC-2 K型实验砻谷机(YAMAMOTO，离心式)加工成糙米；用日本公司生产的VP-32型实验碾米机(YAMAMOTO，直立式)加工精米；采用谷粒判别器(ES-1000，日本产)分离整精米。计算糙米率、精米率、整精米率。②外观品质的测定：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长、精米宽、垩白率、垩白度等。③营养品质的测定：用FOSS 1241近红外谷物分析仪测定糙米的直链淀粉含量、蛋白质含量。④食味品质的测定：用日本佐竹公司(SATAKE)生产的米饭食味计(STA1A)测定米饭光泽、香气、完整性、味道、口感、食味评分值。

表1 水稻氮肥运筹方式Table 1 Mode of nitrogen fertilization managements in rice

表2 氮肥运筹对盐碱地稻米碾磨品质影响Table 2 Effect of nitrogen fertilization managements on milling quality of rice in saline alkali soil (%)

注：同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异达 5 % 显著水平。下同。
Note: Values followed by different lowercase letters indicate significant difference among treatments at 5 % level. The same as below.

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel2010和DPS7.05软件对数据进行处理及统计分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对盐碱地稻米碾磨品质的影响

如表2所示，与N1相比，N3分别降低了垦粳7号的整精米率和垦粳8号的精米率，差异达显著水平。而0.9N3较N3使垦粳8号精米率提高了2.48 %，差异达显著水平。2品种其它处理与N1各指标间差异不显著。

表3 氮肥运筹对盐碱地稻米外观品质的影响Table 3 Effect of nitrogen fertilization managements on appearance quality of rice in saline alkali soil

表4 氮肥运筹对盐碱地稻米营养品质的影响Table 4 Effect of nitrogen fertilization managements on nutritional quality of rice in saline alkali soil

2.2 氮肥运筹对盐碱地稻米外观品质的影响

不同氮肥处理导致盐碱地稻米的外观品质发生明显变化(表3)。与N1相比，N2、N3显著增加了 2 品种的垩白率和垩白度(除垦粳7号N3外)，且均以 N2 增幅最大；与N3相比，0.9 N3 使垦粳7号的垩白率和垩白度下降了23.24 %、11.94 %，垦粳8号的垩白率和垩白度下降19.56 %、21.45 %，差异均达显著水平(垦粳7号垩白度表现除外)。与N1相比，N2、N3、0.9N3显著增加了垦粳7号稻米的长宽比(N2差异不显著)，而垦粳8号的长宽比略有下降。

2.3 氮肥运筹对盐碱地稻米营养品质的影响

氮肥运筹对稻米的营养品质有明显的调控作用(表4)。较N1相比，N2、N3、0.9N3分别使垦粳7号的蛋白质含量提高了6.36 %、4.50 %、1.69 %，其中N2与N1处理间差异均达显著水平，垦粳8号的提高了7.31 %、7.31 %、1.83 %，其中N2、N3与N1处理间差异均达显著水平。N2、0.9N3使垦粳7号和垦粳8号直链淀粉含量分别增加了1.36 %、1.77 %和0.25 %、1.07 %，而N3则使直链淀粉含量分别下降了1.59 %和1.26 %，其中垦粳8号N3与N1处理间差异达显著水平。较相同氮肥分配比例的N3相比，0.9N3降低了 2 品种蛋白质含量，而使直链淀粉含量有所提高。

2.4 氮肥运筹对盐碱地稻米食味品质的影响

从表5可以看出，与N1相比，垦粳7号的N3和垦粳8号的0.9N3食味评分值、光泽和口感明显增加，其中垦粳7号N3口感显著增加。而N2增加2品种米饭的完整性，却降低食味评分值、香气、光泽、味道以及口感。因此，氮肥的前减后移对稻米的食味品质有正向作用，但是总施氮量因品种而异。

表5 氮肥运筹对盐碱地稻米食味品质的影响Table 5 Effect of nitrogen fertilization managements on taste quality of rice in saline alkali soil

表6 氮肥运筹下盐碱地稻米食味特征值之间的相关性Table 6 Correlation between the characteristics of rice taste in saline alkali soil under nitrogen application

注：**表示1%水平上的差异显著性，*表示5%水平上的差异显著性，下同。
Note: ** indicate significant difference at 1 % level, and * indicates significant difference at 5 % level, the same as below.

由表6可知，氮肥运筹下稻米的食味品质各指标间存在较显著的相关性。完整性与食味评分值、香气、光泽、味道、口感均呈现极显著负相关，相关系数分别为0.91、0.74、0，94、0.94、0.90。其余各特征值间均呈现正相关关系。可见，米饭的完整性不利于米饭的食味值、香气、光泽、味道以及口感的形成。

2.5 氮肥运筹下盐碱地稻米品质性状间的相关分析

不同氮肥处理下2品种品质性状间存在着显著的相关性(表7)。糙米率与精米率、整精米率、垩白率、垩白度呈现极显著正相关；与精米长宽比、直链淀粉含量呈极显著负相关，说明稻米长宽比增加不利于碾磨品质的形成。精米率与整精米率、食味评分值为极显著正相关关系，而与长宽比、蛋白质含量、直链淀粉呈极显著负相关，说明精米率提高，食味评分值也得到改善，但蛋白质和直链淀粉含量降低。整精米率的变化趋势与精米率相同。垩白率随着垩白度增加而增加，稻米的垩白与直链淀粉含量呈极显著负相关，直链淀粉含量随外观品质下降而降低。稻米长宽比、蛋白质、直链淀粉含量与食味评分值呈现显著或极显著负相关。其中长宽比与蛋白质、直链淀粉含量呈极显著正相关关系。

3 讨 论

稻米品质除受遗传因素影响外，还与栽培措施和环境等因素密切相关。氮肥运筹就是影响稻米品质最主要的因素之一[14]。关于氮肥运筹对水稻碾磨品质的影响，前人研究结果不一。Wopereis-Pura等[15]以及日本松岛[16]指出，追施穗肥可以改善稻米的碾磨品质。而邵子彬[17]研究认为，施氮总量一致情况下，增加中后期的施氮量，对机插水稻的碾磨品质有负效应。本试验结果发现，在盐碱地条件下，不同品种碾磨品质对氮肥反应不同。增加生育后期调节肥与穗肥的施氮比例，垦粳7号的整精米率与垦粳8号的精米率显著下降，而相同氮肥分配比例4∶3∶1∶2 时总施氮量减少10 %，使垦粳8号的糙米率、精米率和整精米率得到提升。表明氮肥的前减后移以及减氮施肥可改善垦粳8号的碾磨品质。

表7 氮肥运筹下盐碱地稻米各品质性状间的相关关系Table 7 correlation between quality traits of rice in saline alkali soil under nitrogen application

垩白是评价稻米外观品质的重要指标，垩白主要受籽粒灌浆时期“源库”水平的影响[18]。氮肥运筹对稻米外观品质的影响重大。从夕汉等[19]研究认为，增加施氮量可改善稻米的外观品质。而刘立军等[20]研究则认为增加穗肥施氮量会使垩白度有所升高，透明度下降。本研究结果发现，随着增施调节肥与穗肥，稻米的垩白度、垩白率先增加后降低，在调节肥前移N2处理下达最大，且显著高于农民施氮处理；这与胡群等[21]的研究结果较为一致。此外，本研究还发现，粒长、粒宽与垩白的变化趋势较一致。增加施氮总量，稻米垩白度、垩白率均提高，不利于外观品质的形成。这可能是增加施氮量，稻米的“库”增加，而源不足导致灌浆时期垩白的产生。垦粳7号的外观品质优于垦粳8号。在基肥∶蘖肥∶调节肥∶穗肥比例为4∶3∶1∶2时总施氮量减少10 %处理使垦粳8号垩白率、垩白度显著低于农民对照，外观品质得到改善。说明合理氮肥的用量及分配可提高盐碱地区稻米籽粒的氮肥利用率，协调了籽粒灌浆期间的源库关系，减少垩白的产生。

蛋白质作为评价稻米营养品质的重要指标，氮肥是影响其变化的主要因素。氮肥可以促进籽粒中蛋白质的积累，尤其在抽穗阶段施用氮肥更能起到显著的效果[22-23]。杨静等[24]研究认为，随着氮肥施用量的增加，稻米蛋白质含量增加，而食味品质有所下降。潘圣刚等[25]研究指出，提高氮肥在穗粒肥中所占的比例使蛋白质含量显著提高。关于蛋白质含量的变化，本试验结果与上述研究结论一致，蛋白质含量随时氮量的增加而增加；施氮总量相同时，增施调节肥、穗肥可提高稻米的蛋白质含量。此外，本研究还发现，氮肥分配基肥∶蘖肥∶调节肥∶穗肥比例为4∶3∶1∶2时，减少施氮总量10 %的籽粒蛋白质含量仍高于农户施氮处理。这可能与提高水稻生育后期功能叶的氮代谢酶活性有关，从而提高抽穗后氮素向籽粒的转运量。说明稻米蛋白质含量不仅与施氮量有关，而且与施肥时期及分配比例也密切相关。

诸多研究[26-27]指出，稻米的蛋白质含量和食味品之间是相互矛盾的，蛋白质含量的提高不利于直链淀粉含量和食味品质的形成。本研究表明，与农民施氮方式相比，减少基肥施氮量，增加调节肥与穗肥施氮量(N3处理)稻米蛋白质含量以及完整性有所增加，而直链淀粉含量下降。垦粳7号食味评分值有所改善，而垦粳8号食味值降低。然而相同氮肥分配比例下，减少氮肥总量10 %，直链淀粉含量、蛋白质含量以及垦粳8号的食味评分值均有所提高。另有报道则认为蛋白质不一定会降低稻米的食味，蛋白质含量高的稻米在蒸煮过程中需要更多的水分来使淀粉颗粒完全膨胀，蛋白质多的米饭会使米饭在冷却和再加热过程中保持一定的硬度和粘性[28]，这与本试验结果基本一致。表明合理的氮肥运筹可使稻米的营养及食味品质均得到良好的表现。

4 结 论

较当地农民施氮方式相比，全生育期施氮量150 kg/hm2时提高调节肥与穗肥占总施氮量的比例：降低了2品种的碾磨与外观品质。但改善了稻米的营养和食味品质。在氮肥分配(4∶3∶1∶2)比例下，氮肥总量减少10 %时垦粳8号的碾磨、外观、营养与食味品质有所提升；垦粳7号稻米的营养品质增加。从兼顾稻米综合品质的角度考虑，生育期总施氮量为150 kg/hm2，基肥∶蘖肥∶调节肥∶穗肥为4∶3∶1∶2条件利于垦粳7号品质的提升，生育期总施氮量为135 kg/hm2，基肥∶蘖肥∶调节肥∶穗肥为4∶3∶1∶2条件下垦粳8号稻米的各品质处于较优水平。垦粳7号的营养及外观品质优于垦粳8号，但垦粳8号食味品质和碾磨品质较好。综上可知，根据品种特性适当减氮以及提高调节肥与穗肥占总施氮量的比例利于盐碱地稻米品质的改善。