氮肥運(yùn)籌對(duì)雜交粳稻‘申優(yōu)17’主要品質(zhì)性狀效應(yīng)分析

王新其，程 燦，方 軍，朱元宏，曹黎明?

(1 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所，上海201403；2 上海青浦現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)發(fā)展有限公司，上海201717)

王新其，程燦，方軍，等.氮肥運(yùn)籌對(duì)雜交粳稻‘申優(yōu)17’主要品質(zhì)性狀效應(yīng)分析[J].上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2020，36(4)：25-30

水稻是我國(guó)主要糧食作物之一，國(guó)內(nèi)有60%以上的人口以稻米為主食[1-2]。 近年來(lái)，隨著人們生活水平提高及飲食結(jié)構(gòu)調(diào)整，對(duì)優(yōu)質(zhì)型稻米的需求量日益增大，優(yōu)質(zhì)稻米的研究與生產(chǎn)成為廣大科技工作者們的關(guān)注熱點(diǎn)[2-7]。 稻米品質(zhì)是個(gè)復(fù)雜的綜合性狀，大量研究表明，稻米品質(zhì)性狀主要受控于品種的遺傳基因，但環(huán)境條件和栽培措施(播期、播栽密度、種植模式、肥料運(yùn)籌、水分管理等)對(duì)稻米品質(zhì)的形成影響較大[2-8]。 其中，氮肥對(duì)水稻品質(zhì)形成極為重要。 朱大偉[3]認(rèn)為，稻米加工品質(zhì)隨著施氮量增加而改善，適當(dāng)施氮可改善稻米的外觀品質(zhì)。 朱邦輝等[6]研究認(rèn)為，稻米的加工品質(zhì)隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì)，精米蛋白質(zhì)含量呈增加趨勢(shì)。 胡群等[7]認(rèn)為，稻米的加工品質(zhì)均隨著穗肥氮后移而下降。但以往研究多集中在優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種，而關(guān)于雜交粳稻則鮮見(jiàn)報(bào)道[8-9]。 為更好地發(fā)揮優(yōu)質(zhì)雜交粳稻潛力，本研究選用早熟優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)雜交粳稻新品種‘申優(yōu)17’，通過(guò)分析氮肥運(yùn)籌對(duì)該品種稻米品質(zhì)的效應(yīng)，以期為雜交粳稻優(yōu)質(zhì)化高產(chǎn)栽培的氮肥運(yùn)籌提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于青浦區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)內(nèi)，前茬為小麥，土壤肥力均衡。 土壤全氮、全磷、全鉀含量分別為2.16 g∕kg、0.72 g∕kg、17.23 g∕kg，土壤為青紫泥土，有機(jī)質(zhì)含量39.12 g∕kg。 速效N、有效P、速效K 含量分別為143 mg∕kg、14.2 mg∕kg、112.7 mg∕kg，pH 為6.9。 供試品種為早熟優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交粳稻新品種‘申優(yōu)17’，由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所選育。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，不同氮肥量施用為A 因素處理，設(shè)6 個(gè)純氮水平(A0—A5)，分別為90 kg∕hm2、180 kg∕hm2、210 kg∕hm2、240 kg∕hm2、270 kg∕hm2和300 kg∕hm2；基蘗肥和穗肥的氮肥配比為B因素處理，設(shè)5 個(gè)配比水平(B1—B5)，分別為5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和9∶1。 重復(fù)3 次，共33 個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列。 小區(qū)面積3 m×7 m=21 m2。 每小區(qū)用包膜的塑料隔板分隔，單排單灌，防止小區(qū)間滲透串肥，試驗(yàn)田塊四周均設(shè)置保護(hù)行。

1.2.2 肥料運(yùn)籌

A 因素處理試驗(yàn)中，基蘗肥與穗肥配比為7∶3，基蘗肥中基肥統(tǒng)施純氮90 kg∕hm2(BB 肥187.5 kg∕hm2+尿素93 kg∕hm2)，栽插活棵后統(tǒng)施返青肥純氮24 kg∕hm2(碳銨)，1 周后，按各處理量追施分蘗肥(BB 肥)，穗肥則按各處理純氮量的30%一次施入，其中A0 處理只施用基肥，無(wú)追肥施入； B 因素處理試驗(yàn)中，每處理純氮施用量均為270 kg∕km2，基肥和返青肥(分蘗肥1)施用同A 因素試驗(yàn)，分蘗肥2(BB 肥)按試驗(yàn)處理配比追施，穗肥中促花肥與保花肥比為6∶4，具體施用方案參見(jiàn)表1。 復(fù)合BB 肥選用上海申花牌水稻專(zhuān)用BB 肥(總養(yǎng)分含量42%，N∶P2O5∶K2O=24∶8∶10)，由上?；轄柪r(nóng)資有限公司生產(chǎn)。

表1 基蘗肥和穗肥氮配比試驗(yàn)方案Table 1 Fertilizer scheme for the nitrogen ratio test of basal tillering fertilizer and panicle fertilizer kg·hm -2

1.3 種植管理

水稻種子經(jīng)浸種催芽后于2018 年5 月25 日秧盤(pán)播種，6 月16 日機(jī)插移栽。 栽插行距為25 cm，株距14 cm，每穴栽插3—4 株，基本苗為75 萬(wàn)—90 萬(wàn)株∕hm2。 機(jī)插機(jī)器選用洋馬VP9D25 插秧機(jī)，一次栽插9行。 在機(jī)插后返青活棵前拉線(xiàn)分隔小區(qū)。 水漿管理苗期以濕潤(rùn)為主，中后期干濕交替。 浸種催芽藥劑、病蟲(chóng)草害防治管理同移栽稻常規(guī)生產(chǎn)。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 稻米加工品質(zhì)

采用飛穗JGMJ8098 稻谷精米檢測(cè)機(jī)。

1.4.2 稻米外觀品質(zhì)測(cè)定

經(jīng)稻谷精米后采用以色列“種子性狀分析儀-Vibe QM3”，配以Vibe QM3 rice analyzer 軟件檢測(cè)分析。

1.4.3 稻米粉樣預(yù)處理

稻米樣品經(jīng)旋風(fēng)式磨粉機(jī)碾磨后(美國(guó)DICKEY-john1500 谷物粉碎機(jī))，過(guò)100 目(孔徑為0.150 mm)篩網(wǎng)。 測(cè)定前，各樣品在恒濕柜中穩(wěn)定24 h 以上，使含水量穩(wěn)定在13.0%左右，備用。

1.4.4 稻米膠稠度和食味值等測(cè)定

膠稠度按照農(nóng)業(yè)部部頒標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定。 食味值采用北京東孚久恒儀器有限公司與日本佐作公司合作研發(fā)的JSWL 大米食味儀測(cè)定，檢測(cè)精度符合GB∕T 24895—97 要求，直接讀取食味值、蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量值，重復(fù)3 次，取其平均值。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理匯總后采用DPS v7.05 版系統(tǒng)軟件統(tǒng)計(jì)分析，利用Excel 2007 軟件進(jìn)行相關(guān)性計(jì)算及圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米加工品質(zhì)的影響

稻谷加工品質(zhì)是衡量稻米品質(zhì)綜合性狀優(yōu)劣的重要指標(biāo)。 氮肥與出糙率、精米率和整精米率均呈正相關(guān)，在等氮(240 kg∕hm2)條件下，穗肥氮占比與之呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)到顯著水平(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，但同等氮肥條件下后期穗肥氮占比提高則會(huì)降低碾米品質(zhì)。 氮肥和穗肥氮占比各處理的外觀品質(zhì)出糙率、精米率和整精米率的變異系數(shù)依次僅為0.65%、1.34%、1.81%、0.58%、2.19%、2.92%。 綜上，氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米加工品質(zhì)影響較小。

表2 氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米加工品質(zhì)的影響Table 2 The effect of nitrogen management on rice processing quality

2.2 氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米外觀品質(zhì)的影響

外觀品質(zhì)優(yōu)劣直接影響到稻米的商品價(jià)值。 氮肥與稻米外觀品質(zhì)的粒長(zhǎng)(GL)、粒寬(GW)呈正相關(guān)、與長(zhǎng)寬比(GLW)呈負(fù)相關(guān)，但均未達(dá)到顯著水平。 穗肥氮占比與稻米的GL、GW 和GLW 均呈正相關(guān)，其中，與GL 和GW 相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到了極顯著和顯著水平；氮肥與稻米的堊白率(CR)呈顯著負(fù)相關(guān)，當(dāng)?shù)柿吭?33.4 kg∕hm2時(shí)，CR 理論值最高，為61.24%。 但穗肥氮占比與CR 和堊白度(CD)均呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，其中穗肥氮占比與CR 的相關(guān)性達(dá)到顯著水平，隨著后期穗肥氮占比增加，其籽粒外觀的堊白率直線(xiàn)上升(圖1)。 綜上，雜交粳稻‘申優(yōu)17’的外觀品質(zhì)易受氮肥調(diào)控。 施氮量增加會(huì)降低稻米CR，但后期增加穗肥氮施用對(duì)稻米的CR 和CD 產(chǎn)生正向作用。 因此，控制雜交粳稻‘申優(yōu)17’總氮量和優(yōu)化后期穗肥量比例可有效調(diào)控稻米外觀品質(zhì)。

2.3 氮肥施用對(duì)稻米理化蒸煮品質(zhì)影響

直鏈淀粉含量(AC)與氮肥呈負(fù)向相關(guān)，氮肥施用量增加，其稻米AC 降低(圖2)，在施氮量為318 kg∕hm2時(shí)，AC 理論值最低，為15.04%。 在水稻全生育期內(nèi)同等氮量條件下(240 kg∕hm2)，AC 與穗肥氮占比也存在負(fù)向關(guān)系(圖2)，即穗肥占比增加，其AC 呈下降趨勢(shì)，但變化范圍較小，當(dāng)后期穗肥氮占比52.6%時(shí)，AC 理論最低值，為15.61%。 由此表明，氮肥的增加和在氮肥等量條件下，氮肥后移均會(huì)降低AC 值，處理間的AC 值差異較小，在1%—2%。

氮素對(duì)稻米淀粉膠稠度(GC)則沒(méi)有明顯相關(guān)性，但氮肥施用為270 kg∕hm2時(shí)，GC 最高，為79 mm；在等氮量240 kg∕hm2條件下，GC(Y)與穗肥氮占(x)比呈現(xiàn)二次曲線(xiàn)關(guān)系，YGC= -0.016 9x2+1.131 0x+57.933 3(R2= 0.902 3?)。 當(dāng)后期穗肥氮占比達(dá)到33.46%時(shí)，GC 理論值最高，為76.86 mm。 試驗(yàn)結(jié)果顯示，籽粒淀粉GC 隨穗肥氮占比遞增，占比為30%時(shí)，GC 最高，達(dá)78.33 mm，之后逐漸下降，其結(jié)果與理論估算基本吻合。

氮肥對(duì)稻米的蛋白質(zhì)含量(PC)有明顯促進(jìn)作用(圖3)，隨著氮肥增加，PC 逐漸增加，氮肥量為287.25 kg∕hm2時(shí)，蛋白質(zhì)含量最高，為8.69%，之后緩慢下降。 在等氮量240 kg∕hm2條件下，穗肥氮占比與蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)正向關(guān)系，穗肥氮占比提高，PC 逐漸增加。 由此表明，氮肥水平的增加和后期穗肥氮占比均會(huì)提高稻米籽粒蛋白質(zhì)含量。

2.4 氮肥處理對(duì)稻米食味值的影響

氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米食味值(TV)具有明顯影響(圖4)。 稻米食味值與氮素水平呈負(fù)向相關(guān)，隨著氮肥水平增加，TV 逐漸下降，氮肥施用量為257 kg∕hm2時(shí)，食味值理論值最低，為84.45。 食味值與穗肥氮占比則呈二次曲線(xiàn)關(guān)系，隨著穗肥氮占比由低到高，食味值逐漸升高，至穗肥氮占比30%時(shí)，食味值最高，為83.0，之后又逐漸下降。 由此可見(jiàn)，降低氮肥的施用量有助于提高稻米食味值。 在一定氮肥施用量條件下，適宜穗肥氮占比有利于食味值增加，但提高程度有限。

3 討論

氮肥是水稻生長(zhǎng)不可或缺的重要營(yíng)養(yǎng)元素，是提高水稻產(chǎn)量和調(diào)控品質(zhì)性狀重要因素[5-8]。 本試驗(yàn)在氮素基蘗肥與穗肥7∶3條件下，增加氮肥施用可對(duì)雜交粳稻‘申優(yōu)17’稻米的加工品質(zhì)有一定改善作用，該結(jié)果與以往的研究結(jié)果基本一致[2-3，5，10-11]，但與陸春泉[12]研究報(bào)道恰好相反。 在總氮量(240 kg∕hm2)條件下，提高后期穗肥氮占比則會(huì)降低加工品質(zhì)，該結(jié)果與陸春泉等[12]基本一致，但與朱大偉等[3]結(jié)論相反。 有關(guān)氮肥對(duì)稻米外觀品質(zhì)的影響，本試驗(yàn)顯示，增加氮肥會(huì)降低堊白率，但對(duì)堊白度無(wú)明顯規(guī)律。后期增加穗肥氮提高了稻米堊白率和堊白度，降低了稻米外觀品質(zhì)。 但多數(shù)研究認(rèn)為施氮量增加，堊白粒率與堊白度呈上升趨勢(shì)[2，6，14]，但也有不少研究表明，增施氮肥會(huì)降低稻米的堊白粒率與堊白度[8，10，13，15]。

有關(guān)氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量的影響，本研究結(jié)果與以往的研究結(jié)論較為一致[3，6-13，15-17]，增施氮肥和后期穗肥氮比重可有效增加蛋白質(zhì)含量，降低直鏈淀粉含量。 但膠稠度隨氮肥和穗肥氮遞增均呈現(xiàn)倒“V”型趨勢(shì)，該結(jié)果與眾多報(bào)道不一，但與李剛[13]結(jié)果較為一致。 這主要與試驗(yàn)所處地區(qū)環(huán)境、品種遺傳背景、稻米籽粒胚乳性狀三倍體及胚乳直感特殊的遺傳行為及栽培措施差異等因素有關(guān)。

食味品質(zhì)是稻米品質(zhì)的主要組成部分，也是品質(zhì)育種實(shí)踐中的關(guān)注點(diǎn)。 本研究采用食味儀來(lái)測(cè)定稻米食味值，結(jié)果顯示，稻米食味值與氮肥和后期穗肥氮比例均呈現(xiàn)二次曲線(xiàn)關(guān)系，增加氮肥，食味值逐漸下降，后期穗肥氮增加，食味值呈現(xiàn)先增后降的特點(diǎn)，該結(jié)果與陳瑩瑩等[18]、張俊國(guó)等[19]研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，氮肥運(yùn)籌對(duì)稻米品質(zhì)的調(diào)控作用明顯，但受品種和種植區(qū)域環(huán)境差異的影響較大[20]。 本研究初步探明了氮肥運(yùn)籌對(duì)雜交粳稻‘申優(yōu)17’的主要品質(zhì)性狀效應(yīng)規(guī)律，但對(duì)品質(zhì)性狀間的相互關(guān)系尚未作進(jìn)一步分析。 后續(xù)將進(jìn)一步探明氮肥運(yùn)籌優(yōu)化條件下，稻米品質(zhì)性狀間相互關(guān)系，旨在為雜交粳稻的優(yōu)質(zhì)化生產(chǎn)起到指導(dǎo)作用。