秸秆还田下基肥减施对‘津原89’产量及品质的影响

张建民，杨永安，刘春林，李 翔，孙 洋，李志强

（天津市优质农产品开发示范中心，天津 301500）

秸秆是作物生长过程中的有机物储存库。作为农业生产的副产品，秸秆是重要的生物资源，其含有丰富的碳和氮等营养元素。水稻秸秆还田在培肥土壤和提高地力的同时，可以破解稻草焚烧造成的环境污染难题，促进养分利用循环。廖萍等研究认为，水稻秸秆还田可显著提高南方双季稻区土壤有机质含量和双季稻产量。但丁文金等研究认为，秸秆还田对早稻产量具有负效应，且对晚稻产量无显著影响。氮素是水稻生长发育和产量形成的重要营养元素，为了追求产量，生产上过量施用化肥特别是氮肥，导致了稻田土壤肥力下降及农业面源污染等负面问题。研究表明，随着施氮量的增加，不同品种水稻产量呈先增后降的趋势，不同施氮水平对籼粳稻结实率和千粒质量无显著影响，通过增加中熟粳稻穗粒数和穗数实现增产。因此，在水稻生产中，合理安排氮肥的施用时期及比例能提高水稻生理代谢活性，氮肥后移可促进叶片灌浆期生理代谢，防止叶片早衰，提高水稻产量；在秸秆全量还田下，基蘖肥氮与穗肥氮比例为7∶3时，可显著提高群体干物质积累量和产量。合理施氮能够显著提高水稻品质，水稻糙米率和精米率随施氮的增加而上升，适宜的穗肥比例可提高整精米率。胡群等认为，随着基蘖肥与穗肥比例的降低，稻米的糙米率、精米率和整精米率提高，直链淀粉含量和胶稠度下降。施氮肥可提高稻米淀粉和蛋白质含量，显著提高食味品质。天津市冬春季气温波动大，气温较低，对水稻秸秆直接还田后腐解具有较大影响，但目前关于秸秆沤肥后还田的相关报道较少。笔者采用大田试验，研究水稻秸秆全量还田下基肥减施对水稻产量及品质的影响，以期为天津市及相似生态区水稻生产、秸秆资源利用及合理施肥提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验设计

试验于2021年6—10月在天津市优质农产品开发示范中心（117°49′E，39°42′N）进行。试验品种选用‘津原89’，秸秆沤肥还田肥料，采用基肥减施比例单因素试验设计，机械整地时进行撒施底肥，为可丰复合肥（23-13-6），对照BF100%为600 kg·hm，其他处理减施10%基肥，分别设定BF-10%为540 kg·hm、BF-20%为480 kg·hm、BF-30%为420 kg·hm、BF-40%为360 kg·hm和BF-50%为300 kg·hm。4月5日浸种，4月10日播种、基质棚室育秧，5月2日机械移栽，穴距为20 cm×30 cm。5月25日、6月12日、6月23日、7月14日4次追施尿素（含氮量46%），施肥量105 kg·hm。大区设计，面积为4 330 m，重复3次。其他管理条件随大田管理措施进行。

1.2 测定指标及方法

1.2.1 产量及其构成因素 水稻成熟期每个大区选择3个点，每个点面积为100 m，小区收获机直接收获脱粒，PM-8188A测定含水量，折算14%安全含水量产量。测产点周围，每点连续收割20穴，带回室内考种，包括穴穗数、穗粒数、穗实粒数和千粒质量，计算穗数和结实率。

1.2.2 稻米品质 稻米碾米后用食味仪测定糙米和精米食味值。

（1）糙米率。称取300 g稻谷，将稻谷通过SY88-TH型袭谷机(韩国砻谷机械产业公司)进行碾磨，重复2次，将稻壳与枝梗捡择干净，得到糙米，称质量。

糙米率=M(糙米)/M(稻谷)×100%。

（2）精米率。称取200 g糙米，将糙米通过CBS-300型精米机(日本佐竹公司)，白度设置为5度，进行2次碾磨，得到精米，称质量。

精米率=M(精米)/M(糙米)×100%。

（3）食味品质。称取120 g左右糙米、精米，将仪器预热30 min，通过SATAKE型稻米食味计(日本佐竹公司)对食味品质进行测定，包括蛋白质、直链淀粉、脂肪酸度(糙米)、食味值。

1.3 数据处理与分析

采用SPSS 19.0进行数据方差分析，Excel做图。

2 结果与分析

2.1 产量及其构成因素

由图1可以看出，与BF100%处理产量（11.7×10kg·hm）相比，BF-10%、BF-20%、BF-30%、BF-40%、BF-50%处理产量分别提高4.5%，2.7%，5.9%，4.8%，2.4%，其中BF-30%处理产量最高达12.4×10kg·hm，但处理间差异均未达显著水平。

图1 基肥减施对‘津原89’产量的影响

由表1可以看出，与BF100%处理相比，基肥减施后，‘津原89’穗数呈波动性变化，其中BF-50%和BF-30%处理穗数增加5.6%，4.2%（P＞0.05），而BF-10%和BF-20%穗数减少8.9%，9.5%（P＞0.05），BF-40%穗数减少12.7%，差异达显著水平；BF-50%和BF-30%处理穗数与其他3个基肥减施处理差异亦达显著水平。基肥减施处理对‘津原89’穗粒数无显著的影响。BF-50%处理穗实粒数比BF100%显著减少9.5%，比其他基肥减施处理减少7.9%～11.8%（P＜0.05），BF-40%、BF-30%、BF-20%、BF-10%处理穗实粒数与BF100%间差异不显著。与BF100%处理相比，基肥减施使‘津原89’结实率降低0.4%～4.4%，BF-50%和BF-40%处理千粒质量分别降低2.1，0.3 g，而其他3个基肥减施处理提高0.2～0.4 g，但处理间差异均未达显著水平。

表1 基肥减施对‘津原89’产量的影响

2.2 出米率

由图2可以看出，‘津原89’糙米率和精米率高达81.4%～82.5%和72.3%～75.9%，基肥减施使糙米率提高0.29%～1.28%（P＞0.05），精米率提高1.08%～5.04%，BF-50%和BF-40%处理精米率与BF100%处理差异达显著水平。

图2 基肥减施对‘津原89’出米率的影响

2.3 稻米品质

由表2可知，‘津原89’糙米食味值高达53.3～56.8，基肥减施可使食味值提高1.88%～6.57%（P＞0.05）；基肥减施导致糙米蛋白质和直链淀粉含量分别降低2.88%～8.43%和1.05%～3.03%（P＞0.05），其中BF-40%处理的蛋白质含量与BF100%处理差异达显著水平；‘津原89’脂肪酸值在200～211 mg·kg，基肥减施对脂肪酸值无显著效应。

表2 基肥减施对‘津原89’糙米品质的影响

由表3可知，‘津原89’精米食味值高达47.3～47.8，基肥减施下精米食味值无变化；基肥减施导致精米蛋白质含量降低2.22%～5.78%，但处理间差异未达显著水平；基肥减施后，‘津原89’精米直链淀粉含量出现小幅波动，但整体上处理间差异均未达显著水平。

表3 基肥减施对‘津原89’精米品质的影响

3 结论与讨论

水稻秸秆沤肥还田作为重要秸秆利用方式，符合未来稻作绿色生产方向，可实现土壤肥力和水稻产量协同提高。施氮量影响水稻穗数、穗粒数、结实率和千粒质量等产量构成因素，进而影响水稻产量。左文刚等研究表明，秸秆还田条件下，配合氮肥前移可增加早稻穗粒数和结实率，但降低千粒质量。袁迎春等研究表明，紫云英还田情况下，水稻化肥减施10%～25%可显著提高水稻产量。本研究结果表明，秸秆沤肥前提下，基肥减施50%和30%，可增加‘津原89’穗数，基肥减施10%和20%，可减少穗数，基肥减施40%，穗数减少达显著水平；基肥减施对‘津原89’穗粒数无显著影响，但减少穗实粒数，其中基肥减施50%，穗实粒数减少达显著水平;基肥减施对‘津原89’结实率和千粒质量的影响均未达显著水平。由于产量构成因素直接的平衡关系，基肥减施可提高‘津原89’产量2.4%～5.9%，基肥减施30%，处理产量最高达12.4×10kg·hm。原因可能有以下几方面：一是试验基地土壤地力较高，在秸秆沤肥还田情况下，基肥减施对水稻的总养分需求并无显著影响；二是基肥减施变相改变了水稻养分基肥和追肥比例，提高了追肥比例，满足了水稻不同生育时期的养分需求，对产量无显著影响。但也有研究表明，秸秆还田条件下，要适当增加基肥中氮养分的比例，以满足秸秆腐解的需求，缓解土壤微生物与水稻植株争氮的情况。因此，在天津市及相似生态区，水稻秸秆还田下条件下，肥料运筹仍需要进一步研究。

生活中人们对稻米品质要求越来越高，品质的形成与品种特性、栽培技术和生态环境有重要关系。因此，水稻优质栽培成为重要的研究方向。氮素是影响水稻生长发育的重要营养元素，合理施氮是改善稻米品质的有效途径；适当增加施氮量，可提高水稻糙米率、精米率和整精米率，改善加工品质，但会增加稻米垩白，劣化外观品质。研究发现,秸秆还田搭配合理的氮肥运筹可以显著提高稻米品质，提高穗粒肥比例，显著改善稻米的加工品质和营养品质。本研究结果表明，秸秆沤肥条件下，基肥减施提高了‘津原89’的糙米率和精米率，且基肥减施40%～50%，可显著提高精米率。基肥减施降低了糙米和精米的蛋白质和直链淀粉含量，使‘津原89’糙米食味值提高1.88%～6.57%，但精米食味值无显著变化。这说明在本研究现有较高地力的水平下，基肥减施并不会对水稻品质的形成造成重大影响，这与陈莹莹等研究相互验证，即增加施氮量会降低稻米食味值，其原因可能是施氮增加提高了稻米直链淀粉和蛋白质含量，引起食味值降低。但刘月月等研究表明，秸秆还田条件下，随着基肥氮占比的降低，稻米糙米率和精米率呈先增后降的趋势，蛋白质含量提高而直链淀粉含量下降。刘月月等的研究结果与本研究结果相同之处在于基肥减施提高了糙米率和精米率，不同之处在于蛋白质含量的差异。本研究表现为蛋白质含量随基肥减施而降低，可能是生态点差异造成的。因此，研究秸秆还田与氮肥减施对稻米品质的影响，仍需从直链淀粉含量、淀粉结构、蛋白质含量及其组分分布等方面进行综合研究。

综上，在天津市现有水稻生产田基础地力较高的前提下，通过水稻秸秆沤肥还田实现水稻秸秆的生态化利用，同时适当减施基肥30%～50%，提高后期施肥比例，构建合理的高产群体，降低蛋白质和直链淀粉含量，进而实现水稻生产的肥料减施、水稻的高产和优质。