优良食味粳稻南粳3908产量和米质对穗肥减量的响应

周丽慧，倪新华，朱 镇，陈 涛，赵庆勇，姚 姝，黄胜东，王才林

(1.江苏省农业科学院粮食作物研究所/江苏省优质水稻工程技术研究中心/国家水稻改良中心南京分中心，江苏南京 210014；2.江苏省扬中市油坊镇农业服务中心，江苏扬中 212218)

我国是全球水稻生产量最大的国家，约占世界水稻总产量的30%[1]。氮肥用量的增加是水稻产量不断提高的重要原因之一[2]。有报道称，目前我国水稻生产的平均氮肥用量达到180 kg/hm2，江苏一些地区的氮肥用量甚至超过300 kg/hm2[3-4]。但是，氮肥的过量施用不仅难以实现水稻高产优质，还会增加种稻成本和环境污染风险[5-6]。因此，氮肥减量成为现阶段稻作研究的热点[7-10]。

氮素对水稻的生长发育以及产量和品质的形成有着重要作用。基蘖肥的施用能够促进水稻分蘖的发生，还能增加前期生长量，为孕穗期幼穗分化提供物质基础[11]。穗肥的施用能够巩固分蘖成穗，促进颖花分化，提高中后期叶片的叶绿素含量，有助于改善群体光合性能，提高干物质积累量，还可以通过影响籽粒灌浆过程对稻米品质产生影响[12-18]。已有研究表明，适宜的穗肥施氮量是实现水稻优质高产的有效途径。随着穗肥施氮量的增加，水稻产量呈先增加后减少趋势，产量结构表现为每穗粒数逐渐增加，而结实率和千粒质量呈下降趋势[13-16]。就稻米品质而言，穗肥施氮量的增加会提高整精米率、稻米蛋白质含量，但稻米蛋白质含量的提高会导致米饭食味下降[19-20]。另外，过高的穗肥施氮量也不利于优化稻米淀粉，在增加淀粉RVA 谱特征值中消减值的同时，降低了峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度和崩解值[16]。

经济的发展和人民生活水平的提高使优良食味稻米越来越受到消费者的青睐，生产上优良食味稻米种植面积持续增加[21-22]。以江苏为例，2021年以南粳系列为主体的优良食味水稻(半糯型粳稻)品种推广种植约107万hm2，占全省水稻面积的50%左右。前人围绕优良食味水稻品种开展了大量优质高产栽培研究[18，23-24]，但如何在优质高产的基础上提高氮肥的利用效率，减少资源浪费和提高种稻效益，尚需深入研究。近几年兴起的水稻机插侧深施肥技术，可以有效解决稻田施肥次数多和氮肥损失严重的问题，是一项高效环保的施肥技术[25-27]。但到目前为止，关于水稻机插侧深施基肥、减少氮肥用量对优良食味水稻产量和米质影响方面的报道较少[12]。因此，本试验以超级稻品种南粳3908为材料，设置不同氮肥用量处理，在水稻机插的同时机械侧位深施基肥，研究其对水稻产量和米质的影响，以期为优良食味粳稻优质高产栽培技术提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2021年5—11月在江苏省扬中市油坊镇试验基地进行，该区属亚热带季风气候，年平均气温为15.1 ℃，降水量为1 000 mm，日照时间为 2 135 h。试验土壤类型为壤土，试验前0～20 cm耕层有机质含量29.7 g/kg、碱解氮含量190.3 g/kg、速效磷含量13.7 mg/kg、速效钾含量60.2 mg/kg，pH值7.2。

1.2 试验处理

将前茬小麦季秸秆切碎后机械旋耕还田。以当地常规施氮(T1，人工撒施，总氮量为300 kg/hm2)为对照，同时在前期基肥(180 kg N/hm2)侧位深施条件下施穗肥时，将总施氮量分别减少0%(T2)、10%(T3)、20%(T4)、30%(T5)、40%(T6)，共6个处理，重复3次，小区面积450 m2。T1～T6处理纯氮用量分别为300、300、270、240、210、180 kg/hm2，所有处理均施75 kg/hm2P2O5和 156 kg/hm2K2O；氮肥按基肥∶穗肥(倒四叶)=6∶4施用，磷肥全部基施，钾肥作基肥、穗肥2次等量施用，具体施肥方案见表1。当地常规施氮处理的基肥以及所有处理的穗肥均采用人工撒施方式，采用洋马VP6DZF型插秧施肥一体机根侧深施“茂施包膜缓释肥”，施肥深度3～5 cm，肥料距稻根侧向约 5 cm。供试水稻品种为早熟晚粳南粳3908，毯状苗机插秧，5月20日播种，6月9日插秧，移栽密度为28穴/m2，每穴栽 3～4苗，11月3日收获。其他农田管理措施按照当地高产栽培要求实施。

表1 不同处理肥料施用情况 kg/hm2

1.3 测定内容与方法

产量及其构成因子：成熟期每小区定点调查100穴植株的穗数，取代表性植株5穴，测定每穗粒数、结实率(水漂法，沉入水底者为饱粒)、千粒质量，以14%含水量计算水稻理论产量。

生物产量和收获指数：将上述5穴的植株样105 ℃杀青30 min、70 ℃烘干至恒质量后称质量，计算生物产量，收获指数是水稻籽粒产量与生物产量的比值。

稻米品质：参照推荐性国家标准GB/T 17891—2017《优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度等指标，采用碘蓝比色法测定稻米直链淀粉含量，半微量凯氏定氮法测定蛋白质含量，STA1A食味仪(日本佐竹公司)测定食味。

淀粉黏滞谱(RVA谱)：采用带TCW配套软件的3-D型黏度仪(澳大利亚 Newport Scientific公司)快速测定稻米淀粉黏滞谱特征，特征值用峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度、崩解值(峰值黏度-热浆黏度)、消减值(冷胶黏度-峰值黏度)等表示。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2019进行数据处理、作图，SPSS 20.0进行方差分析和多重比较(LSD法)。

2 结果与分析

2.1 基肥侧位深施穗肥减量对产量及其构成因子的影响

从表2可以看出，不同施氮处理的有效穗数以T2处理最多，随着施氮量的降低，有效穗数呈缓慢下降趋势，但处理间的差异均未达到显著水平。与人工撒施基肥相比，基肥侧位深施不同程度减少了每穗粒数，穗肥施氮量越少每穗粒数减少幅度越大；T1、T2、T3处理的每穗粒数差异不大，但均显著高于T5和T6处理，T1处理显著高于T4处理。T2处理群体颖花量略高于T1处理，但均显著高于T4、T5、T6处理。与人工撒施基肥相比，基肥侧位深施不同程度提高了结实率和千粒质量，穗肥施氮量越少结实率提高幅度越大，T5、T6处理的结实率显著高于T1、T2处理，不同施氮处理间千粒质量的差异均未达到显著水平。基肥侧位深施穗肥不减的T2处理产量水平最高，达10.8 t/hm2，与T2和人工撒施基肥(T1)处理相比，基肥侧位深施氮肥减少10%和20%(T3和T4)处理水稻产量差异不显著，但随着施氮量的进一步减少，产量显著下降。说明与现有常规撒施氮肥相比，采用基肥侧位深施并不能显著提高水稻产量，但可以在减少氮肥用量10%～20%条件下确保水稻不减产，主要是提高结实率的结果。

表2 不同处理的产量及其构成因子

2.2 基肥侧位深施穗肥减量对生物产量和收获指数的影响

与人工撒施基肥相比，基肥侧位深施处理在降低生物产量的同时提高了收获指数(图1)。水稻生物产量随穗肥施氮量的减少而降低，T1、T2、T3处理的生物产量显著高于T5、T6处理，T1处理显著高于T4处理。收获指数随穗肥施氮量的减少而提高，T4、T5、T6处理的收获指数显著高于T1处理。这表明，基肥侧位深施可以在减少氮肥用量10%～20%条件下使水稻不减产，主要得益于相对较高的收获指数。

2.3 基肥侧位深施穗肥减量对主要米质指标的影响

从表3可以看出，随着施氮量的降低，糙米率、精米率、整精米率呈缓慢下降趋势，与人工撒施基肥相比，基肥侧位深施处理不同程度减少了糙米率、精米率和整精米率，但处理间糙米率和精米率的差异均未达到显著水平，T1、T2处理的整精米率显著高于T5和T6处理。垩白粒率和垩白度随着施氮量的减少而降低，基肥侧位深施处理较人工撒施降低垩白粒率和垩白度。不同施氮处理间直链淀粉含量差异不大，含量在10.2%～10.5%之间。蛋白质含量随着施氮量的减少而降低，相同施氮量条件下基肥侧位深施与人工撒施稻米蛋白质含量相差不大。与人工撒施基肥T1处理相比，基肥侧位深施处理提高了食味值1.0～2.6百分点，食味值随着施氮量的减少而提高，T4、T5、T6处理的食味值显著高于T1处理。说明基肥侧位深施使稻米加工品质变劣、外观品质和食味值变优，减少施氮量不利于提高稻米加工品质和蛋白质含量，但有利于提高外观品质和食味值。

表3 不同处理的主要米质指标

2.4 基肥侧位深施穗肥减量对RVA 谱特征值的影响

由表4可知，在相同施氮量条件下，人工撒施基肥的T1处理与基肥侧位深施的T2处理的RVA 谱特征值基本无明显差异，随着施氮量的减少，峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度有上升趋势，而起始糊化温度逐渐降低，崩解值、消减值、回冷值无明显变化趋势。表明南粳3908稻米淀粉黏性总体上随氮肥用量减少而变优。

表4 不同处理的RVA 谱特征值

3 结论与讨论

化学氮肥减量是当前水稻绿色生产的重要课题，相关问题如能否减量、采用哪种措施、对水稻产量和品质有无影响等尚不明确[12-18，28]。近几年引入的水稻机插侧深施肥技术，在配合缓控释肥料后，可以实现水稻产量不降而减氮10%～30%[12，26]。本试验以优良食味超级稻南粳3908的研究结果表明，在总施氮量为300 kg/hm2条件下，基肥侧位深施较常规人工撒施并不能显著提高水稻产量，这与Li等报道增产8.6%的结论[27]不一致，但本试验发现基肥侧位深施可以在减少氮肥用量10%～20%的同时确保水稻产量不降，再一次验证了水稻基肥侧位深施技术在化肥减量方面的积极作用[12，25-26]。从水稻产量构成因子来看，随着穗肥施氮量的减少，有效穗数、每穗粒数呈缓慢下降趋势，结实率有不同程度的提高，千粒质量的变化趋势不明显，体现了施用穗肥在巩固分蘖成穗和促进颖花分化方面的重要性，以及对结实率的负面影响[15-17]。穗肥施氮量的减少降低了水稻生物产量，提高了收获指数，基肥侧位深施可以减少氮肥用量10%～20%而水稻不减产的原因是其较高的收获指数。试验结果表明，南粳3908在前期氮肥充足(180 kg/hm2)的条件下，适当减少穗肥的施用同样可以获得较高的产量，可能是通过提高结实率弥补了有效穗数和每穗粒数下降导致的库容量不足，同时促进干物质的转运提高收获指数，有效弥补了因叶绿素含量下降叶片光合能力降低导致生物产量减少的问题[15-17]。但T5和T6处理穗肥过少，虽然有着较高的结实率和收获指数，但并不能完全弥补库容量和生物产量的减少，导致水稻显著减产。由此可见，较高的氮素穗肥是水稻获得高产的必要条件。

本研究结果表明，随着穗肥施氮量的降低，南粳3908的糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度及蛋白质含量呈缓慢下降趋势，食味值有提高趋势，说明减少穗肥施氮量不利于提高稻米加工品质和蛋白质含量，但有利于提高外观品质和食味值，这和前人的研究结果[14，16，19-20]基本相同，不同的是本研究中穗肥施氮量对直链淀粉含量的影响不大，而陈云等研究表明穗肥减氮可以明显降低直链淀粉含量[14]，陶钰等则发现穗肥减氮增加了直链淀粉含量[16，19]，这可能与研究者采用的水稻品种有差异以及穗肥用量的不同有关。随着穗肥施氮量的减少，南粳3908稻米淀粉黏性变优，其RVA谱特征值如峰值黏度、热浆黏度、冷胶黏度有上升趋势，而起始糊化温度降低。综上所述，氮素穗肥对水稻产量和品质的影响较为复杂，在生产实践中农户需要依据产量和品质目标来权衡以确定合理的施氮量。就优良食味超级稻南粳3908而言，在目前大面积生产上总施氮量为300 kg/hm2的背景下，应用基肥侧位深施技术，可以在减少氮肥用量10%～20%(即30～60 kg/hm2)的条件下保证水稻产量，同时提高稻米外观品质和食味值，实现水稻优质高产高效生产。但目前有关水稻机插侧深施肥技术的研究结论都是基于短期试验，氮肥减量后稻田能否可持续生产仍有待进一步观察。