氮磷調(diào)控對雜交水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

王 潔，肖 瑤，張國豪，李 興，劉 蓉，胡運高

（西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽 621010）

【研究意義】水稻是我國最重要的糧食作物，如何提高水稻產(chǎn)量是研究和生產(chǎn)的重點［1］。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對稻米品質(zhì)的要求逐步提升［2-3］。稻米品質(zhì)分為外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等，受遺傳基因調(diào)控［4］，也受環(huán)境條件及栽培技術(shù)等因素影響［5］。氮磷作為調(diào)控水稻生長發(fā)育的主要營養(yǎng)元素，對水稻群體的結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量、品質(zhì)、稻田生態(tài)以及經(jīng)濟效益等方面都具有顯著調(diào)控作用［6］。【前人研究進展】龍世芳等［7］認(rèn)為氮肥是影響水稻外觀品質(zhì)的主要因素，磷肥施用對水稻外觀品質(zhì)也有一定影響。黎臘梅等［8］研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)?shù)牡着浔瓤梢蕴岣咧辨湹矸酆?。王偉妮等?-10］認(rèn)為，通過施用一定的氮、磷肥可提高水稻的品質(zhì)性狀。胡曙鋆等［11］認(rèn)為增施氮肥能提高稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)，增施磷鉀肥有利于加工和外觀品質(zhì)提高。朱永波等［12］認(rèn)為增加氮肥會使稻米外觀品質(zhì)降低，稻米的蒸煮食味品質(zhì)也有所下降。也有研究表明，氮素對水稻品質(zhì)無明顯影響，如程建峰等［13］認(rèn)為施氮量與稻米蒸煮品質(zhì)之間無明顯關(guān)系?！颈狙芯壳腥朦c】前人關(guān)于氮磷調(diào)控對雜交水稻品質(zhì)的影響存在不同結(jié)論，這可能與自然環(huán)境有關(guān)。四川稻區(qū)高溫高濕寡日照的生態(tài)環(huán)境，對稻米品質(zhì)提高存在較大抑制效應(yīng)［14］，增施氮肥可以減輕高溫條件對稻米品質(zhì)的不利影響［15］?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究在四川稻區(qū)環(huán)境條件下研究優(yōu)質(zhì)稻米品質(zhì)對氮磷調(diào)控的響應(yīng)，為四川稻區(qū)的優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交水稻品種德優(yōu)4727為試材［16］，供試種子由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻高粱研究所提供。

1.2 試驗方法

在西南科技大學(xué)農(nóng)園基地長期肥料定位試驗田（2017年開始定位試驗）進行栽種。試驗田前茬作物為油菜，土壤基礎(chǔ)肥力為全氮1.98 g/kg、速效氮80.3 mg/kg、速效磷43.3 mg/kg、速效鉀76.2 mg/kg。

試驗設(shè)4個氮素水 平：0 kg/hm2（N0，CK1）、90 kg/hm2（N1）、150 kg/hm2（N2）、270 kg/hm2（N3）；4個磷素水平：0 kg/hm2（P0，CK2）、30 kg/hm2（P1）、60 kg/hm2（P2）、120 kg/hm2（P3）。

德優(yōu)4727經(jīng)浸種催芽，2020年4月15日播種，5月12日移栽，株距16.67 cm，行距33.33 cm。氮肥為尿素，氮含量46%；磷肥為過磷酸鈣，磷含量15%；鉀肥為氯化鉀，鉀含量62%。氮肥施用比例為基肥∶穗肥=7∶3；磷肥施用比例為基肥∶穗肥=5∶5；鉀肥施用量為60 kg/hm2，作為底肥一次性施入。試驗設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積35 m2。

1.3 測定項目及方法

成熟期收獲計產(chǎn)，每處理計產(chǎn)100株，3次重復(fù)。同時每個處理取代表性植株3株室內(nèi)自然風(fēng)干至籽粒含水量穩(wěn)定在14%左右，測定產(chǎn)量、穗著粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重和穗長。

按照國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 2905、GB/T 5495、GB/T 7648-1995）對直鏈淀粉含量進行測定［17］。稻米RVA譜特征值測定根據(jù)美國谷物化學(xué)家協(xié)會（AAAC）操作規(guī)程［18-19］，采用黏度速測儀（RVA4500）進行測定，3次重復(fù)。直接得到成糊溫度、峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度，計算得到回復(fù)值（冷膠黏度-熱漿黏度）。

用日本佐竹公司生產(chǎn)的食味儀（STA1B）進行食味值測定，用大米外觀品質(zhì)測定儀（TPMZ-A）測定堊白粒率、堊白度、整精米率、精米率和糙米率。

用Excel2019進行數(shù)據(jù)整理和作圖，用SPSS24.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷調(diào)控對水稻產(chǎn)量的影響

由表1可知，施用氮肥顯著提高德優(yōu)4727的產(chǎn)量，在不同氮肥處理下，N1、N2、N3處理的德優(yōu)4727產(chǎn)量分別較N0增加23.37%、45.35%、65.88%，結(jié)實率分別較N0增加3.52%、3.72%、4.12%。穗長和千粒重隨氮肥增加而增長，磷肥施用對雜交水稻產(chǎn)量影響不顯著。氮肥處理對雜交水稻產(chǎn)量、穗著粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重的影響均達到極顯著水平；磷肥處理對雜交水稻穗著粒的影響達到極顯著水平，對結(jié)實率的影響達到顯著水平?？梢姷渍{(diào)控對產(chǎn)量性狀的影響存在顯著差異，磷肥處理主要影響雜交水稻的穗著粒。

表1 氮磷調(diào)控對水稻產(chǎn)量性狀的影響Table 1 Effects of nitrogen and phosphorus regulation on rice yield traits

2.2 氮磷調(diào)控對稻米碾磨品質(zhì)的影響

隨著氮肥施用量增加，德優(yōu)4727糙米率呈先降低后增加趨勢，增施氮肥后N1、N2、N3處理分別較N0增加-0.46%、1.16%、1.31%。增施氮肥后N1、N2、N3處理精米率分別較N0降低1.26%、1.60%、1.53%，呈降低趨勢。整精米率呈先增加后降低趨勢（表2），增施氮肥后N1、N2、N3處理的德優(yōu)4727整精米率分別較N0增加0.54%、-1.03%和-4.43%，可見在低氮（N1）條件下可以顯著提高氮高效型水稻品種德優(yōu)4727的碾磨品質(zhì)。隨著磷肥施用量增加，德優(yōu)4727的糙米率、精米率和整精米率呈上升趨勢，其中增施磷肥后，P1、P2、P3處理的糙米率分別較P0增加1.96%、2.09%和1.88%，精米率分別較P0增加2.38、7.16%和6.59%，整精米率分別較P0增加8.69%、14.64%和15.45%。氮磷肥對德優(yōu)4727碾磨品質(zhì)的影響均達到顯著或極顯著水平（表2），其中氮肥對糙米率、精米率、整精米率影響效應(yīng)大于磷肥處理。

2.3 氮磷調(diào)控對稻米外觀品質(zhì)的影響

隨著氮肥施用量增加，德優(yōu)4727的堊白度和堊白粒率呈先降低后增加趨勢，N1、N2、N3處理的堊白度分別較N0增加-13.77%、0.20%和6.85%，堊白粒率分別較N0增加-16.61%、10.05%和34.02%。磷肥施用可以降低稻米堊白度，P1、P2、P3處理的堊白度分別較P0降低20.54%、30.87%和20.55%。堊白粒率隨磷肥施用量的增加呈先降低后增加趨勢，其中中磷（P2）處理堊白度和堊白粒率達到最小值。氮磷肥對德優(yōu)4727堊白度和堊白粒率的影響均達到極顯著水平（表2）。氮肥對堊白度的影響效應(yīng)大于磷肥處理，堊白粒率受磷肥處理影響更大。

表2 氮磷調(diào)控對水稻外觀品質(zhì)及碾磨品質(zhì)的影響Table 2 Effects of nitrogen and phosphorus regulation on appearance quality and milling quality of rice

2.4 氮磷調(diào)控對稻米食味值的影響

由圖1可見，氮高效型水稻品種德優(yōu)4727的食味值介于74.78～87.44之間，其中在N0P0處理達到最大值（87.44），N3P1處理的食味值最低（74.78）。增施氮肥德優(yōu)4727食味值呈顯著降低趨勢，N1、N2、N3處理的食味值分別較N0降低4.37%、10.90%和12.13%。增施磷肥后德優(yōu)4727食味值先降低后增加，但差異不顯著。

2.5 氮磷調(diào)控對稻米RVA譜特征值和直鏈淀粉含量的影響

2.5.1 不同氮磷處理間RVA譜特征值和直鏈淀粉含量差異 由表3可知，德優(yōu)4727的糊化溫度在中高氮（N2、N3）處理下顯著高于無氮（N0）和低氮（N1）處理；峰值黏度和崩解值隨氮肥增加呈先增加后降低趨勢，均在N2條件下達到最大值，較N0處理分別增加6.29%、8.63%。回復(fù)值在N2處理下取得最大值（1 206.67 cP），且N3處理下顯著低于N0及N1、N2處理；直鏈淀粉含量隨氮肥增加呈降低趨勢，N0、N1、N2處理條件下直鏈淀粉含量顯著低于N0處理，較N0處理分別降低8.19%、7.39%、10.47%。氮肥和磷肥對稻米糊化溫度、峰值黏度、崩解值、回復(fù)值以及直鏈淀粉含量的影響均達極顯著水平。

表3 不同氮磷處理間RVA譜特征值和直鏈淀粉含量差異Table 3 Differences in RVA profile characteristic value and amylose content among different nitrogen and phosphorus treatments

德優(yōu)4727的糊化溫度在P2處理下顯著高于其他磷肥處理，較P0增加0.54%。峰值黏度、崩解值隨磷肥增加呈先增大后減小再增大的趨勢，在P1處理下取得最大值，在P2處理下取得最小值；熱漿黏度隨磷肥增加呈先增加后減小趨勢，在P2、P3處理條件下顯著低于P0、P1處理?；貜?fù)值隨磷肥的增加呈先減小后增大再減小的趨勢，在P3處理時顯著降低，較P0降低6.40%，P2處理下取得最大值。直鏈淀粉含量隨磷肥的增加呈先減小后增加的趨勢，P2處理下取得最小值，P3處理下顯著高于其他磷肥處理。

2.5.2 氮磷處理與RVA譜特征值和直鏈淀粉含量相關(guān)性 由RVA譜特征值和直鏈淀粉含量相關(guān)性分析（表4）可知，氮磷施用與稻米品質(zhì)存在顯著相關(guān)性。氮肥處理與糊化溫度呈極顯著正相關(guān)，與直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，磷肥處理與峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與崩解值呈顯著負(fù)相關(guān)。直鏈淀粉含量與糊化溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)性，與其他RVA特征值無顯著相關(guān)性。稻米RVA各特征值之間存在顯著相關(guān)性，峰值黏度與熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值呈極顯著正相關(guān)，糊化溫度與峰值黏度和崩解值呈顯著負(fù)相關(guān)性；熱漿黏度與冷膠黏度、崩解值呈極顯著正相關(guān)性，冷膠黏度與崩解值呈極顯著正相關(guān)性，與回復(fù)值呈顯著正相關(guān)性；崩解值與回復(fù)值呈顯著正相關(guān)性。

表4 RVA譜特征值和直鏈淀粉含量相關(guān)性Table 4 Correlation analysis between RVA profile characteristic value and amylose content

3 討論

3.1 水稻產(chǎn)量對氮磷調(diào)控的響應(yīng)

前人關(guān)于氮磷對水稻產(chǎn)量影響的研究較多，陳燕等［20-22］均認(rèn)為氮肥是提高水稻產(chǎn)量的主要因素，磷肥影響相對較小，劉綾等［23-24］則認(rèn)為增加施用氮肥可以提高水稻產(chǎn)量，但如果用量過多反而會導(dǎo)致減產(chǎn)。本試驗中，在一定范圍內(nèi)，隨著氮肥施用量增加，水稻產(chǎn)量明顯上升，而磷肥對于水稻產(chǎn)量影響不大，這與前人研究結(jié)果基本一致。氮高效型水稻德優(yōu)4727在N3處理的產(chǎn)量達到最大值。

3.2 稻米品質(zhì)對氮磷調(diào)控的響應(yīng)

李虎等［25］研究發(fā)現(xiàn)，施肥過量或密度較高會使稻米外觀品質(zhì)降低。戴云云等［26］則認(rèn)為適量增施氮肥會使工品質(zhì)和外觀品質(zhì)上升。在本試驗中，不同氮肥處理條件下增施磷肥均可以提高糙米率和精米率，在N0、N2、N3條件下隨著磷肥施用量增加可以顯著提高德優(yōu)4727的整精米率；在N1條件下增施磷肥也可以顯著提高整精米率，但過量施磷（N1P3）會降低其整精米率。隨著氮肥施用量增加，糙米率、堊白度和堊白粒率呈先降低后增加趨勢，即氮高效型水稻品種德優(yōu)4727若要保持較高的外觀品質(zhì)則需要相對較低的氮肥施用水平。這與前人研究結(jié)果不同，可能是由于不同品種水稻氮效率不同造成。

馬均等［27］認(rèn)為側(cè)重后期施氮可以降低直鏈淀粉含量，周瑞慶［28］研究也認(rèn)為不同生育時期追加氮肥會明顯降低直鏈淀粉含量。戴平安等［29］則認(rèn)為施用一定量的氮磷鉀肥有利于提高稻米的碾米、外觀和蒸煮品質(zhì)。鄭英杰等［30］測定雜交粳稻淀粉RVA譜特征與食味品質(zhì)之間的關(guān)系，得出峰值黏度、崩解值高，消減值絕對值、回復(fù)值、糊化溫度低，米飯的黏性好、適口性好；直鏈淀粉含量越高，米飯食用品質(zhì)越差的結(jié)論。張蓉［31］也認(rèn)為崩解值高、消減值低的品種，其稻米食味品質(zhì)好 。本試驗中氮磷肥施用對雜交水稻直鏈淀粉含量和蒸煮食味品質(zhì)均會產(chǎn)生顯著影響，施用一定量的氮磷肥會降低直鏈淀粉含量。在一定范圍內(nèi)，氮肥施用會提高糊化溫度；中高磷處理下可降低峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度和崩解值。

氮肥僅與糊化溫度呈極顯著正相關(guān)，與直鏈淀粉含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；磷肥與峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度呈極顯著負(fù)相關(guān)，與崩解值呈顯著負(fù)相關(guān)，即磷肥與稻米蒸煮品質(zhì)有較強的相關(guān)性。所得結(jié)論與胡雅潔等［32］研究得到“增施氮肥會使峰值黏度和崩解值降低，熱漿黏度和消減值增大，而增施磷肥對直鏈淀粉含量影響不明顯，淀粉RVA譜特征值有變劣趨勢”的結(jié)論存在區(qū)別，這可能是水稻品種、耕作方式及種植環(huán)境等因素所導(dǎo)致的差異。裘實等［33］研究表明稻米的蒸煮食味品質(zhì)與施氮量呈負(fù)相關(guān)，這與本研究中增施氮肥德優(yōu)4727食味值呈顯著降低趨勢，而磷肥對其影響不顯著的結(jié)論相似。

4 結(jié)論

針對氮高效型水稻品種，適當(dāng)增加氮肥、控制磷肥投入可以在保證產(chǎn)量的前提下獲得較優(yōu)品質(zhì)。本試驗條件下，德優(yōu)4727在N3條件下產(chǎn)量最高；在N1、P3條件下可以顯著提高水稻的碾磨品質(zhì)；N1、P2處理可提高稻米的外觀品質(zhì)；而增施氮磷肥會導(dǎo)致稻米食味品質(zhì)降低?？梢姡侠硎┯玫追什拍艿玫礁弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻。對于不同氮效率型水稻品種的產(chǎn)量和品質(zhì)對氮磷互作調(diào)控可能還存在顯著差異，還有待于進一步研究確定。