孕穗-抽穗期高温下有机肥配合氮肥调控对糯稻产量和品质的影响

王保君，程旺大，沈亚强，陈贵，张红梅*

(1.嘉兴市农业科学研究院 生态环境研究所，浙江 嘉兴 314016；2.嘉兴市农业科学研究院 生物技术研究所，浙江 嘉兴 314016)

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告《综合报告》表明，一个多世纪以来，全球升温比工业化前水平高出1.1 ℃。这不仅加剧了极端天气事件的频发，而且对国家粮食安全造成一定程度威胁[1]。据统计，2022年夏季局域性高温事件综合强度达到1961年完整气象观测记录以来最强[2]。糯稻是水稻黏性变种，近几年来随着市场需求的增加，其种植规模也在不断扩大[3]。浙北地区糯稻孕穗至抽穗期往往在7—8月份盛夏高温季节[4]，也是水稻生长受高温危害最为集中、敏感的时期[5-6]，如果该阶段遭受高温，势必对糯稻产量和品质形成一定程度的影响。

有机肥富含大量的有机质、微生物和营养物质，对增强作物免疫力，增加作物抗逆性，增加作物产量和改善品质均具有重要的意义。合理地施用有机肥和氮肥是缓解水稻高温热害的有效栽培措施之一[7]。王文婷等[2]研究表明，增施肥料能够有效缓解花期高温对水稻结实率及千粒重的影响；赵决建等[8]研究表明，氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)施肥比例为1.00∶1.23～2.27∶1.61～3.00抗高温热害能力显著提高。目前，有关水稻高温热害研究主要集中于对人工气候室的研究[9-10]，本研究结合2022年浙江省极端高温天气情况，通过大田试验，研究糯稻孕穗-抽穗期高温下有机肥还田配合氮肥运筹对其产量和品质的影响，旨在为浙北水稻安全生产提供一定的技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于嘉兴市农业科学研究院试验园区(30°49′58″N，120°42′58″E)，该试验区域地属东亚季风气候，2018—2022年均气温为17.29 ℃，常年年平均降水量为1 193.3 mm，年均日照时间1 920.1 h，无霜期为243 d。试验园区内0～20 cm耕层土壤有机质含量为33.30 g·kg-1、全氮含量为2.10 g·kg-1、速效磷含量为6.53 mg·kg-1、速效钾含量150 mg·kg-1、铵态氮含量14.02 mg·kg-1，硝态氮含量为5.33 mg·kg-1，pH值6.82。

1.2 试验设计与大田管理

本试验于2022年5—12月进行，供试糯稻品种为祥湖13，当水稻叶龄为5叶时，于2022年6月23日进行人工移栽，行株距为25 cm×16.7 cm，每穴2株。水稻移栽前1 d施用有机肥7 500 kg·hm-2。试验氮肥运筹设置3个处理：CK，常规施肥(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3)；T-CK，蘖肥前移(基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶2∶3)；P-CK，穗肥前移(基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶3∶2)，氮肥总用量为168 kg·hm-2，其中基肥在水稻移栽前1 d施用，分蘖肥于2023年7月4日施入，穗肥于2023年7月27日施入。各处理按随机区组排列，3次重复，共9个小区，小区面积为20 m2，不同处理之间做田埂隔离，田埂用塑料薄膜包裹，防止水肥互串。磷、钾肥全部作基肥，施用量分别为：45 kg·hm-2(以P2O5计)、135 kg·hm-2(以K2O计)。田间病虫草害防治、水浆管理同当地田间管理水平一致。

1.3 相关指标测定和计算方法

1.3.1 生育时期

记载水稻的播种期、移栽期、抽穗期(小区50%的水稻植株开始抽穗)、齐穗期(小区80%的水稻植株开始抽穗)和成熟期。

1.3.2 气象数据

2022年的气象数据(最低温度和最高温度)由浙江省嘉兴市气象局提供。水稻高温热害强度，采用危害热积温法计算。

1.3.3 水稻产量及其构成因素测定

在水稻收获前1 d，采用五点取样法，每个小区调查20穴水稻植株，统计小区水稻有效穗数。割取有代表性的3穴水稻，室内考查水稻穗粒数、结实率、千粒重等指标，并计算每个小区水稻理论产量。水稻收获时，各小区单独收割脱粒晒干，进行测产。

1.3.4 水稻米质测定

各小区水稻收割后，储藏3个月，送至农业农村部稻米及制品质量监督检验测试中心(杭州)进行稻谷米质检测，其中，糙米率、精米率、胶稠度按照农业农村部行业标准NY/T 83—2017检测，整精米率按照农业农村部行业标准NY/T 2334—2013进行检测，糯米的直链淀粉含量按照农业农村部行业标准NY/T 2639—2014检测，糯米蛋白质含量按照农业农村部行业标准NY/T 2007—2011检测，食味品质按照GB/T 15682—2008进行检测。

1.4 数据处理及分析

试验数据用SPSS 20.0统计软件进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，用Microsoft Office Excel 2010进行数据辅助处理和制表，用Origin 2021进行作图。

2 结果与分析

2.1 抽穗前15 d气温变化及危害热积温

如图1可知，糯稻抽穗前15 d最高气温维持在30～40 ℃；最低气温维持在24～29 ℃；日较差维持在4～13 ℃。其中，最高气温达到35 ℃以上的天数有13 d，最高气温连续超35 ℃的天数为12 d，危害热积温为36 ℃，热害强度等级为重度。

图1 抽穗前15 d气温变化及危害热积温Fig.1 Temperature changes and harmful heat accumulation during the 15 days before heading

2.2 对糯稻产量及其构成因素的影响

由表1可知，T-CK的穗粒数较CK、P-CK处理分别显著增加了8.80%、9.23%；P-CK的结实率较T-CK显著增加了9.00%。同CK相比，P-CK的穗数、穗粒数、实际产量分别降低了2.52%、0.40%、0.12%，差异不显著，P-CK的千粒重和结实率分别增加了2.79%、4.30%，差异不显著；T-CK的穗数、千粒重、结实率分别降低了2.21%、1.13%、4.31%，差异不显著，T-CK的实际产量增加了2.60%，差异不显著。

表1 不同处理对糯稻产量及其构成因素的影响Table 1 Effects of different treatments on glutinous rice yield and its component

2.3 对糯稻稻米品质的影响

由表2可知，同CK相比，T-CK的糯稻直链淀粉含量显著降低了50%，且显著低于P-CK处理。同CK相比，P-CK的糯稻蛋白质含量显著降低了2.10%，且显著低于T-CK处理。在食味感官评分方面，P-CK的糯稻食味感官评分最高，比CK、T-CK处理分别高1.16%和0.58%。

表2 不同处理对糯稻稻米品质的影响Table 2 Effects of different treatments on the quality of glutinous rice

2.4 对糯稻热害损失率的影响

由图2可知，同CK相比，T-CK的糯稻热害损失率增加，但差异不显著；P-CK的糯稻热害损失率降低，但差异不显著。此外，同T-CK相比，P-CK的糯稻热害损失率显著降低。

柱上无相同小写字母表示处理间差异达显著水平(P<0.05)。图2 不同处理对糯稻热害损失率的影响Fig.2 Effect of different treatments on the heat damage loss rate of glutinous rice

2.5 相关性分析

相关性分析(表3)表明，糯稻热害损失率与糯稻结实率呈显著负相关关系，糯稻热害损失率与整精米率、直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度、穗粒数、千粒重和实际产量的相关系数均超0.85以上，但均无显著相关性。

表3 糯稻产量和米质指标与热害损失率的相关分析Table 3 Correlation analysis between yield and quality indicators of glutinous rice and heat damage loss rate

3 讨论

水稻孕穗-开花期和灌浆期高温已经成为制约水稻产量和品质的主要因素之一[11]。有机肥配合氮肥运筹作为水稻生产重要的管理措施，对提高水稻抗逆性，促进水稻增产、改善米质均具有重要现实意义[7]。相关研究[12]表明，水稻孕穗期在35 ℃以上的高温环境下穗器官发育不良，穗茎节伸长受限，花器官发育畸形，造成水稻穗粒数下降。韩展誉等[13]研究表明，高温条件下，增施穗肥可以增加水稻穗粒数和水稻结实率。段骅等[14]进一步研究表明，在高温胁迫下，穗肥施用中、高氮可以显著增加水稻穗粒数和结实率。本研究表明，在水稻孕穗-抽穗期高温条件下，有机肥配合氮肥分蘖肥前移可以增加水稻穗粒数，但是结实率低于有机肥配合氮肥穗肥前移处理。水稻第2次枝梗和颖花原基分化期(幼穗分化3期)是水稻粒数快速增加的重要时期[15]，有机肥配合氮肥分蘖肥前移促进水稻幼穗分化前期发育，但是在幼穗分化中后期，特别是花粉母细胞减数分裂期(幼穗分化6期)是水稻枝梗和颖花易发生死亡或退化的关键时期[15]，由于持续高温热害可能造成空壳增加，导致水稻结实率下降[16-17]。

氮肥可以提高籽粒中蛋白质的积累，尤其在幼穗分化期施用氮肥更能起到显著的效果[18]。本研究表明，在有机肥还田条件下，糯稻在孕穗-抽穗期遭受高温热害时，同常规施肥和蘖肥前移相比，穗肥前移可以显著降低糯稻蛋白质含量，同前人研究[13]结果基本一致。在直链淀粉方面，袁帅等[19]研究表明，随着穗肥施用比例的增加，早、晚稻品种的直链淀粉含量呈下降趋势。程方民等[20]研究表明，中、低直链淀粉型水稻品种随着温度上升而降低。由此可见，温氮互作与水稻籽粒器官蔗糖合成、淀粉积累等密切相关[13]。本研究表明，在糯稻孕穗-抽穗期高温条件下，同有机肥配合蘖肥前移相比，有机肥配合穗肥前移糯稻直链淀粉含量增加，同前人研究[2]结果基本一致。

孕穗期温度升高和持续热胁迫延缓穗发育和生长，降低籽粒结实率[21]。本研究表明，糯稻的热害损失率同糯稻的结实率呈显著负相关。糯稻在孕穗-抽穗期遭受高温热害条件下，同有机肥配合蘖肥前移相比，有机肥配合穗肥前移可以降低糯稻热害损失率。