施氮量對水稻品種太安1號產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

摘要 以優(yōu)質(zhì)食味粳稻新品種太安1號為研究對象，通過大田對比試驗(yàn)方法，設(shè)置7種施氮水平，分別為0 、135、180 、225、270 、315、360 kg/hm2，研究不同施氮水平對太安1號稻谷產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)，產(chǎn)量隨著氮肥用量的增加呈先上升后下降的變化趨勢，其中氮素水平315 kg/hm2處理的表現(xiàn)最高，但有倒伏風(fēng)險；在稻米品質(zhì)方面，隨氮肥用量的增加，糙米率、精米率和整精米率均有所上升，碾米品質(zhì)逐漸提高；但堊白度和堊白粒率隨施氮量的增加顯著增加，稻米外觀品質(zhì)有所下降；蛋白質(zhì)含量隨施氮量增加逐漸升高，而直鏈淀粉含量和膠稠度與施氮量相關(guān)不顯著。該試驗(yàn)條件下，施氮量在270～315 kg/hm2，太安1號的產(chǎn)量和品質(zhì)較為理想。

關(guān)鍵詞 施氮量；太安1號；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號 S 511 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2024）20-0123-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.20.031

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of Nitrogen Fertilizer Application on Grain Yield and Quality of Tai’an 1

ZHANG Yu，ZHANG Qiu-li，LI Gang et al

（Shanghai Agricultural Technology Extension and Service Center，Shanghai 201103）

Abstract The new high-quality and delicious japonica rice variety Tai’an 1 as the research material，seven nitrogen application levels treatments were set up，which were 0 kg/hm2 （CK），135 kg/hm2 （N1），180 kg/hm2 （N2），225 kg/hm2 （N3），270 kg/hm2 （N4），315 kg/hm2 （N5） and 360 kg/hm2 （N6） respectively ，to study the effects of different nitrogen application rates on the yield and quality of Tai'an 1.The experimental results showed that within a certain range，the yield showed a trend of first increasing and then decreasing with the increase of nitrogen application，and the highest performance observed in the treatment of 315 kg/hm2.In terms of rice quality，as the amount of nitrogen fertilizer increase，the brown rice rate，milled rice rate，and whole milled rice rate increase，and the milling quality gradually improved.The chalkiness degree and chalky grain rate significantly increased with the increase of nitrogen application，while the appearance quality decreased;the protein content showed an increasing trend with the increase of nitrogen application，while the changes in amylose content and gel consistency with nitrogen application were not significant.Under the conditions of this experiment，the yield and quality of Tai’an 1 could be coordinated when the nitrogen application level ranges from 270 to 315 kg/hm2.

Key words Nitrogen fertilizer application;Tai’an 1;Yield;Quality

高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)一直是水稻生產(chǎn)追求的目標(biāo)，水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)除受品種自身遺傳特性外，環(huán)境因素和栽培措施也起到很大作用［1］。氮肥作為水稻增產(chǎn)的決定因子在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮舉足輕重的作用［2］。但過多施用氮肥不僅增加生產(chǎn)成本、降低經(jīng)濟(jì)效益，導(dǎo)致氮肥利用率降低，造成生態(tài)環(huán)境污染［3］。氮肥作為調(diào)節(jié)水稻生產(chǎn)過程中的重要措施，不僅影響水稻產(chǎn)量，對稻米品質(zhì)也有一定的改變，氮肥的合理施用對水稻產(chǎn)量的提高和稻米品質(zhì)的改善起到重要的作用［4-5］。魏海燕等［6］研究認(rèn)為，水稻產(chǎn)量隨著氮肥用量的增加呈先增后降的趨勢，其中在262.5 kg/hm2施氮量條件下產(chǎn)量最高，且稻米外觀品質(zhì)隨氮肥用量的增加呈增加的趨勢，而外觀品質(zhì)有所下降；從夕漢等［7］研究表明，增施氮肥可提高水稻產(chǎn)量是因?yàn)橛行霐?shù)和每穗實(shí)粒數(shù)增加，且對稻米堊白、直鏈淀粉含量、膠稠度和蛋白質(zhì)含量均影響較大。近年來，由于人們生活水平的提高，對于優(yōu)質(zhì)食味稻米的市場需求量也逐年提升，有關(guān)稻米食味品質(zhì)的研究也越來越受到人們的關(guān)注［8］。“太安1號”是上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所在2023年通過上海市審定的優(yōu)質(zhì)食味粳稻新品種，以穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)、食味佳等特點(diǎn)，在上海市郊及周邊地區(qū)具有推廣前景。筆者以優(yōu)質(zhì)食味粳稻新品種“太安1號”為研究對象，研究不同施氮量對其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期為該品種在本地區(qū)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)中的氮肥合理施用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年6—10月在上海市閔行區(qū)谷杰糧食專業(yè)合作社進(jìn)行。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為砂壤土，地力中等，采用5點(diǎn)取樣法采取0～20 cm土層測定土壤理化性質(zhì)，其中含有機(jī)質(zhì)16.15 g/kg、全氮11.2 g/kg、有效磷20.05 mg/kg、速效鉀148.00 mg/kg。水稻主要生育階段的氣象數(shù)據(jù)見表1。

供試材料為太安1號。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大田對比試驗(yàn)方法，設(shè)135、180、225、270、315、360 kg/hm2和不施肥料的對照共7個處理，分別用N1、N2、N3、N4、N5、N6 和CK表示，基蘗肥：穗肥=8：2，各處理試驗(yàn)面積1 500 m2左右，不設(shè)重復(fù)。統(tǒng)一采用機(jī)械塑盤育秧，于2022年5月21日播種，6月14日栽插，移栽葉齡為3葉左右，栽插行株距為25.0 cm×13.5 cm，每穴4苗左右；有效分蘗階段保持淺水勤灌、促蘗促長，莖蘗數(shù)達(dá)到目標(biāo)穗數(shù)進(jìn)行分次擱田控制無效分蘗，拔節(jié)孕穗階段采用干濕交替，抽穗揚(yáng)花階段田間保持淺水層，灌漿結(jié)實(shí)階段采用干濕交替，在收獲前7～10 d斷水。2022年6 月7日施基肥42%緩釋肥（30%-6%-6%），6月20日施返青肥尿素、6月27日施分蘗肥尿素，7月31日施穗肥45%三元復(fù)合肥（15%-15%-15%）。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 莖蘗動態(tài)及生育期記錄。

從稻谷播種至水稻成熟，記錄各處理的關(guān)鍵生育期，并于移栽后至齊穗期每隔7 d定點(diǎn)、定株記錄莖蘗數(shù)。

1.3.2 株高和節(jié)點(diǎn)長度。

在水稻成熟期，取代表性植株5穴，測定各處理株高和基部第一、第二節(jié)間長度。

1.3.3 產(chǎn)量性狀。

在水稻成熟期，各處理分別取有代表性莖蘗數(shù)的植株10穴，調(diào)查有效穗數(shù)、每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率、千粒重等。成熟期從各處理取代表性30穴，重復(fù)3次，脫粒、去雜、曬干后稱重，按照14.5%水分含量換算實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.4 稻米品質(zhì)。

將水稻收獲、脫粒、曬干，各處理（含重復(fù)）取凈稻谷500 g，依照GB/T17891—2017《優(yōu)質(zhì)稻谷》標(biāo)準(zhǔn)測定稻米的相關(guān)指標(biāo)（糙米率、精米率、整精米率、堊白度、透明度、膠稠度、直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量等）。

1.4 數(shù)據(jù)分析 采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制；采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對水稻莖蘗動態(tài)及生育期的影響

從圖1可以看出，太安1號的莖蘗數(shù)隨生育進(jìn)程推進(jìn)先增后減最后趨于平穩(wěn)，且不同處理之間，隨著施氮量的增加，莖蘗數(shù)呈遞增趨勢，除對照CK外，表現(xiàn)為N6處理莖蘗數(shù)最高，N1處理莖蘗數(shù)最低，不同處理均在7月22日左右達(dá)到最高莖蘗數(shù)，且N6處理比N1處理最高莖蘗數(shù)多9.86×105株/hm2。由表2可知，隨著氮肥用量的增加，各處理的生育期逐漸推遲，其中，N1處理比N6處理始穗期早5 d，全生育期早5 d，對照CK處理最早成熟，全生育天數(shù)141 d，比N6處理早11 d。

2.2 不同處理對水稻農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，不同施氮量水平下，最高莖蘗數(shù)總體呈隨著施氮量的增加而增加的趨勢，在N6處理達(dá)到最大；成穗率呈先增后降的趨勢，其中在N4處理成穗率最高，達(dá)85.37%，且顯著高于N1、N2和CK處理。不同氮肥處理的株高隨著施氮量的增加呈逐漸增加的趨勢，太安1號在N6處理時，株高最高，且顯著高于N1、N2 和CK處理，而與N3、N4、N5處理差異不顯著；植株第一和第二節(jié)間長度也與株高呈相似變化趨勢，都是隨著施氮量的增加而增加，且第一節(jié)間N6處理顯著高于N1、N2 和CK處理，第二節(jié)間N6處理顯著高于N1、N2、N3、N4 和CK處理，且N1、N2、N3、N4、N5處理間差異不顯著。N5和N6處理的植株在生育后期有部分發(fā)生傾斜現(xiàn)象，說明施氮量過多增加倒伏風(fēng)險，在一定范圍條件下，減少氮肥施用量可縮短第一和第二節(jié)間長度，使得株高降低，增強(qiáng)植株的抗倒性。

2.3 不同處理對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表4、圖2可知，產(chǎn)量隨著施氮量的增加先增加后減少，其中在N5處理，即施氮量315 kg/hm2時產(chǎn)量最高，達(dá)8 301.90 kg/hm2，顯著高于N1、N2、N3 和CK處理，且比N1和CK處理分別高31.9%和74.3%。從產(chǎn)量構(gòu)成各因素分析，有效穗數(shù)隨著施氮量的增加呈上升趨勢，在N6處理施氮量時最高為358.05×104穗/hm2；每穗總粒數(shù)隨著施氮量的增加先上升后下降，其中在N3處理最高，N6處理最低；結(jié)實(shí)率和千粒重表現(xiàn)相似趨勢，均隨氮素施用量的增加總體呈下降趨勢，均在CK處理最高，結(jié)實(shí)率表現(xiàn)為N5處理最低，千粒重表現(xiàn)為N2處理最低。

2.4 不同處理對稻米品質(zhì)的影響

優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)同步提升現(xiàn)已成為我國稻米發(fā)展的重要目標(biāo)，稻米食味品質(zhì)的研究受到廣

泛關(guān)注 ［9］。由表5可知，太安1號的糙米率、精米率和整精米率均有相似的變化趨勢，即隨著施氮量的增加而上升，各處理均在N6處理達(dá)到最高，且N6糙米率顯著高于N1、N2、N3、N4和不施氮的CK處理，精米率表現(xiàn)為N6和N5處理顯著高于N1、N2 和CK處理，各處理中，整精米率N5、N6處理之間無顯著差異，但這2個處理均顯著高于其他處理。相關(guān)分析表明，施氮量增加可顯著提升太安1號的糙米率、精米率和整精米率，說明增施氮肥有利于提高太安1號的碾米品質(zhì)。

堊白不僅是稻米外觀品質(zhì)中的一項(xiàng)重要評價指標(biāo)，而且一定程度上也影響稻米的加工和蒸煮食味品質(zhì)［10-11］。由表5可知，稻米的堊白度和堊白粒率隨氮肥用量的增加逐漸增大，其中，N6處理的堊白度和堊白粒率均顯著高于其他處理，比N1和不施氮條件下的CK處理分別增加6.4百分點(diǎn)、28.5百分點(diǎn)和6.5百分點(diǎn)、32.0百分點(diǎn)。相關(guān)分析表明，氮肥增加可顯著增加“太安1號”的堊白粒率和堊白度，說明增施氮肥影響太安1號的外觀品質(zhì)。

蛋白質(zhì)是水稻胚乳中僅次于淀粉的主要成分，是水稻營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)［11］。由表5可知，隨著氮肥用量的增加，各處理的蛋白質(zhì)含量逐漸增加，其中N6、N5、N4、N3處理之間無顯著差異，但均顯著高于N1 、N2和CK處理。直鏈淀粉含量與米飯的黏性、質(zhì)地和光澤度等有密切關(guān)系［12］。直鏈淀粉含量隨施氮量的增加呈先上升后下降的趨勢，其中在N3處理下直鏈淀粉含量最高，達(dá)9.70%，與N4、N5、N6處理差異不顯著，但顯著高于N1和CK。膠稠度與米飯硬度有關(guān)，反映淀粉米膠冷卻后的延展性，是評價米飯質(zhì)地的一項(xiàng)物理指標(biāo)［12］。膠稠度變化趨勢不明顯，其中N4處理最高，N5處理最低，兩者達(dá)顯著差異，其他處理差異均不顯著。相關(guān)分析表明，太安1號的蛋白質(zhì)含量與氮肥施用水平呈顯著相關(guān)，而直鏈淀粉含量和膠稠度與氮肥施用水平相關(guān)不顯著。

3 結(jié)論與討論

氮肥對水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)有重要影響，對于提高水稻新品種的產(chǎn)量和優(yōu)化稻米的食用品質(zhì)都有著重要作用［13］。研究表明，隨著施氮量的增加，水稻產(chǎn)量呈拋物線變化趨勢，即先隨氮肥用量增加產(chǎn)量提高，達(dá)到一定產(chǎn)量水平后，再增施氮肥，產(chǎn)量不會繼續(xù)增加而有所下降［6，14］。該試驗(yàn)結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)， 太安1號產(chǎn)量隨氮肥用量的增加先增加后下降，施氮量在315 kg/hm2條件下最高，但270、315、360 kg/hm2 的產(chǎn)量未達(dá)顯著差異，且株高隨施氮量增加而增加，在315和360 kg/hm2條件下，由于基部節(jié)間增加株高較高，田間有植株發(fā)生傾斜現(xiàn)象，因此，太安1號獲得高產(chǎn)且倒伏風(fēng)險較低的適宜施氮量在270～315 kg/hm2。

該試驗(yàn)結(jié)果表明，太安1號的碾米品質(zhì)，即稻米的糙米率、精米率和整精米率均隨施氮量的增加而提高，這與魏海燕等［6］的研究結(jié)果一致。在外觀品質(zhì)方面，堊白度和堊白粒率隨施氮量的增加顯著上升，即外觀品質(zhì)有所下降，可能與增施氮肥使穗分化的穎花量增加，影響了部分籽粒灌漿，導(dǎo)致灌漿不充分、粒形偏?。?，14］ ，這與李國生等［15-16］的研究結(jié)果一致。蛋白質(zhì)含量隨施氮量增加呈增加趨勢，而直鏈淀粉含量和膠稠度隨施氮量變化趨勢不明顯，而研究表明，淀粉含量與氮肥的施用量呈顯著相關(guān)，施氮量增加導(dǎo)致蛋白質(zhì)含量增加而直鏈淀粉含量下降［17］，增施氮肥可降低直鏈淀粉含量和直鏈與支鏈淀粉的比例，進(jìn)而影響稻米的蒸煮食味品質(zhì)［18-19］；研究表明，稻米直鏈淀粉含量隨氮肥用量的增加而升高，這可能是增施氮肥延長了水稻的生育期，且在水稻灌漿結(jié)實(shí)階段，籽粒充盈過程中，胚乳中的淀粉、蛋白質(zhì)積累速度變慢［7］。該研究條件下，適當(dāng)增加氮肥用量可以提高稻米的加工品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)，但同時降低了稻米的外觀品質(zhì)，對蒸煮食味品質(zhì)的影響則不顯著。

綜上所述，一般認(rèn)為，產(chǎn)量高與品質(zhì)優(yōu)是相互矛盾的，不同基因型的水稻品種在不同氮肥水平條件下，對產(chǎn)量尤其是稻米品質(zhì)的影響存在差異。該試驗(yàn)結(jié)果表明，在上海地區(qū)，太安1號施氮量在270～315 kg/hm2產(chǎn)量和品質(zhì)較為協(xié)調(diào)統(tǒng)一，可以獲得產(chǎn)量高、品質(zhì)優(yōu)、抗倒性強(qiáng)的表現(xiàn)。

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