分蘗期氮水耦合對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

張麗微， 仲維君， 姜玉偉， 趙婷婷， 宋 澤， 錢永德， 姜沖沖

(黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院/黑龍江省普通高校寒地作物栽培技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江大慶 163319)

水稻是耗水量最多的作物，目前其耗水量占全國(guó)總用水量的54%左右，占農(nóng)業(yè)總用水量的65%以上[1]。隨著人們生活水平的提高，對(duì)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)米的需求也越來(lái)越大。因此，有關(guān)提高稻米產(chǎn)量及品質(zhì)的研究非常必要。有研究表明，在一定的水分脅迫范圍內(nèi)氮肥可起到“以肥調(diào)水”作用[2-3]。徐華平研究了不同生育階段水肥耦合的效應(yīng)，結(jié)果表明，在一定的生育階段，在灌溉方式上采用非充分灌溉并配合合理的施肥量，對(duì)水稻減產(chǎn)有很好的控制效果[4]。施肥是影響稻米食味品質(zhì)的最重要因素之一，其中氮素是水稻最重要的養(yǎng)分[5]。有專家認(rèn)為，在水稻栽培技術(shù)中，肥水運(yùn)籌對(duì)品質(zhì)有很大影響[3]。近年來(lái)，人們就土壤水分含量對(duì)水稻品質(zhì)的影響進(jìn)行了大量研究[6-8]，郭曉紅等研究了水分含量對(duì)米質(zhì)的影響[9-12]，而有關(guān)此方面的研究，由于難以對(duì)田間土壤水分有一個(gè)定量分析，因此在水分對(duì)優(yōu)質(zhì)米形成上未有一個(gè)確定結(jié)果，對(duì)形成優(yōu)質(zhì)米所需的土壤水分指標(biāo)也未形成定論。有研究表明，灌溉方式和氮肥水平對(duì)產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響具有明顯的互作效應(yīng)[1]，為提高肥料、水分利用率提供了科學(xué)依據(jù)，對(duì)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境具有重要的意義[13]。為此，本研究設(shè)置了不同施氮量及不同水層厚度2個(gè)因素，對(duì)水稻品質(zhì)和產(chǎn)量的影響進(jìn)行研究，旨在探討氮水耦合對(duì)水稻品質(zhì)的影響，為水稻的優(yōu)質(zhì)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為墾粳5號(hào)，主莖12葉，生育期134 d左右，需≥10 ℃活動(dòng)積溫2 450 ℃左右。供試土壤為白漿土，其中堿解氮的含量為279.65 mg/kg，有效磷的含量為 36.48 mg/kg，速效鉀的含量為120.43 mg/kg，有機(jī)質(zhì)的含量為4.30%，pH值為7.40。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2015年在黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)防雨棚內(nèi)進(jìn)行。采用盆栽試驗(yàn)，盆缽深40 cm，直徑31.5 cm，每盆裝過篩混勻的土8.5 kg。試驗(yàn)在分蘗期設(shè)施氮量、土壤水分管理(水層深度)2個(gè)因素，其中氮肥(N，純氮)設(shè)5個(gè)水平：N1為0、N2為17.25 kg/hm2、N3為34.5 kg/hm2、N4為 51.75 kg/hm2、N5為69 kg/hm2；土壤水分管理(S)設(shè)5個(gè)水平：S1為干旱(土壤水勢(shì)為-30 kPa)、S2為濕潤(rùn)(無(wú)水層，土壤水勢(shì)為0)、S3為水層深3 cm、S4為水層深5 cm、S5為水層深7 cm，在干旱及濕潤(rùn)處理的盆缽內(nèi)安裝真空表式土壤負(fù)壓計(jì)(中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所生產(chǎn))監(jiān)測(cè)土壤水分。共25個(gè)處理，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)4盆，每盆平均插秧4穴，每穴4苗。

試驗(yàn)中的肥料種類包括市售的46.4%尿素、50%硫酸鉀、重過磷酸鈣(43% P2O5)。施肥方法：鉀肥和磷肥按目前常規(guī)生產(chǎn)適宜水平施用，氮肥施用分配比例為基肥 ∶蘗肥 ∶調(diào)節(jié)肥 ∶穗肥= 40% ∶30% ∶10% ∶20%，其中60%鉀肥、100%磷肥用作基肥，基肥在攪漿前施入，攪入土中8～10 cm；40%鉀肥與20%氮肥作穗肥一同施入。幼穗分化初期(7月1日)復(fù)水5 cm，此后恢復(fù)常規(guī)管理。于9月末收獲。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

于成熟期根據(jù)平均莖數(shù)取樣4穴，進(jìn)行室內(nèi)考種。根據(jù)穗部性狀調(diào)查數(shù)據(jù)計(jì)算穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒質(zhì)量，計(jì)算理論產(chǎn)量。用德國(guó)生產(chǎn)的FOSS 1241近紅外谷物分析儀測(cè)定糙米的直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量。食味品質(zhì)用日本佐竹公司(SATAKE)生產(chǎn)的米飯食味計(jì)(STA1A)進(jìn)行測(cè)定米飯綜合食味評(píng)分。

1.4 數(shù)據(jù)分析處理

相關(guān)系數(shù)采用Microsoft Excel 2007有關(guān)程序求算，并作圖；差異顯著性比較采用SPSS 19.0處理并進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 分蘗期氮水耦合對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

由圖1可知，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量呈先升高后下降的趨勢(shì)，就肥料的平均效應(yīng)而言，產(chǎn)量以處理N3最高，但只與N5差異顯著。不同水分處理間比較顯示，處理S5最高，S3次之，再次是S4處理，三者間差異不顯著。說明肥料過低、過高均不利于產(chǎn)量的形成，水層過低直接影響產(chǎn)量積累。

由圖2中可以看出，N4S4產(chǎn)量最高，達(dá) 14 278.19 kg/hm2，其次是N3S3，達(dá)14 091.36 kg/hm2，二者差異不顯著，N1S2產(chǎn)量為8 104.14 kg/hm2，顯著低于前兩者，前2個(gè)處理產(chǎn)量分別比N1S2增長(zhǎng)76.18%、73.88%，說明施氮量×水分管理對(duì)產(chǎn)量影響顯著(P<0.01)。施氮量為 51.75 kg/hm2、水層為 5 cm 時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到最大值。

2.2 分蘗期氮水耦合對(duì)水稻品質(zhì)的影響

2.2.1 分蘗期氮水耦合對(duì)水稻碾磨品質(zhì)的影響 如圖3所示，N2和N4糙米率極顯著高于N1和N3，S1和S2極顯著低于與其他水分處理。由表1可知，以處理N4S4糙米率最高，其次是處理N2S5，糙米率分別比N2S1增加1.49%、1.24%。施氮量N4和N5的精米率與其他處理均達(dá)顯著或極顯著水平。處理S2和其他水分處理達(dá)極顯著水平。從表1中可以看出，以處理N4S4的精米率最高，處理N3S5次之，精米率分別比處理N3S2(最低)增加2.36%、2.08%。施氮量×水分管理的糙米率和精米率均存在極顯著的互作效應(yīng)(P<0.01)。灌溉水層厚度處理S2整精米率與其他處理達(dá)顯著水平。由表1可知，處理N2S5整精米率最高，其次為處理N4S4，整精米率分別比處理N5S2(最低)增加19.49%、19.15%。施氮量×水分間的互作效應(yīng)不明顯， 表明各處理的效應(yīng)不是各單因素效應(yīng)的簡(jiǎn)單疊加，互作時(shí)處理N4S4(施氮量為 51.75 kg/hm2、水層為5 cm)有利于碾磨品質(zhì)的提高，進(jìn)而提高水稻的商品價(jià)值。

表1不同處理對(duì)墾粳5號(hào)品質(zhì)的影響

2.2.2 分蘗期氮水耦合對(duì)水稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響 圖4顯示了不同處理對(duì)直鏈淀粉含量的影響，施氮量處理N2顯著低于N3，N4和S4值較低，其次是N2和S2，其中水分處理S4值最低。由表1可知，以處理N1S1值最高，處理N1S2次之，分別比處理N4S4值(最低)增加10.19%、8.29%。

由圖5可以看出，施氮量對(duì)蛋白質(zhì)含量均達(dá)極顯著水平，N2和S2最高，其次是N4和S4。水分處理S1和S5差異不顯著，其他處理間均達(dá)極顯著水平。由表1可知，處理N2S4最高，處理N2S5次之，蛋白質(zhì)的含量分別比處理N3S1(最低)增加11.54%、10.26%。在分蘗期氮水耦合對(duì)水稻營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)上，施氮量×水分間差異極顯著(P<0.01)，施氮量為 51.75 kg/hm2、水層為5 cm時(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)。

2.2.3 分蘗期氮水耦合對(duì)水稻食味品質(zhì)的影響 如圖6所示，施氮量處理N1顯著低于其他處理，水分處理S3顯著高于其他處理。從表1中可以看出，N1S1食味評(píng)分最高，其次是N1S2，食味評(píng)分分別比處理N1S4(最低)分別增加7.85%、6.12%。施氮量×水分間差異達(dá)到顯著水平(P>0.05)。

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)于分蘗期在氮水耦合條件下進(jìn)行，當(dāng)施氮量為51.75 kg/hm2、水層為5 cm時(shí)，產(chǎn)量達(dá)到了最高(14 278.19 kg/hm2)。有研究表明， 適當(dāng)增施氮肥可以減輕供水不足對(duì)產(chǎn)量的不利影響[1]。干旱時(shí)，施氮量為 34.5 kg/hm2處理下產(chǎn)量最高，濕潤(rùn)時(shí)在施氮量為 17.25 kg/hm2時(shí)最高， 但增施氮肥均使供水不足時(shí)的產(chǎn)量有所提高。這與土壤水分有限條件下增施氮肥可能會(huì)使作物水分脅迫加重，對(duì)產(chǎn)量造成不利的影響觀點(diǎn)不同[14]。研究表明，低限土壤水勢(shì)為-30 kPa時(shí)，產(chǎn)量高于淺水層，但增產(chǎn)不顯著[12]，這與本試驗(yàn)研究結(jié)果相同。在低氮和高氮條件下均會(huì)降低水稻產(chǎn)量[15-16]。本試驗(yàn)在一定范圍內(nèi)增施氮肥及水分脅迫均使整精米率有所提高，這與柯傳勇等研究觀點(diǎn)相同，分蘗期內(nèi)水分脅迫能提高稻米的整精米率[17]。大量研究表明，碾磨品質(zhì)受氮肥和灌水的影響，并普遍認(rèn)為增施氮肥可以提高糙米率、精米率及整精米率[18]，在輕度水分脅迫下，增施氮量后稻米的整精米率提高，但差異不明顯；余顯權(quán)等報(bào)道，土壤水分對(duì)米粒蛋白質(zhì)含量有明顯的影響[19-20]，本試驗(yàn)與以上研究結(jié)果相同。分蘗期重度干旱脅迫降低了碾磨品質(zhì)[21]，全生育期進(jìn)行土壤水勢(shì)下限-10 kPa的間歇灌溉時(shí)米飯食味評(píng)分值的提高；抽穗前控水，土壤水分脅迫整體上使加工品質(zhì)變劣[22]。解文孝等認(rèn)為，不同時(shí)期水分脅迫都會(huì)使稻米蛋白質(zhì)含量增加，直鏈淀粉含量降低，食味評(píng)分值總體表現(xiàn)為升高的趨勢(shì)[23]。本試驗(yàn)S1和S2的出米率均低于其他處理。本研究部分結(jié)果與前人結(jié)論一致，但也有結(jié)論相反的地方：對(duì)于營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)結(jié)果不相同，可能是分蘗期水分脅迫處理在分蘗期之后的水分補(bǔ)償作用，分蘗期水分脅迫及低氮肥最終導(dǎo)致N1S1的米飯食味評(píng)分值最高。水稻墾粳5號(hào)在氮水耦合的作用下，處理 N4S4(施氮量為51.75 kg/hm2、水層為5 cm)的出米率高，直鏈淀粉含量最低。N4和S4處理下營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)好。N1S1(施氮量為0 kg/hm2、水層為土壤水勢(shì)為-30 kPa)食味評(píng)分最高，但與其他處理差異不明顯。由于水稻品質(zhì)優(yōu)劣與其產(chǎn)量相關(guān)，且本試驗(yàn)品種單一，氮肥及土壤水分配置對(duì)水稻品質(zhì)的作用有待于進(jìn)一步探討。

由本研究可以看出，分蘗期氮水耦合對(duì)墾粳5號(hào)的產(chǎn)量和品質(zhì)有顯著影響，施氮量為51.75 kg/hm2、水層為5 cm時(shí)，產(chǎn)量及品質(zhì)為佳。

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