基本苗数和氮肥运筹对深两优19产量及稻米品质的影响

胡 杨,段 斌,何世界,扶 定,方 玲,李慧龙,霍二伟,沈光辉

(信阳市农业科学院,河南信阳 464000)

水稻是我国重要的粮食作物,其播种面积占我国粮食作物总面积的30%,但其产量接近我国粮食总产量的50%[1]。发展和优化水稻高产优质栽培技术,对我国粮食生产的高效持续发展具有重要作用[2]。随着人民生活水平的不断提高,我国水稻栽培已逐步由过去单一的追求高产,向高产、优质、高效、生态、安全5个方面综合目标转变,提升稻米品质越来越受到各方面的重视[3]。种植密度和氮肥管理作为水稻生产的2项主要栽培管理技术,备受研究者关注。稻米品质除由遗传控制外,还受栽培环境、肥水管理、贮藏加工等因素的影响[4],在影响稻米品质的环境因素中,氮素是调控稻米品质形成的关键因素[5-7]。氮素是影响水稻生产的重要因素,合理施氮不仅可以提高水稻氮素吸收利用效率,提高水稻的产量和品质,而且可以减少因过量施用氮肥造成的环境污染[8-9]。因此,为明确密度和氮肥水平对水稻分蘖动态、干物质积累量、产量构成和稻米品质的影响,笔者研究不同基本苗数和氮肥运筹对深两优19的分蘖动态、干物质积累量、产量构成和稻米品质的影响,以期为该品种在豫南地区优质高产栽培提供指导,为优质高产栽培技术提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料供试品种为信阳市农业科学院选育的深两优19(深08s×信丰19)。

1.2 试验设计试验于2020年在信阳市农业科学院试验田(114°05′E,32°07′N)进行,海拔为75.9 m。进行裂区试验设计,主区为N肥,副区为基本苗数,N肥设置4个水平:对照N0处理(0)、低氮水平N1处理(75 kg/hm2)、中氮水平N2处理(150 kg/hm2)、高氮水平N3处理(225 kg/hm2),分基肥和穗肥2次施入(基肥∶穗肥=6∶4);基本苗数量设3个处理,分别为低基本苗M1处理(33.3万株/hm2)、中基本苗M2处理(50.0万株/hm2)、高基本苗M3处理(66.7万株/hm2)。磷钾水平为每个处理施过磷酸钙(含P2O512%)656.25 kg/hm2、氯化钾(含K2O 60%)93.75 kg/hm2,磷钾肥作基肥一次性施入。每个小区面积13.34 m2,3个重复,各小区间均用隔离板隔开,保证单独排灌,避免串肥。

4月20日采用434孔育秧盘利用泥质法进行育秧,30 d后进行移栽。其他田间管理按照常规操作。

1.3 测定指标及方法

1.3.1分蘖数量及生育时期的调查记录。每个小区定点选取10穴作为观察点,分蘖期对分蘖数量进行调查。

1.3.2干物质积累量的测定。 分别于拔节期、齐穗期和成熟期,取代表性植株3穴将其连根拔出带回室内处理,剪根洗净后分别将叶片、茎鞘、穗(齐穗期和成熟期)分开装袋,并放进烘箱105 ℃ 杀青30 min,75 ℃下烘干至恒重,测定干物质量。

1.3.3产量及其构成因素。成熟期,每处理取样5株进行考种。考种项目包括穗数、穗粒数、结实率和千粒重;各小区单打单收,计算实际产量。

1.3.4稻米品质测定。水稻收获后脱粒,摊晒后储存90 d,待理化性质稳定后,按照中华人民共和国国家标准优质稻谷(GB/T 17891—2017)测定稻米品质指标。

1.4 数据分析采用Excel 2003和SPSS 19.0进行数据处理与方差分析。

2 结果与分析

2.1 基本苗数及氮肥运筹对分蘖动态的影响通过田间调查记载发现,不同处理的分蘖数量随着时间的推移出现先增加后降低的趋势(图1);相同的副区处理,随着施氮用量的增加,除对照外分蘖动态呈先增加后降低的趋势。相同的主区处理,随着基本苗的增加,分蘖高峰期呈现提前的趋势,且分蘖高峰期数量随着基本苗的增加而增加,说明在相同的肥料处理下,增加基本苗数量可加速分蘖高峰的到来。

图1 不同处理对深两优19群体茎蘖动态的影响Fig.1 Effects of different treatments on population tiller dynamics of Shenliangyou 19

2.2 基本苗数及氮肥运筹对干物质积累的影响由表1可知,各处理干物质积累随着时间推移逐渐增大,在成熟期达最大值,且各时期最大值都为M3N3处理,说明在一定范围内增加氮肥用量和增加基本苗数量可以提高干物质积累量。收获指数在M1N0处理达到最高值,M2基本苗处理条件下在中氮水平时最高,高基本苗(M3处理)条件下在低氮水平时较高,说明收获指数受基本苗数和氮肥水平双重影响。

表1 不同处理对深两优19干物质积累量的影响

2.3 基本苗数及氮肥运筹对产量及其构成因素的影响从表2可以看出,在低基本苗情况下,有效穗数随着氮肥用量的增加呈增加的趋势,在中、高基本苗条件下随氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在相同的施氮水平下,随着基本苗的增加呈增加的趋势;穗粒数方面,在不施氮情况下,穗粒数随基本苗数的增加呈先增加后降低的趋势,在低氮水平随着基本苗的增加呈降低的趋势,在中氮和高氮水平下呈先增加后降低的趋势;在结实率方面,在同一基本苗时,在低基本苗和高基本苗情况下,随着氮肥用量的增加出现降低的趋势,在同一施氮水平下,在对照、低氮和高氮水平下,随着基本苗的增加出现降低的趋势,在中氮水平下呈先增加后降低的趋势;千粒重方面,在低基本苗情况下,N1处理千粒重最大且和其他处理间有极显著差异,在中高基本苗水平下随着氮肥用量的增加出现先增加后降低的趋势,在相同基本苗情况下,除高氮水平下,随着基本苗的增加出现增加的趋势,其他处理均呈先增加后降低的趋势;产量方面,同一基本苗时,在低基本苗情况下,随氮肥用量的增加出现增加的趋势,在中高基本苗情况下,随着氮肥用量的增加呈现先增加后降低的趋势;在相同施氮水平下,除空白处理随着基本苗的增加呈现增加的趋势外,其他处理均呈先增加后降低的趋势。

2.4 基本苗数及氮肥运筹对稻米品质的影响从表3可以看出,在同一基本苗情况下,除整精米率的M3N3处理外,随着施氮量的增加,稻米的糙米率、精米率和整精米率呈先上升后下降的趋势,均在M2N2处理时达到最大值。但垩白度和垩白率随着施氮量的增加,表现出先降低后增加的趋势(M3处理条件下除外),在M2N2处理时达到最小值,说明在基本苗适中的时候一定范围内增加氮肥的用量可以提高糙米率、精米率和整精米率,降低垩白度和垩白率;在同一施氮水平下,糙米率和精米率随着基本苗的增加呈增加的趋势,说明在同一施氮水平下,适当增加基本苗,可以提高糙米率、精米率。

表3 不同处理对深两优19稻米品质的影响

直链淀粉含量在同一基本苗下均随着施氮量增加呈先下降后上升的趋势;同一施氮水平下,在空白对照和低氮水平下都随着基本苗的增加出现降低的趋势,在高氮水平下(N3)呈先降低后增加的趋势,胶稠度在68.7～85.0 mm,且在同一基本苗下随着施氮量的增加呈先增加后降低的趋势。由此可见,深两优19的外观品质、垩白率、垩白度、直链淀粉含量和胶稠度随着基本苗和氮肥用量的变化而变化。

3 讨论

3.1 基本苗数及氮肥运筹对分蘖的影响在水稻种植过程中,氮素是水稻高产的源泉,直接影响经济产量和效益[10],水稻在一定范围内随着氮肥用量的增加,产量也随之增加,且分蘖动态和分蘖成穗率均受氮肥用量的影响[11]。该研究中深两优19在分蘖动态方面,分蘖数量随着时间的推移出现先增加后降低的趋势,这与前人的结果一致[12],相同的副区处理条件下,随着施氮用量的增加,除对照外分蘖动态呈先增加后降低的趋势。相同的主区处理,随着基本苗的增加,分蘖高峰期呈现提前的趋势,且分蘖高峰期数量随着基本苗的增加而增加,说明在相同的肥料处理下,增加基本苗数量可加速分蘖高峰的到来。要想获得理想的产量必须控制基本苗数量和合理施用氮肥,过少会导致分蘖群体数量少,导致减产;过多会导致无效分蘖数量增加,造成养分的浪费,不利于光合作用的进行,进而影响产量,而且大量使用氮肥还会造成环境的污染。生产上,可以通过控制基本苗和氮肥用量,减少无效分蘖,增加有效分蘖,促进大穗的形成,为水稻高产提供保障。

3.2 基本苗数及氮肥运筹对产量和产量构成的影响关于氮肥对水稻产量及其构成因子的影响,较多研究者认为施用氮肥可增加有效穗数,提高结实率,从而增加籽粒产量[13-15]。该研究中各处理在低基本苗情况下,有效穗数随着氮肥用量的增加呈增加的趋势,在中、高基本苗情况下随氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在相同的施氮水平下,随着基本苗的增加呈现增加的趋势;穗粒数方面,相同施氮水平下,在不施氮情况下呈先增加后降低的趋势,在低氮水平随着基本苗的增加出现降低的趋势,在中氮和高氮水平下呈先增加后降低的趋势;在结实率方面,在低基本苗和高基本苗情况下,随着氮肥用量的增加呈降低的趋势,在中氮水平下,随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在相同施氮水平下,在对照、低氮和高氮水平下,随着基本苗的增加呈降低的趋势,在中氮水平下呈先增加后降低的趋势;千粒重方面,在低基本苗情况下,除了对照外,随施氮水平的增加呈增加的趋势,在中高基本苗水平下随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,在相同基本苗情况下,除高氮水平下,随着基本苗的增加呈增加的趋势,其他处理均呈先增加后降低的趋势;产量方面,在低基本苗情况下随氮肥用量的增加出现增加的趋势,在中高基本苗情况下,随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势;在相同施氮水平下,除空白处理随着基本苗的增加呈增加的趋势外,其他处理均呈先增加后降低的趋势,且M2N2处理产量最高。因此该品种在生产实践中,应合理控制氮肥用量和基本苗数量,发挥氮肥的最佳利用价值和控制适宜群体数量,提高经济效益,同时也能较少肥料的过多施用造成环境的污染。

3.3 基本苗数及氮肥运筹对稻米品质的影响稻米品质受遗传和环境双重因素影响[16-17],氮素是水稻生长中必不可少的营养素之一,但过多施用氮素不仅增加生产成本,而且会导致环境污染和稻米品质下降[18]。该研究结果表明,在加工品质方面,适当施用氮肥提高了稻米的糙米率、精米率和整精米率,在M2N2处理效果最好,这与张桂莲等[19]的研究结果一致,在同一施氮水平下,除肥料对照整精米率外,其他处理糙米率、精米率和整精米率都较低基本苗水平增加,说明在同一施氮水平下,适当增加基本苗,可以提高糙米率、精米率和整精米率。在稻米外观品质方面,在同一基本苗下垩白粒率在一定范围内随施氮量的增加而减小,这与金正勋等[20]的研究结果基本一致;金正勋等[20]研究认为,增施氮肥导致直链淀粉含量降低,胶稠度变短;张自常等[21]等研究认为,随着氮肥用量的增加,稻米直链淀粉含量降低,胶稠度增加,该研究表明,在同一基本苗下随着氮肥用量的增加,直链淀粉含量出现先降低后增加的趋势,胶稠度随氮肥用量的增加出现先增加后降低的趋势。造成研究结果有差异的原因,可能是品种不同、试验条件不同、和氮素水平设置的不同,因此氮肥水平对水稻产量和品质的影响是多方面的。在实际生产上,应针对不同地区和不同品种进行氮素合理的配置,以达到高产优质的目的。

4 结论

深两优19的分蘖动态、产量构成因素及稻米品质均受基本苗和氮肥水平的影响。生产上应综合考虑各方面的影响,合理控制其群体结构和运筹氮肥用量,发挥最大的经济效益,该研究根据结合分蘖动态、不同时期干物质积累量、产量的形成和稻米品质这些方面,得出当基本苗数控制在M2(50万株/hm2)、施氮量在N2(150 kg/hm2)处理时,综合效益最好,故生产实践中应以该标准指导深两优19的群体数量和氮肥用量。