穗粒肥用氮比例对寒地不同类型水稻产量和品质的影响

陈书强 杨丽敏 赵海新 杜晓东 周通 薛菁芳 单莉莉 王翠 张献国

（黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所/农业部寒地粳稻冷害科学观测实验站，黑龙江佳木斯154026；第一作者：chenshuqiang@163.com）

穗粒肥用氮比例对寒地不同类型水稻产量和品质的影响

陈书强 杨丽敏 赵海新 杜晓东 周通 薛菁芳 单莉莉 王翠 张献国

（黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所/农业部寒地粳稻冷害科学观测实验站，黑龙江佳木斯154026；第一作者：chenshuqiang@163.com）

为了明确生育后期氮肥用量对寒地水稻产量和品质性状的影响，利用多蘖轻穗型品种空育131和少蘖重穗型品种龙粳21为材料，设置3个用氮水平及4个基蘖肥与穗粒肥用氮比例，研究了基蘖肥与穗粒肥用氮比例对寒地水稻产量和品质性状的影响。结果表明，随着施氮量的增加，2个品种的产量有所升高，但不同施氮量间差异不显著；空育131的基蘖肥与穗粒肥施用比例为8∶2时产量最高，而龙粳21在7∶3时产量最高。空育131获得高产的原因是群体穗数增多，而龙粳21是每穗粒数增加，从而使群体颖花量增加，产量增加。全生育期用氮总量增加使2个品种的整精米率显著提高、蛋白质含量明显上升，而使精米白度降低，淀粉糊化特性变劣。中低用氮水平间在出糙率、精米白度、直链淀粉和食味评分等米质指标上差异不明显。生育后期穗粒肥用氮比例提高使2个品种的整精米率、蛋白质含量显著增加，而使精米白度降低，淀粉糊化特性变差，对直链淀粉含量影响不大。因此，寒地水稻生产栽培管理中，在适宜的氮肥用量（<138 kg/hm2）前提下，控制一定的穗粒肥用氮比例（<30%），可以实现高产优质水稻生产。

寒地；水稻；施氮方式；产量；品质性状

黑龙江省属寒地稻作区，易发生低温冷害[1-3]。生产上农民为了追求产量大量施用氮肥，经常出现施用时期不合理、氮磷钾比例失调等现象，加上种植密度不合理等诸多问题，导致稻田氮肥利用率偏低，水稻无效分蘖增多，群体质量下降，后期大面积发生倒伏和病害，结实率降低。既影响了产量和米质的提高，又制约了机械化收割，大幅增加水稻生产成本。对于寒地施氮技术问题，彭显龙等[4]认为，前氮后移可改善水稻群体质量，增加抽穗后LAI，促进干物质和氮积累，增加水稻产量和氮肥利用率。但也有研究指出，基蘖肥用氮量与最大叶面积指数及单位面积结实颖花数呈显著正相关，调节肥施用时间与单位面积结实颖花数呈负相关；在一定范围内增大施氮总量，并在总氮量一定条件下适当增加前期用氮比例，可提高群体有效穗数和群体结实颖花数，最终获得高产[5-8]。

对于氮肥的分配，因不同地区、不同水稻品种，不同的研究结果差异较大，很难形成固定的合理氮肥施用模式。目前黑龙江省生产上每年都审定推广较多的水稻品种，农民对众多品种的特性不易全部掌握，采取何种施氮技术更是模糊。已有研究表明，不同类型品种吸收利用氮肥能力差异较大，根据品种特性和耐肥能力进行合理施氮，是较易掌握和操作的配套栽培模式。为此，本研究选择秆强少蘖重穗型超级稻品种龙粳21和多蘖轻穗型常规品种空育131为试验材料，根据这两种类型品种的茎秆强度和喜肥能力，进行配套施氮技术研究，以提高其产量和品质。为这两种类型品种在生产中合理施氮提供科学依据，对提高黑龙江省水稻产量和品质，保障国家“口粮”安全具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

氮肥用尿素（含N 46%），磷肥用二铵（含P2O546%），钾肥用硫酸钾（含K2O 50%）。

水稻品种为空育131（多蘖轻穗型）和龙粳21（少蘖重穗型）。

1.2 试验地点

表1 试验设计

试验于2011年和2012年在黑龙江省农科院水稻所试验区内进行。

1.3 试验设计

试验设3个氮肥水平处理：N1，比当地水稻生产施氮量降低17%的施氮量，纯N 115 kg/hm2；N2，当地水稻生产施氮肥水平，纯N 138 kg/hm2；N3，比当地水稻生产施氮量提高17%的施氮量，纯N 161 kg/hm2。

氮肥据基蘖肥与穗粒肥比例不同设4个处理，即基蘖肥与穗粒肥比为10∶0、8∶2、7∶3、6∶4（表1）。另外每次重复设1个无氮肥区的处理N0作为空白对照。

试验采用裂区设计，氮肥水平和基蘖肥与穗粒肥施用比例作为主区，品种作为副区，随机区组排列，插秧规格30.0 cm×13.3 cm，每丛3苗，3次重复，共计39个小区。

所有处理均施用相同数量的磷酸二铵（N0处理施用与磷酸二铵含磷量等量的过磷酸钙）和硫酸钾，P、K含量按N2计算，N∶P2O5∶K2O=2∶1∶1。磷酸二铵作基肥100%一次施用，硫酸钾作基肥和穗肥各施50%。氮肥（46%尿素）分基肥、分蘖肥（4叶龄）、穗肥（倒4叶龄）、粒肥（倒2叶龄）4次施用，基蘖肥中60%作基肥、40%作蘖肥，穗粒肥中60%穗肥、40%粒肥。

1.4 试验实施

4月20日播种，采用大棚旱育苗移栽的种植方式，育壮中苗，叶龄3.1～3.5叶，秧龄30～35 d，苗高13 cm左右，地上部茎叶结构为“3、3、1、1、8”。5月20日移栽，插秧规格行株距为30.0 cm×13.3 cm，确保插植丛数在25丛/m2以上。每丛基本苗为4～5苗。采用间歇灌溉和晒田的灌溉方式。病虫害防治及除草措施同生产田。10月1日分小区收获测产。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 产量构成因素

每个处理3个重复，每个重复查10丛，计算每丛平均有效穗数。按平均有效穗数为标准取3丛，将3丛分别称穗干质量和稻草干质量后，计算经济系数。将3丛的穗混放，从中取出大小一致中等穗10个，测定其每穗长、实粒数、秕粒数和空粒数等性状。

1.5.2 产量

每个处理3个重复，每个重复割7.5 m2，自然晾干脱谷，称重，晒干换算成标准含水量后计算产量，并从测产的样本中取样，测定千粒重。按密度折算面积。

1.5.3 品质

参照GB/T17891—1999《优质稻谷》测定碾米品质、外观品质等。

蛋白质含量的测定采用Foss公司InfratecTM谷物分析仪测定，波长范围850～1 051 nm。

直链淀粉含量测定采用ISO6647-2007《稻米直链淀粉含量测定》，波长720 nm。

米饭食味：采用STA1A米饭食味计,自动显示样品的气味、光泽和色泽、完整性、味道、口感的评分和综合评分值。

稻米淀粉黏滞性的测定：采用RVA-4型快速黏度仪快速测定淀粉谱黏滞特性，按AACC美国谷物化学协会操作规程（1995-61-02）标准方法。RVA谱特征值主要用最高黏度（PKV），冷胶黏度（CPV），热浆黏度（HPV），崩解值（BDV，最高黏度—热浆黏度）、消减值（SBV，冷胶黏度—最高黏度）和回复值（CSV冷胶黏度—热浆黏度）等表示。

1.6 数据处理

表2 不同氮肥总量对2个品种产量及其构成的影响

表3 氮肥不同运筹模式对2个品种产量及其构成的影响

表4 不同氮肥总量对2个品种碾米品质和外观品质的影响

采用Excel 2003、DPS 7.05和SPSS 11.5等软件进行数据整理及差异性分析，显著水平为P<0.05。

2 结果与分析

2.1 对两类品种产量及其构成因素的影响

从表2可见，不同施氮水平下2个品种产量都表现为高氮＞中氮＞低氮＞零氮，但不同施氮量间差异不显著。对不同施氮水平下产量各构成因素进行分析发现，高氮水平下2个品种的群体穗数增多，使群体颖花量增加，进而产量增加，施氮量对每穗粒数、结实率和千粒重影响不大。氮肥农学利用率随着施氮量增加而逐渐降低。

从表3可见，不同氮肥基蘖肥与穗粒肥施用比例比较，多蘖轻穗型品种空育131在8∶2时产量最高，10∶0时最低，差异达到显著水平；少蘖重穗型超级稻品种龙粳21以7∶3时产量最高，10∶0时产量最低，差异达到显著水平。基蘖肥与穗粒肥8∶2时增加了空育131的群体穗数，从而使群体颖花量增加，产量增加；穗粒肥施用比例增加使空育131的结实率和千粒重略有提高，使每穗粒数降低。基蘖肥与穗粒肥7∶3时增加了龙粳21的每穗粒数，从而使群体颖花量增加，产量增加；穗粒肥施用比例增加使龙粳21的结实率和千粒重略有提高，每穗粒数显著增加。氮肥农学利用率随着穗粒肥施用比例增加有升高趋势。

2.2 对品质性状的影响

2.2.1 碾米品质和外观品质变化

从表4可见，增加施氮量使2个品种的整精米率上升，但中氮和高氮间差异不明显；施氮量对2个品种的糙米率影响不大，都以零氮处理的出糙率较低；增加施氮量2个品种的精米白度略有下降，但差异不显著。

从表5可见，随着氮肥后期施用比例的提高，2个品种的糙米率变化不大，差异没有达到显著水平；但整精米率有明显增加，尤其是多蘖轻穗型品种空育131表现较突出，差异达到了显著水平；穗粒肥比例增加使2个品种的精米白度略有降低，多蘖轻穗型品种空育131的差异达到显著水平，少蘖重穗型品种龙粳21表现不显著。

表5 氮肥不同运筹模式对2个品种碾米品质和外观品质的影响

表6 不同氮肥总量对2个品种营养与蒸煮食味品质的影响

表7 氮肥不同运筹模式对2个品种营养与蒸煮食味品质的影响

表8 不同氮肥总量对2个品种淀粉糊化特性的影响 （RVU）

表9 氮肥不同运筹模式对两个品种淀粉糊化特性的影响 （RVU）

2.2.2 营养与蒸煮食味品质变化

从表6可见，增加施氮量使2个品种的蛋白质含量明显升高，食味值降低，其中多蘖轻穗型品种空育131品种差异达到了显著水平，少蘖重穗型品种龙粳21的食味评分在不同氮水平间差异没有达到显著水平；施氮量使2个品种的直链淀粉含量有所降低，但差异不显著。

从表7可见，随着穗肥施用比例的提高，2个品种的蛋白质含量升高，差异都达到了显著水平；不同氮肥施用模式对多蘖轻穗型品种空育131和少蘖重穗型品种龙粳21的直链淀粉含量影响不显著，都以穗粒肥用氮比例为零的含量最高。

2.2.3 淀粉糊化特性变化

从表8可见，增加施氮量使多蘖轻穗型品种空育131的峰值粘度、最低粘度、崩解值、最终粘度值降低，不同处理间差异达到显著水平；而少蘖重穗型品种龙粳21只有峰值粘度、最低粘度、最终粘度值降低，崩解值却升高，不同处理间也达到了显著水平。

从表9可见，不同氮肥运筹模式对2个品种的峰值粘度、最低粘度、崩解值、最终粘度值有一定影响，多蘖轻穗型品种空育131上述数值以基蘖肥与穗粒肥比例7∶3时较低，而少蘖重穗型品种龙粳21以6∶4时较低，与其他处理差异达到显著水平。

3 讨论

寒地水稻生产中，由于春季气温较低，栽培管理上一直注重前期分蘖早生快发。有研究指出，基蘖肥用氮量与最大叶面积指数及单位面积结实颖花数呈显著正相关，调节肥施用时间与单位面积结实颖花数呈负相关；在一定范围内增大施氮总量，并在总氮量一定条件下适当增加前期用氮比例，可提高群体有效穗数和群体结实颖花数，最终获得高产。尤其在低温地冷凉年份，适当加大前期氮肥用量促使分蘖早生快发，是提高寒地水稻产量的有效途径[5－8]。但盛大海[9]研究认为，氮肥后移处理有利于控制无效分蘖发生，提高单茎茎鞘质量和分蘖成穗率，增加后期叶面积指数，改善水稻群体质量，促进抽穗后干物质和养分积累，从而提高水稻千粒重和结实率，增加水稻产量。

本研究证实，增加施氮量可以增加产量，但不宜过高，过高会因为植株发生倒伏导致产量下降。少蘖重穗型超级稻品种龙粳21在中氮水平（138 kg/hm2）下，以基蘖肥与穗粒肥比例为7∶3时产量最高，表明对于耐肥秆强少蘖重穗型品种适当增加氮量和穗粒肥比例，有利于增加穗粒数，从而增加群体颖花量，获得高产。多蘖轻穗型品种空育131在低氮水平下（115 kg/hm2），以基蘖肥与穗粒肥比例为8∶2时产量最高，其获得高产的原因是基蘖肥数量充足，多蘖轻穗型品种获得了足够的收获穗数，使群体颖花量增加，进而增加产量。De Datta[10]研究认为，水稻生育前期施用氮肥主要是对分蘖数有影响，后期施用氮肥主要是对每穗粒数和结实率有影响。已有研究证实，寒地水稻产量构成4个因素中对产量影响的大小顺序为有效穗数＞穗粒数＞结实率＞千粒重，有效穗数是产量构成因素中决定产量高低的最重要因子。对多蘖轻穗型品种抓住前期足够分蘖穗数，而对少蘖重穗型品种后期获得较多粒数是获得高产的关键。

在氮肥施用时期对稻米品质的影响方面，吕川根[11]认为，分次施氮能提高出糙率、精米率和整精米率，结实期追施氮肥可显著提高精米率，整精米率也有增加的趋势。而一些学者[12－15]则认为，生育中后期增氮，垩白率和垩白度减少，推迟穗肥的施用时期能降低垩白率。李广宇等[16]指出，前氮后移能使整精米率提高，垩白率降低，对稻米食味品质影响不明显。本研究结果显示，增加施氮量使品种的整精米率、蛋白质含量上升，但精米白度、食味值降低。随着穗肥施用比例的提高，整精米率、蛋白质含量有所增加，精米白度、食味值降低。许多研究认为，蛋白质含量与稻米食味呈负相关，蛋白质含量越高，食味就越差[17－18]。因此，如何通过氮肥的合理运筹尽可能地协调它们之间的关系，使之在更高水平上统一起来，需要进一步研究。慕永红等[14]认为，直链淀粉含量随施氮量增加而稍减，但不受施肥时间的影响。本试验结果表明，在施氮总量相同的情况下，穗粒肥施用时期和比例对稻米直链淀粉含量影响不显著。本研究发现，常规栽培条件下，总用氮量及穗粒肥用氮比例都会对食味产生显著影响，两者都与食味负相关，后者达到显著水平。穗肥影响食味主要因为后期施氮过多会导致籽粒中粗蛋白质含量过高，从而降低食味。因此，在适宜氮肥用量前提下，控制穗粒肥用氮比例，通过建立高效群体，可以实现高产优质水稻生产。

张艳霞等[19]研究认为，稻米的黏滞谱曲线随着氮肥的增加均呈整体下降趋势，氮素穗肥施用量与稻米品质和淀粉特性关系密切，可通过调控氮素穗肥水平来改善稻米品质。徐大勇等[20]指出，随施氮期后移，直链淀粉含量下降，最高黏度值在生长前期施用不同品种间变化趋势有一定差异，但后期均呈下降趋势，消减值呈上升趋势，崩解值和回复值在倒3叶以前上升而后下降。施氮量增加，使直链淀粉含量降低，最高黏度值和崩解值下降，消减值和回复值增大。万靓军等[21]研究发现，随着施氮比例的前增中减，2个品种稻米的胶稠度、淀粉峰值黏度、崩解值呈直线上升趋势；而热浆黏度、最终黏度对氮肥运筹的反应因品种而异。说明适当减少中期施氮比例可改善蒸煮品质并提高淀粉黏性。本研究结果表明，增加施氮量使2个品种的峰值粘度、最低粘度和最终粘度值降低，随着穗肥施用比例的提高，峰值粘度、最低粘度、崩解值、最终粘度值降低，淀粉糊化特性变劣。

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Effects of the Spike-grain Nitrogen Ratio on Yield and Quality of Different Types of Rice in Cold Region

CHEN Shuqiang,YANG Limin,ZHAO Haixin,DU Xiaodong,ZHOU Tong,XUE Jingfang,SHAN Lili,WANG Cui,ZHANG Xianguo
（Jiamusi Rice Research Institute,Heilongjiang Academy of Agriculture Sciences/Scientific Observing and Experimental Station of Rice Cold Damage in Cold Region,Ministry of Agriculture,Jiamusi 154026,China;1st author:chenshuqiang@163.com）

In order to clarify the effects of nitrogen fertilizer amount on rice yield and quality trait in cold region,the two main cultivated rice cultivars were used in this study,and the nitrogen was applied as the base-tiller,spike-grain nitrogen application ratio of 10∶0,8∶2,7∶3,5∶5 at three N levels as 115,138,161 kg/hm2.The results showed that yield of the two varieties ascended with applying nitrogen amount increased,but difference of yield was not significant between different nitrogen applications.It was the highest yield for more tillers and lighter panicle variety Kongyu 131 that the base-tiller and spike-grain nitrogen application ratio were 8∶2.The main reason was that the panicles number increased in the population.It was the highest yield for less tillers and heavier panicle variety Longjing 21 that the base-tiller and spike-grain nitrogen application ratio were 7∶3.The main reason was that grain number per panicle and the higher number of total spikelets increased in the population.During the whole growth period,increasement of total nitrogen made the head rice percentage,protein content increased obviously,whiteness decreased,and starch gelatinization worse for two rice varieties.There was no obvious difference for the rice quality indexes such as roughness,whiteness,amylose content between the middle level and low nitrogen level.At late growth stage,the increasement of base-tiller,spike-grain nitrogen application ratio had no influence on amylose content,and it made the head rice percentage increased,protein content increase obviously,whiteness decreased,and starch gelatinization worse for two rice varieties.Therefore,it could make high yield and good quality at a higher level in cold region that appropriate amount of nitrogen fertilizer was less than 138 kg/hm2and base-tiller,spike-grain nitrogen application ratio was less than thirty percent in the cultivation and management of rice in cold region.

cold region;rice;nitrogen application methods;yield;quality trait

S511.062

A

1006-8082（2017）04-0151-06

2017－06－24

“十三五”国家重点研发计划项目（2016YFC0400108-3）；黑龙江省博士后科研启动金资助（LBH-Q15134）;黑龙江省农业科学院杰出青年基金项目（2014）