氮肥处理对小站稻金稻919 产量及品质的影响

王志玺 崔晶 孙玥 苏京平 王胜军 刘学军 崔中秋*

（1天津市农作物研究所，天津300384；2天津农学院 农学与资源环境学院，天津300384；第一作者：wangzhixi19920904@163.com；*通讯作者：15822958203@163.com）

水稻是我国最主要的粮食作物之一，长期以来，水稻的产量一直是水稻育种领域研究的重要目标。水稻产量主要受单位面积有效穗数、每穗粒数、结实率及千粒重的影响。杨守仁[1-3]系统地研究和论证了水稻株型对水稻产量的影响并提出理想株型理论。这一理论的提出以及后期的超高产杂交理论的开展，有效地推动了我国水稻产量的迅速提升，从根本上解决了广大人民的温饱问题。

近年来，随着我国社会和经济的迅速发展，消费者对于稻米的需求标准呈现出不断提高的趋势，稻作领域的研究方向也相应地由吃饱到吃好转变[4]，稻米品质的研究便应运而生。通常稻米的食味是指消费者食用稻米时给予其好吃与否的一种客观性评价[5]。稻米食味特性主要是由水稻品种遗传特性[6]以及栽培条件[7]这两大因素决定。在日本，稻米食味特性的研究主要包括食味感官品尝评价试验[8-9]、稻米理化特性分析[10]以及米饭质地特性和糊化特性分析[11]。

对于生产实践中的栽培技术而言，施肥量以及施肥方式对于提升水稻的产量[12]和改善稻米的品质[13-14]具有较大的影响和作用。其中，氮肥的施用量和施用方式对稻米产量和品质的影响尤为显著[15]。在一定的施氮范围内，随着施氮量的增加，水稻产量呈现出不断提升的趋势，同时稻米的品质也不断地得到提升和改善。但是，施氮量过多或者不适宜的施氮方式则会导致水稻植株倒伏，最终导致产量降低和稻米品质劣化[6]。

因此，笔者通过对试验设置3 种氮肥处理，研究和探讨氮肥处理对优质食味水稻产量及稻米食味的影响，试图从中寻找最适宜的氮肥处理，进而实现“良种良法”配套体系的构建，最终实现优质稻米的科学生产，同时也为天津市小站稻的推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试品种

以天津市农作物研究所育成的优质水稻品种金稻919 为试验材料。

1.2 试验设计

试验于2018年设在天津市宝坻区大口屯镇的试验田。试验采用随机区组设计，设3 种氮肥处理，具体见表1。每个处理3 次重复，小区面积667 m2。小区之间均采用塑料薄膜进行田埂间的隔离。施肥方式采用“底肥+追肥”的模式，底肥均为缓控释混合肥（其中N、P、K 比例分别为24%、14%、10%，总养分≥48%）。追肥均为尿素（含氮量46%）。

1.3 栽培管理

田间栽培及管理同当地习惯栽培管理方式保持一致。具体操作：4月16日播种，5月30日机械插秧，行株距为30 cm×18 cm，总株数18.5 万/ hm2。定期到田间调查和记录水稻生育期和生长动态的，10月上旬机械收割。收割后在天津市中日水稻品质·食味研究中心进行相关指标的测定。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 产量构成因子

在不同氮肥处理小区中，选择具有代表性的10 株水稻植株进行实验室考种，主要指标有千粒重和结实率。具体操作方法：采用比重为1.06 的食盐水进行筛选，结实率为盐选后下沉稻谷数与盐选前稻谷数的百分比，千粒重为1 000 粒经盐选后稻谷的质量。

1.4.2 糙米外观品质

采用日本SATAKE 公司生产的RJQI20 型颗粒评定仪测定糙米的外观品质的相关指标[5]。

1.4.3 稻米淀粉糊化特性

采用澳大利亚NEWPORT SCIENTIFIC 公司生产的RVA-4 型快速粘度分析仪测定精米米粉的糊化特性[5]。

1.4.4 米饭质地特性

采用日本SATAKE 公司生产的RHS1A 型硬度粘度仪进行测定[5]。

1.4.5 精米营养品质

采用凯氏定氮法测定蛋白质含量；采用德国BRAN-LUEBBE 公司生产的Auto Analyzer 3 型连续流动分析仪测定直链淀粉含量。

1.4.6 食味感官评价试验

由天津农学院的20 名教职工构成的食味鉴评员进行食味感官品尝评价试验。鉴评员男女比例约为1:1，其中25～35 岁8 人、35～45 岁10 人、45～55 岁2 人。

1.4.7 数据处理

试验数据借助Excel 软件以及SPSS 22 进行统计分析以及图表制作。

2 结果与分析

2.1 稻谷的千粒重及结实率

从表2 可以看出，金稻919 的结实率和千粒重在不同氮肥处理间的差异不显著。不同穗位着生稻谷的结实率在5%水平差异显著性，一、二次枝梗着生稻谷的结实率在1%水平上差异显著。一、二次枝梗着生稻谷的千粒重在5%水平差异显著。本次研究结果表明，处理Ⅱ、Ⅲ的结实率和千粒重略高于处理Ⅰ，但差异不显著，并且不同氮肥处理金稻919 不同穗位着生稻谷的结实率和千粒重均高于对照。此外，不同氮肥处理均表现一致的结果，即一次枝梗着生稻谷/二次枝梗着生稻谷比越大，水稻的产量则呈增加的趋势。

2.2 糙米的外观品质

从表3 可以看出，不同氮肥处理对金稻919 的整精米率和垩白粒率的影响显著。其中，不同氮肥处理对糙米外观品质的影响均在0.1%水平显著，不同穗位着生稻谷对糙米外观品质（除垩白粒率外）的影响均在0.1%水平显著，一、二次枝梗着生稻谷对糙米外观品质的影响均在0.1%水平显著。以上分析可知，氮肥用量越大将导致金稻919 的垩白粒率呈明显上升的趋势，整精米率却呈现出显著降低的趋势，这会最终影响金稻919 的外观品质。其中，处理Ⅱ和Ⅲ的稻米外观品质优于处理Ⅰ，但不同氮肥处理下金稻919 的不同穗位着生稻谷的糙米外观品质均优于对照。此外，上部穗位着生稻谷的糙米粒厚显著高于下部穗位着生稻谷，一次枝梗着生稻谷的糙米粒厚显著大于二次枝梗着生稻谷。

表1 试验施肥方式 （kg/667 m2）

表2 不同氮肥处理下的金稻919 结实率和千粒重

2.3 稻米淀粉糊化特性

从表4 可以看出，不同氮肥处理对金稻919 糊化特性中的最高粘度、最低粘度、最终粘度和崩解值的影响均在0.1%水平显著，对消减值和糊化温度的影响在5%水平显著，对回复值的影响不显著。其中，不同穗位着生的稻米对最低粘度的影响在0.1%水平显著，对最终粘度和糊化温度的影响均在0.05 水平显著，对最高粘度的影响在1%水平显著。一、二次枝梗着生稻谷对最高粘度、最低粘度、崩解值的影响均在0.1%水平显著，对回复值的影响在1%水平显著；对糊化温度的影响在5%水平显著。这些结果表明，上部穗位和一次枝梗着生稻米的糊化特性值中的最高粘度、最低粘度、最终粘度、崩解值均显著性大于下部穗位着生稻谷和在二次枝梗着生稻谷，上部穗位和一次枝梗着生稻谷的稻米糊化温度均小于下部穗位和二次枝梗着生稻谷。此外，金稻919 处理Ⅱ和Ⅲ的淀粉糊化特性优于处理Ⅰ。上部穗位和一次枝梗着生稻谷的稻米淀粉糊化特性（除糊化温度相反之外）均优于下部穗位和二次枝梗着生稻谷。

表3 糙米外观品质

表4 稻米淀粉糊化特性

表5 米饭的质地特性

2.4 米饭的质地特性

从表5 可以看出，不同氮肥处理对金稻919 的粘度和硬度/粘度比的影响在0.1%水平显著。不同穗位着生稻谷对蒸煮米饭后的硬度、硬度/粘度比、硬度/弹力比的影响在0.1%水平显著。一、二次枝梗着生的稻谷对蒸煮米饭后的粘度、硬度/粘度比、硬度/弹力比的影响在0.1%水平显著。其中，金稻919 处理Ⅱ和Ⅲ的米饭质地特性优于处理Ⅰ。

2.5 精米的营养品质

从表6 可以看出，不同氮肥处理对于金稻919 的直链淀粉含量和蛋白质含量的影响分别在1%和0.1%水平显著。不同穗位着生稻米对直链淀粉含量的影响在5%水平显著，对蛋白质含量的影响在0.1%水平显著。一、二次枝梗着生稻米对直链淀粉含量和蛋白质含量的影响均在0.1%水平显著。其中，金稻919 不同氮肥处理下的蛋白质含量均低于对照。此外，上部穗位和一次枝梗着生稻米的直链淀粉含量和蛋白质含量均显著低于在下部穗位和二次枝梗着生稻米。三者的交互作用对蛋白质含量的影响在0.1%水平显著，对直链淀粉含量的影响不显著。

表6 精米的营养品质

表7 蒸煮米饭食味感官品尝评价

图1 蛋白质含有率和综合评价（食味）之间的相关性

2.6 食味感官评价试验

从表7 可以看出，不同氮肥处理对稻米外观评价值的影响在0.1%水平显著，对味道评价值的影响在5%水平显著；对粘度评价值的影响在1%水平显著，对其他评价值的影响不显著。施氮量越大，蒸煮米饭的外观评价值越差，从而影响蒸煮米饭的食味评分。通过对不同穗位着生稻谷进行食味感官品尝评价后，外观评价值和综合评价值在1%水平差异显著，甜味评价值在5%水平差异显著，味道评价值、硬度评价值、粘度评价值以及香味评价值的差异却并不显著。此外，金稻919处理Ⅱ和Ⅲ下的综合评价值（即食味）均高于处理Ⅰ，不同氮肥处理下金稻919 的综合评价值均优于对照。

2.7 相关性分析

从图1 可以看出，蛋白质含量越高，综合评价值越低，但二者的关系并不显著。笔者初步认为，蛋白质含量对于金稻919 的食味有一定的影响，但这种影响并不显著。

从图2 可以看出，金稻919 的整精米率与蛋白质含量在1%水平显著负相关，而垩白粒率与蛋白质含量在0.1%水平显著正相关。这可能是由于施氮处理在很大程度上影响了金稻919 的蛋白质含量，同时也影响了稻米垩白粒率的变化。

从图3 可见，糙米粒厚与最高粘度和崩解值均在0.1%水平显著正相关，与糊化温度在5%水平显著负相关。这表明了糙米粒厚越大，稻米的糊化特性值中的最高粘度和崩解值趋于越大，而糊化温度则越低。

从图4 可见，综合评价值与最高粘度和崩解值在5%水平显著正相关，与糊化温度的相关性不显著。这表明最高粘度和崩解值越大，糊化温度越低，金稻919的综合评价（食味）呈现出越好的趋势。

图2 蛋白质含有率和糙米外观品质的相关性

图3 糙米粒厚和米粉糊化特性的相关性

图4 综合评价和糊化特性值之间的相关性

3 结果与讨论

稻米品质分为稻谷的碾磨品质、糙米的外观品质、精米的营养品质、米饭的蒸煮食味品质以及储藏品质，同时品种与栽培条件也会影响稻米品质[5，17]。穗型是与水稻株型和产量、品质密切相关的重要农艺性状，经典遗传分析表明穗型性状基本上是受多基因的数量性状基因座控制[18]。崔克辉等[19]研究了穗长、每穗二次枝梗数、二次枝梗小花数、穗密度等性状的遗传特性。荆彦辉等[20]定位了15 个控制一、二次枝梗数和每穗颖花数的QTL。环境也会影响穗型，通常枝梗的分化在减数分裂期的表现尤为明显。此时幼穗急剧长大，养分不足将会造成二次枝梗所结稻谷数的减少。此时如果能够保证适宜的水分和充足的营养就可以减少颖花退化，最终使得一次枝梗着生稻谷的品质普遍优于二次枝梗着生稻谷。

日本水稻专家松江勇次的相关研究表明，不同穗位着生稻谷和一、二次枝梗着生稻谷的食味特性存在极显著性差异[21-22]。此外，糙米的粒厚是稻米灌浆结实期的重要指标，灌浆越充实，稻米的粒厚呈现出极显著增大的趋势，最终影响稻米的食味特性[23]。本研究通过对金稻919 的糙米外观品质分析可知，氮肥处理对金稻919 整精米率以及垩白粒率的影响在0.1%水平上显著。氮肥施用量越大，垩白粒率呈现出增大的趋势，整精米率却显著降低，最终影响金稻919 的糙米外观品质。此外，上部穗位着生稻谷的糙米粒厚显著性大于下部穗位着生稻谷，一次枝梗着生稻谷的糙米粒厚显著大于二次枝梗上的稻谷。对稻米的糊化特性的研究可知，上部穗位和一次枝梗着生稻谷的糊化特性值（除糊化温度相反）均优于下部穗位和二次枝梗着生稻谷。

对金稻919 蛋白质含量和直链淀粉含量的分析可知，不同氮肥处理对金稻919 蛋白质含量和直链淀粉含量有显著影响。上部穗位和一次枝梗着生稻谷的直链淀粉含量和蛋白质含量分别低于下部穗位和二次枝梗着生稻米的直链淀粉含量和蛋白质含量。氮肥处理、穗位以及一、二次枝梗这三者的交互作用对金稻919的蛋白质含量的影响在0.1%水平显著，对直链淀粉含量的影响不显著。这说明上部穗位着生稻谷和一次枝梗着生稻谷的食味显著优于下部穗位和二次枝梗着生稻谷。同时灌浆越充分，稻谷越趋于饱满，糙米的粒厚也就越大。这是因为灌浆的充实度在很大程度上决定了淀粉等有机物的合成，最终影响稻米的品质。

对金稻919 蒸煮米饭进行感官食味品尝评价后可知，氮肥施用量越大，金稻919 蒸煮米饭的外观评价值越差，最终影响蒸煮米饭的食味。金稻919 蛋白质含量与整精米率呈显著负相关，与糙米垩白粒率呈显著正相关。蛋白质含量越高，综合评价值越低，但二者关系并不显著。糙米粒厚与最高粘度值和崩解值呈显著或极显著正相关，与糊化温度呈负相关。金稻919 的综合评价值与最高粘度和崩解值呈显著正相关，与糊化温度的相关性不显著。这与之前的研究结果基本一致。

本试验结果表明，不同氮肥处理对金稻919 的外观品质存在极显著影响。上部穗位和一次枝梗着生稻谷的直链淀粉含量均显著性低于下部穗位和二次枝梗着生稻谷；上部穗位和一次枝梗着生稻谷的糙米粒厚、精米的糊化特性（除糊化温度外）均显著性低于下部穗位和二次枝梗着生稻谷，最终影响了稻米品质。同时，上部穗位和一次枝梗着生稻谷/二次枝梗着生稻谷比在很大程度上决定着稻米的食味特性。所以，保证二次枝梗着生稻谷的结实率既是提升品质又是保证稳产的重要手段。而二次枝梗着生稻谷受栽培条件影响显著，对照组和处理Ⅰ没有获得较理想的外观品质，处理Ⅱ和处理Ⅲ在产量和品质方面获得了较理想的结果，说明避免灌浆期前后的追肥（穗肥）从而提升稻米品质是可行的。