氮肥运筹对杂交粳稻‘申优17’主要品质性状效应分析

王新其，程 灿，方 军，朱元宏，曹黎明∗

(1 上海市农业科学院作物育种栽培研究所，上海201403；2 上海青浦现代农业园区发展有限公司，上海201717)

王新其，程灿，方军，等.氮肥运筹对杂交粳稻‘申优17’主要品质性状效应分析[J].上海农业学报，2020，36(4)：25-30

水稻是我国主要粮食作物之一，国内有60%以上的人口以稻米为主食[1-2]。 近年来，随着人们生活水平提高及饮食结构调整，对优质型稻米的需求量日益增大，优质稻米的研究与生产成为广大科技工作者们的关注热点[2-7]。 稻米品质是个复杂的综合性状，大量研究表明，稻米品质性状主要受控于品种的遗传基因，但环境条件和栽培措施(播期、播栽密度、种植模式、肥料运筹、水分管理等)对稻米品质的形成影响较大[2-8]。 其中，氮肥对水稻品质形成极为重要。 朱大伟[3]认为，稻米加工品质随着施氮量增加而改善，适当施氮可改善稻米的外观品质。 朱邦辉等[6]研究认为，稻米的加工品质随施氮量的增加呈现先增加后减小的趋势，精米蛋白质含量呈增加趋势。 胡群等[7]认为，稻米的加工品质均随着穗肥氮后移而下降。但以往研究多集中在优质常规稻品种，而关于杂交粳稻则鲜见报道[8-9]。 为更好地发挥优质杂交粳稻潜力，本研究选用早熟优质、高产杂交粳稻新品种‘申优17’，通过分析氮肥运筹对该品种稻米品质的效应，以期为杂交粳稻优质化高产栽培的氮肥运筹提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验区域概况

试验地点位于青浦区现代农业园区内，前茬为小麦，土壤肥力均衡。 土壤全氮、全磷、全钾含量分别为2.16 g∕kg、0.72 g∕kg、17.23 g∕kg，土壤为青紫泥土，有机质含量39.12 g∕kg。 速效N、有效P、速效K 含量分别为143 mg∕kg、14.2 mg∕kg、112.7 mg∕kg，pH 为6.9。 供试品种为早熟优质高产杂交粳稻新品种‘申优17’，由上海市农业科学院作物育种栽培研究所选育。

1.2 试验设计

1.2.1 试验处理

试验采用单因素随机区组设计，不同氮肥量施用为A 因素处理，设6 个纯氮水平(A0—A5)，分别为90 kg∕hm2、180 kg∕hm2、210 kg∕hm2、240 kg∕hm2、270 kg∕hm2和300 kg∕hm2；基蘖肥和穗肥的氮肥配比为B因素处理，设5 个配比水平(B1—B5)，分别为5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和9∶1。 重复3 次，共33 个小区，随机排列。 小区面积3 m×7 m=21 m2。 每小区用包膜的塑料隔板分隔，单排单灌，防止小区间渗透串肥，试验田块四周均设置保护行。

1.2.2 肥料运筹

A 因素处理试验中，基蘖肥与穗肥配比为7∶3，基蘖肥中基肥统施纯氮90 kg∕hm2(BB 肥187.5 kg∕hm2+尿素93 kg∕hm2)，栽插活棵后统施返青肥纯氮24 kg∕hm2(碳铵)，1 周后，按各处理量追施分蘖肥(BB 肥)，穗肥则按各处理纯氮量的30%一次施入，其中A0 处理只施用基肥，无追肥施入； B 因素处理试验中，每处理纯氮施用量均为270 kg∕km2，基肥和返青肥(分蘖肥1)施用同A 因素试验，分蘖肥2(BB 肥)按试验处理配比追施，穗肥中促花肥与保花肥比为6∶4，具体施用方案参见表1。 复合BB 肥选用上海申花牌水稻专用BB 肥(总养分含量42%，N∶P2O5∶K2O=24∶8∶10)，由上海惠尔利农资有限公司生产。

表1 基蘖肥和穗肥氮配比试验方案Table 1 Fertilizer scheme for the nitrogen ratio test of basal tillering fertilizer and panicle fertilizer kg·hm -2

1.3 种植管理

水稻种子经浸种催芽后于2018 年5 月25 日秧盘播种，6 月16 日机插移栽。 栽插行距为25 cm，株距14 cm，每穴栽插3—4 株，基本苗为75 万—90 万株∕hm2。 机插机器选用洋马VP9D25 插秧机，一次栽插9行。 在机插后返青活棵前拉线分隔小区。 水浆管理苗期以湿润为主，中后期干湿交替。 浸种催芽药剂、病虫草害防治管理同移栽稻常规生产。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 稻米加工品质

采用飞穗JGMJ8098 稻谷精米检测机。

1.4.2 稻米外观品质测定

经稻谷精米后采用以色列“种子性状分析仪-Vibe QM3”，配以Vibe QM3 rice analyzer 软件检测分析。

1.4.3 稻米粉样预处理

稻米样品经旋风式磨粉机碾磨后(美国DICKEY-john1500 谷物粉碎机)，过100 目(孔径为0.150 mm)筛网。 测定前，各样品在恒湿柜中稳定24 h 以上，使含水量稳定在13.0%左右，备用。

1.4.4 稻米胶稠度和食味值等测定

胶稠度按照农业部部颁标准方法测定。 食味值采用北京东孚久恒仪器有限公司与日本佐作公司合作研发的JSWL 大米食味仪测定，检测精度符合GB∕T 24895—97 要求，直接读取食味值、蛋白质和直链淀粉含量值，重复3 次，取其平均值。

1.5 数据统计

试验数据整理汇总后采用DPS v7.05 版系统软件统计分析，利用Excel 2007 软件进行相关性计算及图形绘制。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对稻米加工品质的影响

稻谷加工品质是衡量稻米品质综合性状优劣的重要指标。 氮肥与出糙率、精米率和整精米率均呈正相关，在等氮(240 kg∕hm2)条件下，穗肥氮占比与之呈负相关，但均未达到显著水平(表2)。 由此表明，氮肥施用增加，可提高稻米的出糙率、精米率和整精米率，但同等氮肥条件下后期穗肥氮占比提高则会降低碾米品质。 氮肥和穗肥氮占比各处理的外观品质出糙率、精米率和整精米率的变异系数依次仅为0.65%、1.34%、1.81%、0.58%、2.19%、2.92%。 综上，氮肥运筹对稻米加工品质影响较小。

表2 氮肥运筹对稻米加工品质的影响Table 2 The effect of nitrogen management on rice processing quality

2.2 氮肥运筹对稻米外观品质的影响

外观品质优劣直接影响到稻米的商品价值。 氮肥与稻米外观品质的粒长(GL)、粒宽(GW)呈正相关、与长宽比(GLW)呈负相关，但均未达到显著水平。 穗肥氮占比与稻米的GL、GW 和GLW 均呈正相关，其中，与GL 和GW 相关系数分别达到了极显著和显著水平；氮肥与稻米的垩白率(CR)呈显著负相关，当氮肥量在133.4 kg∕hm2时，CR 理论值最高，为61.24%。 但穗肥氮占比与CR 和垩白度(CD)均呈现正相关关系，其中穗肥氮占比与CR 的相关性达到显著水平，随着后期穗肥氮占比增加，其籽粒外观的垩白率直线上升(图1)。 综上，杂交粳稻‘申优17’的外观品质易受氮肥调控。 施氮量增加会降低稻米CR，但后期增加穗肥氮施用对稻米的CR 和CD 产生正向作用。 因此，控制杂交粳稻‘申优17’总氮量和优化后期穗肥量比例可有效调控稻米外观品质。

2.3 氮肥施用对稻米理化蒸煮品质影响

直链淀粉含量(AC)与氮肥呈负向相关，氮肥施用量增加，其稻米AC 降低(图2)，在施氮量为318 kg∕hm2时，AC 理论值最低，为15.04%。 在水稻全生育期内同等氮量条件下(240 kg∕hm2)，AC 与穗肥氮占比也存在负向关系(图2)，即穗肥占比增加，其AC 呈下降趋势，但变化范围较小，当后期穗肥氮占比52.6%时，AC 理论最低值，为15.61%。 由此表明，氮肥的增加和在氮肥等量条件下，氮肥后移均会降低AC 值，处理间的AC 值差异较小，在1%—2%。

氮素对稻米淀粉胶稠度(GC)则没有明显相关性，但氮肥施用为270 kg∕hm2时，GC 最高，为79 mm；在等氮量240 kg∕hm2条件下，GC(Y)与穗肥氮占(x)比呈现二次曲线关系，YGC= -0.016 9x2+1.131 0x+57.933 3(R2= 0.902 3∗)。 当后期穗肥氮占比达到33.46%时，GC 理论值最高，为76.86 mm。 试验结果显示，籽粒淀粉GC 随穗肥氮占比递增，占比为30%时，GC 最高，达78.33 mm，之后逐渐下降，其结果与理论估算基本吻合。

氮肥对稻米的蛋白质含量(PC)有明显促进作用(图3)，随着氮肥增加，PC 逐渐增加，氮肥量为287.25 kg∕hm2时，蛋白质含量最高，为8.69%，之后缓慢下降。 在等氮量240 kg∕hm2条件下，穗肥氮占比与蛋白质含量呈现正向关系，穗肥氮占比提高，PC 逐渐增加。 由此表明，氮肥水平的增加和后期穗肥氮占比均会提高稻米籽粒蛋白质含量。

2.4 氮肥处理对稻米食味值的影响

氮肥运筹对稻米食味值(TV)具有明显影响(图4)。 稻米食味值与氮素水平呈负向相关，随着氮肥水平增加，TV 逐渐下降，氮肥施用量为257 kg∕hm2时，食味值理论值最低，为84.45。 食味值与穗肥氮占比则呈二次曲线关系，随着穗肥氮占比由低到高，食味值逐渐升高，至穗肥氮占比30%时，食味值最高，为83.0，之后又逐渐下降。 由此可见，降低氮肥的施用量有助于提高稻米食味值。 在一定氮肥施用量条件下，适宜穗肥氮占比有利于食味值增加，但提高程度有限。

3 讨论

氮肥是水稻生长不可或缺的重要营养元素，是提高水稻产量和调控品质性状重要因素[5-8]。 本试验在氮素基蘖肥与穗肥7∶3条件下，增加氮肥施用可对杂交粳稻‘申优17’稻米的加工品质有一定改善作用，该结果与以往的研究结果基本一致[2-3，5，10-11]，但与陆春泉[12]研究报道恰好相反。 在总氮量(240 kg∕hm2)条件下，提高后期穗肥氮占比则会降低加工品质，该结果与陆春泉等[12]基本一致，但与朱大伟等[3]结论相反。 有关氮肥对稻米外观品质的影响，本试验显示，增加氮肥会降低垩白率，但对垩白度无明显规律。后期增加穗肥氮提高了稻米垩白率和垩白度，降低了稻米外观品质。 但多数研究认为施氮量增加，垩白粒率与垩白度呈上升趋势[2，6，14]，但也有不少研究表明，增施氮肥会降低稻米的垩白粒率与垩白度[8，10，13，15]。

有关氮肥运筹对稻米蛋白质和直链淀粉含量的影响，本研究结果与以往的研究结论较为一致[3，6-13，15-17]，增施氮肥和后期穗肥氮比重可有效增加蛋白质含量，降低直链淀粉含量。 但胶稠度随氮肥和穗肥氮递增均呈现倒“V”型趋势，该结果与众多报道不一，但与李刚[13]结果较为一致。 这主要与试验所处地区环境、品种遗传背景、稻米籽粒胚乳性状三倍体及胚乳直感特殊的遗传行为及栽培措施差异等因素有关。

食味品质是稻米品质的主要组成部分，也是品质育种实践中的关注点。 本研究采用食味仪来测定稻米食味值，结果显示，稻米食味值与氮肥和后期穗肥氮比例均呈现二次曲线关系，增加氮肥，食味值逐渐下降，后期穗肥氮增加，食味值呈现先增后降的特点，该结果与陈莹莹等[18]、张俊国等[19]研究结果基本一致。

综上所述，氮肥运筹对稻米品质的调控作用明显，但受品种和种植区域环境差异的影响较大[20]。 本研究初步探明了氮肥运筹对杂交粳稻‘申优17’的主要品质性状效应规律，但对品质性状间的相互关系尚未作进一步分析。 后续将进一步探明氮肥运筹优化条件下，稻米品质性状间相互关系，旨在为杂交粳稻的优质化生产起到指导作用。