氮肥减施与移栽密度对杂交粳稻滇禾优615产量和食味品质的影响

张国忠 李娟 李毓才 金寿林 洪汝科 黄大军 普世皇 施从波 段自林 马迪 陈丽娟

（1 云南农业大学农学与生物技术学院，650100，云南昆明；2 云南农业大学稻作研究所，650100，云南昆明；3 曲靖市三宝街道经济管理服务中心，655002，云南曲靖；4 云南金鼎禾朴农业科技有限公司，652100，云南昆明）

全世界一半以上的人口以稻米为食，水稻是我国种植面积最大、生产量和消费量最高的主要粮食作物，在保证粮食安全、稳定粮食增长及农业供给侧结构性改革中发挥着重要作用[1-2]。近年来，随着新发展理念的持续推进，绿色的生产方式、优质的消费需求将逐步取代以往非绿色生产方式和数量型消费需求[3]。在保证绿色生产的同时获得高产、优质的稻米是农业生产上一大难题。在作物产品的优质和增产中，优良品种和配套栽培措施的贡献率各占50%[4]，对于一个优良的品种而言，需良种和良法配合才能充分发挥品种优良特性，才能在保证产量的同时又能提升质量。研究[5-8]表明，氮素水平与移栽密度是众多农艺措施中对水稻产量和品质形成较为重要的影响因子。

在众多营养元素中水稻产量直接受氮素的影响，主要是其营养状况贯穿水稻生长发育全过程，对水稻产量和稻米品质形成具有不可替代的作用，但是中国水稻生产上氮肥的利用效率并不高，仅为30%～35%，远低于世界平均水平[9]。过量施用氮肥并不能持续提高水稻产量，还会造成氮肥大量损失、生产成本增加和经济效益下降，而且还会造成严重的环境污染，与绿色生产背道而驰。因此，减氮增效已经被列为我国主要法规政策[10]。

实现水稻高产、稳产、优质、高效、生态、安全相协调的生产目标，探索减氮不减产和高产优质的水稻生产栽培措施至关重要。水稻移栽密度的适宜性是使光能与养分合理高效利用的必要条件，为个体发育与群体成长奠定了坚实的基础，在水稻生产上只有保证穗数、实粒数和千粒重协调统一，才能保证单位面积水稻的高产，同时移栽密度也能够影响稻米外观品质和食味品质[11]。合理的减氮措施搭配适宜的移栽密度是维持水稻高产和保证产质量平衡的关键。关于氮密互作的研究多见于施氮与密度互作对产量及其构成因素的影响[12-14]，减氮和密度互作对产量和食味品质影响的研究相对较少。本研究所选用的试验材料是优质滇型杂交粳稻品种滇禾优615，自2017 年审定以来，因其优良的性状及品质，连续多年成为云南省主推作物品种，并在西南多省得到大面积推广，前景十分广阔。研究氮肥减施和移栽密度互作对产量和食味品质的影响，对于构建滇禾优615 绿色生产、科学的氮肥运筹、合理的群体结构、协调产质平衡和维持稻米高品质稳定性具有十分重要的指导意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020 年3-10 月在云南省曲靖市麒麟区三宝街道社区张家营村（103°51'56″E，25°22'19″N）进行，该地海拔1818.4m，年均气温14.5℃，年均降水量1008mm，年均日照时数2096h。试验田前茬为蚕豆，供试土壤为水稻土，土壤含有机质59.7g/kg、水解氮229.0mg/kg、有效磷14.9mg/kg、速效钾306mg/kg。

1.2 供试材料

供试水稻品种为云南农业大学稻作研究所与云南金鼎禾朴农业科技有限公司联合选育的粳型杂交水稻滇禾优615（H479A×南615），该品种于2017 年由云南省农作物品种审定委员会审定（滇审稻2017017 号），于2019 年获“全国优质稻食味品质鉴评金奖”，由于其优良的农艺性状及品质表现，自2018 年连续多次成为云南省农业生产水稻主要品种之一。

1.3 试验设计

采用两因素裂区试验设计，设氮肥减施（A）为主区，移栽密度（B）为副区，试验设置4 个水平的氮肥处理，分别是不施氮肥（A1）、施氮216（A2）、243（A3）、270kg/hm2（A4），施氮梯度的设置是以当地施氮水平A4 来确定，以A4 为基准分别减氮10%（A3）、减氮20%（A2）、减氮100%（A1）；设置3 个移栽密度梯度，分别为39 万（株行距15.4×16.5cm，B1）、42 万（株行距14.3×16.5cm，B2）、45 万丛/hm2（株行距13.3×16.5cm，B3）。共计12 个处理，每个处理3 次重复，共计36 个小区。小区面积13.2m2（6.6m×2.0m），主区四周以塑钢瓦隔水板隔档以防肥水渗漏，保证每个主区单排单灌，主区间留30cm 工作行。

秧苗移栽前磷钾肥作基肥一次性施用，分别为钾肥（氯化钾，K2O≥60%）240kg/hm2、磷肥（重过磷酸钙，P2O5≥46.0%）120kg/hm2，与当地施肥水平一致，按大面积生产施用），氮肥（尿素）含氮量46%，用作试验处理，以基肥:追肥=6:4 的形式进行施用。水稻采用湿润育秧，3 月14 日播种，5 月14 日移栽，单苗栽插，病虫草害防治及其他措施均按当地大面积生产统一实施。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 产量与其构成因素 在水稻成熟后每个小区连续选取10 丛调查有效穗数、成穗率和株高，每个处理选3 丛，3 次重复，进行考种，包括穗数、穗粒数、实粒数、结实率和千粒重。

每个小区去除边际3 行后连续选取100 丛水稻进行田间实收测产，测产公式为产量（kg/hm2）=鲜稻谷重（kg）×（1-杂质率）×（1-空瘪率）×（1-含水率）/（1-14.5%）。

1.4.2 食味品质 参照《GB/T 1354-2018 大米》[15]进行备样，利用日本佐竹公司生产的米粒食味计RCTA11A（1）-CHN（其标准样品为日本越光），测定精米的直链淀粉、蛋白质含量以及食味值。

1.4.3 稻米淀粉糊化特性 参照《GB/T 24852-2010 大米及米粉糊化特性测定 快速粘度分析仪法》[16]采用澳大利亚Newport Scientific 仪器公司生产的RVA-TecMaster 型RVA 仪，快速测定淀粉黏滞特性（RVA），用配套软件分析，稻米淀粉黏滞性特征值主要用峰值黏度（peak viscosity，PKV）、热浆黏度（hot paste viscosity，HPV）、崩解值（breakdown viscosity，BDV）、最终黏度（cold paste viscosity，CPV）、回复值（consistence viscosity，CSV）、消碱值（setback viscosity，SBV）等表示，单位用厘泊（centi poise，cP）表示，并记录起浆温度（pasting temperature，PaT）和峰值时间（peak time，PeT）。

1.5 数据处理

应用Microsoft Excel、SPSS 22.0、RVA 黏度分析仪及自带软件TCW（Thermal Cycle for Windows）进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 氮肥减施与移栽密度对水稻产量及其构成因素的影响

产量及其构成因素是衡量试验处理效果的重要指标。由表1 可以得出，氮肥减施对水稻产量及其构成因素有显著或极显著影响，移栽密度仅对穗数有极显著影响，这一差异主要来自于单位面积的基本苗数差异，氮肥减施与移栽密度对产量及其构成因素的影响不存在交互效应。

表1 氮肥减施及移栽密度对水稻产量及其构成因素的影响Table 1 Nitrogen fertilizer reduction and transplanting density on rice yield and its components

对不同减氮处理的产量及其构成因素进行比较，结果（表1）表明，随着氮肥减施量增多，穗数和穗粒数呈下降趋势，结实率与千粒重则呈上升趋势，产量呈下降趋势。A4（常规施氮）处理在穗数、穗粒数和产量上均为最高，穗数为411.17×104/hm2，显著高于A1 处理，与A2、A3 处理相比差异不显著；穗粒数最多为175，显著高于A2、A1 处理，与A3 处理相比差异不显著；产量为10 906kg/hm2，显著高于A1 和A2 处理，与A3 处理相比差异不显著。A1 处理在结实率和千粒重上均为最高，结实率为91.16%，显著高于其他3 个处理，千粒重为23.80g，显著高于A4 处理，与其他2 个处理间差异不显著。结果表明，减氮处理能够显著或极显著影响水稻产量构成因素，进而影响产量，与常规施氮相比，减氮10%对千粒重的影响差异显著，对产量、穗数、穗粒数和结实率影响较小；减氮20%对产量和穗粒数的影响差异显著，对穗数、结实率和千粒重影响较小；不施氮肥对产量及其构成因素均有显著影响。因此，分析综合产量因子，表现为A4＞A3＞A2＞A1，减氮10%处理滇禾优615 产量下降少且程度小，减氮20%将引起滇禾优615 产量下降显著。

对不同移栽密度处理的产量及其构成因素进行比较，结果表明，移栽密度对穗数有极显著影响，各处理在产量、结实率和千粒重上的差异不显著。B3 处理穗数最高，为417.38×104/hm2，显著高于B1 处理，与B2 处理差异不显著。3 个移栽密度处理下，产量表现为B1＞B3＞B2，处理间差异不显著。

结合氮密互作来看，在产量及其构成因素上氮密互作效应较小，A4B2 处理的产量最高，A1B1处理产量最低。在组合中A4（常规施氮）的3 个组合产量最优，其次是A3 下的3 个组合和A2（减氮20%）的2 个组合，产量最差来源于减氮20%的一个组合和不施氮肥的组合。因此可得，氮密交互对产量的影响较小，不同组合在产量上的差异主要是减氮处理。

2.2 氮肥减施与移栽密度对稻米食味品质相关指标的影响

蛋白质、直链淀粉含量和食味值是稻米品质评价中公认的重要指标，一般而言，一定范围内的低蛋白质、低直链淀粉含量和高食味值是稻米食味品质优良的象征[17]。由表2 可知，氮肥减施对食味值有显著影响，对直链淀粉和蛋白质含量的影响不显著，移栽密度对食味品质指标的影响均不显著，氮密互作对食味值影响显著。

表2 氮肥减施与移栽密度对稻米食味品质相关指标的影响Table 2 Effects of nitrogen fertilizer reduction and transplanting density on relevant indexes of rice eating quality

对不同氮量处理的稻米食味指标进行比较（表2），A1 处理的直链淀粉含量最低，为16.40%，显著低于A3 处理；与A4 处理相比，3 个减氮水平在直链淀粉和蛋白质含量上的差异不显著，A1 处理稻米蛋白质和直链淀粉含量均为最低，食味值最高，为73.56，显著高于A3 和A4 处理，与A4 处理相比，A2 和A3 处理对食味值的影响差异不显著。结果表明，滇禾优615 随着施氮量增加，蛋白质含量没有显著改变，直链淀粉含量呈现先增加后下降的趋势，食味值呈下降趋势。

对不同密度处理的稻米食味指标（表2）进行比较，不同密度处理的稻米食味指标均无显著差异，结果表明密度处理对食味品质的影响较小。

结合氮密互作来看，各处理组合对直链淀粉和蛋白质含量的影响不显著，A1B3 处理的食味值最高，A4B1 食味值最低，食味值表现为A1B3＞A1B2＞A1B1＞A2B1＞A4B2＞A3B3＞A2B2＞A2B3＞A3B2＞A3B1＞A4B3＞A4B1。

2.3 氮肥减施与移栽密度对淀粉RVA 谱特征值的影响

淀粉的糊化特性能够反映稻米的质地和口感，能够辅助评价稻米食味品质[18]。通过氮肥减施与移栽密度处理对滇禾优615 淀粉RVA 谱特征值影响的分析（表3）表明，氮肥减施显著影响了糊化特性的HPV 和SBV，极显著影响了CPV；随着施氮量减少，HPV、SBV 和CPV 呈现出上升趋势；PKV和BDV 呈现出先下降后上升的趋势；CSV、PeT和PaT 在各减氮处理间差异不显著。与A4 处理相比，只有A3 处理没有造成糊化特性的显著改变。移栽密度处理对稻米糊化特性各项指标的影响均不显著。

从氮密互作效应上来看，两者交互作用显著影响BDV、CSV 和SBV 这3 个特征值，表现最优的处理有A4B3、A4B2 和A3B1，A3B3 处理与最优处理相比在各项显著特征值上的差异不显著。

3 讨论

3.1 减氮和移栽密度对滇禾优615 产量及其构成因素的影响

减氮和移栽密度对水稻产量及其构成因素影响的研究结果较多，前人在氮密对产量影响的研究结果上有所不一。目前，研究[19-21]认为，减氮和移栽密度对产量的影响主要通过作物群体建成、产量构因协调来实现。研究[22-24]认为，氮密互作极显著影响产量，氮素水平提高和密度增加都能增加产量；侯国强[25]认为，高低密度下氮水平对产量的影响不一致；在移栽密度处理对产量的影响上，李虎等[14]认为，种植密度对产量的影响大而施氮量的影响较小。

本研究通过滇型杂交粳稻滇禾优615 减氮和不同密度试验结果分析认为，氮用量对产量及其构成因素的影响极显著，而密度影响较小，同时氮密间交互作用的影响较小，减氮使得产量构成因素中的穗数和穗粒数下降从而影响产量，这与田智慧等[26]和樊红柱等[27]的研究结果一致。

本研究得出移栽密度对穗数有显著影响，对其他构成因素和产量的影响较小，密度虽然能够显著影响穗数但未能造成产量的显著改变，密度处理导致的穗数差异首先来自于不同处理梯度中的基本苗数差异，然而这一差异，在氮肥的影响下被作物群体建成中产量构成因素协调所带来的影响给“平衡”。

氮密组合对产量及其构成因素的影响不存在交互效应，这与代贵金等[28]在辽优5206 上的研究结果一致，与林玉棋[22]和马国辉等[23]的研究结果不一致。对于滇禾优615 而言，产量最佳的氮密组合是常规施氮下搭配的3 个密度组合，其次是减氮10%下搭配的3 个密度组合，这6 个组合间产量差异不显著，可见减氮10%下的氮密组合也不会造成产量显著下降。最佳氮密组合在一定程度上受土壤肥力和生态环境条件的影响。

本研究结论仅限于该土壤肥力和环境条件，对于不同的土壤肥力下氮密对产量的影响还有待于针对具体的推广区域开展研究，建立适合于不同生态区、不同土壤肥力的减氮、稳产、保质、高效的栽培技术模式。

3.2 减氮、移栽密度对食味品质的影响

蛋白质、直链淀粉含量、食味值和RVA 谱特征值可以用于评价稻米的食味品质，一定范围内低蛋白、低直链淀粉的稻米食味品质较好[18]。大量研究[11,13,17]表明，施氮量增加，蛋白质和直链淀粉含量升高；有研究[13,29]表明，栽培密度对稻米的直链淀粉和蛋白质含量的影响不显著。本研究中，施氮量和移栽密度对滇禾优615 稻米蛋白质和直链淀粉含量的影响较小，随着施氮量的减少和密度的增加其蛋白质、直链淀粉含量呈先增加后降低趋势，这可能与滇禾优615 品质稳定性有关，在减氮条件或氮素水平不足时，通过“牺牲”部分产量，来维持品质的相对稳定，其机理还有待进一步研究，综合分析得出，减氮和密度对滇禾优615 稻米中直链淀粉和蛋白质含量影响较小。

目前关于氮密互作对食味品质的研究相对较少，兰宇辰等[13]在对垦粳7 号上的研究得出，施氮量显著影响食味值，移栽密度对食味值的影响较小，氮密对食味值的影响存在交互作用。本研究得出相似结论，氮密互作显著影响滇禾优615 食味品质，随着减氮程度加深食味值显著变优，不同密度处理间食味差异较小。

在氮密对稻米RVA 的影响上，赵国珍等[30]的研究认为，施氮量和移栽密度对云粳30 号稻米的RVA 谱有一定的调控作用，表现为氮素影响大于密度影响。本研究结果与前人基本一致，滇禾优615在氮密互作下对稻米RVA 谱有调控作用，氮素的影响显著，密度的影响较小。虽然大量研究[18,31]表明淀粉RVA 谱特性与稻米品质存在显著的相关关系，但是氮密处理对淀粉RVA 谱的影响机理较为复杂，不同品种间RVA 谱与品质的关系也不尽一致，因此，滇禾优615 在不同氮密处理下RVA 谱形成机理及其品质相关性还需进一步研究。

3.3 一定程度的减氮密植能够稳定产量，保持品质

氮肥是影响水稻产量和品质的重要因素，然而施氮量与水稻的生长和产量并不总是呈线性正相关[32]，减少氮肥用量，提高氮素利用率已是趋势。李录久等[33]和张军等[34]认为，适当减少氮肥施用量配合以合理的氮肥运筹方式，对水稻生长发育和籽粒产量的影响不明显，在一定程度上可改善稻米外观品质和食味品质，同时可明显提升氮素吸收利用率。这与本研究结果基本一致，本研究认为，减氮10%、移栽密度45 万丛/hm2的处理组合，食味品质能够保持高品质稳定，RVA 谱特征值表现较优，能够达到减氮不减产、减氮不减食味品质的目的。本试验为滇禾优615 在当地的高效绿色生产提供了可靠依据，在一定程度上实现了优质食味粳稻的稳产、稳质、高效的生产种植目标。

4 结论

氮肥减施能够显著或极显著影响滇禾优615 产量及其构成因素、食味值以及RVA 谱中的HPV、SBV 和CPV 3 个特征值；移栽密度对产量和食味品质基本无影响；氮密互作影响稻米食味值和RVA谱中DBV、CSV 和SBV 3 个特征值，氮密互作对滇禾优615 稻米的食味值和RVA 谱特征值有一定的调控作用，可使产量增加、食味品质相关指标变劣。与常规施氮量相比，A3B3 处理的滇禾优615水稻产量和稻米食味品质差异不显著。减氮10%、移栽密度45 万丛/hm2能够得到较为理想的产量和食味品质，是减氮不减产、减氮不减食味品质的最佳组合。