不同肥料配比對貴州禾茍當1號產(chǎn)量及食味品質(zhì)的影響

李祖軍 姜 雪 楊通蓮 吳朝昕 張習(xí)春江學(xué)海 龍武華 張玉珊 朱速松

（1貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，550006，貴州貴陽；2貴州省生物技術(shù)研究所，550006，貴州貴陽；3從江縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，557400，貴州從江）

貴州香禾糯是在黔東南地區(qū)獨特生境和侗族等少數(shù)民族農(nóng)耕制度下，經(jīng)過長期的自然和人工選擇而形成的一類特殊的水稻生態(tài)型，作為地方栽培稻種，貴州香禾糯是寶貴的遺傳資源[1-2]。因其味道香醇、糯而不膩、營養(yǎng)豐富和冷飯不變硬等特點，深受當?shù)厝藗兿矏?，素有“一家蒸飯滿寨香”的美譽，貴州香禾糯常年種植面積約5333.33hm2（8萬畝）[3-6]。但由于田地貧瘠，且傳統(tǒng)的栽培方式幾乎不用化肥，僅在插秧時施少量農(nóng)家肥或化肥作為底肥，或不施肥，因而產(chǎn)量難以得到提升[7-8]。為了提高香禾糯產(chǎn)量，前人開展了大量研究。吳元華等[9]建立了香禾糯早、中、晚熟類型品種的葉齡栽培模式；鄭桂云等[10]研究認為，施氮對香禾產(chǎn)量影響最大。為了提高香禾糯的種植效益，本研究采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計田間試驗方案，以貴州香禾糯品種茍當1號為材料，探討氮、磷、鉀肥料的最佳施用量，為貴州禾肥料配方和高產(chǎn)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

在前期研究[11]的基礎(chǔ)上，于2021年在貴州省從 江 縣 高 增 鄉(xiāng) 建 華 村 高 嶺 （ 108°57′29″E ，25°46′45″N，海拔840m）進一步開展茍當1號栽培技術(shù)研究。供試土壤耕作層理化性質(zhì)為pH 5.37、有機質(zhì)52.43g/kg、堿解氮179.31mg/kg、有效磷13.15mg/kg、速效鉀43.14mg/kg。

1.2 供試材料

供試水稻品種茍當1號為貴州省黔東南州農(nóng)業(yè)科學(xué)院和從江縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局于2006年在貴州省從江縣高增鄉(xiāng)建華村收集的地方香禾品種茍岑告，并于2007-2009年經(jīng)系選和株選定向提純選育而成。2013年7月通過貴州省品種審定委員會審定（審定編號：黔審稻2013011號）。

供試肥料尿素（純N 46%）購自貴州赤天化桐梓化工有限公司，鈣鎂磷肥（P2O515%）購自貴州省福泉化肥廠有限公司，氯化鉀（KCl 60%）購自中化化肥有限公司。

1.3 試驗設(shè)計

采用“3414”最優(yōu)回歸設(shè)計田間試驗方案[12]，設(shè)14個處理（表1），每個處理3次重復(fù)，隨機排列，每個小區(qū)面積為30m2，小區(qū)兩側(cè)設(shè)保護行，小區(qū)之間起壟覆膜隔開，單排單灌。于2021年4月25日開始育秧，6月5日移栽，栽插規(guī)格為30cm×25cm，每穴插2株苗。氮肥為尿素，基肥:蘗肥:穗粒肥=4:2:4。磷肥全作基肥。鉀肥為基肥:穗肥=7:3，田間統(tǒng)一管理。

表1 “3414”試驗設(shè)計方案Table 1 “3414”test design scheme kg/hm2

1.4 測定項目及方法

1.4.1 干物質(zhì)積累量 于抽穗期（50%水稻植株抽穗）和成熟期（95%水稻穎殼變黃），每個小區(qū)隨機調(diào)查30株莖蘗數(shù)，計算平均值，避開測產(chǎn)區(qū)和邊行按均值取3株，按莖鞘、葉和穗分開包扎，在干燥箱內(nèi)105℃殺青20min，再于80℃烘至恒重，冷卻至室溫后稱重。

1.4.2 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 在水稻收割前，每個小區(qū)避開邊行隨機數(shù)30穴計算平均穗數(shù)，按平均穗數(shù)取5穴考察有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重等性狀，然后每個小區(qū)中心收割3m2，測定實際產(chǎn)量。

1.4.3 稻米香味物質(zhì)和稻米淀粉黏滯性（rapid viscosity analyzer，RVA） 香味揮發(fā)性物質(zhì)提取：向頂空瓶內(nèi)充氮氣使瓶內(nèi)空氣排出，稱取5g待測樣放入Thermo RSH自動進樣器內(nèi)等待萃取，在氣相色譜儀進樣口處安置萃取頭，進樣口溫度250℃，老化時間30min，將爐溫箱溫度設(shè)為80℃，水浴時間20min，吸附萃取時間30min，將萃取頭插入進樣口，解析時間5min，整個萃取過程由進樣器SPME模塊自動完成，結(jié)束后采用啟動儀器收集數(shù)據(jù)。

采用三重四級桿氣質(zhì)聯(lián)用儀（Trace1310/TSQ 9000，Thermo Scientific）分離和收集揮發(fā)性成分。氣相色譜：TG-5MS毛細管色譜柱分離；He（99.999%）載氣，流量1.0mL/min，不分流進樣；進樣口溫度為250℃，柱溫起始溫度為50℃，保持5min后以5℃/min將溫度提高至200℃，在此溫度保持2min，再以10℃/min將溫度升到250℃，在此溫度保持2min。氣相質(zhì)譜：GC-MS的接口溫度為280℃；離子源溫度為290℃，采用EI電離方式，70eV電子能量；掃描質(zhì)量范圍33～450amu。

采用快速黏度分析儀（Newport Scientific儀器公司，澳大利亞）測定稻米淀粉黏滯性。用TCW（thermal cycle for windows）配套軟件進行數(shù)據(jù)分析，按照美國谷物化學(xué)師協(xié)會標準[13]操作規(guī)程測定峰值黏度（cP）、熱漿黏度（cP）、最終黏度（cP）、崩解值（cP）、消減值（cP）和糊化溫度（℃）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 20.0軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對茍當1號產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2可知，有效穗數(shù)以N2P2K2處理最高，N2P0K2處理次之，二者差異不顯著，N0P0K0處理最低，為98.85萬穗/hm2，較N2P2K2處理少了57.60萬穗/hm2；穗粒數(shù)以N0P0K0處理最高，N0P2K2處理次之，但二者差異不顯著，N2P0K2處理最低，為201.95；總穎花量以N0P0K0處理最低，N0P2K2處理最高，較N0P0K0處理增加了40.08%；結(jié)實率以N3P2K2處理最高，為96.48%，N2P2K1處理最低；千粒重以N1P2K2處理最高，但與N2P2K0和N2P2K3處理差異不顯著，N2P2K1處理最低，為27.68g；產(chǎn)量以N2P2K2處理最高，為7.27t/hm2，與N2P0K2和N2P3K2處理差異不顯著。結(jié)果表明，茍當1號氮、磷、鉀配比施肥效果優(yōu)于不施肥及任意2種肥料配施的效果。

表2 不同肥料配比下茍當1號的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Table 2 Yield and its components of Goudang No.1 with different fertilizer ratios

不同肥料配比下茍當1號產(chǎn)量相關(guān)性分析（表3）表明，各處理產(chǎn)量與有效穗數(shù)、總穎花量、結(jié)實率和千粒重呈正相關(guān)，其中與有效穗數(shù)達到顯著水平，與穗粒數(shù)呈負相關(guān)性，但未達到顯著水平。說明在各處理中，在保證結(jié)實率、總穎花量和千粒重的前提下，穩(wěn)定穗粒數(shù)，提高有效穗數(shù)，有助于提高香禾糯的產(chǎn)量，這也為下一步栽培技術(shù)的改良提供理論參考。

表3 不同肥料配比下茍當1號產(chǎn)量相關(guān)性分析Table 3 Yield correlation analysis of Goudang No.1 under different fertilizer ratios

2.2 肥料效應(yīng)分析

根據(jù)不同處理的水稻產(chǎn)量和施肥量，以產(chǎn)量作為目標函數(shù)（因變量，Y），以各施肥因子（N、P、K）作為自變量，采用水稻測土配方施肥“3414”試驗規(guī)范標準軟件三元二次方程的擬合計算，得出氮、磷、鉀肥回歸方程數(shù)學(xué)模型為：Y=347.30+12.89N-0.29N2+13.25P+4.54P2-0.52K-0.86K2-3.97NP+1.23NK+0.18PK。

根據(jù)方程計算得出，最高產(chǎn)量施肥量為N 205.65kg/hm2、P2O564.95kg/hm2和 KCl149.40kg/hm2，產(chǎn)量為6.93t/hm2。最佳產(chǎn)量施肥量為N174.45kg/hm2、P2O552.80kg/hm2和KCl 103.65kg/hm2，產(chǎn)量為6.86t/hm2。

根據(jù)單因子效應(yīng)方程分析得出，氮效應(yīng)方程為Y=418.95+12.95N-0.77N2，水稻最高施氮量為128.40kg/hm2，最佳施氮量為121.95kg/hm2。鉀效應(yīng)方程為Y=414.12+18.59K-1.63K2，水稻最高施鉀量為85.35kg/hm2，最佳施鉀量為79.05kg/hm2。磷效應(yīng)方程為Y=476.49+11.79P-2.48P2，水稻最高施磷量為37.80kg/hm2，最佳施磷量為35.70kg/hm2。

2.3 不同處理對茍當1號干物質(zhì)積累量的影響

從表4可知，抽穗期和成熟期干物質(zhì)積累量均以N2P2K2處理最高，顯著高于N0P2K2和N3P2K2處理；抽穗-成熟期的干物質(zhì)積累量隨著施氮量的增加呈先增加后下降的趨勢。隨著磷肥施用量的不同，抽穗期干物質(zhì)積累量以N2P2K2處理最高，但與N2P0K2和N2P3K2處理差異不顯著，成熟期和抽穗-成熟期的干物質(zhì)積累量隨著施磷量的增加呈先增加后下降的趨勢。從鉀肥的施用量來看，抽穗期、成熟期和抽穗-成熟期的干物質(zhì)積累量隨著施鉀量的增加呈先增加后下降的趨勢，且均以N2P2K2處理干物質(zhì)積累量最高。綜合來看，不同肥料配比下茍當1號抽穗-成熟階段干物質(zhì)積累量以N2P2K2處理最高，N0P0K0處理最低，為2.37t/hm2，顯著低于其他處理，較N2P2K2處理減少了51.79%。

表4 不同肥料配比下茍當1號干物質(zhì)積累量Table 4 Dry matter accumulation of Goudang No.1 under different fertilizer ratios t/hm2

2.4 不同處理對茍當1號稻米淀粉RVA特征譜的影響

稻米淀粉RVA特征譜是評價稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要指標之一。由表5可知，隨著氮肥施用量的增加，峰值黏度和崩解值呈先降低后增加的趨勢，表現(xiàn)為 N0P0K0＞N0P2K2＞N3P2K2＞N2P2K2，但處理間差異不顯著；N0P0K0、N0P2K2、N2P2K2與N3P2K2處理的熱漿黏度差異不顯著；N2P2K2處理最終黏度最低，N0P0K0、N0P2K2與N3P2K2處理差異不顯著；N0P2K2、N2P2K2與N3P2K2處理的消減值、糊化時間和糊化溫度差異不顯著，且N2P2K2處理最高。隨著磷肥施用量的增加，峰值黏度和崩解值呈先降低后增加的趨勢，表現(xiàn)為N0P0K0＞N2P0K2＞N2P3K2＞N2P2K2；N0P0K0、N2P0K2、N2P2K2與N2P3K2處理的熱漿黏度和最終黏度差異不顯著；消減值、糊化時間和糊化溫度均以N2P2K2處理最高，N0P0K0、N2P0K2和N2P3K2處理間的差異不顯著。隨著鉀肥施用量的增加，峰值黏度和崩解值呈逐漸降低趨勢，N0P0K0處理顯著高于N2P2K3處理，表現(xiàn)為 N0P0K0＞N2P2K0＞N2P2K2＞N2P2K3；熱漿黏度、最終黏度、消減值、糊化時間和糊化溫度總體上呈先降低后增加的趨勢，其中熱漿黏度和最終黏度以N2P2K0處理顯著高于N2P2K2處理，消減值、糊化時間和糊化溫度以N2P2K2處理最高。由上可知，不同肥料配比下茍當1號峰值黏度和崩解值有不同程度降低。

表5 不同處理下茍當1號稻米RVA特征值Table 5 RVA characteristic values of Goudang No.1 rice under different treatments

2.5 不同處理對茍當1號香味揮發(fā)性物質(zhì)的影響

由表6可知，隨著氮肥施用量的增加，茍當1號籽粒中主要的香味揮發(fā)性物質(zhì)2-乙?；?1-吡咯啉（2AP）和壬醛相對含量逐漸降低，N3P2K2和N2P2K2處理的 2AP相對含量分別為 0.11%和0.12%，N0P2K2處理為0.18%；N3P2K2和N2P2K2處理壬醛相對含量分別為0.28%、0.27%，N0P2K2處理為0.31%；N2P2K2處理己醛和戊醛相對含量高于N0P2K2和N3P2K2處理，說明隨著氮肥到最佳配比后，己醛和戊醛含量達到最大值。磷肥對2AP和壬醛相對含量的影響較為明顯，均以N2P3K2處理最高，其中2AP相對含量分別是N2P2K2和N2P0K2處理的2.17倍和2.36倍，壬醛相對含量分別是N2P2K2和N2P0K2處理的3.05倍和2.15倍；隨著磷肥施用量的增加，茍當1號籽粒中主要的香味揮發(fā)性物質(zhì)己醛和戊醛相對含量總體上逐漸降低。隨著鉀肥施用量的增加，茍當1號籽粒中主要的香味揮發(fā)性物質(zhì)2AP和壬醛相對含量逐漸降低，N2P2K0處理的2AP相對含量為0.18%，N2P2K3和N2P2K2處理分別為0.15%和0.12%，N2P2K0處理的壬醛相對含量為0.67%，N2P2K2和N2P2K3處理分別為0.27%和0.25%；N2P2K2處理己醛相對含量為3.38%，高于N0P0K0、N2P2K0和N2P2K3處理；隨著鉀肥施用量的增加，戊醛相對含量逐漸增加，N2P2K0、N2P2K2和N2P2K3處理的相對含量分別為11.16%、13.24%和16.90%。由上可知，在配方施肥時，適當提高磷肥占比有利于香禾糯香味物質(zhì)的形成。

表6 不同處理對茍當1號香味物質(zhì)相對含量的影響Table 6 Effects of different treatments on the relative content of aroma substances in Goudang No.1 %

由表7可知，不同肥料處理的產(chǎn)量與2AP、壬醛、熱漿黏度、消減值、糊化時間和糊化溫度呈正相關(guān)性，與己醛、戊醛、峰值黏度、崩解值和最終黏度呈負相關(guān)，但均未達到顯著水平。

3 討論

作物要獲得高產(chǎn)，氮、磷、鉀養(yǎng)分施用量的平衡十分重要。陳新平等[14]研究認為，“3414”試驗中如果氮、磷、鉀推薦用量太低或太高均不能準確地獲得最佳施肥量。因此，本研究采用“3414”試驗設(shè)計，并根據(jù)香禾糯種植地的土壤肥力及產(chǎn)量水平研究合理的氮、磷、鉀用量水平。結(jié)果表明，不同肥料配比下以N2P2K2處理產(chǎn)量最高，為7.27t/hm2，與N2P0K2和N2P3K2處理差異不顯著。隨著氮、磷、鉀養(yǎng)分的增加，產(chǎn)量總體呈先增加后降低的趨勢，這與前人[15]研究結(jié)果一致。張錦濱等[16]研究表明，隨著施磷量的增加，穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重呈先增加后減少的趨勢。郭紅等[17]研究表明，配方施肥能提高水稻有效穗數(shù)。本研究表明，不同肥料配比施肥產(chǎn)量與有效穗數(shù)、總穎花量、結(jié)實率和千粒重呈正相關(guān)，其中與有效穗數(shù)達到顯著水平，與穗粒數(shù)呈負相關(guān)性，但未達到顯著水平。說明各處理中在保證結(jié)實率、總穎花量和千粒重的前提下，穩(wěn)定穗粒數(shù)，提高有效穗數(shù)，有助于提高茍當1號的產(chǎn)量。這與李松竹[18]的研究結(jié)果一致。

水稻產(chǎn)量的形成是干物質(zhì)積累和分配的過程，強源活庫有利于提高產(chǎn)量。楊林生等[19]研究表明，氮和鉀在水稻總干物質(zhì)積累過程中具有明顯的互作效應(yīng)，隨著施氮量和施鉀量的增加，干物質(zhì)轉(zhuǎn)運呈先增加后降低的趨勢。陳雷等[20]研究表明，增加水稻抽穗后干物質(zhì)積累是獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。種浩天等[21]也認為，干物質(zhì)積累越多，水稻產(chǎn)量的提升潛力越大。本研究表明，隨著氮、磷、鉀施用量的增加，成熟期和抽穗-成熟期的干物質(zhì)積累量呈先增加后下降的趨勢，這與前人[21]研究一致。

近年來，隨著人們對生活質(zhì)量的追求，稻米品質(zhì)越來越受到人們重視[22-23]。前人[24-25]研究認為，稻米食味品質(zhì)與消減值、回復(fù)值和糊化溫度呈顯著負相關(guān)，與膠稠度、峰值黏度和崩解值呈顯著正相關(guān)。郭濤等[26]和李潤卿等[27]研究表明，隨氮肥施用量的增加，稻米食味品質(zhì)降低。本研究結(jié)果表明，隨著氮、磷、鉀施用量的增加，茍當1號峰值黏度和崩解值均有不同程度的降低，食味品質(zhì)下降。本研究結(jié)果表明，隨著氮和鉀肥施用量的增加，籽粒中主要的香味揮發(fā)性物2AP和壬醛相對含量逐漸降低。隨著磷肥施用量的增加，籽粒中香味揮發(fā)性物質(zhì)2AP和壬醛相對含量增加，以N2P3K2處理最高。

4 結(jié)論

不同肥料配比處理中以N2P2K2處理產(chǎn)量最高，與N2P0K2和N2P3K2處理差異不顯著。采用水稻測土配方施肥“3414”試驗規(guī)范標準軟件三元二次方程的擬合計算得出，最佳產(chǎn)量施肥量為N 174.45kg/hm2、P2O552.8kg/hm2和 KCl 103.65kg/hm2，產(chǎn)量為6.86t/hm2。從產(chǎn)量構(gòu)成來看，各處理產(chǎn)量與有效穗數(shù)、總穎花量、結(jié)實率和千粒重呈正相關(guān)，其中與有效穗數(shù)達到顯著水平。不同處理下，抽穗期、成熟期和抽穗至成熟期的干物質(zhì)積累量有所不同，但均以N2P2K2處理最高?？傮w來看，N2P2K2處理在保證結(jié)實率和千粒重的前提下，有效穗數(shù)多，抽穗后期干物質(zhì)積累量大，產(chǎn)量高。從稻米食味品質(zhì)及香味物質(zhì)相對含量來看，不同肥料配比稻米食味品質(zhì)及香味物質(zhì)相對含量隨著氮、鉀施用量的增加有所降低，而隨著磷肥施用量的增加呈上升趨勢，N2P3K2處理香味物質(zhì)相對含量最高。因此，N2P3K2處理可在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上增加籽粒香味。