氮肥一次性基施对不同机直播水稻产量和品质的影响

程 爽，李绍平，田晋钰，邢志鹏，胡雅杰，郭保卫，魏海燕，高 辉，张洪程

·农业装备工程与机械化·

氮肥一次性基施对不同机直播水稻产量和品质的影响

程 爽，李绍平，田晋钰，邢志鹏，胡雅杰，郭保卫，魏海燕，高 辉，张洪程※

（扬州大学江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/水稻产业工程技术研究院，扬州 225009）

为探索不同机直播方式下优质食味水稻氮肥一次性基施的轻简高效栽培技术，该研究以迟熟中粳南粳9108为材料，在水、旱2种机直播方式下，设置控释-速效氮肥配方A一次性基施处理（T1）、控释-速效氮肥配方B一次性基施处理（T2）和速效尿素定量分施处理（CK），研究氮素一次性基施对2种机直播水稻产量和品质的影响及该施肥方式下不同机直播水稻产量和品质特征与差异。结果表明，产量方面，不同机直播水稻氮肥一次性基施处理产量均超过9.0×103kg/hm2，水直播稻产量由高到低的顺序为CK、T1、T2，其中CK与T1差异不显著，旱直播稻产量由高到低的顺序为CK、T2、T1，其中CK与T2差异不显著。同一施肥处理下，除T1处理的水直播稻产量显著高于旱直播外，其他处理的水、旱直播稻产量差异不显著。品质方面，与CK相比，氮肥一次性基施处理改善了稻米加工品质和营养品质，整精米率和蛋白质含量分别提高5.79%～12.21%、1.18%～3.86%；外观品质变差，垩白度增加0.16%～15.12%；直链淀粉含量降低1.14%～5.12%。水直播稻食味值在T1与CK间差异不显著，但均显著高于T2（<0.05），旱直播稻食味值在施肥处理间差异不显著。氮肥一次性基施处理的RVA谱特征值中峰值黏度、热浆黏度、最终黏度和崩解值较CK降低，消减值和回复值较CK增加。不同机直播方式间，水稻加工品质和外观品质无显著差异；直链淀粉含量由高到低的顺序为水直播、旱直播；蛋白质含量由大到小的顺序为旱直播、水直播，差异不显著；食味值差异不显著；崩解值由大到小的顺序为水直播、旱直播，差异显著（<0.05），消减值由大到小的顺序为旱直播、水直播，差异显著（<0.05），水稻淀粉RVA谱其他特征值差异不显著。综上，水直播方式下选用控释-速效氮肥配方A一次性基施，旱直播方式下选用控释-速效氮肥配方B一次性基施可实现水稻稳产并改善部分米质，且大幅度减少施肥次数，利于机直播稻轻简化优质稳产的高效生产。

农业机械；种植；农艺；控释氮肥；直播方式；水稻；产量；品质

0 引 言

近年来，水稻直播因其轻简化的生产特征、农机装备的研制与应用[1]，以及受优质劳动力转移[2]的影响等因素被国内广大地区的农民重新利用了起来。水直播和旱直播为主要的直播稻生产方式，据统计，全国有超过10%的水稻种植面积采用直播[3]。是否能通过栽培技术创新，简化直播水稻生产作业工序，减少人工人力投入，集成直播生产轻简高效的优质稳产栽培技术是当前直播稻栽培研究的热点问题。在施肥管理上，目前直播稻生产仍采用3次以上的分次施肥方式，如直播稻全生育期施用基肥、分蘖肥、穗肥、粒肥等，这种精确定量的分次施肥技术能有效提高养分利用率和水稻产量[4-5]，但追肥次数多、工序多、程序繁冗。面积小的生产田，除基肥基本实现机械化外，其他施肥时期多采用人工施肥，全程氮素尚不能完全实现机械化作业，作业效率较低。规模经营的生产田配套由施肥的水田轮式农机，但稻田的深轮辙不仅会造成稻谷产量损失，还因每次施肥均要对准轮辙而影响工作效率。因此，在保证水稻稳产、高产优质的基础上，改良施肥策略与技术，将多次追肥方式进行简化，实现简化施肥甚至一次性基施肥，将有助于直播稻生产轻简化、高效化、舒适化的肥料管理。

缓控释氮肥通过控制养分缓慢释放和按特定时间释放满足作物不同生育阶段养分需求，为减少施肥次数、探索轻简化的一次性基施肥技术提供了原料基础。已有研究表明，缓控释氮肥一次性基施有助于提高水稻产量和氮肥利用率[6-7]、减少氮肥径流损失和温室气体排放[6,8-9]；并有助于提高水稻生育后期功能叶和籽粒中氮代谢关键酶及蛋白质水解酶活性，从而提高水稻生育后期对氮素的吸收能力[10-12]。目前，缓控释氮肥在水稻上的应用研究主要集中在移栽稻上，且多为水稻产量和氮素利用等方面的探索。直播水稻与移栽水稻具有不同的生长发育特征与水肥管理方式，而关于缓控释氮肥在直播水稻上的应用相对较少，更缺乏不同机直播方式下水稻全程氮素利用缓控释肥一次性施用对水稻产量和品质形成影响的系统研究及其在水稻直播轻简稳产优质高效栽培上的应用效果研究。因此，在本研究团队前期研究的基础上，选用2种控释-速效氮肥配方，以精确定量施肥技术为对照，探索稻麦两熟秸秆全量还田模式下全程氮素一次性基施对不同机直播水稻产量和品质形成的影响及其应用效果，以期筛选出各机直播方式下适宜的控释-速效氮肥配方，为直播稻机械化轻简化优质丰产高效栽培技术集成创新提供数据支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018─2019年在江苏省泰州市姜堰区河横村试验基地进行，水稻生长季的日均温度和降雨量见图1。土壤类型为潴育型水稻土，0～20 cm耕层土壤有机质含量36.13 g/kg、全氮2.14 g/kg、速效磷5.81 mg/kg、速效钾163.02 mg/kg，pH值6.72。

图1 2018和2019年水稻生长季的日平均气度和降雨量

供试水稻为迟熟中粳品种南粳9108，整精米率约为73.2%，垩白率约为24%，垩白度约为3.1%，胶稠度约为90 mm，直链淀粉含量约为14.5%[13]。

供试肥料为树脂包衣的3种控释氮肥，释放期40 d的控释氮肥a，释放期80 d的控释氮肥b，释放期100 d的控释氮肥c，含氮率分别为43.6%、43.0%和42.5%，均由山东省茂施生态肥料有限公司提供。

1.2 试验设计

旱直播分别于2018年6月15日和2019年6月18日采用扬州大学自主研发的耕种管整体机（秸秆还田、施肥、耕整地、播种、镇压、开沟等多道工序一体化作业机）进行播种，行距25 cm，播量160 kg/hm2，二叶一心期进行定苗，基本苗数为330×104株/hm2。

水直播分别于2018年6月18日和2019年6月20日采用自走式水稻穴直播机（2BDXZ-10SC（25））进行播种，行距25 cm，穴距10 cm，每穴5～7粒种子，二叶一心期去余补缺，保证每穴4株苗。

各种植方式下设置3个施肥处理：控释-速效氮肥配方A一次性基施处理（T1）、控释-速效氮肥配方B一次性基施处理（T2）和速效尿素定量分施（CK）处理。各处理施用纯氮量均为300 kg/hm2。T1、T2处理中配方A（纯氮用量）、配方B（纯氮用量）分别按控释氮肥a：控释氮肥b：速效尿素=1∶4∶5和控释氮肥a：控释氮肥c：速效尿素=1∶4∶5的比例混配，并在播种前1 d一次性基施。CK处理氮肥按30%基肥、30%分蘖肥、20%促花肥和20%保花肥分次施用，基肥于播种前1天施用，分蘖肥于播种后20天施用，促花肥和保花肥分别于播种后60 d和75 d施用。各处理磷钾肥统一施用，磷肥和钾肥于播种前1 d一次性基施，总施P2O5为130 kg/hm2，K2O为270 kg/hm2。

试验在同一块大田进行，以直播方式为主区，肥料处理为裂区。旱直播在小麦收获后播种，首先进行小区规划，然后人工施肥，再采用耕种管整体机播种，播种完毕后对规划的小区作埂，并用黑色塑料薄膜覆盖埂体，保证小区单独排灌。水直播在小麦收获后先进行泡田耕整地，然后进行小区规划并作埂，用黑色塑料薄膜覆盖埂体，保证单独排灌，再人工施肥，土壤沉实、土表几乎无水后进行水直播，播完后完善埂体。各处理重复3次，各小区面积50 m2。其他水分和病虫害管理按照水、旱直播稻高产栽培要求实施。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 茎蘖动态

水直播选取连续20穴为一个观察点，旱直播选取连续1 m双行为一个观察点，各小区选3个代表性观察点，分别于四叶期、拔节期、抽穗期、成熟期记录茎蘖数，并计算成穗率。

1.3.2 产量及其构成因素

收获前，各小区选取3个调查点调查有效穗数，每点调查连续5行，水直播每行20穴，旱直播每行2 m；各小区按计算所得平均穗数取5个样点（水直播以1穴为1个样点、旱直播以连续20株为1个样点），调查每穗粒数和结实率，并按一次枝梗、二次枝梗考察穗部性状。以1 000粒样本（干种子）称质量，重复3次（误差 ≤0.05 g），计算千粒质量。成熟期各小区收获10 m2，晒干后折算实产（含水率14.5%）。

1.3.3 稻米品质

水稻收获脱粒晒干并保存3个月后，依据国标GB/T 17891—2017《优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白面积、垩白度、米粒长宽比和直链淀粉含量。蛋白质含量通过采用凯氏定氮仪（Kjeltec 8400，FOSS，丹麦）测定精米中全氮含量，并乘以5.95的转换系数得到[11]。

水稻淀粉谱黏滞特性采用澳大利亚NewportScientific仪器公司生产的Super3型RVA快速黏度分析仪进行测定，并用配套软件TWC进行分析。米粉含水量为12.00%，样品量为3.00 g，蒸馏水为25.00 g。在搅拌过程中，罐内温度于50 ℃下保持1 min，再以11.84 ℃/min的速度上升至95 ℃（3.75 min）并保持2.5 min，再以11.84 ℃/min的速度下降至50 ℃，并保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转动速度为960 r/min。RVA谱特征值用峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值（峰值黏度-热浆黏度）、消减值（最终黏度-峰值黏度）和回复值（最终黏度-热浆黏度）等来表示。

1.3.4 食味值

采用米饭食味仪（STA1A，日本）测定米饭的外观、硬度、黏度、平衡值的评分和综合评分值。

利用Microsoft Excel 2013对试验数据进行处理，运用DPS V7.05数据处理软件进行结果分析。

2 结果与分析

2.1 产量及其构成因素

由表1可知，2 a的控释氮肥处理的水稻产量均超过9.0 ×103kg/hm2，不同机直播方式下不同肥料处理的水稻产量×103kg不同。水直播稻产量由高到低的顺序为CK、T1、T2，CK与T1的水稻产量差异不显著；旱直播稻产量由高到低的顺序为CK、T2、T1，CK与T2的水稻产量差异不显著。同一肥料处理下，除T1处理的水直播稻产量显著高于旱直播外，其他处理的水、旱直播稻产量差异不显著。

从产量构成因素来看，同一直播方式下，与CK相比，含控释氮肥的处理水稻有效穗数增加6.57%～16.74%，其中T1处理增加最多，增加14.88%～16.74%；每穗颖花数减少5.82%～16.18%，其中T1处理减少最多，减少12.85%～16.18%。水直播T1和CK、旱直播T2与CK的群体颖花量差异不显著，可能与不同肥料配方调控水稻有效穗数和穗粒数的多少有关。结实率和千粒质量方面，与CK相比，含控释氮肥的处理结实率和千粒质量分别降低0.42%～5.12%、1.02%～2.98%。与旱直播相比，水直播的有效穗数显著降低15.26%～17.30%；每穗颖花数显著增加13.99%～23.04%；群体颖花量方面，T1处理降低3.40%，T2和CK处理增加0.15%～3.40%；结实率和千粒质量无显著差异。

由表2可知相同机直播方式下，与CK相比，含控释氮肥处理水稻一次、二次枝梗的枝梗数、着粒数、结实率均下降，其中T1的二次枝梗的枝梗数、着粒数和结实率较CK分别显著降低15.76%～26.14%、13.14%～20.13%和4.38%～10.82%，这可能是控释氮肥处理水稻的每穗颖花数和结实率降低的原因之一。不同机直播方式间，水直播在一次、二次枝梗的枝梗数、着粒数和结实率方面均大于旱直播，这可能是水直播在每穗颖花数和结实率方面较旱直播增加的原因之一。

表1 不同机直播方式下氮肥施用模式对南粳9108产量及其构成因素的影响

注：T1：控释-速效氮肥配方A一次性基施处理；T2：控释-速效氮肥配方B一次性基施处理；CK：速效尿素定量分施处理。同一年份的同列不同小写字母表示在5%水平上差异显著。下同。

Note: T1: one time basal application treatment of controlled release-available nitrogen fertilizer formula A; T2: one time basal application treatment of controlled release-available nitrogen fertilizer formula B; CK: quantitative application of available urea. Different lowercase letters in a column mean significantly difference at 5% level. The same below.

2.2 茎蘖动态与成穗率

由表3可知，相同机直播方式下，处理间茎蘖动态的变化规律基本一致，四叶期茎蘖数于肥料处理间无显著差异；拔节、抽穗和成熟期水稻茎蘖数由高到低的顺序为T1、T2、CK，含控释氮肥处理的茎蘖数较CK处理分别增加9.33%～21.19%、7.90%～19.54%和6.57%～16.74%，其中T1和CK间差异显著。不同机直播方式下，因基本苗的差异，旱直播四叶期、拔节期、抽穗期和成熟期的茎蘖数分别显著高于水直播36.77%～38.19%、14.67%～19.61%、17.56%～20.28%和15.26%～17.30%。分析茎蘖成穗率发现，相同直播方式下含控释氮肥处理的成穗率均低于CK 2.50%～5.90%。水直播含控释氮肥的处理中以T1的成穗率较高，且与CK处理无显著性差异；旱直播含控释氮肥的处理中以T2的成穗率较高，且与CK处理无显著性差异。除T2处理外，水直播茎蘖成穗率较旱直播提高2.87%～4.33%。

表2 不同机直播方式下氮肥施用模式对南粳9108穗型的影响

表3 不同机直播方式下氮肥施用模式对南粳9108茎蘖动态和成穗率的影响

2.3 加工品质

由表4可知，与CK相比，相同机直播方式下控释氮肥处理水稻的糙米率、精米率和整精米率分别提高3.53%～8.24%、4.04%～8.54%和5.79%～12.21%，其中T2与CK间差异显著。说明控释氮肥施用能提高水稻加工品质。糙米率、精米率和整精米率于直播方式间并无趋势性变化规律。

2.4 外观品质

由图2可知，相同直播方式下，与CK相比，含控释氮肥处理的水稻垩白粒率降低了0.10%～12.19%，除旱直播T2外，其他处理的垩白粒率均与CK差异不显著。含控释氮肥处理水稻垩白面积和垩白度较CK分别增加了6.19%～15.28%和0.16%～15.12%，旱直播T1的垩白面积和垩白度均与CK差异显著。在粒长和粒宽方面，相同直播方式下含控释氮肥的处理较CK分别提高了0.22%～1.98%、0.74%～2.19%，其中T2与CK间差异显著。米粒长宽比于处理间无显著差异。直播方式间，除2018年粒长呈现水直播大于旱直播的趋势外，其他指标于直播方式间无规律性变化趋势。

表4 不同机直播方式下氮肥施用模式对南粳9108加工品质、蒸煮食味和营养品质的影响

2.5 营养品质

由表4可知，在相同机直播方式下，与CK相比，含控释氮肥处理水稻的蛋白质含量提高了1.18%～3.86%，其中T2较CK处理显著提高。说明控释氮肥施用能提高水稻的蛋白质含量。同一处理下，旱直播水稻蛋白质含量较水直播增加1.40%～2.35%。

注：图中不同小写字母表示在5%水平上差异显著。下同。

2.6 蒸煮食味品质

由表4和图3可知，相同机直播方式下，与CK相比，控释氮肥处理水稻的直链淀粉含量降低1.14%～5.12%，食味值评分下降1.69%～9.30%，外观、黏度和平衡度分别降低1.16%～14.29%、3.21%～14.85%和2.84%～14.47%，硬度增加1.16%～7.76%。T2直链淀粉含量和食味值与CK差异显著。直播方式间，直链淀粉含量为水直播大于旱直播；除T2外，T1和CK处理的硬度呈旱直播大于水直播外，水稻食味值及其他参数均呈现水直播大于旱直播。

2.7 RVA谱特征值

由表5可知，相同机直播方式下，与CK相比，控释氮肥处理水稻的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值和消减值绝对值分别降低1.50%～4.48%、2.41%～5.33%、0.27%～3.56%、0.23%～5.11%和2.27%～11.82%，回复值提高了0.55%～5.67%。直播方式间消减值呈旱直播大于水直播，其他特征值呈现水直播大于旱直播的趋势。

表5 不同直播方式下氮肥施用模式对南粳9108 RVA谱特征值的影响

3 讨 论

3.1 缓控释氮肥的施用对水稻产量和稻米品质的影响

前人从多个方面研究了施用缓控释氮肥对水稻产量的影响，结果不尽相同。部分研究表明，与速效尿素分次施用相比，在缓控释氮肥与速效尿素以适宜比例配合的基础上，不同类型的缓控释氮肥施用对水稻均具有显著增产作用[14-15]。也有研究表明，缓控释氮肥对水稻的增产作用因水稻品种类型、土壤类型、地力水平而有所差异[16-18]。本试验中，在水、旱直播方式下，2种控释氮肥处理与CK相比虽未表现出增产作用，但产量均达9.0 t/hm2以上，适宜控释氮肥处理下可实现水稻产量与CK无显著差异，且不同机直播方式下水稻实现较高产量的适宜控释氮肥配方有差异。这可能与水、旱直播方式下基本苗不同和2种配方中控释氮肥释放特性差异有关。在水直播中，基本苗数约1.95×106株/hm2，是以分蘖成穗为主的成穗类型，氮肥施用以增施基蘖肥促蘖增穗为主；旱直播基本苗数约3.3×106/hm2，成穗类型以主茎成穗为主，氮肥施用上前期应减少基蘖肥施用以减少无效分蘖发生，促进主茎生长。因此，2种直播方式下基本苗的不同致使水稻需肥特征产生差异。在控释氮肥养分释放特性方面，前人研究结果表明控释氮肥氮素累积释放速率呈“S”形曲线，释放期100 d的聚氨脂包膜控释氮肥释放高峰在50 d左右，快速释放期为17～72 d，72 d后养分释放速率逐渐降低直至释放完全，且在相同的包膜材料下，控释氮肥养分释放高峰期及其快速释放期随总释放期的缩短而分别提前和缩短[19-21]。在本试验中，控释-速效氮肥配方A的肥效为80 d，控释-速效氮肥配方B的肥效为100 d，而供试品种南粳9108在直播条件下生育前期（播种-拔节）约59 d，生育中、后期（拔节-成熟）约76 d[22]。因此，控释-速效氮肥配方A中控释氮肥的肥效供给相对集中在水稻生育前、中期，控释-速效氮肥配方B中控释氮肥的肥效在水稻生育前期和中、后期的分配相对均衡。在这种基本苗差异和肥效供给差异的共同作用下，使得T1（控释-速效氮肥配方A一次性基施处理）在水直播中产量较高；T2（控释-速效氮肥配方B一次性基施处理）在旱直播中产量较高。而在2种直播方式中含控释氮肥的处理均未能实现增产，可能与2种控释-速效氮肥配方中控释氮肥与尿素的配比有关，在控释氮肥与尿素以5∶5的比例配合基施时，前期速效氮肥施用量过多，致使水稻生育前期无效分蘖发生过多，群体较大，茎蘖动态大起大落，成穗率降低；而后期控释氮肥总量不足，影响幼穗分化，致使二次枝梗数目显著减少，其上籽粒充实度低，结实率显著降低。在产量构成因素上表现为穗数多、穗粒数少、结实率和千粒重较低，从而导致产量降低。因此，针对不同成穗类型的直播稻群体，今后可探索各成穗类型下控释氮肥与尿素的适宜比例，从而选用适宜的控释-速效氮肥配方，以满足不同成穗类型直播稻高产优质的轻简化生产需求。

关于缓控释氮肥的施用对稻米加工品质的影响，前人研究结论基本一致。俞卫星等[23]研究认为在等氮条件下，与速效尿素分次施用相比，缓控释肥有助于提高糙米率、精米率与整精米率，其中在整精米率方面与常规施肥达显著性差异。李武等[24]试验研究表明，与速效尿素分次施用相比，缓控释氮肥一次性基施具有提高稻米加工品质的作用。本试验研究也表明，与速效尿素分次施用相比，控释-速效氮肥配方一次性基施对糙米率、精米率与整精米率具有提高作用，且控释-速效氮肥配方B一次性基施处理具有显著提高加工品质的作用，这与前人研究结果一致。稻米的垩白、粒形是影响稻米外观品质的主要因素。居静等[25]研究表明，与速效尿素分次施用相比，缓控释氮肥的施用增加了稻米垩白粒率和垩白度。Wei等[26]研究表明与速效尿素定量分施处理相比，在缓控释氮肥+尿素均基施的施肥方式下，缓控释氮肥提高了米粒长度与宽度，但同时也显著降低了米粒长宽比。本试验研究表明，与速效尿素定量分施处理相比，控释-速效氮肥配方一次性基施对米粒垩白大小与垩白度具有负效应，对米粒长度与宽度具有正效应，而在米粒长宽比方面无变化。由此来看，控释氮肥的施用有增加米粒垩白，变劣稻米外观的趋势，因此关于控释肥影响稻米外观品质形成机理与创新稻米外观品质改善的控释肥施用技术研究亟待开展。蛋白质是稻米中重要的营养物质，是稻米营养品质的主要指标。罗兰芳等[10-11]研究表明与尿素分次施用处理相比，缓控释氮肥一次性基施可以显著提高水稻生育后期对氮素的吸收能力，并促使蛋白质分解较为彻底，抽穗后功能叶中氮素较多的转运到籽粒中，从而提高稻米中蛋白质含量。在本试验中，控释-速效氮肥配方一次性基施处理较CK处理蛋白质含量有所提高，以控释-速效氮肥配方B一次性基施处理最为显著。这可能与试验中相同氮肥施用水平下控释-速效氮肥配方一次性基施处理成熟期干物质积累量较CK低，导致氮素含量相对较高有关，并且控释-速效氮肥配方一次性基施处理下水稻穗型变小，稻谷籽粒氮素分配量相应增加，使其蛋白质含量提高。

蒸煮食味品质是大米最重要的商品属性，直链淀粉与米饭的粘性等密切相关，是间接评价稻米蒸煮食味品质的重要指标[27-28]。前人研究表明，在控制蛋白质含量较低的条件下，降低直链淀粉含量有助于提高稻米蒸煮食味品质[29]。在本试验研究中，与CK相比，控释氮肥的施用降低了稻米中直链淀粉含量，这与前人研究结果一致[28,30-31]。淀粉RVA谱特征值与米饭的口感和质感显著相关，且普遍认为峰值黏度高、崩解值大、最终黏度小、消减值小且为负值，稻米蒸煮食味品质好，反之则口感差，米饭较硬[15,32-33]。在本试验研究中，与CK相比，适宜控释氮肥处理下峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度降低，消减值和回复值增加，食味值及其参数与CK无显著差异。说明适宜控释氮肥处理下虽未能改善淀粉RVA谱特征值及米饭的质地和口感，但食味值也无明显下降。综合稻米直链淀粉、淀粉RVA谱与食味值等指标分析，可以发现，与CK相比，含控释氮肥的处理并未显著影响稻米的蒸煮食味品质。

3.2 水稻直播方式比较

机直播是现代稻作轻简化、高效化的发展方向之一，其应用面积不推自广[34-35]。在机直播条件下，水稻的产量表现不仅受播期、密度等栽培措施的影响[36]，还因直播方式的不同而有所差异。许轲等[37]研究表明，在机械水直播条件下，穴播方式产量显著高于条播方式。而王文霞等[38]研究认为，旱直播有利于提高南方优质晚籼稻的产量，较水直播产量提高6.99%～27.77%。本试验研究结果表明在机械直播条件下，水直播采用穴播方式、旱直播采用条播方式均能获得较高的产量（2018、2019年平均分别为9.63×103和9.41×103kg/hm2）。品质方面，在基本苗差异和控释氮肥处理的共同影响下，2种直播方式加工和外观品质无明显规律性变化趋势；营养品质呈现旱直播大于水直播的趋势，蒸煮食味品质呈现水直播大于旱直播的趋势；RVA谱特征值呈现水直播大于旱直播的趋势。因此，从产量和品质出发，水直播更适宜直播稻的优质高产栽培；但从安全齐苗的角度，相对于旱直播先整地播种再灌水的生产方式，水直播则采用的是先灌水整地再播种的方式，播种后种子处于低氧胁迫状态[39]，且直播稻较移栽稻播期推迟，遇高温及梅雨天气更易导致烂种烂苗，致使种子出苗率低，存在安全齐苗的问题。因而在今后水直播的生产中应加大播种量，增加基本苗量，从而促进水直播的稳产优质栽培。而关于直播密度增加对稻米品质的影响，前人研究结果因生态区域、品种类型、氮肥用量等原因而有所不同[30,40]，有待进一步的深入研究。

4 结 论

在本试验研究中，水稻全程氮素采用控释-速效氮肥配方一次性基施可实现9.0×103kg/hm2以上的水稻产量，水直播采用控释-速效氮肥配方 A，旱直播采用控释-速效氮肥配方B，可实现与精确定量分次施肥方式无显著差异的水稻产量。控释-速效氮肥处理水稻9.0×103kg/hm2以上产量特征表现为在稳定每穗粒数和成穗率的基础上，有效穗数提高6.57%～16.74%，群体颖花量与精确定量分次施肥方式无显著差异，同时保持较高的结实率和千粒质量。与精确定量分次施肥方式相比，采用适宜的控释-速效氮肥配方一次性基施，直播稻的整精米率和蛋白质含量分别提高5.79%～12.21%和1.18%～3.86，垩白度增加0.16%～15.12%，直链淀粉含量降低1.14%～5.12%，最终食味综合评分值与精确定量分次施肥处理差异不显著。综上，根据直播方式采用适宜的控释-速效肥配方将水稻全程氮肥一次性基施可以实现稳产，同时改善部分稻米品质性状，还能大幅度减少施肥次数，是稻麦两熟秸秆全量还田条件下直播稻实现优质稳产高效协同水稻生产的潜力型轻简化机械化栽培技术。

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Effects of one-time nitrogen basal application on the yield and quality of different direct-seeding rice crops by machine

Cheng Shuang, Li Shaoping, Tian Jinyu, Xing Zhipeng, Hu Yajie, Guo Baowei, Wei Haiyan, Gao Hui, Zhang Hongcheng※

(//,,225009,)

This study aims to explore the light, simple, and efficient production way for one-time basal application of nitrogen fertilizer in the whole process of high-quality eating rice under different types of mechanical direct seeding. The field experiment was conducted in 2018 and 2019 at an agriculture experiment station in Jiangyan District of Jiangsu Province, China. The material was used as the late-maturing medium japonica high quality rice variety Nanjing 9108. Two formulas of controlled-release available nitrogen fertilizer were set under the water and dry direct seeding: controlled-release-available nitrogen fertilizer formulation A basal application(T1), controlled release-available nitrogen fertilizer formulation B basal application(T2), and the application of common urea in several times as the control(CK). An investigation was made to clarify the effects of one-time nitrogen basal application on the rice yield and quality under two mechanical direct seeding. The results showed that the rice yield reached 9.0×103kg/hm2in the controlled release-available nitrogen fertilizer formulation, beyond that in various direct seeding. In water direct seeding, the yield of water direct seeding rice was ranked from large to small, CK, T1, and T2, indicating no significant difference between CK and T1. In dry direct seeding, the rice yield of dry direct seeding was ranked in a descend order: CK, T2 and T1, indicating no significant difference between CK and T2. The rice yield in a water direct seeding was larger than that of a dry direct seeding. In terms of quality, compared with CK, the controlled release-available nitrogen fertilizer treatments significantly improved the rice processing and nutritional quality, where the head milled rice rate and protein content increased by 5.79%-12.21% and 1.18%-3.86%, respectively, and chalkiness increased by 0.16%-15.12%, but the appearance quality became worse, and the amylose content decreased by 1.14%-5.12%. There was no significant difference in the taste value of dry direct seeding among treatments, or the water direct seeding between T1 and CK, but significantly higher than that of T2. In the RVA profile for the controlled release-available nitrogen fertilizer formulation, peak viscosity, trough viscosity, final viscosity, and breakdown were lower than those in CK, while, the setback and consistence were higher than those of CK. There was no significant difference in the rice processing and appearance quality among direct seeding. The amylose content was larger in the water than that in the dry direct seeding. The protein was higher in the dry direct seeding than that in the water direct seeding, indicating there was no significant difference in taste value. In the RVA profile, the water direct seeding was significantly higher than dry direct seeding in breakdown (<0.05), indicating the dry direct seeding significantly better than the water direct seeding in setback value (<0.05). One-time basal application of controlled release-available nitrogen fertilizer formulation A in the water direct seeding and formulation B in dry direct seeding can achieve the stable rice yield, and high quality of rice, indicating a great reduction of fertilization frequency. The finding can be beneficial to simplify the production of high quality, stable yield, and high efficiency of mechanical direct seeding rice.

agricultural machinery; cultivation; agriculture; controlled-release nitrogen fertilizer; direct-seeding method; rice; yield; quality

程爽，李绍平，田晋钰，等. 氮肥一次性基施对不同机直播水稻产量和品质的影响[J]. 农业工程学报，2020，36(24)：1-10.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.001 http://www.tcsae.org

Cheng Shuang, Li Shaoping, Tian Jinyu, et al. Effects of one-time nitrogen basal application on the yield and quality of different direct-seeding rice crops by machine[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(24): 1-10. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.001 http://www.tcsae.org

2020-08-30

2020-12-07

江苏省农业科技自主创新资金（CX（20）1012）；国家现代农业产业技术体系（CARS-01-27）；江苏省农业科技创新与推广项目；国家重点研发计划项目（2016YFD0300503）；国家自然科学基金资助项目（31801293）；江苏省高校优势学科建设工程资助项目

程爽，博士生，研究方向：水稻机械化轻简化优质高产栽培技术。Email：1692135738@qq.com

张洪程，教授，博士生导师，主要从事作物优质高产栽培理论与技术研究。Email：hczhang@yzu.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.001

S143.1

A

1002-6819(2020)-24-0001-10