氮肥运筹对机插大穗型单季稻产量及品质的影响

王晓丹，王亚梁，张玉屏，向 镜，张义凯，陈惠哲

（中国水稻研究所国家重点实验室，杭州 311400）

0 引言

长江中下游地区是中国水稻生产的重要地区，单季稻约占全国水稻产量的70%[1]。随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，稻米品质特别是食味品质逐渐受到人们的关注[2]。因此，如何在保质的同时不影响产量成为当前水稻研究的热点。研究表明，稻米品质不仅与稻米品种本身的遗传基因有关，还与环境和栽培技术措施密切相关[3]。栽培技术措施中重要的一项为肥料的施用，其中包括肥料类型、施用次数、施用时间、施用量等[4]。前人研究氮肥运筹对稻米品质的影响大多是基于人工撒施的基础上，通过改变肥料用量、施肥时间等措施[5]。近年来，水稻机插同步侧深施肥在中国快速发展，关于氮肥运筹在此条件下对稻米品质的影响还需要进一步研究。

目前的研究表明，机插一次施肥可以提高水稻产量和氮肥利用效率[6]，但由于品种特性的差异，缓释肥一次施用似乎不能满足一些高产品种的氮肥需求。‘甬优1540’作为浙江省主栽水稻品种之一，穗大、生育期长，与普通超级杂交稻有很大不同，其生产上氮肥施用量较大[7]。多数研究认为随着施氮量增加，可以改善稻米的外观品质，增加胶稠度[8]。增施氮肥可以降低水稻直链淀粉含量，同时使食味值随之下降[9-10]。另有研究表明，相比一次性施入氮肥，分期施用氮肥，能提高稻米抽穗期或齐穗期蛋白质含量，降低直链淀粉含量[11]。在国家“减肥减药，节本增效”方针的倡导下，本研究围绕‘甬优1540’的优质高产栽培，研究不同氮肥运筹方式对超级稻‘甬优1540’产量和主要品质性状的影响，以期为该品种安全高效生产提供有效技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试品种

试验选择供试品种为大面积生产的籼粳杂交稻品种，‘甬优1540’。

1.2 试验处理

试验于2019 年在中国水稻研究所富阳基地进行。设置4 个施肥处理：总氮量195 kg/hm2，如表1 所示。传统施肥采用人工撒施尿素，机插施肥采用茂施缓释肥（N、P2O5、K2O 有效成份26:9:13），二次追肥是尿素人工撒施。其中磷肥一次性基施，钾肥分基肥和穗肥2次施用，各施50%。试验采用3次重复、随机排列，小区面积为100 m2。试验于5月17日播种，6月12日移栽，每盘播种量100 g，栽插行株距30 cm×14 cm。

表1 试验处理

1.3 测定项目及方法

1.3.1 稻米品质的测定 成熟时收获‘甬优1540’脱粒，晒干，用风选机风选后，参考国家标准《GB/T 17891—1999 优质稻谷》测定稻米的加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质等主要品质指标。精米直链淀粉含量和蛋白质含量采用近红外谷物分析仪（Infrared 1241 Grain Analyzer)，FOSS-TECATOR 公司生产）测定。

1.3.2 成熟期测产 成熟期取样，每个小区取30株调查穗数，计算出每株的有效穗数。每小区按平均有效穗选代表性植株3丛，测定每穗实粒数和空粒数，计算结实率，并测定粒重。每个小区选6 m2实割，晒干换算成标准含水量后计算产量，3个重复。

1.3.3 穗部氮比例 于水稻抽穗期及成熟期，凯氏定氮仪测定氮含量。将籽粒样品(0.20 g)在420℃的H2SO4-H2O2溶液中消化2 h，用10 mol/L 氢氧化钠溶液蒸馏。蒸发的NH3用Na2B4O7吸收，用0.01 mol/L硫酸滴定。

1.4 统计分析

采用Excel 2016 对原始数据进行处理和绘图，SPSS.26 统计分析软件对数据进行差异显著性检验（LSD法，α=0.05）。

2 结果与分析

2.1 氮肥运筹对‘甬优1540’产量及产量结构的影响

如表2 所示，在纯氮施用量为195 kg/hm2的条件下，各处理产量‘甬优1540’产量表现为T4＞T3＞T1＞T2＞CK，且不同施氮处理间产量差异达显著性水平。机插施肥：穗肥7:3(T4)处理产量最高，比传统施肥4:3:3(T1)和机插侧深一次施肥(T2)、机插施肥：分蘖肥7:3(T3)产量分别增加了4.5%、6.9%和3.3%。从产量结构上看，其中T4 处理有效穗数最高，比T1、T2 有效穗数分别增加了5.1%和8.5%。T4 和T3 有效穗数无显著差异，各处理间千粒重变化不明显。以上说明缓释肥机械深施配合穗期追肥有利于水稻分蘖，提高了每穗粒数，进而提高了产量。

表2 氮肥运筹对‘甬优1540’产量及产量结构的影响

2.2 氮肥运筹对‘甬优1540’稻米碾米品质的影响

稻米的碾米品质主要取决于自理的灌浆特性、胚乳结构及糠层厚度。主要从糙米率、精米率及整精米率3 个指标来评价。如表3 所示，氮肥运筹对‘甬优1540’稻米糙米率、精米率影响无显著差异。T4 整精米率最高，比T1、T2和T3分别增加了17.2%、24.0%和10.1%。说明缓释肥机械深施配合穗期追肥有利于提高‘甬优1540’整精米率。

表3 氮肥运筹对单季稻‘甬优1540’碾米品质的影响

2.3 氮肥运筹对‘甬优1540’稻米外观品质的影响

外观品质评价的指标主要有垩白度、垩白粒率及透明度等。由表4 可知，T2 的垩白度都比T3 和T4 有所减少，T2 处理的稻米垩白粒率比T3 和T4 分别降低了66.7%和57.1%。说明在分蘖期或穗期追施氮肥均不利于稻米垩白度的降低，机插一次施肥稻米外观品质最好。

表4 氮肥运筹对‘甬优1540’外观品质的影响

2.4 氮肥运筹对‘甬优1540’稻米蒸煮品质的影响

稻米的蒸煮品质目前是以3项指标来评定碱消值、直链淀粉含量及胶稠度。如表5所示，相较于T1和T2，T4降低了稻米的直链淀粉含量，增加了‘甬优1540’稻米的碱消值。T3 和T4 处理各指标无显著差异，相比于T1，T4 处理的碱消值和胶稠度分别增加了47.8%和14.1%，直链淀粉含量降低了17.1%。

表5 氮肥运筹对单季稻‘甬优1540’蒸煮品质的影响

2.5 氮肥运筹对单季稻甬优1540穗部氮比例的影响

穗期追肥(7:3)处理增加了抽穗期和成熟期穗部氮比例。如图1 所示，在抽穗期，相较于T1 和T2，T4 处理的穗部氮比例分别增加了31.6%和28.1%；在成熟期，相较于T1和T3，T4处理的穗部氮比例分别增加了10.6%和12.8%，说明分期施用氮肥可以提高稻米抽穗期和成熟期蛋白质含量。

图1 氮肥运筹对单季稻‘甬优1540’穗部氮比例的影响

3 讨论与结论

氮肥对水稻产量及其形成具有重要作用，前人对氮肥影响水稻产量已做了大量的研究。刘立军[8]研究认为，机插侧深施缓释肥可以提高水稻生育前期干物质积累量，提高水稻有效穗数、结实率和稻谷产量水稻产量和氮素利用率。施波等[12]研究表明缓释肥显著提高了水稻的平均株高、穗长、结实率、千粒重和产量。环爱华[13]研究认为，基蘖氮肥:穗氮肥=7:3时可显著增加有效穗数，进而提高水稻产量。本研究则认为，70%机插侧深施缓释肥+30%穗肥时，‘甬优1540’产量最高。

关于氮肥运筹对水稻品质形成的影响，周娜娜等[14]研究发现，在适宜施氮范围内，整精米率随施氮量的增加而增加，但随施氮量的继续增加，逐渐下降。金正勋等[15]研究表明，随氮肥施用量增加，稻米垩白率和垩白度增加。氮肥施用量过高、过低都会使稻米外观品质变劣。朱大伟等[16]研究发现，增施氮肥可降低稻米直链淀粉含量。前人研究一致认为增加施氮量有利于稻米蛋白质含量的提高，即随着施氮量和穗粒肥比例的提高，稻米中各种氨基酸、蛋白质含量均逐渐提高[8]。本试验通过优化施氮比例，将原来一次施肥转变为分期施肥，特别穗期追施氮肥保证了‘甬优1540’后期氮素需求，提高了籽粒抽穗期和成熟期含氮量。

本研究认为，对于大穗型，籽粒灌浆时间较长的水稻品种来说，穗期追肥是确保高产的必要条件。过去机插一次施肥模式需要根据品种特性进行转变。氮肥运筹对稻米糙米率和精米率影响不显著，但是机插施肥：穗肥7:3 处理显著增加了整精米率。在分蘖期或穗期追施氮肥增加了垩白度和垩白粒率，机插一次施肥稻米外观品质最好。在分蘖期或穗期追施氮肥降低了稻米直链淀粉含量。抽穗期和成熟期，机插施肥：穗肥7:3 处理籽粒含氮量显著增加，说明穗期施氮可以增加籽粒含氮量，进而反映提高了稻米的氨基酸、蛋白质含量。