海藻寡糖增效尿素对水稻产量和品质的影响

张运红，孙克刚，杜 君,和爱玲，张起义

(河南省农业科学院 植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 450002)

海藻寡糖增效尿素对水稻产量和品质的影响

张运红，孙克刚*，杜 君,和爱玲，张起义

(河南省农业科学院 植物营养与资源环境研究所，河南 郑州 450002)

在大田试验条件下，研究海藻寡糖(ADO)增效尿素对水稻产量和品质的影响，以期为ADO增效尿素产业化及其在农业上的推广应用提供参考。结果表明，在同等施氮水平下，与普通尿素处理相比，ADO增效尿素处理的水稻穗粒数及产量均显著增加。ADO增效尿素处理的水稻精米率、整精米率及稻米蛋白质含量均显著高于不施氮肥处理(对照)和普通尿素处理，其中较普通尿素处理分别增加1.82%、10.83%、7.59%；消减值显著低于对照和普通尿素处理，其中较普通尿素处理下降36.02%；此外，稻米透明度、胶稠度、碱消值、最高黏度和崩解值也高于对照和普通尿素处理，垩白粒率和垩白度低于对照和普通尿素处理，且与对照相比差异均达显著水平。综上，ADO增效尿素可促进水稻增产，对水稻品质也有一定的改善作用。

海藻寡糖增效肥料； 水稻； 产量； 品质

近年来，我国化肥的使用量随着农业生产强度的加大不断增加，因过量施肥尤其是氮肥带来的环境污染问题日益突出。目前，我国氮肥的生产量和使用量在世界均居首位，然而氮肥利用率却仅为30%～35%[1-2]。水稻是我国第一大粮食作物，而氮素是影响水稻产量和品质形成的重要矿质营养元素[3]。如何在不减产的前提下提高氮肥利用率，减轻氮肥流失对环境造成的污染，实现农业的可持续发展，成为农业领域研究的热点。目前，关于提高氮肥利用率的主要措施有肥料配施、施用缓释肥及增效氮肥等[4-5]。相比而言，增效氮肥对传统耕作方式冲击小，易被农民短期内接受，可实现我国农业中传统施肥到科学施肥转型的有效衔接。海藻寡糖(ADO)是海藻酸钠经N-乙酰-B-D-氨基葡萄糖苷酶酶解的产物，由β-D-甘露糖醛酸(M)与α-L-古罗糖醛酸(G)依靠1,4-糖苷键连接而成，适量施用可促进植物根系生长及植物对氮、磷、钙、镁、硼、锰、锌的吸收[6]。张朝霞等[7]研究发现，ADO增效尿素可促进小麦增产，提高氮肥利用率。此外，在油菜上的研究显示，海藻酸钠寡糖对酰胺态氮的增效作用好于铵态氮和硝态氮[8]。然而，ADO增效尿素在水稻上的应用效果还未见报道。为此，研究了ADO增效尿素对水稻产量和品质的影响，旨在为ADO增效尿素产业化及其在农业上的推广应用提供参考，这对提高我国农业氮肥利用率、降低农业生产成本、推动绿色农业发展具有重要意义。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及材料

试验于2014年在河南省信阳市商城县苏仙石乡和白集镇进行，试验田土壤类型分别为黄棕壤性潴育型水稻土和黄褐土性潴育型水稻土，其土壤养分状况见表1。

表1 试验田土壤养分含量状况

供试ADO由山东结晶集团股份有限公司生产，聚合度为2～10，糖醛酸组成为M∶G=7∶3，糖醛酸含量>90%。供试普通尿素(含N 46.2%)由山东济宁谷丰肥业有限公司生产。供试水稻品种为杂交籼稻汕优63。

1.2 试验设计

试验设3个处理，即对照(CK)：不施氮肥；普通尿素处理：施普通尿素；ADO增效尿素处理：施普通尿素+ADO。普通尿素折纯后氮用量为90 kg/hm2，分2次施入，70%于插秧前1 d作基肥施入，30%于分蘖期做追肥施入。ADO添加量为0.3%，即0.587 kg/hm2。3个处理均施等量的磷肥和钾肥，其中磷肥为过磷酸钙，钾肥用氯化钾，折纯后P2O5、K2O用量分别为33.75、71.25 kg/hm2，全部做基肥于插秧前1 d施入。小区面积25 m2，重复3次，随机区组排列，每个小区之间设保护行。于2014年4月2日下种，5月25日移栽，9月16日收获，栽插行株距为30 cm×15 cm，其他田间管理同当地大田，同一作业当日完成。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 产量及其构成因素 收获时，各小区取15穴水稻植株，测定有效穗数、穗粒数、单穗质量、结实率和千粒质量等，并实收脱谷测产。

1.3.2 品质 取苏仙石乡放置1个月以上的试验稻谷1 kg，参照GB/T 17891—1999测定稻米的加工品质(出糙率、精米率、整精米率)、外观品质(垩白粒率、恶白度、籽粒长宽比、透明度)、蒸煮品质(胶稠度、碱消值)、营养品质(直链淀粉含量、蛋白质含量)。其中，蛋白质和直链淀粉含量以精米为测试样品，采用1241近红外谷物分析仪(瑞典FOSS公司生产)测定。

米粉黏滞特性：采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super 3型淀粉黏滞性快速分析仪(Rapid Viscosity-analyzer，RVA)测定，并用TCW(Thermal cycle for windows)配套软件分析。取3 g精米加25 mL蒸馏水，搅拌过程中，罐内温度先50 ℃保持1 min，然后在3.9 min内将温度逐渐上升到95 ℃并保持2.4 min，再在3.9 min内将温度缓慢降到50 ℃保持1.8 min。从测定开始到结束共13 min，各阶段温度变化和时间均由计算机控制。稻米RVA谱特性用最高黏度、热浆黏度、最终黏度3个一级参数和崩解值(最高黏度-热浆黏度)、消减值(最终黏度-最高黏度)2个二级参数表示，黏滞性单位为Pa/s。

1.4 数据处理

试验数据用SAS 6.12软件进行统计分析，采用最小显著极差法(LSD0.05)进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 ADO增效尿素对水稻产量及其构成因素的影响

由表2可知，与对照相比，苏仙石乡普通尿素和ADO增效尿素处理水稻有效穗数、穗粒数、单穗质量和产量均显著增加，均以ADO增效尿素处理最高，其中ADO增效尿素处理有效穗数、穗粒数和产量均显著高于普通尿素处理，增幅分别达5.68%、5.42%和9.67%。白集镇普通尿素和ADO增效尿素处理水稻有效穗数、穗粒数、结实率、单穗质量和产量均较对照显著增加，且均以ADO增效尿素处理最高，其中ADO增效尿素处理穗粒数、产量均显著高于普通尿素处理，增幅分别达4.43%、4.64%。上述结果说明，施用氮肥可促进水稻增产，且ADO增效尿素的施用效果好于普通尿素。

表2 ADO增效尿素对水稻产量及其构成因素的影响

注：同列数据后不同小写字母表示同一地点不同处理间差异显著(P<0.05)，下同。

2.2 ADO增效尿素对水稻品质的影响

2.2.1 加工品质和外观品质 由表3可知，ADO增效尿素处理水稻精米率、整精米率均显著高于对照和普通尿素处理，分别较对照增加2.60%、25.25%，较普通尿素处理增加1.82%、10.83%，普通尿素处理的整精米率较对照显著增加13.02%。ADO增效尿素处理水稻垩白粒率、垩白度均显著低于对照，降幅分别为7.96%、16.42%，透明度显著提高2.25%；普通尿素处理垩白粒率显著低于对照，降幅达6.19%，其他指标与对照差异不显著。上述结果说明，ADO增效尿素可在一定程度上改善水稻的加工品质和外观品质。

表3 ADO增效尿素对水稻加工品质和外观品质的影响

2.2.2 蒸煮品质和营养品质 由表4可知，与对照相比，普通尿素和ADO增效尿素处理稻米胶稠度和碱消值均有不同程度的增加，其中ADO增效尿素处理显著高于对照，其胶稠度和碱消值分别较对照增加8.18%和11.11%；普通尿素和ADO增效尿素处理的蛋白质含量均显著高于对照，增幅分别为9.72%和18.06%，且ADO增效尿素处理显著高于普通尿素处理，增幅达7.59%；3个处理之间直链淀粉含量无显著变化。上述结果说明，ADO增效尿素对水稻蒸煮品质和营养品质有一定的改善效果。

表4 ADO增效尿素对稻米蒸煮品质和营养品质的影响

2.2.3 米粉黏滞特性 RVA谱反映了米粉浆在加热升温和冷却过程中淀粉黏滞性的变化特征，淀粉黏滞性与稻米的食味品质有密切关系。米饭质地好的稻米最高黏度高，崩解值大，消减值小[9]。由表5可知，ADO增效尿素处理的稻米最高黏度和崩解值均显著高于对照，增幅分别为13.02%和19.06%，消减值较对照显著下降51.44%，且消减值显著低于普通尿素处理，降幅达36.02%；普通尿素处理的消减值显著低于对照，降幅为24.10%，最高黏度和崩解值与对照差异不显著。上述结果说明，ADO增效尿素能在一定程度上提高稻米的食味品质。

表5 ADO增效尿素对稻米米粉黏滞特性的影响 Pa/s

处理最高黏度崩解值消减值CK2.765b1.165b0.278a普通尿素2.978ab1.256ab0.211bADO增效尿素3.125a1.387a0.135c

3 结论与讨论

ADO是一类新型生物制剂，具有可自然降解、不污染环境和无残留等优点。ADO可提高菜心产量和品质[10]，促进水稻[11]和小麦[12]根系生长。张朝霞等[8]将ADO添加到不同形态氮肥中发现，其均能在一定程度上提高油菜氮肥利用率；与磷、钾肥配施也能显著提高玉米磷肥和钾肥利用率[13]。本研究结果显示，在同等施氮水平下，与普通尿素处理相比，ADO增效尿素处理水稻有效穗数、穗粒数均显著增加，进而显著增加产量。张赓等[14]在菜薹上的研究显示，ADO可促进植物光合作用，加快碳水化合物的形成，这可能是其促进水稻增产的主要原因之一；此外，ADO可促进作物营养元素的吸收[6]，也有利于作物产量的形成。

水稻品质主要受品种遗传特性的影响，而肥料、水分、气候等环境因素均能影响水稻的米质性状[15]。良好的加工品质要求水稻有较高的精米率、整精米率。李国生等[16]研究显示，在一定范围内，稻米的整精米率随施氮量的增加而增加。本研究结果显示，与对照和普通尿素处理相比，ADO增效尿素处理可提高水稻的精米率和整精米率，从而改善水稻的加工品质。水稻米粒胚乳中含有的垩白是由淀粉和蛋白质颗粒积累不够密实所致，不仅影响米粒的透明度，降低稻米的商品价值，而且碾米时易产生较多的碎米[17]。氮素营养不足是形成垩白米的重要环境因素之一。李国生等[16]在盆栽条件下研究显示，汕优63的垩白粒率随施氮量的增加而降低，垩白度在施氮量为16 g/m2时最低。本研究结果显示，与对照和普通尿素处理相比，ADO增效尿素处理可降低垩白粒率和垩白度，提高稻米透明度，改善水稻的外观品质。稻米的理化特性及淀粉RVA谱特性是构成稻米蒸煮食味品质的主要因素，稻米中的直链淀粉和蛋白质含量是决定稻米蒸煮食味品质特性的最主要化学成分，其含量高稻米的蒸煮食味品质差，胶稠度小，米饭较硬，口感较差。淀粉RVA谱特性中最高黏度和下降黏度值与饭味、黏性及总评分呈正相关，而黏滞峰消减值与饭味呈负相关[18-19]。周瑞庆[20]和金正勋等[17]研究认为，增施氮肥可以提高产量，增加稻米的蛋白质含量，降低胶稠度和直链淀粉含量，使蒸煮食味品质变差；但金军等[21]研究发现，直链淀粉对氮素不敏感；柳金来等[22]则认为，施氮量与直链淀粉含量之间为抛物线关系。本研究结果显示，与对照和普通尿素处理相比，ADO增效尿素处理在提高稻米蛋白质含量的同时，胶稠度、最高黏度和崩解值也增加，消减值降低，说明ADO增效尿素不仅能提高水稻的产量，还能改善稻米的蒸煮品质和营养品质。

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Effects of Alginate-derived Oligosaccharides Synergistic Urea on Yield and Quality of Rice

ZHANG Yunhong,SUN Kegang*,DU Jun,HE Ailing,ZHANG Qiyi

(Institute of Plant Nutrition,Resources and Environment,Henan Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450002,China)

The effects of alginate-derived oligosaccharides(ADO) synergistic urea on the yield and quality of rice(OryzasativaL.) were studied under field-grown condition,in order to provide references for the industrialization of ADO synergistic urea and its application in agriculture.The results showed that the treatments of ADO synergistic urea increased the grains per panicle as well as yield significantly compared with the common urea with the same content of nitrogen.The milled rice rate,head rice rate and protein contents of ADO synergistic urea treatment were higher than those of the control without urea and common urea treatments,with the increase amplitude of 1.82%,10.83% and 7.59% respectively compared with common urea treatment; the setback value was lower than those of the control without urea and common urea treatments,reduced by 36.02% obviously compared with common urea treatment.Moreover,transparency,gel consistency,alkali spreading value,the maximum viscosity and breakdown values of ADO synergistic urea treatments were higher than those of the control without urea and common urea treatments,and chalky rice rate and chalkiness were lower.These differences with the control without urea reached significant level.Taken together,these results indicated that application of ADO synergistic urea could increase yield,and had a certain improving effects on quality.

alginate-derived oligosaccharide synergistic urea; rice(OryzasativaL.); yield; quality

2015-09-10

河南省农业科学院科研发展专项资金项目(20137913)；河南省农业科学院自主创新项目(2069999)

张运红(1983-)，女，河南新乡人，助理研究员，博士，主要从事寡糖生物活性及新型植物生长调节剂研究。 E-mail:snowgirl23@126.com

*通讯作者：孙克刚(1965-)，男，河南信阳人，研究员，硕士，主要从事植物营养和精准农业养分管理方面的研究。 E-mail:kgsun@ipni.ac.cn

S143.1;S511

A

1004-3268(2016)01-0053-04