氮肥追施量对香稻1601 品质和淀粉RVA 谱特征值的影响

郭 涛，王海凤，薛 芳，房文文，姜艳芳，张焕霞，林香青，张士永*

（山东省水稻研究所/山东省水稻工程技术研究中心，济南 250100）

水稻（Oryza sativa L.）是我国重要的粮食作物，其产量约占我国谷物产量的50%。 氮素是水稻生产中最重要的营养元素， 氮肥的合理施用是水稻高产和优质的关键［1］。 合理的氮肥施用不仅可提高水稻产量、 改善品质， 而且减少氮肥的浪费、降低对环境的污染，并能有效降低生产成本。随着人们生活水平的不断提高， 对稻米品质的要求越来越高，特别是食味品质和营养品质。稻米中80%～90%是淀粉，淀粉的特性是稻米品质特别是食味品质的最主要因素。

水稻淀粉RVA 谱特征是评价稻米品质的重要指标，与蒸煮食味品质关系密切。 舒庆尧等［2］是国内较早开展了淀粉RVA 谱特征与食味品质关系相关研究工作， 认为食味品质较好品种的RVA 谱崩解值较大，而消减值较小；米饭硬度与消减值极显著正相关，而米饭黏性恰好相反，与消减值和回复值呈显著负相关。李敏等［3］考察了长江中下游地区3 种生育类型46 个常规粳稻品种不同施氮水平下淀粉RVA 谱特性，研究发现，不同类型品种对氮肥的响应不同，随着氮肥水平升高，峰值黏度、崩解值逐渐下降，消减值、糊化温度逐渐升高，而热浆黏度、最终黏度和回复值变化无明显规律。 将各性状进行相关分析，建立食味值与性状的回归方程，能较好的预测稻米食味值，使RVA 对稻米食味的评价定量化。赵国珍等［4］研究发现，施氮量和栽插密度也可对云粳30 号淀粉RVA 谱特性产生影响，两者共同影响下，变异大小依次是消减值＞崩解值＞热浆黏度＞最高黏度＞最终黏度＞到达最高黏度时间＞开始糊化温度。

香稻1601 是山东省水稻研究所选育的粳型香稻新品系，具有食味品质优、香味浓郁、适应性广等特点。 氮肥过量施用会导致稻米食味品质降低， 但稻米淀粉RVA 谱特性的变化规律还未明确。 本研究以香稻1601 为供试材料，开展氮肥用量试验， 研究氮肥施用量对其营养食味品质和淀粉RVA 谱特性的影响， 旨在优化香稻1601 的氮肥施用技术，为该品种在黄淮稻区实现“减肥提质增效”生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2016～2017 年在山东省水稻研究所试验基地进行。 试验地为重黏土，肥力中等，试验不施底肥。 供试水稻材料为香稻1601，5 月12 日前后播种，6 月27 日前后移栽，穴行距为16 cm×26 cm，每穴3～4 苗，即1.6 万穴/667 m2，基本苗6～8万/667 m2。10 月10 日前后水稻成熟后，按小区分别收获，室温放置3 个月，待品质稳定后测定各项指标， 调查氮肥施用量对香稻1601 品质和淀粉RVA 谱特征值的影响。

1.2 试验设计

试验设6 个氮素水平处理， 分别为N0（0，CK）、N1（69 kg／hm2）、N2（138 kg／hm2）、N3（207 kg／hm2）、N4（276 kg／hm2）和N5（345 kg／hm2），追施尿素分别于7 月6 日、7 月19 日、7 月28 日分三次施入，三次施肥比例为3：5：2。 采用随机区组试验设计，3 次重复，小区面积13.33 m2。 小区间田埂用塑料薄膜包裹，各小区独立排灌。整个生育期内防虫、除草、防病同常规大田管理。

1.3 测定指标及分析方法

1.3.1 食味值及蛋白质含量、 直链淀粉含量 用上海青浦绿洲检测仪器有限公司生产的锋速LTJM160 型精米机分别将材料加工成精米， 采用日本佐竹公司生产的RCTA-11A 型食味仪测定，其标准米样食味值82、蛋白质含量7.9%、直链淀粉含量18.4%、水分含量14.3%，两次重复。

1.3.2 淀粉RVA 测定 样品用旋风磨粉机将精米打成粉末，过100 目筛子后备用。

采用澳大利亚Newport Scientific 公司生产的Super 3 型RVA（rapid viscosity analyzer）快速测定，用TWC （thermal cycle for windows）配套软件分析数据。按照美国谷物化学家协会（AACC）规程（1995-61-02）和RACI 标准方法，程序如下：分别称取含水量在12.0%的样品3.00 g， 放入罐子，加蒸馏水25.00 ml；将罐子放入仪器，50 ℃保持1 min， 以11.84℃·min-1的速度上升至95 ℃（3.8 min），保持2.5 min，再以11.84 ℃·min-1的速度下降至50 ℃，并保持1.4 min。 搅拌器的转动速度在起始10 s 内为960 r·min-1，之后保持在160 r·min-1。

1.3.3 RVA 谱性状指标 稻米RVA 用峰值黏度（Peak viscosity，PKV）、 热 浆 黏 度 （Hot paste viscosity，HPV）、 冷胶黏度 （Cool paste viscosity，CPV）、崩解值（Breakdown viscosity，BDV，峰值黏度-热浆黏度）、消减值（Setback viscosity，SBV 冷胶 黏 度- 峰 值 黏 度）、 回 复 值（Consistence viscosity，CSV， 冷胶黏度-热浆黏度）6 个指标，黏滞性单位为cP （centiPoise），同时记录起始糊化温度（Pasting temperature， PaT）和峰值时间（Peak time， PeT）。

1.4 统计分析

相关数据用 Excel 2007 和 IBM SPSS Statistics19 分析软件进行处理。 两年试验材料的RVA 谱各处理间指标值变化趋势一致， 因此，以2017 年数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥追施量对香稻1601 品质性状、蛋白质含量和食味值的影响

由表1 可见，香稻1601 的糙米率对氮肥施用量不敏感，处理间无显著差异；随着氮肥追施量的增加， 精米率和整精米率均呈减小的趋势，N0 处理精米率最高， 为66.7%， N4 处理精米率最低，为62.7%，N1-N5 处理间差异不显著；N0 处理的整精米率最高，为63.1%，与N2、N3 处理无显著差异，N1-N5 处理间无显著差异。 结果表明，在合理的施氮条件下，香稻1601 加工品质均较好。随着氮肥追施量的增加，香稻1601 垩白粒率呈显著升高趋势，N0 的垩白粒率最低，为6.7%，N5 的最高，为22.3%。这表明，香稻1601 外观品质整体较好， 正常施用氮肥可以获得外观品质符合国标三级的优质米；氮肥减施20%以上可获得外观品质符合国标二级以上的优质米。

随着氮肥追施量的增加，香稻1601 蛋白质含量先升高后降低，N4 处理下蛋白质含量最高，达到9.3%， 但与N5 处理间的蛋白质含量差异不显著。 直链淀粉含量也随着氮肥追施量的增加呈下降趋势，N0 和N1 处理的直链淀粉含量分别为18.4%和18.7%，与其他处理间差异显著。 这与郭涛等［5］结果不同，表明不同品种直链淀粉含量对氮肥响应存在差异。

随着氮肥追施量的增加， 香稻1601 食味值呈下降趋势，N1 处理下的食味值最高（83.0），与N0 和N2 处理下的食味值无显著差异；N3、N4和N5 处理间的食味值无显著差异。 试验结果表明，合理施用氮肥可以获得食味品质优良的香稻1601 大米。

表1 不同氮肥追施量对香稻1601 加工品质、外观和食味品质的影响

2.2 不同氮肥追施量对香稻1601 淀粉RVA 特征值的影响

由表2 可知，随着氮肥追施量的增加，峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度均呈下降趋势，但变化规律不完全相同， 峰值黏度由高到底依次为N0＞N1＞N2＞N5＞N3＞N4； 热浆黏度由高到低依次为N0＞N1＞N5＞N2＞N3＞N4； 冷胶黏度由高到低依次为N0＞N1＞N3＞N2＞N5＞N4。消减值均为负值，变化无明显规律， 由大到小依次是N0＞N3＞N1＞N5＞N4＞N2。而崩解值变化无明显规律，由高到低依次为N2＞N1＞N4＞N5＞N3＞N0。 糊化温度和峰值时间差异不显著。 不同氮肥施用量条件下到达峰值黏度的时间和开始糊化的温度无显著差异。

表2 不同氮肥追施量对香稻1601 淀粉RVA 特征值的影响

2.3 不同氮肥追施量的香稻1601 淀粉RVA 特征值与稻米外观品质和食味品质的相关性

相关分析表明，峰值黏度和冷胶黏度与稻米蛋白质含量均呈极显著负相关， 相关系数分别为-0.889 和-0.843， 与直链淀粉含量呈极显著正相关，相关系数分别为0.857 和0.837；与食味值呈极显著和显著正相关， 相关系数分别为0.896和0.763。 热浆黏度、 冷胶黏度和消减值与稻米垩白粒率呈显著或极显著负相关，相关系数分别为-0.755、-0.871 和-0.733。 蛋白质含量与食味值和直链淀粉含量呈极显著负相关， 与稻米垩白粒率呈极显著正相关。

表3 香稻1601 淀粉RVA 特征值与外观品质和食味品质的相关系数

3 小结与讨论

不同学者研究了氮肥施用量对稻米蒸煮品质的影响，一般认为，随着施氮量的增加，崩解值下降，回复值、消减值升高，糊化温度升高，稻米蒸煮食味品质变差［2-3］。 本试验也得到了相似的结果，增加氮肥施用量会增加香稻1601 的营养价值，同时导致垩白粒率增加、 食味值下降，RVA 谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度也呈下降趋势，但崩解值不同，随着氮肥施用量增加，先升高后降低， N2 条件下崩解值最大。 消减值均为负值， 但随着氮肥施用量增加无明显变化规律，N2条件下消减值最小。 米饭质地与RVA 谱特征值密切相关，米饭硬度与消减值显著正相关，相关系数0.902，与崩解值极显著负相关，相关系数为-0.772；米饭粘性则相反，与消减值和回复值的相关系数分别为-0.800 和-0.718。这表明，氮肥施用对不同水稻品种的淀粉RVA 会产生不完全相同的影响。

不仅施氮量会使淀粉RVA 谱特征值发生改变， 灌浆期温度也对稻米淀粉RVA 谱有很大影响。 聂秋生等［6］研究了温度与施氮量互作对稻米淀粉谱特性的影响，结果表明，高温降低了试验品种的峰值黏度、热浆黏度、崩解值和冷胶黏度，显著提高了消减值。 谢新华等［7］研究认为，氮肥施用会使糙米淀粉RVA 谱曲线整体下降。本试验得到基本一致的结果， 随着氮肥施用量增加， 香稻1601 的稻米蛋白质含量、直链淀粉含量、食味值都与RVA 谱特征值的相关性较为密切，尤其是峰值黏度和冷胶黏度。李刚等［8］研究认为，RVA 谱特征值与外观品质中的垩白粒率关系最密切， 垩白粒率与崩解值和消减值的相关系数分别为-0.43和0.40，本试验得到相同的试验结果，稻米垩白粒率与峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、消减值和回复值均呈负相关，而与崩解值呈正相关。

试验结果表明，在中氮条件下（N2，施纯氮138 kg／hm2）香稻1601 RVA 谱特征值最优，崩解值最大，消减值最小，过高或过低的氮肥水平均使RVA 谱变差， 表明氮肥对RVA 谱良好的调控作用， 合理的氮肥施用量是获得食味品质优良的香稻1601 大米的关键。