氮肥运筹对杂交籼稻食味差异品种产量及米质的影响

刘芳艳，武云霞，孙永健*，郭长春，张桥，马均

氮肥运筹对杂交籼稻食味差异品种产量及米质的影响

刘芳艳1,2，武云霞1,2，孙永健1,2*，郭长春1,2，张桥1,2，马均1,2

(1.四川农业大学水稻研究所，四川 成都 611130；2.作物生理生态及栽培四川省重点实验室，四川 成都 611130)

以杂交籼稻广优847(优质食味)和F优498(高产低食味)品种为材料，在总施氮量120 kg/hm2和150 kg/hm2条件下，设置基肥、蘖肥、穗肥施用比例分别为4∶4∶2、3∶3∶4、2∶2∶6共6种氮肥运筹综合管理方式，以不施氮肥处理为对照，研究氮肥运筹对2个食味差异品种产量及米质特征的影响及调控效应。结果表明：品种和氮肥运筹对2个杂交籼稻品种的产量、稻米加工及外观品质、RVA谱、蒸煮食味品质均有显著或极显著的影响；品种对精米率、整精米率、长宽比、垩白度和垩白粒率的调控效应大于氮肥运筹对其的调控；氮肥运筹对稻谷产量、稻米食味值的影响大于品种对其的影响；可通过优化产量构成因子，促进抽穗至成熟期水稻群体干物质累积，提高稻米蒸煮食味值。在总施氮量150 kg/hm2下，基肥、蘖肥、穗肥的施用比例为3∶3∶4的氮肥运筹处理能显著提高2种杂交籼稻的产量，并能有效改善和提升稻米食味品质。

杂交籼稻；米质特征；氮肥运筹；产量；食味品质

水稻是中国主要的粮食作物，全国以稻米为主食的人口约占总人口的65%[1]。目前，水稻的生产由单一的高产目标向“高产、优质、高效、生态、安全”多元化的方向发展[2-3]。稻米品质受遗传因素、环境条件以及栽培措施的共同影响。但品种选育改良耗时长，栽培措施的调控作用日益突显[4]。在栽培措施中氮肥运筹技术对稻米品质的调控作用显著[5-6]，合理施肥是提高产量和改善稻米品质的重要措施[7-9]。林忠成等[10]研究表明，同一施氮量下，早、晚稻的基蘖肥、穗肥施用比例为7∶3时，水稻高产且米质佳。朱晓彦等[11]研究表明，基蘖肥、穗肥施用的比例对产量及品质的影响较大。姜红芳等[12]研究表明，适当的增施氮肥有利于稻米营养品质和碾磨品质的提高，但其蒸煮食味品质变差。整体来看，施用氮肥对提高水稻产量、改善稻米品质均有一定的作用，但其影响效果因氮肥的施用量、运筹、方法、时期及品种不同而有较大的差异[11,13]。目前，有关氮肥运筹对水稻产量及稻米品质影响的研究多集中于早、晚稻品种的高产及氮肥的高效利用[6,10,12-13]，而针对杂交籼稻品种机插条件下的调控效应报道甚少。为此，本研究在前人研究的基础上，选用食味有差异的2个杂交籼稻品种，并设置6种氮肥运筹管理方式，研究氮肥运筹对机插杂交籼稻品种产量及米质的影响，探讨不同食味杂交籼稻提质丰产协同的调控途径，以期为机插优质食味水稻合理施用氮肥提供依据。

1　材料与方法

1.1　试验设计

试验于2018年在成都温江四川农业大学水稻研究所试验农场(N30°44′, E103°52′)进行。选用生育时期基本一致但食味有差异的杂交籼稻品种F优498(生育期143～146 d、高产、食味值77.0～82.0、食味品质相对较差)和广优847(生育期141～145 d、丰产、食味值80.0～85.0、食味品质相对较优)为试材，进行品种与氮肥运筹2因素随机区组试验。

试验田耕层(0～20 cm)土壤为砂质壤土，有机质、全氮含量分别为23.0、1.63 g/kg，速效氮、速效磷、速效钾的含量分别为98.6、30.2、69.5 mg/kg。4月15日播种，秧龄25 d时机插，株行距为20 cm×30 cm。3次重复。小区面积15.9 m2。氮肥运筹处理见表1。磷肥(过磷酸钙)施用量折合P2O575 kg/hm2，钾肥(氯化钾)施用量折合K2O 150 kg/hm2，均作基肥一次性施用。各小区间筑土埂(宽40 cm)，并用塑料薄膜包裹，防止串水串肥，其他田间栽培管理措施按照当地大田生产进行。

表1　氮肥运筹处理

1.2 测定项目和方法

1.2.1干物质积累的测定

抽穗期、成熟期各小区按平均茎蘖数取代表性稻株5穴，分茎鞘、叶和穗，在105 ℃下杀青45 min，80 ℃烘干至恒重。

1.2.2考种与计产

收获前各小区选取10穴具有代表性的稻株，调查每穗粒数、结实率、千粒质量等指标。各小区去除边行后，按实收株数计产，计产面积15.9 m2。

1.2.3稻米品质的测定

稻谷收获后，自然阴干3个月，使其含水量稳定在14%左右。依据GBT 5495—2008计算糙米率；根据GBT 21719—2009计算整精米率；根据GB/T 17891—1999测垩白粒率、垩白度和长宽比。按米、水比1∶1.4蒸煮米饭2 h后，采用SATAKE(日本生产)中的籼稻分析程序，测定口感、硬度、食味等指标[14]。稻米脱壳碾成精米后粉碎、过筛(孔径150 μm)；采用澳大利亚Newport Scientific生产的3-D型黏度速测仪测定稻米淀粉 RVA 谱[15-16]；用TCW(Thermal Cycle for Windows)配套软件进行分析。根据 AACC (美国谷物化学师协会)操作规程(2000 61-02)，当含水量为12.0%时，称取水稻米粉3.00 g，加蒸馏水 25.00 mL，进行以下温度处理：50 ℃下保持1 min；恒速升温至95 ℃(3.8 min)；95 ℃下保持2.5 min；恒速降温至 50 ℃(3.8 min)，在 50 ℃下保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转动速率为 960 r/min，之后保持 160 r/min，读数时间间隔 4 s。RVA 谱特征值以峰值黏度、热浆黏度、崩解值、消减值、糊化时间和糊化温度表示。每个样品测定 2 次，结果取平均值。

1.3　数据分析

运用Excel 2010、DPS进行数据分析；采用最小显著性差异法(LSD)进行多重比较。

2　结果与分析

2.1　氮肥运筹对杂交籼稻品种产量及构成因素的影响

由表2可知，氮肥运筹和品种间差异对产量及其构成因素(总颖花数除外)均存在显著或极显著的影响，产量受氮肥运筹的影响较大；2个品种的产量均以N5处理(氮肥后移量占总施氮量的40%)的最高。在总施氮量150 kg/hm2下，N6处理中，2个品种的产量均显著降低。施氮量为120 kg/hm2时，广优847的产量以N3处理的最高，F优498的产量以N2处理的最高。

表2　氮肥运筹处理下2种杂交籼稻品种的产量及构成因素

同一品种同列数据后不同字母示在5%水平上差异显著。C示品种；N示氮肥运筹；C×N示品种与氮肥互作。“*”“**”分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。

由表2还可以看出，每穗粒数、总颖花数、结实率受氮肥运筹的影响较大，但有效穗及千粒质量则受品种的影响较大，表明氮肥运筹可调控不同品种的产量构成因子，达到增产的目的。高产品种F优498的有效穗、总颖花数、千粒质量均值高于优质食味品种广优847的，而每穗粒数、结实率则低于广优847的。各氮肥运筹处理下，广优847的有效穗在N5处理下最高；F优498的有效穗在N4处理下最高，每穗粒数均以N6处理的最高，说明氮肥后移量达总施氮量的60%时，能显著提高每穗粒数，补偿有效穗的不足。施氮量150 kg/hm2下的氮肥运筹处理(N5、N6)总颖花数均显著高于施氮量120 kg/hm2下的各氮肥运筹处理(N1、N2、N3)；在总施氮量150 kg/hm2下，氮肥后移量过大均会导致各品种结实率显著下降。

2.2　氮肥运筹对杂交籼稻品种干物质积累的影响

由表3可以看出，氮肥运筹对抽穗期及成熟期各营养器官干物质积累量的影响达显著或极显著水平；品种对抽穗期茎鞘、叶的干物质积累量及对成熟期叶的干物质积累量的影响达极显著水平，对成熟期穗的干物质积累量的影响达显著水平；氮肥运筹和品种互作对抽穗期及成熟期穗的干物质积累量存在极显著效应。除抽穗期穗部干物质累积外，高产品种F优498各营养器官干物质累积量均高于优质食味品种广优847的。从不同的氮肥运筹来看，N5处理下，抽穗及成熟期各器官的干物质积累量均较高，表明施氮量150 kg/hm2下，氮肥后移量达总施氮量的40%时能促进干物质的积累。

表3　氮肥运筹处理2个杂交籼稻品种的干物质积累量

同一品种同列数据后不同字母示在5%水平上差异显著。C示品种；N示氮肥运筹；C×N示品种与氮肥互作。“*”“**”分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。

2.3　氮肥运筹对稻米品质的影响

2.3.1对加工品质和外观品质的影响

由表4可见，氮肥运筹和品种对稻米加工品质及外观品质各指标均存在显著或极显著的影响。品种对精米率、整精米率、长宽比、垩白度和垩白粒率方面的影响显著大于氮肥运筹的调控效应。除长宽比和垩白度外，广优847加工和外观品质均不同程度优于F优498。与N0相比，施氮处理显著提高了各品种的糙米率及整精米率，广优847糙米率提高了0.64%～3.59%，整精米率提高了2.69%～6.40%，且均以N5处理的整体优势明显；F优498糙米率提高了0.14%～1.78%，整精米率提高了0.72%～5.31%，以N3和N6处理的优势明显，且2个处理间差异不显著。从稻米外观品质来看，施氮处理明显降低了2个品种的垩白度与垩白粒率，广优847垩白度下降了18.61%～34.48%，垩白粒率下降了0.75%～ 10.04%；F优498各氮肥处理间垩白度差异不明显，垩白粒率下降了20.87%～36.27%。表明适宜的氮肥运筹可进一步提升稻米的加工品质及外观品质，且不同的品种对氮肥运筹的响应存在差异。

表4　氮肥运筹处理2种杂交籼稻的加工品质及外观品质

同一品种同列数据后不同字母示在5%水平上差异显著。C示品种；N示氮肥运筹；C×N示品种与氮肥互作。“*”“**”分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。

2.3.2对稻米淀粉RVA谱特征值的影响

由表5可知，除峰值黏度外，氮肥运筹和品种间互作显著或极显著影响RVA谱特征值，其中对回复值的影响最大，其后依次是对糊化温度和冷胶黏度的影响，对峰值黏度的影响最小。品种对峰值黏度、冷胶黏度、崩解值、回复值及糊化温度方面的影响程度高于氮肥运筹的调控效应。与N0相比，施氮处理使峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、崩解值和回复值均下降，其中N3、N6处理的峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、崩解值下降得比较明显，但并不以N5处理的最高。可见，施氮量150 kg/hm2下，氮肥后移量达总施氮量40%的氮肥运筹方式(N5处理)未能使2个杂交籼稻品种的RVA谱各项特征值同时达到最优。

表5　氮肥运筹处理2个杂交籼稻的淀粉RVA谱特征值

同一品种同列数据后不同字母示在5%水平上差异显著。C示品种；N示氮肥运筹；C×N示品种与氮肥互作。“*”“**”分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。

2.3.3对稻米食味品质的影响

由表6可知，2个品种在食味值间存在显著差异，且氮肥运筹对2个杂交籼稻品种蒸煮食味品质的影响较大，对外观、口感、食味值、硬度指标的调控达极显著水平。施氮处理使稻米的外观、口感、食味值下降；各氮肥运筹下，N5处理的外观、口感、硬度和食味值等食味品质均较优。表明适宜的氮肥运筹管理能改善2个杂交籼稻品种的食味品质。

表6　氮肥运筹处理2个杂交籼稻品种的蒸煮食味品质

同一品种同列数据后不同字母示在5%水平上差异显著。C示品种；N示氮肥运筹；C×N示品种与氮肥互作。“*”“**”分别表示在0.05和0.01水平上差异显著。

3　结论与讨论

优质丰产类水稻品种具有较高的有效穗数和每穗实粒数，而氮高效水稻品种能促进各营养器官光合同化物及氮素的累积，进而提高产量[5]。本研究结果表明，在总施氮量150 kg /hm2条件下，基肥、蘖肥、穗肥的施用比例为3∶3∶4时，有效穗数和群体颖花量增加，有利于获得高产。水稻产量的高低与其干物质积累密切相关[17-18]，适宜穗肥运筹可构建良好群体质量，并增加花后物质积累量，从而有助于产量提高。本研究中，除抽穗期穗部干物质累积外，高产品种F优498各营养器官干物质累积量均高于优质食味品种广优847的，且在总施氮量150 kg /hm2的条件下，各氮肥运筹处理的干物质累积量呈增加趋势，且氮肥后移占总施氮量的40%时，籼稻品种抽穗至成熟期群体干物质的累积增加，为进一步实现超高产、优质提供有利保障。

品种遗传特性和栽培措施共同影响稻米品质，合理的氮肥运筹能够调控稻米品质[19-21]。本研究结果表明，品种对精米率、整精米率、垩白度和垩白粒率方面的影响程度显著高于氮肥运筹的调控效应；不同氮肥运筹下，随氮素穗肥占总施氮量比例的提高，杂交籼稻品种的糙米率及整精米率也显著提高，这与前人[22-24]的研究结果基本一致。杂交籼稻品种加工品质的提升，可能是因为稻米蛋白质含量的增加提高了其自身抗碾磨的能力[25]。本试验结果表明，随后期施用穗肥比例的增加，2个杂交籼稻品种垩白度、垩白粒率均呈下降的趋势；因此，在筛选优质品种的基础上，配套合理的氮肥运筹有利于改善杂交籼稻品种的加工品质和外观品质。

淀粉RVA谱特征值与稻米蒸煮食味品质有着密切的关系，可以作为评价稻米蒸煮食味品质优劣的重要指标。本研究结果表明，各氮肥运筹处理下，2个杂交籼稻品种峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、崩解值、回复值均呈下降的趋势，这与前人研究结果[14-16]基本一致。本研究中，最优提质增产氮肥运筹(基肥、蘖肥、穗肥的施用比例为3∶3∶4)处理下，2个杂交籼稻品种淀粉RVA谱各特征值并不是表现均优，说明氮肥运筹对稻米淀粉 RVA 谱各特征值的影响存在一定的差异。蒸煮食味品质能够体现稻米的商品价值。本试验结果发现，施氮处理降低了杂交籼稻品种的外观、口感、食味值，基肥、蘖肥、穗肥施用比例为3∶3∶4时，其蒸煮食味品质相对表现较优，且食味值均显著高于同一施氮水平下的各处理。

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Effects of nitrogen application regime on the yield and quality of indica hybrid rice varieties with different taste value

LIU Fangyan1,2，WU Yunxia1,2，SUN Yongjian1,2*，GUO Changchun1,2，ZHANG Qiao1,2，MA Jun1,2

(1.Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University, Chengdu, Sichuan 611130, China; 2.Key Laboratory of Crop Physiology and Cultivation of Sichuan Province, Chengdu, Sichuan 611130, China)

In order to explore the effects of different nitrogen(N) fertilizer management on the yield and quality of hybrid indica rice varieties with different taste value, we used the hybrid indica rice varieties Guangyou 847(high-quality taste) and F You 498(high-yield and low taste) as materials, and applied of six N fertilizer conditions, N application 120 kg/hm2and 150 kg/hm2with three fertilizer ratios of the base fertilizer, tiller fertilizer and spike fertilizer 4∶4∶2, 3∶3∶4, 2∶2∶6 and one control with no N treatment. The results showed that varieties and N fertilizer management had significant or extremely significant effects on the yield, rice processing and appearance quality, RVA profile, and cooking and eating quality of indica hybrid rice with different tastes. The effects of varieties on milled rice rate, head rice rate, length width ratio, chalkiness and chalky grain rate were favor of the N fertilizer nitrogen management. The effect of nitrogen management on rice yield and taste value was more obvious than that of varieties. The yield components could be further optimized to promote dry matter accumulation in the rice population from heading to maturity stage and improve rice cooking taste value. The condition of 150 kg/hm2N rate and 3∶3∶4 fertilizer ratio could significantly increase the rice yield of various hybrid indica rice varieties and effectively improve the taste quality of rice.

indica hybrid rice; rice quality characteristics; nitrogen application regime; yield; eating quality

S511.2+10.62

A

1007-1032(2021)05-0487-08

刘芳艳，武云霞，孙永健，郭长春，张桥，马均．氮肥运筹对杂交籼稻食味差异品种产量及米质的影响[J]．湖南农业大学学报(自然科学版)，2021，47(5)：487-494．

LIU F Y，WU Y X，SUN Y J，GUO C C，ZHANG Q，MA J．Effects of nitrogen application regime on the yield and quality of indica hybrid rice varieties with different taste value[J]．Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences)，2021，47(5)：487-494．

http://xb.hunau.edu.cn

2020-06-24

2020-07-11

国家重点研发计划专项(2016YFD0300506)；四川省科技支撑计划项目(20YYJC2586)；四川省应用基础研究项目(2020YJ0411)；四川省学术和技术带头人培养支持经费资助项目(川人社办发[2016]183号)

刘芳艳(1994—)，女，甘肃庄浪人，硕士研究生，主要从事水稻高产优质研究，clouddye@163.com；*通信作者，孙永健，博士，副教授，主要从事水稻栽培生理生态研究，yongjians1980@163.com

责任编辑：毛友纯

英文编辑：柳正