施氮量对黄河三角洲盐碱地圣稻2620产量、品质和淀粉RVA谱特性影响

郭涛，侯红燕，王海凤，薛芳，董晓亮，张茂林，毕崇明，张焕霞，林香青，张士永

（1.山东省水稻研究所／山东省水稻工程技术研究中心，山东济南 250100；2.东营市一邦农业科技开发有限公司，山东东营 257000）

黄河三角洲土地资源丰富，但因地下水埋深较浅、土壤含盐量高，且有机质含量低，种植旱作物常因盐渍害歉收，产量低而不稳。水稻是我国最重要的粮食作物之一，也是改良盐碱地的先锋作物。黄河三角洲盐碱地种植水稻可有效洗盐压碱，改良土壤，对解决我国粮食安全问题具有重要的战略意义［1］。目前，该地区常年种稻面积1.3万多公顷，分布在东营、滨州、淄博等地，以东营市面积最大。种植品种以圣稻19、盐丰47、临稻16等为主，该类型品种适合撒播种植，产量较高、易于管理，但大米外观和食味品质普遍欠佳，严重影响“黄河口大米”国家地理标识产品形象。随着人们生活水平的不断提高，对大米品质要求越来越严格，该地区种植的低品质大米已远远不能满足人们的需求。因此，引进品质优良的水稻新品种、改善稻米的外观和食味品质，已成为重塑“黄河口大米”品牌形象、提高水稻种植效益、提高农民收益的首要工作。

水稻淀粉RVA谱特性是评价稻米品质的重要指标，与蒸煮食味品质密切相关。不同学者就稻米RVA谱特征值与稻米食味品质的关系开展了许多研究。舒庆尧等［2］研究认为，稻米的直链淀粉含量与消减值、回复值、热浆黏度和冷胶黏度呈显著或极显著正相关，与崩解值呈显著负相关；胡培松等［3］建立了淀粉RVA特征值与稻米蒸煮及食味品质性状的回归定量分析模型，在测定出RVA特征值后，就可以通过分析软件自动计算出直链淀粉含量和胶稠度的预测值，对稻米蒸煮品质及食味品质进行快速鉴定；李敏等［4］研究了4种施氮水平下稻米RVA谱特征值的差异与蒸煮食味品质的关系，表明随着氮肥水平的升高，峰值黏度、崩解值逐渐下降，消减值、糊化温度逐渐升高。相关分析表明，胶稠度和食味值与峰值黏度、热浆黏度相关性不显著，而与最终黏度、崩解值、回复值、消减值、糊化温度相关性达显著或极显著水平，利用食味值与崩解值、最终黏度、糊化温度所建立的回归方程能较好地预测稻米食味值。赵国珍等［5］研究发现，施氮量和插秧密度对淀粉RVA谱特性也可产生影响，变异大小依次是消减值＞崩解值＞热浆黏度＞峰值黏度＞冷胶黏度＞到达峰值黏度的时间＞开始糊化温度。但目前尚未见黄河三角洲盐碱地水稻淀粉RVA谱特性的相关研究报道。

圣稻2620是山东省水稻研究所培育的优良粳稻新品种，食味品质优，荣获2017年全国优良食味粳稻品评一等奖。水稻在盐碱地上种植，产量和品质往往受到影响［6］。不同学者的研究主要集中在耐盐水稻品种筛选、种植密度选择、洗盐压碱处理等方面［6，7］，但氮肥施用量对盐碱地水稻品质和淀粉RVA谱特征值影响方面研究较少。因此，本试验以优良食味粳稻品种圣稻2620为材料，在黄河三角洲盐碱地上设置6个不同氮肥施用量处理，研究氮肥用量对圣稻2620产量、品质及淀粉RVA特性的影响，以期为圣稻2620在黄河三角洲盐碱地的优质高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况及材料

试验于2019年在东营市垦利区永安镇28村（东营市一邦农业科技开发有限公司试验田）进行。试验地为沙质土壤，水溶性盐总量3.0～4.5 g／kg之间，pH值 8.3，有机质含量 12.5 g／kg，肥力中等。供试水稻品种为圣稻2620。

1.2 试验设计及方法

洗盐、整地按当地生产习惯进行。4月10日前后播种。6月4日机插秧，穴行距为13 cm×30 cm，每穴3～4苗，每公顷基本苗为（105～135）万。插秧1周后起田埂，小区间田埂用塑料薄膜包裹，各小区独立排灌。

试验设6个氮素水平处理，分别为 N0（0，CK）、N1（55.2 kg／hm2）、N2（110.4 kg／hm2）、N3（165.6 kg／hm2）、N4（220.8 kg／hm2）和 N5（276.0 kg／hm2），所用氮肥为尿素，分别于 6月 15日、6月23日、7月3日分3次追施，施肥比例为3∶5∶2。采用随机区组试验设计，重复3次，小区面积13.33 m2。基施过磷酸钙 600 kg／hm2，整地前一次性施入；施硫酸钾300 kg／hm2，于分蘖期（第二次施尿素）、圆秆拔节期（第三次施尿素）各施150 kg／hm2。整个生育期内防虫、除草、防病同常规大田管理。10月下旬水稻成熟后，按小区分别收获，测产。室温放置3个月，待品质稳定后测定各项指标。

1.3 测定指标及分析方法

1.3.1 食味值及蛋白质、直链淀粉含量 用上海青浦绿洲检测仪器有限公司生产的锋速LTJM160型精米机分别将材料加工成精米，采用日本佐竹公司生产的RCTA-11A型食味仪测定，其标准米样食味值82、蛋白质含量7.9%、直链淀粉含量18.4%、水分含量14.3%，重复2次。

1.3.2 淀粉RVA测定 样品用Retch-MM400型打样机将精米打成粉末，过100目筛后备用。采用 Perten公司生产的 StarchMasterⅡ型 RVA（rapid viscosity analyzer）快速测定，用 TWC（thermal cycle for windows）配套软件分析数据。按照美国谷物化学家协会（AACC）规程（1995-61-02）和RACI标准方法，程序如下：

分别称取含水量为12.0%的样品3.00 g，放入罐子，加蒸馏水25.00 mL；将罐子放入仪器，50℃保持 1 min，以 11.84℃／min的速度上升至95℃（3.8 min），保持 2.5 min，再以 11.84℃／min的速度下降至50℃，并保持1.4 min。搅拌器转速在起始10 s内为960 r／min，之后保持在160 r／min。

1.3.3 RVA谱性状指标 稻米RVA用峰值黏度（peak viscosity，PKV）、热浆黏度（hot paste viscosity，HPV）、冷 胶 黏 度 （cool paste viscosity，CPV）、崩解值（breakdown viscosity，BDV，峰值黏度 -热浆黏度）、消减值（setback viscosity，SBV，冷胶黏度-峰值黏度）、回复值（consistence viscosity，CSV，冷胶黏度-热浆黏度）6个指标，黏滞性单位为cP（centipoise），同时记录起始糊化温度（pasting temperature，PaT）和峰值时间（peak time，PeT）。

1.4 统计分析

试验相关数据用Microsoft Excel 2007和IBM SPSSStatistics 19分析软件进行处理并作图。

2 结果与分析

2.1 不同氮肥施用量对盐碱地圣稻2620农艺性状及产量的影响

由表1可知，与不施氮肥对照相比，所有氮肥追施处理的圣稻2620株高均显著增加。低氮条件下，氮肥对株高增加效果更好，其中N2处理增加最显著，较N1处理增加12.1%；在此基础上继续增施氮肥，株高增幅减小，N4处理株高达到最高（103.2 cm），比 N0增加 21.7%；N5处理株高略有降低，但与N4差异不显著。

水稻穗粒结构是决定产量的重要因素，主要由单穴穗数、穗粒数、结实率、千粒重等参数组成。由表1可见，与对照相比，除N1处理外，追施氮肥单穴穗数显著增加，以N5处理最高（16.4穗／穴）。N0和N1处理下单穴穗数差异不显著，随追氮量增加，单穴穗数增加幅度越来越小，N3、N4和N5处理差异不显著。

氮肥施用量对圣稻2620穗长和结实率均无显著影响。低氮条件下，穗粒数以N2处理最多（147.4粒），N0、N1和N2处理间差异不显著，之后随施氮量增加穗粒数不断减少，N5处理最少（128.6粒），N3、N4和 N5处理间差异不显著。千粒重随氮肥施用量增加而呈降低趋势，N0处理最高（28.3 g），N5处理最低（27.1 g），但处理间差异不显著。这可能是由于施氮促进分蘖，单穴穗数增加导致穗总粒数和实粒数减少，籽粒重降低。

表1 不同氮肥施用量对盐碱地圣稻2620农艺性状及产量的影响

试验结果表明，追施氮肥可以显著提高圣稻2620产量，但随追氮量的增加，产量增幅越来越小，而且过量追施氮肥会导致产量降低。小区实测产量表现为N4＞N5＞N3＞N2＞N1＞N0。N4处理下的小区产量最高，折合产量达到8 584 kg／hm2，比N0处理增加87.8%。这与追施氮肥提高植株分蘖力、增加单穴穗数相一致。由模拟方程（图1）计算可得，在东营盐碱地上圣稻2620最佳氮肥施用量为 231.45 kg／hm2，此时产量为 8 298 kg／hm2，与试验中N4处理结果相接近 。

图1 氮肥施用量对盐碱地圣稻2620产量的影响

2.2 不同氮肥施用量对盐碱地圣稻2620品质性状的影响

由表2可见，氮肥施用量对圣稻2620的糙米率和整精米率无显著影响，N3处理的糙米率最高，为85.6%，N0处理最低，为 84.0%；N3处理的整精米率也最高，为76.4%，N5处理最低，为75.2%。这与郭涛等［8］的试验结果不一致，可能是由于2019年水稻生长后期温度偏高、氮肥施用量大造成生育期延长、分蘖增加等对加工品质的不利影响未显现出来。与对照相比，不同氮肥施用量处理均可显著提高圣稻2620垩白粒率，且随着氮肥施用量增加，垩白粒率不断升高，N5处理最高，达13.0%，N1、N2、N3处理间无显著差异，但与N4、N5处理差异显著，N4与N5处理间无显著差异。这表明氮肥过量施用可显著降低圣稻2620的外观品质。

随着氮肥施用量的增加，圣稻2620蛋白质含量逐渐提高，N5处理最高，达到9.2%，与其他处理间差异显著。而直链淀粉含量随着氮肥施用量增加而呈减少趋势，N1处理最高，为19.1%，N5处理最低，为16.0%。随着氮肥施用量的增加，圣稻2620食味值降低，N0和N1处理食味值达到85，超过仪器检测对照品种（表2）。

表2 不同氮肥施用量对盐碱地圣稻2620品质性状的影响

2.3 不同氮肥追施量对盐碱地圣稻2620淀粉RVA特征的影响

由图2及表3可知，随着氮肥施用量的增加，圣稻2620淀粉RVA图谱整体呈下降趋势，峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度整体均呈下降趋势，但不同处理间变化不同。峰值黏度由高到底依次为N1＞N0＞N2＞N3＞N4＞N5；热浆黏度由高到低依次为N1＞N0＞N3＞N4＞N2＞N5；冷胶黏度由高到低依次为N1＞N0＞N3＞N2＞N4＞N5。崩解值由大到小依次为N1＞N2＞N0＞N3＞N4＞N5。消减值除N5处理外其他处理均为负值，由大到小依次是N5＞N4＞N0＞N3＞N2＞N1。不同氮肥施用量条件下糊化温度和到达峰值黏度的时间无显著差异。

3 讨论与结论

氮肥的合理施用是实现水稻高产高效的重要途经。不同学者研究认为，增加氮肥施用量可以增加分蘖和有效穗数，从而实现高产［8-10］。本研究表明，随着氮肥施用量增加，圣稻2620的单穴穗数和产量显著增加，对穗长、穗粒数、结实率和千粒重的影响较小。增施氮肥，圣稻2620株高显著增加，加大了后期倒伏的风险。合理施用氮肥对圣稻2620加工品质影响较小，糙米率和整精米率变化不大；过量施用氮肥会降低圣稻2620外观品质，稻米垩白粒率显著增加。随着氮肥施用量增加，稻米蛋白质含量升高，直链淀粉含量呈降低趋势，这与朱邦辉等［9］的研究结果相一致，而与郭涛［8］、张洪程［11］等的研究结果不同。增施氮肥圣稻2620食味值降低，这与前人研究结果相一致［7，9］。

一般研究认为，随着氮肥施用量的增加，崩解值下降，回复值、消减值升高，糊化温度升高，稻米蒸煮食味品质变差［2，4］。本试验也得到了相似的结果，增施氮肥圣稻2620的淀粉RVA谱特征值中的峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、崩解值、回复值均呈下降趋势，N1条件下性状值最大。除N5处理外其他处理消减值均为负值，随着氮肥施用量增加先降低后升高，N1条件下消减值最小。舒庆尧等［2］研究认为，米饭硬度、粘性与消减值、回复值和崩解值之间存在（极）显著相关性，消减值越大，米饭越硬，粘性越小。公认的食味较好的优质品种往往崩解值大，而消减值小，且多为负值。这表明，少量施用氮肥可以提高圣稻2620品质。氮肥用量对圣稻2620淀粉的糊化温度和到达峰值黏度的时间影响不大。

本试验结果表明，N4条件下（施纯氮220.8 kg／hm2）圣稻2620产量最高，这与模拟方程结果最优氮肥施用量相近。低氮条件下（施纯氮55.2 kg／hm2）圣稻2620的RVA谱特征值最优，崩解值最大，消减值最小，过高或过低的氮肥水平均使RVA谱变差，表明氮肥对RVA谱特征值具有良好的调控作用。因此，可根据生产需要确定适宜的氮肥施用量，在产量与品质间确定平衡点。科学的氮肥施用是黄河三角洲盐碱地圣稻2620获得最佳效益的关键。

致谢：感谢山东省水稻研究所刘奇华对本试验淀粉RVA测定提供的帮助。