秸秆还田与土壤渗漏性对水稻品质的影响

赵洋，蔡永盛，李晓蕾，曲红岩，李丹丹，郑桂萍

（1.北大荒垦丰（佳木斯）水稻科技有限公司，佳木斯 154026；2.黑龙江省农业科学院水稻研究所；3.黑龙江八一农垦大学农学院）

水稻（Oryza sativa L.）是世界三大主要粮食作物之一，也是我国最主要的粮食作物，我国有60%以上的人口以稻米为食[1-2]。伴随着国民经济水平不断发展，人民的生活水平也在不断提高，对于饮食的需求也在不断地提高，从而对身为主粮的稻米品质的要求也在相应的提高。刘鸿飞[3]指出秸秆还田有效促进了植株养分元素的积累，在增加稻米胶稠度的同时，还能够降低稻米的垩白粒率、垩白度及直链淀粉的含量，从而改善了稻米品质。

李晓峰[4]通过研究发现，秸秆全量还田能够改善稻米的外观品质、营养品质和蒸煮食味品质，其主要原因是秸秆全量还田显著提升了稻米的峰值黏度、崩解值、稻米的长宽比及蛋白质的含量，而降低了稻米的垩白度、垩白大小与垩白率及稻米的消减值，从而小幅度地提高了稻米的食味值。许仁良[5]研究认为，在秸秆还田0～9 000 kg·hm-2范围内，随着秸秆还田量的增加，水稻稻米的糙米率、精米率、整精米率、蛋白质含量、稻米长宽比及胶稠度相应的增加，而降低了垩白粒率和垩白度直链淀粉的含量。与此同时，在水稻田生态系统中，水分的损失除蒸发蒸腾外，绝大部分以渗漏形式流失。罗良国等[6]研究结果表明在下辽河平原地区，70%以上的水分通过渗漏损失掉，1/3的养分随水分渗漏淋失掉[7]。田间渗漏是水稻水分利用效率的决定因素，也是灌溉水有效利用率低的主要原因[8-9]，更是水稻田养分流失的重要所在，从而影响水稻的生长环境，进而影响水稻的产量与品质。

目前，秸秆还田量对水稻品质影响已有大量研究，但是寒地水稻秸秆还田量配合不同土壤通透性的研究还未见报道，试验针对不同秸秆还田量与不同土壤通透性对水稻品质进行研究，阐明其对水稻品质的影响，以期为黑龙江不同通透性土壤当中水稻秸秆还田的施用量提出理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2020年在佳木斯市东风区北大荒垦丰（佳木斯）水稻科技有限公司试验场地进行，供试土壤为苏打盐碱土，土壤养分含量见表1。

表1 供试土壤养分含量状况Table 1 Nutrient contents of the tested soil

供试材料为垦鉴稻5号，主茎12片叶品种，适宜黑龙江省第二积温带种植。

1.2 试验设计

试验采用二因素随机区组设计。设置3个不同的水平渗漏量，以盆底打孔数形成不同的渗漏量，每个孔直径为1.5 mm，分别为B1=0个渗漏孔、B2=1个渗漏孔、B3=2个渗漏孔，秸秆产量估算按照与稻谷产量相同7 500 kg·hm-2，各占生物产量的1/2。设置秸秆还田量不同的4个水平，分别为A1=0、A2=3 750、A3=7 500、A4=7 500 kg·hm-2+96.99 kg·hm-2（尿素），共12个处理，每个处理3次重复。

试验采用盆栽，盆钵深27 cm，直径28 cm，每盆盆底均用1.5 mm的电钻钻小孔均匀一致，并用滤纸覆盖，每盆装过筛混匀的土9 kg，移栽前模拟水耙地搅浆，沉降2日后进行移栽，每一处理16盆，每盆3穴，每穴基本苗4苗，选叶龄3.1～3.5均匀分布，生育期间人工除草，于9月末收获。

试验中肥料种类包括市售的46.4%尿素、64%磷酸二铵，50%硫酸钾。施肥方法：氮肥分配比例为基肥∶蘖肥∶调节肥∶穗肥=40%∶30%∶10%∶20%，钾肥分配比例为基肥∶穗肥=60%∶40%；基肥在搅浆前施入，耙入土中8～10 cm，返青后立即施用分蘖肥，8.5叶幼穗分化施调节肥，倒二叶长出一半40%的钾肥与20%的氮肥做穗肥一同施入。施肥方法、用量同当地常规施肥。

1.3 测定项目

试验样品收获后自然阴干存放，待测样品放于干燥通风处7 d左右，待样品含水量为13%±1%时，按《中国农业标准汇编-粮油作物卷》[10]的标准进行品质分析。

加工品质的测定：利用FC-2 K型实验砻谷机（YAMAMOTO，离心式）加工成糙米，称重糙米记为M1，并按公式计算糙米率：糙米率（%）=M1/M0×100%；利用日本公司生产的VP-32型实验碾米机加工精米。从M1中称取一定量的糙米M2（21 g，3次重复）精碾，除去糠粉并称重记为M3，再拣出整精米粒，称重记为M4。并按下列公式计算其精米率和整精米率：精米率（%）=M3/M2×｛（M1/M0）×100%｝；整精米率（%）=M4/｛M0×（M2/M1）｝×100

外观品质的测定：外观品质用日本静冈机械株式会社生产的ES-1000便携式品质分析仪测定不同粒位精米。测定指标：垩白粒率、垩白度、长宽比等。

营养品质的测定：利用瑞典公司生产的1241Foss仪器将该品种精米的直链淀粉含量以及蛋白质含量进行测定。

食味品质的测定：食味品质用日本佐竹公司（SATAKE）生产的米饭食味计（STA1A）进行食味值的测定。

1.4 数据分析

运用Microsoft Office Excel2003软件录入数据并计算，采用dps7.05软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻加工品质的影响

由表2可知，秸秆还田处理使水稻的糙米率有所降低，精米率和整精米率分别以秸秆还田A4处理和A2处理最高。随着渗漏量的增加，水稻糙米率和精米率呈下降趋势，整精米率以渗漏量B2处理最高。糙米率秸秆还田和渗漏量二因素互作显著，渗漏量B3处理条件下，秸秆还田A3处理的糙米率最高；精米率和整精米率秸秆还田和渗漏量二因素互作极显著，渗漏量B3处理条件下，分别以秸秆还田A1处理和A4处理的精米率和整精米率最高（图1）。

图1 秸秆还田与土壤渗漏性互作水稻加工品质的比较Fig.1 Comparison of rice processing quality between straw returning and soil seepage interaction

表2 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻加工品质的影响Table 2 Effects of straw returning and soil leakage on rice processing quality

2.2 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻外观品质的影响

由表3可知，秸秆还田处理降低了水稻垩白粒率和垩白度，提高了水稻的外观品质。秸秆还田A3处理的垩白粒率和垩白度最低，分别为1.133%和0.528%，且均与A1处理差异达显著水平。渗流量处理也降低了水稻垩白粒率和垩白度，渗漏量B2处理和B3处理的垩白粒率和垩白度最低，分别为1.213%和0.579%，且均与B1处理差异达显著水平。垩白粒率和垩白度秸秆还田和渗漏量二因素互作极显著。在渗漏量B3处理下，秸秆还田A3处理的垩白粒率和垩白度最低（图2）。

图2 秸秆还田与土壤渗漏性互作水稻外观品质的比较Fig.2 Comparison of rice appearance quality between straw returning and soil percolation interaction

表3 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻外观品质的影响Table 3 Effects of straw returning and soil seepage on appearance quality of rice

2.3 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻营养品质的影响

由表4可以看出，随着秸秆还田量的增加，水稻直链淀粉含量呈下降趋势，且秸秆还田A1处理与A3处理和A4处理差异达到显著水平，蛋白质含量以秸秆还田A2处理最低，为7.700%，且与A4处理差异达到显著水平；渗漏量以B3处理的直链淀粉含量最高，达到18.742%，蛋白质含量以渗漏量B1处理最低，为7.650%，且与B2处理差异达显著水平。直链淀粉含量和蛋白质含量秸秆还田与渗漏量二因素互作分别达到显著和极显著。在渗漏量B2处理下，秸秆还田A2处理的直链淀粉含量和蛋白质含量分别为最高和最低（图3）。

表4 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻营养品质的影响Table 4 Effects of straw returning and soil leakage on rice nutrient quality

图3 秸秆还田与土壤渗漏性互作水稻营养品质的比较Fig.3 Comparison of rice nutrient quality between straw returning and soil percolation interaction

2.4 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻食味品质的影响

由表5可以看出，秸秆还田处理与渗漏量处理对水稻食味品质的影响不显著，秸秆还田A2处理的食味值最高，达到84.31分，渗漏量B1处理的食味值最高，达到83.15分。食味值秸秆还田与渗漏量二因素互作极显著。在渗漏量B1处理下，秸秆还田A1处理的食味值最高，达到84.39分（图4）。

图4 秸秆还田与土壤渗漏性互作水稻食味值的比较Fig.4 Comparison of rice eating value between straw returning and soil seepage interaction

表5 秸秆还田与土壤渗漏性对水稻食味品质的影响Table 5 Effects of straw returning and soil seepage on rice eating quality

3 讨论与结论

稻米品质是以稻米物质的生理生化为基础，在遗传特性和环境因素的作用下通过籽粒灌浆进行复杂有序的代谢过程而形成的。因此，稻米品质是对水稻植株生长环境变化以及栽培环境变化的一种响应，其影响程度依各因素变化而不同。葛立立等[11]和张自常等[12]研究表明，秸秆还田是降低垩白率、垩白大小和垩白度，提高稻米的糙米率、精米率和整精米率的一种手段，秸秆还田进而还能对稻米的加工品质和外观品质进行有效改善。刘世平等[13]研究发现，随着秸秆还田量增加，直链淀粉含量下降。王子臣[14]研究认为，连年秸秆还田能够使稻米食味值略增，略降粗蛋白含量，此研究说明，连年秸秆还田会影响稻米营养品质，改善稻米的食味品质。试验结果表明，秸秆还田处理使精米率和整精米率有不同程度的提高，同时降低了水稻垩白粒率和垩白度，显著提高了水稻的外观品质，随着秸秆还田量的增加，直链淀粉含量呈下降趋势，蛋白质含量降低不明显，食味值略有提升，差异不显著，与前人研究结果一致。

我国是农业大国，农业用水占总用水量的85%，用于灌溉水稻田更是消耗了大量水资源[15-16]。大量的水资源浪费是由于水稻田当中水分的渗漏，这样，既制约着水稻生产的发展，又降低了土壤肥力[17-18]。陈家坊等[19]研究指出在水稻生产当中，有必要在一定时期更新土壤环境，其中改善土壤通透特性在更新土壤环境当中起到了很重要的作用，例如，土壤具有良好的通透特性就可能使灌溉水顺畅的下渗从而更新土壤环境，有利于水稻的生长发育，从而最终影响水稻的的产量以及品质。试验研究结果表明，随着渗漏量的增加，水稻整精米率有不同程度的提高，同时降低了水稻的垩白粒率和垩白度，对直链淀粉含量影响不明显，以渗漏量B1处理的蛋白质含量最低，食味值呈下降趋势。由于水稻在盆栽中生长环境有限，下一步在大田中设计试验进一步验证试验结果。

综上所述，秸秆还田与渗漏量处理对水稻品质有着不同程度的影响，两者均降低了水稻垩白粒率和垩白度，显著改善了外观品质。在渗漏量B3处理下，秸秆还田A4处理的整精米率最高，为62.47%；在渗漏量B3处理下，秸秆还田A3处理的垩白粒率和垩白度最低，为0.77%和0.33%；在渗漏量B2处理下，秸秆还田A2处理直链淀粉含量和蛋白质含量分别为最高和最低，为19.23%和7.53%；食味值在渗漏量B1处理下，秸秆还田A1处理最高，为84.39分。以秸秆还田与渗漏量对应最优指标为最优组合。