香稻专用肥料类型对香稻产量、品质和香气的影响

佟天一 蔡健旋 张集胜 李林 马林 何柔静 唐湘如

香稻专用肥料类型对香稻产量、品质和香气的影响

佟天一 蔡健旋 张集胜 李林 马林 何柔静 唐湘如

（华南农业大学农学院，510642，广东广州）

旨在探求不同形态的香稻专用肥对香稻产量、品质和香气的影响。在大田条件下，以常规香稻品种美香占2号和象牙香占为材料，设置香稻专用固体肥（T1）和香稻专用液体肥（T2）处理，不施肥（T0）为对照。结果表明，与T0比，施用2种类型的肥料可以提高香稻的产量，提升香稻的加工品质，籽粒中2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）含量增加；与T1处理比，T2处理可以使香稻的有效穗数提高9.88%，产量平均提高10.88%，糙米率和精米率显著提高，通过增加香气前体物质脯氨酸的含量，使2个品种香稻籽粒2-AP含量平均提高12.59%。由此可得，香稻专用液体肥能增产提香，表现出很好的增产调优效果。

香稻；液体肥；固体肥；产量；品质；香气

水稻是重要的粮食作物，亚洲是水稻生长和消费的重要地区[1]。香稻因其特殊的香味而受到人们的喜爱[2]，无论是茉莉香型还是巴斯马蒂香型的香稻，2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）被确定是影响香稻品质和香气的主要物质[3-4]。施肥方式、施肥量和施氮时期都对香稻产量、品质及香气产生影响，随着氮肥施入量的增加，香稻籽粒中2-AP的含量不断增加[5]，孕穗期增施氮肥会增加糙米中的2-AP含量[6]。有研究[7]表明，土壤中全氮含量是影响糙米和谷粒香气物质含量的主要原因，全氮含量越高，则谷粒中的香气物质含量越高，增施氮肥会增加2-AP底物游离脯氨酸的含量，进而促进籽粒中2-AP的合成和积累，提高糙米中香气的含量[8]。除了氮肥外，施用其他肥料也对香稻香气有影响，如硅肥可增加叶片的净光合速率和香稻籽粒的香气，但其影响效果和程度因品种而异[9]；齐穗期喷施亚硒酸钠（Na2SeO3）可以提高糙米硒含量，以此来提高糙米中的香气含量[10]。香稻专用肥使香稻光合生产能力在生育后期的优势明显，香稻专用肥促进了香稻后期的物质生产和积累，提高香稻产量。前人的研究主要在施肥方式和施肥量对香稻品质和香气的影响上，鲜有从肥料类型角度开展的研究。因此，本文以华南地区广泛种植的2个常规香稻品种美香占2号和象牙香占为材料，在相同的田间管理条件下，研究2个香稻品种在不同肥料类型处理下产量、品质和香气的差别，以期筛选适宜香稻的氮肥类型。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

试验于2018年7月在华南农业大学宁西试验基地进行，土壤理化性质为pH 5.34、有机质25.63g/kg、全氮1.96g/kg、全磷1.42g/kg、全钾18.97g/kg、速效钾164.32mg/kg和有效磷37.70mg/kg。

以常规香稻品种美香占2号和象牙香占为试验材料，处理如下，施用香稻专用固体肥（T1）：N+P2O5+K2O≥6%，有效活菌≥2×107/g，有机质≥25%；香稻专用液体肥（T2）：N︰P2O5︰K2O=15︰4︰6，硫酸锌含量2%，另含有大量腐植酸、氨基酸、维生素和活菌代谢产物；以不施肥（T0）为对照。将肥料于8月9日作为分蘖肥一次性施用，施肥量750kg/hm2。采用裂区设计，品种为主区，施肥处理为副区，重复3次，其他栽培措施一致，小区面积70.35m2（10.5m×7.0m）。于2018年7月15日采用塑料软盘播种，8月2日机插秧，栽插行株距为30cm×14cm，11月13日收获。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 茎蘖动态 返青期后（移栽后7d），每隔7d观察茎蘖数，每小区定点观察长势一致的15蔸水稻，直至分蘖数稳定。

1.2.2 香气相关酶及籽粒香气 于分蘖期、孕穗期、齐穗期、齐穗后15d和成熟期，根据群体的平均茎蘖数，取长势一致的3蔸水稻样品带回实验室，迅速将叶、茎和穗分离，置于液氮中，并用研钵将叶、茎及穗磨碎后放置于–80℃冰箱，用来测定香气相关物质。

参照黄忠林等[11]的方法测定脯氨酸含量，参照Luo等[12]的方法测定1-吡咯啉和吡咯啉-5羧酸（P5C）含量，参考Bao等[13]的方法测定鸟氨酸转氨酶（OAT）活性，参考李艳红等[14]的方法使用GC-MS QP 2010 Plus型气相质谱联用仪测定籽粒中的香气物质2-AP含量。

1.2.3 产量及其构成因素 成熟期收割1m2的水稻，晒干测定产量。每小区调查30穴水稻，记录有效穗数，以上调查均为3次重复。根据调查所得的平均有效穗数，随机选取代表性植株5蔸测定穗粒数、结实率和千粒重。

1.2.4 品质 稻谷在自然环境下晾干，室温储藏3个月后测定香稻的品质性状。加工品质：参照标准《NY 147-88米质测定方法》测定糙米率、精米率和整精米率；采用FOSS近红外谷物品质分析仪（Infratec-1241 Grain Analyzer，FOSS-TECATOR）测定稻米的蛋白质、直链淀粉含量以及碱消值。

1.2.5 数据处理 使用Microsoft Excel 2010进行数据统计，使用Statistix 8进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 肥料类型对不同品种香稻产量及其构成因素的影响

2.1.1 茎蘖动态 如图1所示，与T1和T0处理相比，T2处理提高了2个香稻品种的最高分蘖数，不同类型的肥料对分蘖数的影响程度不同，在最高分蘖期，美香占2号的分蘖数T2处理较T0和T1处理分别增加了56.80%和15.30%，象牙香占则分别增加了55.47%和11.68%，各处理香稻分蘖数表现为T2＞T1＞T0。

图1 肥料类型对不同品种香稻茎蘖动态的影响

2.1.2 产量及产量构成因素 不同处理下2个香稻品种的有效穗数和结实率有显著性差异（表1），其中美香占2号的有效穗数T1和T2处理较T0处理分别增加13.59%和25.52%，象牙香占分别增加18.71%和29.79%；T1处理下美香占2号的穗粒数显著高于其他2个处理，象牙香占穗粒数表现为T2＞T1＞T0；T2处理下美香占2号千粒重显著高于其他2个处理，象牙香占在T2和T1处理下的千粒重没有显著性差异，但均显著高于T0处理；T2处理下的美香占2号产量较T1和T0分别增加15.99%和45.36%，象牙香占在T1和T2处理下产量差异不显著，较T0处理分别增加37.09%和42.25%。

表1 肥料类型对香稻产量及其构成因素的影响

不同小写字母表示处理间显著性差异（＜0.05），下同

Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level, the same below

2.2 对香气积累及其相关生理指标的影响

2.2.1 籽粒2-AP积累 如表2所示，不同肥料类型对香稻籽粒中2-AP影响趋势一致，T2和T1处理下美香占2号在齐穗后15d，籽粒中2-AP含量没有显著性差异，但均显著高于T0处理，成熟期美香占2号籽粒中的2-AP含量为T2＞T1＞T0，其中T1和T2处理较T0处理分别增加12.76%和26.57%；各处理下象牙香占籽粒中2-AP含量表现与美香占2号一致，其中成熟期T1和T2处理2-AP含量较T0处理分别增加12.94%和29.31%。综合2个品种可知，T1和T2 2-AP含量较T0分别增加12.85%和27.94%，T2较T1增加了12.59%。

表2 肥料类型对香稻籽粒2-AP的影响

2.2.2 对游离脯氨酸的影响 如表3所示，T2处理对不同品种的香稻叶片中脯氨酸含量影响程度在不同时期表现不同，与T0和T1相比，T2处理显著增加美香占2号全生育期（除齐穗期外）叶片中脯氨酸含量，T2处理显著增加了象牙香占在齐穗期到成熟期叶片中脯氨酸含量。

表3 肥料类型对香稻叶片中游离脯氨酸含量的影响

如表4所示，除了美香占2号成熟期和象牙香占分蘖盛期，T2处理较T1和T0处理均显著增加了各时期2个香稻品种茎鞘中的脯氨酸含量。

表4 肥料类型对香稻茎鞘中游离脯氨酸含量的影响

2.2.3 对OAT活性的影响 如表5所示，T2处理较T0处理显著增加了美香占2号分蘖盛期、齐穗期和齐穗后15d香稻叶片中的OAT活性，在齐穗期到齐穗后15d，T2处理下美香占2号叶片中OAT活性高于T1处理，但差异不显著；不同肥料类型对象牙香占的OAT活性影响趋势与美香占2号类似。

由表6可知，孕穗期到齐穗后15d，T1处理下的美香占2号茎鞘中OAT活性显著高于T0处理，成熟期各处理没有显著差异；T2处理下象牙香占茎鞘中OAT的活性变化趋势与美香占2号类似，T1处理较T0处理显著增加了其分蘖盛期、孕穗期和齐穗后15d茎鞘中OAT的活性。

表5 肥料类型对香稻叶片中鸟氨酸转氨酶活性的影响

表6 肥料类型对香稻茎鞘中鸟氨酸转氨酶活性的影响

2.2.4 对P5C含量的影响 如表7所示，美香占2号分蘖盛期和齐穗期叶片中P5C含量T2显著高于T0处理，T2和T1处理间有差异，但差异不显著；象牙香占在孕穗期到齐穗后15d，与T1和T0处理相比，T2处理显著增加了叶片P5C含量。

表7 肥料类型对香稻叶片吡咯啉-5-羧酸含量的影响

如表8所示，美香占2号在孕穗期到齐穗后15d，T2处理茎鞘中P5C含量显著高于T0处理，孕穗期T1处理的P5C含量高于T0处理；象牙香占孕穗期和成熟期T1处理P5C含量高于其他2个处理，T2与T0处理茎鞘中P5C含量没有显著差异。

表8 肥料类型对香稻茎鞘吡咯啉-5-羧酸含量的影响

2.2.5 对1-吡咯啉含量的影响 如表9所示，齐穗期到齐穗后15d，各处理下美香占2号叶片中的1-吡咯啉含量均有显著差异，表现为T2＞T1＞T0，在分蘖盛期和成熟期，T2和T1处理对美香占2号叶片中的1-吡咯啉含量影响有差异，但差异不显著；各处理对象牙香占叶片中1-吡咯啉含量影响的趋势与美香占2号相似。

表9 肥料类型对香稻叶片中1-吡咯啉含量的影响

如表10所示，齐穗期到齐穗后15d，各处理对美香占2号在茎鞘中1-吡咯啉含量影响与叶片相似；在齐穗期到齐穗后15d，T2处理下，象牙香占茎鞘中1-吡咯啉含量显著高于T1和T0处理，在其他3个时期各处理间没有显著性差异。

表10 肥料类型对香稻茎鞘1-吡咯啉含量的影响

2.3 对香稻品质性状的影响

如表11所示，2个香稻品种在T1和T2处理下的加工品质均显著高于T0处理，T1和T2处理下美香占2号的糙米率、精米率和整精米率没有显著差异，而象牙香占T2处理较T1和T0处理显著提高了糙米率、精米率和整精米率；T2处理可以显著提高2个香稻品种的蛋白质含量，对直链淀粉含量影响不大，与T1相比，T2处理可以显著增加象牙香占的碱消值。

表11 肥料类型对香稻品质的影响

3 讨论

前人对香稻香气物质的研究比较详备，主要是挥发性物质2-AP，其形成途径之一是以脯氨酸为氮源，在脯氨酸氧化酶的催化作用下形成P5C，另一种途径是由OAT催化鸟氨酸，形成P5C，这样再经吡咯啉-5-羧酸脱羧酶催化下脱羧基形成1-吡咯啉，最终结合碳代谢提供的乙酰CoA，在吡咯啉乙酰基转移酶作用下形成香气物质2-AP[15-16]。本试验结果表明，与施用香稻专用固体肥相比，施用香稻专用液体肥可在一定程度上增加2个香稻品种叶片中的脯氨酸含量，并且可以增加叶片中的1-吡咯啉含量；与不施肥相比，施用香稻专用液体肥可以显著提高香气积累及其相关生理基础指标，成熟期籽粒香气提高。成熟期美香占2号籽粒中的2-AP含量为T2＞T1＞T0，其中成熟期美香占2号2-AP含量T1和T2处理较T0处理分别增加12.76%和26.57%；各处理对象牙香占籽粒中2-AP含量的影响与美香占2号相似，其中成熟期T1和T2处理较T0处理分别增加12.94%和29.31%。

将化肥和有机肥配施，有利于水稻稳产高产，并且可以保证水稻中后期干物质积累和养分吸收，从而增加总穗数和穗粒数[17]。叶面喷施锌肥能提高水稻结实率、千粒重、产量及收获指数[18]，植株干物质积累、分配、运输和转化是水稻产量形成的原因和基础[19]。水稻的产量由产量构成因素来决定，即有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重，但因素间如何协调配合增加产量，前人研究结果并不一致。本试验表明，T2处理较T1和T0处理均增加了2个香稻品种的有效穗数和结实率，并且美香占2号的千粒重也显著提高；作物产量的90%以上直接或间接来自光合同化物，除了满足水肥供应以获得足够大的光合机构从而接受足够多的光能外，还必须提高叶片的光合效率，光合作用主要的器官叶片对作物的生长发育和作物产量的形成方面都有着很大的影响。

4 结论

2个香稻品种的有效穗数和产量在T2处理下达到最高，T2处理显著提高了香稻的糙米率和精米率，增强香气相关酶的活性，提升了香稻籽粒中香气物质2-AP含量，成熟期T1和T2处理较T0处理2-AP含量分别平均增加12.85%和27.94%，且T2较T1处理增加12.59%。香稻专用液体肥能增产提香，表现出很好的增产调优效果。

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Effects of Fertilizer Types on Yield, Quality and Aroma of Fragrant Rice

Tong Tianyi, Cai Jianxuan, Zhang Jisheng, Li Lin, Ma Lin, He Roujing, Tang Xiangru

(College of Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China)

The experiment was conducted to explore the effects of different types of special rice fertilizers on the yield, quality, and aroma of fragrant rice. The conventional fragrant rice varieties Meixiangzhan 2 and Xiangyaxiangzhan were used as the materials, and the special solid rice fertilizer (T1) and the special liquid rice fertilizer (T2) treatments were designed, with no fertilizer (T0) as a control. The results showed that comparing with T0, the application of two types of fertilizer could increase the yield of fragrant rice, improve the processing quality of fragrant rice, and increase the content of 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP) in grains. Compared with T1, T2 could increase fertile panicle of fragrant rice by 9.88%, increase the yield by 10.88%, and significantly increase the brown rice rate and milled rice rate of fragrant rice. By increasing the content of proline, a precursor of aroma, the content of 2-AP in grains at maturity was increased by 12.59%. The special liquid fertilizer for fragrant rice could increase the yield and improve the fragrance, showing a good effect of increasing production and adjusting quality.

Fragrant rice; Liquid fertilizer; Solid fertilizer; Yield; Quality; Aroma

10.16035/j.issn.1001-7283.2021.04.023

佟天一，研究方向为水稻栽培与生理，E-mail：tongty@stu.scau.edu.cn

，研究方向为水稻栽培与生理，E-mail：tangxr@scau.edu.cn

国家自然科学基金（31971843）

2020-08-17；

2020-10-27；

2021-06-25