唐 健 唐 闖 郭保衛(wèi),* 張誠信 張振振 王 科 張洪程 陳 恒 孫明珠

氮肥施用量對機插優(yōu)質晚稻產(chǎn)量和稻米品質的影響

唐 健1唐 闖1郭保衛(wèi)1,*張誠信1張振振1王 科1張洪程1陳 恒2孫明珠3

1揚州大學江蘇省作物栽培生理重點實驗室/ 江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術協(xié)同創(chuàng)新中心, 江蘇揚州 225009;2江西省上高縣農業(yè)局, 江西上高 336400;3江西省農業(yè)技術推廣總站, 江西南昌 330046

本試驗為篩選適合優(yōu)質豐產(chǎn)機插晚稻的最佳氮肥用量, 以優(yōu)質雙季晚稻泰優(yōu)398、黃華占、天優(yōu)華占、美香新占4個品種為試驗材料, 在機插條件下設0、135、180、255 kg hm–2四個施氮水平, 測定產(chǎn)量構成及稻米品質指標。結果表明, 適當增施氮肥可增加優(yōu)質雙季晚稻產(chǎn)量, 施氮量為180 kg hm–2時產(chǎn)量最高。除黃華占的整精米率外, 施氮量為180 kg hm–2時各品種的糙米率、精米率和整精米率最高。隨施氮量的增加, 機插優(yōu)質雙季晚稻的堊白粒率和堊白度降低, 米粒長寬比變大, 蛋白質含量和膠稠度均增加, 直鏈淀粉含量減少; 峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度逐漸下降, 消減值增加, 糊化溫度呈上升趨勢。適當增施氮肥可改善機插優(yōu)質晚稻加工品質、外觀品質、蒸煮和營養(yǎng)品質, 但RVA特性有變劣趨勢。180 kg hm–2的施氮量可使機插優(yōu)質雙季晚稻優(yōu)質和高產(chǎn)達到較好的協(xié)調統(tǒng)一。

機插; 優(yōu)質晚稻; 氮肥用量; 產(chǎn)量; 稻米品質

我國是世界上水稻生產(chǎn)與消費的第一大國, 占世界上水稻種植面積的1/5[1]。隨著生活水平的提高, 人們不僅僅重視水稻高產(chǎn), 還越來越追求高稻米品質[2]。水稻產(chǎn)量和稻米品質除受自身遺傳基因、栽培環(huán)境和氣候條件等因素的影響外[3-5], 受氮肥的影響較大。氮是水稻肥料的最重要成分并且顯著影響水稻生長發(fā)育[6-7], 對水稻的生理特性、產(chǎn)量形成有很大影響及作用[8]。氮肥施用過多不僅不能使作物產(chǎn)量增加, 還可能使作物產(chǎn)量降低, 使肥料吸收利用率和農學效率降低, 污染環(huán)境, 造成資源浪費[9]。關于氮肥施用量對水稻產(chǎn)量和稻米品質的影響, 前人已有較多的研究。郭保衛(wèi)等[10]研究認為隨著施氮量增加, 機插稻產(chǎn)量先增加后減少, 以施氮量為270 kg hm–2產(chǎn)量最高。徐新朋等[11]研究表明合理氮肥用量可以顯著增加水稻有效穗數(shù), 進而增加水稻產(chǎn)量。關于施氮對稻米品質的影響, 多數(shù)研究認為隨著氮肥用量的增加, 改善稻米的外觀品質, 提高稻米的蛋白質含量, 使稻米的蒸煮食味品質變差[12-13]。朱大偉[14]認為隨施氮量增加, 稻米的加工品質有所改善, 外觀品質先改善后變劣。金正勛等[15]研究表明, 隨著施氮量增加會使稻米膠稠度變短, 直鏈淀粉含量下降, 導致米飯變得不是很軟, 而是增加了一定的硬度。金軍等[16]研究則指出, 在一定的施氮水平范圍內, 隨施氮量的增加, 膠稠度顯著變長, 而施氮量再進一步增加, 則直鏈淀粉和膠稠度無明顯變化。稻米品質受遺傳及栽培措施影響較大, 加上生態(tài)環(huán)境及種植制度的不同, 眾多研究還未達成一致結論。前人研究針對高產(chǎn)水稻的氮肥利用較多, 而有關機插條件下優(yōu)質雙季晚稻品種高產(chǎn)和優(yōu)質協(xié)調的氮肥調控方面研究較少。本試驗通過系統(tǒng)分析不同氮肥水平對機插優(yōu)質晚稻產(chǎn)量和品質的影響, 確定其最佳氮肥施用量, 為雙季稻地區(qū)機插條件下優(yōu)質雙季晚稻品種的氮肥合理施用提供理論依據(jù)與技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗地點在江西省上高縣泗溪鎮(zhèn)曾家村。該地年降水量為1630 mm, 年均日照時數(shù)1730 h, 年均溫度18.5℃。試驗田前茬為早稻, 土壤類型屬沙壤土, 地力中上等, 土壤含有機質24.46 g kg–1、速效氮85.06 mg kg–1、速效磷47.22 mg kg–1、速效鉀71.69 mg kg–1。

以雜交秈稻泰優(yōu)398、天優(yōu)華占與常規(guī)秈稻黃華占、美香新占4個優(yōu)質雙季晚秈稻品種為試驗材料。

1.2 試驗設計

采用裂區(qū)設計, 以施氮(純氮)水平為主區(qū), 設0、135、180、255 kg hm–2四個施氮水平, 分別用N0、N1、N2、N3表示, 以品種為裂區(qū)。小區(qū)面積為20 m2, 3次重復。不同施氮處理間做埂隔開, 用塑料薄膜覆蓋埂體, 保證各小區(qū)單獨排灌, 防止串肥。

采用模擬毯苗機插方式。播種日期分別是2017年6月28日和2018年6月27日, 采用基質育秧, 4.5葉左右移栽, 移栽期分別是2017年7月25日和2018年7月16日。栽插行株距為25 cm × 13 cm, 每穴2苗。氮肥按基肥∶蘗肥∶穗肥比例為5∶2∶3施用, 分蘗肥于移栽后7 d一次性施用, 穗肥于倒四葉時期施用, 氮(純N)∶磷(P2O5)∶鉀(K2O)比例為3∶1∶2, 磷肥一次性基施, 鉀肥分別于移栽前、穗肥期等量施入。移栽至有效分蘗期, 田間保持淺水灌溉; 當群體莖蘗數(shù)達預期穗數(shù)80%時開始排水輕擱田, 待田間豐產(chǎn)溝不見水時再灌溉, 直到拔節(jié)期; 拔節(jié)期到成熟期濕潤灌溉, 干濕交替, 周而復始直到成熟前1周。其他栽培管理措施按照優(yōu)質高產(chǎn)要求統(tǒng)一實施。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產(chǎn)量測定 水稻成熟期, 從每小區(qū)選取水稻100穴, 計算有效穗數(shù)。從各處理按照平均穗數(shù)取5穴調查每穗粒數(shù)、結實率和測定千粒重, 重復3次, 計算理論產(chǎn)量。從每小區(qū)收割50穴, 測定水分, 去除雜質, 折算實際產(chǎn)量。

1.3.2 稻米品質測定 水稻收獲脫粒, 曬干, 室內貯藏3個月后, 用風選機風選后, 參考國家標準《GB/T 17891-1999優(yōu)質稻谷》測定稻米的加工品質、外觀品質、蒸煮食味品質和營養(yǎng)品質等主要品質指標。采用瑞典Foss Tecator公司生產(chǎn)的近紅外谷物分析儀(Infrared 1241 Grain Analyzer)測定精米的蛋白質含量和直鏈淀粉含量。

1.3.3 稻米淀粉黏滯特性 采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super 3型RVA儀(Rapid Viscosity-Analyzer)快速測定淀粉譜黏滯特性, 用T C W (Thermal Cycle for Windows)配套軟件分析淀粉黏滯性[17]。

1.3.4 溫光資料 灌漿結實期間的逐日最高溫度、最低溫度、平均溫度和日照時數(shù)等資料取自江西省上高縣氣象局。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Microsoft Excel 2016錄入、整理和計算數(shù)據(jù), 運用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行分析, 數(shù)據(jù)間的多重比較采用LSD法。

2 結果與分析

2.1 氮肥施用量對優(yōu)質晚稻產(chǎn)量及構成因素的影響

各優(yōu)質晚稻品種兩年的產(chǎn)量均表現(xiàn)為N2>N3> N1>N0, N2時產(chǎn)量最高(表1), N3時產(chǎn)量有所下降, 其中N2、N3的產(chǎn)量無顯著差異, 但均顯著高于N0、N1。4個品種中, 天優(yōu)華占和黃華占的產(chǎn)量增幅大。

從產(chǎn)量構成因子來看, 隨著施氮量的增加, 各品種的穗數(shù)增加, 每穗粒數(shù)隨施氮量先增后減, 在N2時最高, N3時有所下降, 且N2與N3處理間沒有顯著差異。四品種的結實率和千粒重均隨施氮量的增加而降低, 除黃華占的結實率外, 其他品種的N0處理均顯著或極顯著高于N2、N3。泰優(yōu)398、天優(yōu)華占和黃華占的千粒重表現(xiàn)為各處理間無顯著差異, 美香新占N0處理的千粒重顯著高于N2、N3, 且N2和N3處理間沒有顯著差異?？梢? 施氮量對4個品種的穗數(shù)、每穗粒數(shù)影響較大, 對結實率影響次之, 對千粒重影響較小。

表1 不同氮肥施用量下優(yōu)質晚稻產(chǎn)量及其構成因素

標以不同大、小寫字母的值分別在0.01和0.05水平差異顯著。N0: 不施氮肥; N1: 135 kg hm–2純氮; N2: 180 kg hm–2純氮; N3: 255 kg hm–2純氮。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.01 and 0.05 probability levels, respectively. N0: no N applied; N1: 135 kg hm?2N applied; N2: 180 kg hm?2N applied; N3: 255 kg hm?2N applied.

2.2 氮肥施用量對優(yōu)質晚稻稻米品質和RVA譜特性的影響

2.2.1 加工品質 隨著施氮量的增加, 各品種的糙米率和精米率先增加后降低, 并在N2時達到最大(表2), 其中除2017年的美香新占和黃華占及2018年的黃華占外, N2處理的糙米率均顯著高于N0處理, 除了2017年的天優(yōu)華占外, N2處理的精米率也均顯著高于N0處理。整精米率表現(xiàn)跟糙米率一樣趨勢, 除了黃華占外, 也在氮肥水平為N2時達到最大, 黃華占的整精米率在N3處理時達到最大, 所有品種N2處理整精米均顯著或極顯著高于N0處理。由此可見氮肥施用量控制在合理的范圍內, 可以提高雙季晚稻的加工品質。

2.2.2 外觀品質 隨氮肥量的增加, 4個品種的整精米粒長和長寬比均增加, 除2018年天優(yōu)華占的粒長外, 其余品種各處理間無顯著差異(表3)。各品種堊白粒率、堊白度均隨氮肥量的增加而下降, N2處理的堊白粒率、堊白度顯著或極顯著低于N0處理。可見適當增加氮肥施用量, 可以改善稻米的外觀品質。

2.2.3 蒸煮和營養(yǎng)品質 各品種的直鏈淀粉含量均隨著施氮量增加而下降, 其中N2、N3處理與N0處理差異顯著或極顯著, N2與N3處理差異不顯著(表4)。膠稠度和蛋白質含量均隨施氮量增加而增加, 除了2017年天優(yōu)華占的蛋白質含量外, 其他品種N2、N3處理的膠稠度和蛋白質含量均與N0處理差異顯著或極顯著。

表2 不同氮肥施用量下優(yōu)質晚稻加工品質

標以不同大、小寫字母的值分別在0.01和0.05水平差異顯著。N0: 不施氮肥; N1: 135 kg hm?2純氮; N2: 180 kg hm?2純氮; N3: 255 kg hm?2純氮。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.01 and 0.05 probability levels, respectively. N0: no N applied; N1: 135 kg hm?2N applied; N2: 180 kg hm?2N applied; N3: 255 kg hm?2N applied; BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate.

表3 不同氮肥施用量下優(yōu)質晚稻外觀品質

標以不同大、小寫字母的值分別在0.01和0.05水平差異顯著。N0: 不施氮肥; N1: 135 kg hm–2純氮; N2: 180 kg hm–2純氮; N3: 255 kg hm–2純氮。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.01 and 0.05 probability levels, respectively. N0: no N applied; N1: 135 kg hm–2N applied; N2: 180 kg hm–2N applied; N3: 255 kg hm–2N applied; KL: kernel length; L/W: ratio of length/width of kernel; CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree.

表4 不同氮肥施用量下優(yōu)質晚稻蒸煮和營養(yǎng)品質

標以不同大、小寫字母的值分別在0.01和0.05水平差異顯著。N0: 不施氮肥; N1: 135 kg hm–2純氮; N2: 180 kg hm–2純氮; N3: 255 kg hm–2純氮。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.01 and 0.05 probability levels, respectively. N0: no N applied; N1: 135 kg hm?2N applied; N2: 180 kg hm?2N applied; N3: 255 kg hm?2N applied; AC: amylose; GC: gel consistency; PC: protein content.

2.2.4 稻米淀粉RVA譜特征值 4個品種的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度均隨施氮量的增加而降低, 降低的幅度隨品種和施氮量而異, 其中N2與N3處理均差異不顯著, 但均與N0差異顯著或極顯著(表5)。消減值和糊化溫度均隨施氮量的增加而增加, 消減值在各氮肥水平處理間均有顯著或極顯著差異, 各品種的糊化溫度N3處理與N0處理差異顯著或極顯著, 除美香新占外, N2與N3處理無顯著差異?？梢娛┑吭黾邮沟久識VA譜特性有變劣趨勢。

表5 不同氮肥施用量下優(yōu)質晚稻稻米淀粉RVA譜特征值(2018)

標以不同大、小寫字母的值分別在0.01和0.05水平差異顯著。N0: 不施氮肥; N1: 135 kg hm–2純氮; N2: 180 kg hm–2純氮; N3: 255 kg hm–2純氮。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.01 and 0.05 probability levels, respectively. N0: no N applied; N1:135 kg hm?2N applied; N2: 180 kg hm?2N applied; N3: 255 kg hm?2N applied.

2.3 產(chǎn)量、稻米品質和RVA譜特征值的方差分析和相關分析

2.3.1 產(chǎn)量及構成因素的方差分析 方差分析表明(表6), 產(chǎn)量及構成因素在年份、品種、氮肥用量及年份與品種互作間均差異顯著或極顯著, 穗數(shù)、每穗粒數(shù)、總穎花量、產(chǎn)量在年份與氮肥用量互作間差異顯著或極顯著, 在品種與氮肥用量互作間差異極顯著?？梢? 產(chǎn)量及構成因素在年度間有差異, 除受品種特性影響外, 還受氮肥施用量的明顯影響。除穗數(shù)外, 產(chǎn)量及構成因素年份、品種和氮肥三者互作間差異不顯著?？梢姷视昧?、品種及年度均對優(yōu)質晚稻產(chǎn)量及構成因素有較大影響。

2.3.2 稻米品質及淀粉RVA譜特征值的方差分析 稻米品質各指標和RVA譜特征值在品種、氮肥用量及年份與品種互作間差異達到顯著或極顯著水平。除了糙米率和精米率外, 各指標在年份間也有極顯著差異(表7)。除糙米率、籽粒長寬比、糊化溫度外, 稻米品質各指標與RVA譜特征值在品種與氮肥用量兩因子互作間差異顯著或極顯著。堊白率、堊白度、直鏈淀粉含量、膠稠度、崩解值、消減值等在年份、品種和氮肥三者互作間差異達到極顯著水平。各指標在年度間的差異, 除受品種自身遺傳特性影響外, 還受氮肥施用量的顯著影響。

表6 不同氮肥施用量下優(yōu)質晚稻產(chǎn)量及構成因素的方差分析

*和**分別表示達到0.05和0.01顯著水平。

*and**indicate significant difference at= 0.05 and= 0.01, respectively. Y: year; C: cultivar; N: nitrogen application.

表7 不同氮肥施用量下機插優(yōu)質晚稻稻米品質及淀粉RVA譜特性的方差分析

*和**分別表示達到0.05和0.01顯著水平。

*and**indicate significant difference at= 0.05 and= 0.01, respectively. Y: year; C: cultivar; N: nitrogen application; BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; L/W: ratio of length/width of kernel; CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree; AC: amylose; PC: protein content; GC: gel consistency; PKV: peak viscosity; THV: trough viscosity; BKD: breakdown; FLV: final viscosity; STB: setback; PAT: pasting temperature.

2.3.3 稻米品質指標的相關分析 除精米率與整精米率顯著正相關外, 加工品質各指標間無顯著相關性, 糙米率、精米率與峰值黏度、崩解值顯著負相關, 整精米率與直鏈淀粉含量、膠稠度、消減值、最終黏度、糊化溫度等極顯著正相關, 與崩解值顯著負相關。堊白度與堊白粒率間極顯著正相關, 二者與直鏈淀粉含量、蛋白質含量極顯著或顯著相關, 其中堊白粒率還與峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度極顯著正相關。從蒸煮食味品質各指標、RVA譜特征值間的相關性看, 直鏈淀粉含量與蛋白質含量極顯著負相關, 與最終黏度極顯著正相關, 與膠稠度相關性不顯著, 蛋白質含量與峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度等極顯著或顯著負相關(表8)。

2.4 灌漿結實期溫光資源與稻米品質

機插條件下各優(yōu)質晚稻品種灌漿結實期的日平均溫度、日最高溫度、日最低溫度、日平均溫差和日平均光照時數(shù)均隨氮肥施用量增加呈下降趨勢(表9)。

從加工品質看, 精米率與日平均溫度和日最低溫度極顯著或顯著負相關, 整精米率與日平均光照時數(shù)顯著負相關(表10)。從外觀品質看, 堊白粒率與日平均溫度和日最高溫度極顯著或顯著正相關, 粒長、長寬比與日平均溫差顯著或極顯著負相關。從RVA譜特征值看, 峰值黏度、熱漿黏度及最終黏度與日平均溫度和日最高溫度極顯著正相關, 崩解值與日平均日照時數(shù)極顯著正相關, 而消減值、糊化溫度與日平均日照時數(shù)極顯著或顯著負相關。

3 討論

3.1 氮肥施用量對機插優(yōu)質晚稻產(chǎn)量及構成因素的影響

水稻產(chǎn)量受遺傳基因與環(huán)境互作的影響, 還與水稻生長發(fā)育過程中的栽培技術條件有很大關系, 其中氮肥對水稻產(chǎn)量及構成因素影響很大。適宜的施氮量是水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的重要保障[18]。魏海燕等[19]研究表明, 隨氮肥用量的增加, 超級粳稻的產(chǎn)量先增加后下降, 增加產(chǎn)量的主要原因是在適當?shù)牡适┯昧肯? 超級粳稻有較高的群體穎花量。成臣等[20]研究認為, 隨施氮量增加, 南方晚粳稻產(chǎn)量先增加后下降, 其中有效穗數(shù)、每穗粒數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關, 與結實率呈極顯著負相關, 而與千粒重無顯著相關。徐新朋等[11]研究發(fā)現(xiàn), 在施氮水平達到180 kg hm–2時, 早稻和晚稻的產(chǎn)量達到最大, 施氮量與水稻產(chǎn)量呈拋物線關系, 增施氮肥提高早稻和晚稻的單位面積有效穗數(shù), 但當施氮量超180 kg hm–2時, 穗粒數(shù)開始降低。本研究中, 在施氮量為0~180 kg hm–2的范圍內, 機插優(yōu)質雙季晚稻的群體穎花量、每穗粒數(shù)和產(chǎn)量隨施氮量增加而增加, 這可能是因為適量的增施氮肥能提高水稻光合作用, 更好地促進水稻成長和形成較多的同化產(chǎn)物, 促進穎花分化, 增加穎果內容量, 利于提高水稻產(chǎn)量。但當施氮量增加到255 kg hm–2時, 因群體過大導致個體優(yōu)勢削弱, 每穗粒數(shù)下降, 產(chǎn)量也出現(xiàn)下降趨勢, 這與施氮量過多導致水稻營養(yǎng)過剩, 貪青晚熟有關[21]。對于機插優(yōu)質雙季晚稻, 因穗數(shù)不足或抗性差導致產(chǎn)量不高, 常優(yōu)質不高產(chǎn)。氮肥對水稻的有效穗數(shù)和穗粒數(shù)影響較大[22], 本研究中適量增施氮肥能增加水稻的有效穗數(shù)、每穗粒數(shù), 增加群體穎花量和有效穎花量, 進而增加優(yōu)質晚稻產(chǎn)量。氮肥過多會降低每穗粒數(shù)、結實率和千粒重, 導致產(chǎn)量降低。過多施用氮肥造成優(yōu)質高產(chǎn)不協(xié)調, 多數(shù)優(yōu)質稻因抗性不如一般高產(chǎn)水稻, 在高氮下容易倒伏, 既影響產(chǎn)量, 也不利于優(yōu)質。優(yōu)質稻黃華占在長江中下游一般作單季晚稻種植, 當機插雙季晚稻種植時, 播期適當推遲也能正常成熟。

雙季晚稻的機械化種植方式除了機插秧外, 還有機直播。王春雨等[23]研究表明, 在同一施氮水平下, 機插產(chǎn)量高, 而直播稻平均減產(chǎn)10%以上。機插水稻有利于增加成穗率和單穗重, 而直播則主要通過增加穗數(shù)來實現(xiàn)高產(chǎn)[24], 汪和廷等[25]進一步研究發(fā)現(xiàn)直播下水稻有效穗數(shù)高于機插方式, 但其穗粒數(shù)和千粒重低, 導致低產(chǎn)。直播稻因生育期較短, 雖群體較大, 但個體生長不夠健壯, 抽穗前后單株物質積累量較低, 而機插種植方式在施氮量相對少的條件下, 水稻能實現(xiàn)高產(chǎn), 減氮優(yōu)化施肥產(chǎn)量沒有顯著降低。機插優(yōu)質晚稻較機直播能更穩(wěn)靠地實現(xiàn)產(chǎn)量和氮素利用效率的提高。

3.2 氮肥施用量對機插優(yōu)質晚稻稻米品質的影響

稻米品質不僅取決于水稻的基因型, 也取決于生長時的肥料條件、土壤類型、氣候條件及種植方式[26-27]。萬靚軍等[28]研究表明, 增施氮肥顯著改善稻米外觀品質, 增加稻米蛋白質含量, 降低直鏈淀粉含量, 改善稻米營養(yǎng)品質。殷春淵等[29]研究認為, 增加氮肥施用量使水稻堊白粒率和堊白度呈增加趨勢, 直鏈淀粉和蛋白質含量也基本表現(xiàn)上升趨勢。本研究中, 施氮量在0~180 kg hm–2的范圍內, 機插優(yōu)質雙季晚稻的糙米率、精米率及整精米率隨著施氮的增加而增加, 堊白粒率、堊白度均隨施氮量的增加而減小, 可見適當增施氮改善了稻米的加工和外觀品質。這可能因為適當增施氮肥提高群體和個體優(yōu)勢, 延長了灌漿結實期時間, 使灌漿緩慢, 籽粒內物分配合理, 致密性增強[30]。本研究中機插優(yōu)質雙季晚稻蛋白質含量隨著施氮量增加而提高, 這可能是由于氮肥的施用促進了氨基酸和蛋白質的合成。有關施氮量對稻米直鏈淀粉含量和膠稠度的影響, 前人的研究結果不盡相同。張洪程等[31]和從夕漢等[32]研究表明, 隨施氮量的增加, 稻米的直鏈淀粉含量和膠稠度變大。高輝等[33]認為, 隨施氮量的增加, 各生育期類型水稻的直鏈淀粉含量均降低, 膠稠度略有縮短。張自常等[34]結果表明, 施氮量的增加使稻米直鏈淀粉含量降低, 膠稠度變長。本研究中隨著施氮量的增加, 機插優(yōu)質雙季晚稻品種的直鏈淀粉含量減少, 膠稠度增加, 這可能是蛋白質含量與直鏈淀粉含量的互補效應有關, 即蛋白質含量高, 直鏈淀粉含量低。以上研究結果存在差異, 可能是各地品種對肥料的反應不同造成, 另外各試驗所處溫光環(huán)境不同, 也影響品種對氮肥的響應效應。根據(jù)優(yōu)質秈稻谷質量標準, 施氮量從0增至180 kg hm–2, 美香新占的出糙率、堊白粒率和膠稠度等從國家二級提高到一級, 泰優(yōu)398的堊白度和膠稠度從國家二級提高到一級, 黃華占的整精米率從等外提高到三級, 膠稠度從三級提高到二級, 天優(yōu)華占堊白度由等外提高到國家三級, 膠稠度從二級提高到一級?？梢娺m當增施氮肥能改善機插優(yōu)質晚稻的稻米品質。本研究發(fā)現(xiàn)優(yōu)質稻黃華占作為機插雙季晚稻的膠稠度偏低, 這可能生育期推遲降低膠稠度有關[35], 黃華占作為機插雙季晚稻的播期較作為一季中稻或一季晚稻的播期推遲, 抽穗灌漿期相應推遲, 全生育縮短5~10 d。

表9 各處理灌漿結實期的溫光情況

N0: 不施氮肥; N1: 135 kg hm–2純氮; N2: 180 kg hm–2純氮; N3: 255 kg hm–2純氮。

N0: no N applied; N1: 135 kg hm?2N applied; N2: 180 kg hm?2N applied; N3: 255 kg hm?2N applied.

表10 稻米品質特征與灌漿結實期溫光因子間的相關系數(shù)

*和**分別表示達到0.05和0.01顯著相關。

*and**indicate significant correlation at= 0.05 and= 0.01, respectively. BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; KL: kernel length; L/W: ratio of length/width of kernel; CR: chalkiness rate; CD: chalkiness degree; AC: amylose; PC: protein content; GC: gel consistency; PKV: peak viscosity; THV: trough viscosity; BKD: breakdown; FLV: final viscosity; STB: setback; PAT: pasting temperature.

稻米RVA譜特征值是評價稻米食味品質的一個重要理化指標[36]。優(yōu)質食味稻米的RVA譜參數(shù)值, 通常表現(xiàn)為崩解值大、最終黏度小、消減值小和糊化溫度低的基本特性[37]。關于氮肥施用對稻米淀粉RVA譜特性的影響, 前人研究結果不盡一致。張國生等[38]認為, 隨氮肥施用量的增加, 稻米淀粉RVA譜的峰值黏度、熱漿黏度和崩解值上升, 而消減值和糊化溫度下降, 但胡雅杰等[39]等研究表明, 稻米淀粉RVA譜的峰值黏度和崩解值隨氮肥施用量增加有所降低, 而熱漿黏度和消減值則呈上升趨勢。本文中機插栽培條件下, 隨施氮量的增加, 機插優(yōu)質雙季晚稻品種的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度逐漸下降, 而消減值和糊化溫度逐漸增加。說明施氮量對優(yōu)質晚稻稻米淀粉黏滯性存在一定負效應, 增施氮肥一定程度上不利于優(yōu)質晚稻淀粉黏滯性的形成。這可能是增施氮肥使稻米蛋白質含量增加所致, 因為填塞在淀粉顆粒間的蛋白質對淀粉粒的糊化和膨脹起抑制作用, 使淀粉粒間空隙減小, 吸水速率變慢, 使米飯黏度低、較為松散、硬度大[40], 從而影響口感, 食味品質變劣。本研究也發(fā)現(xiàn), 黃華占和泰優(yōu)398的峰值黏度較美香新占和天優(yōu)華占高, 消減值、糊化溫度以及直鏈淀粉含量較美香新占和天優(yōu)華占低, 說明黃華占和泰優(yōu)398的食味品質較美香新占和天優(yōu)華占有一定優(yōu)勢。

4 結論

隨著氮肥施用量增加, 機插優(yōu)質晚稻的穗數(shù)增加、每穗粒數(shù)先增后減, 結實率降低, 千粒重有所下降, 產(chǎn)量先增后減并在180 kg hm–2施氮量時最高。適量增施氮肥, 機插優(yōu)質晚稻的加工品質、外觀品質、蒸煮和營養(yǎng)品質得到改善, 但RVA譜特征值有變劣趨勢。180 kg hm–2施氮量是機插優(yōu)質雙季晚稻實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)協(xié)調的最適施氮量。

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Effect of nitrogen application on yield and rice quality of mechanical transplanting high quality late rice

TANG Jian1, TANG Chuang1, GUO Bao-Wei1,*, ZHANG Cheng-Xin1, ZHANG Zhen-Zhen1, WANG Ke1, ZHANG Hong-Cheng1, CHEN Heng2, and SUN Ming-Zhu3

1Jiangsu Key Laboratory of Crop Cultivation and Physiology / Jiangsu Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu, China;2Bureau of Agriculture of Shanggao County of Jiangxi Province, Shanggao 336400, Jiangxi, China;3Jiangxi Agricultural Technology Extension Station, Nanchang 330046, Jiangxi, China

The experiment was conducted by using four high quality late rice varieties, including Taiyou 398, Huanghuazhan, Tianyouhuazhan, and Meixiangxinzhan under four nitrogen treatments of 0, 135, 180, and 255 kg hm–2to select the optimum nitrogen application rate for the coordination of high quality and high yield. The appropriate increase of nitrogen application improved the yield of high quality rice, which reached maximum under the nitrogen treatment of 180 kg hm–2. When the nitrogen application was 180 kg hm–2, the indicators such as the brown rice rate, milled rice rate and head milled rice rate for all varieties reached maximum except for the head milled rice rate of Huanghuazhan. As more nitrogen was gradually applied, there were growing length-width ratio, protein content and gel consistency of double-season high-quality late rice while in contrast reduction in chalky grain percentage, chalkiness degree and amylose content, which also brought about a steady drop in peak viscosity, trough viscosity, breakdown, final viscosity while a rise in setback and pasting temperature. To sum up, the appropriate increase of nitrogen application can improve the processing quality, appearance quality, cooking and nutritional quality while deteriorate the RVA characteristics. The nitrogen application of 180 kg hm–2facilitates a better coordination between quality and yield in high quality double-season late rice under mechanical transplanting.

mechanical transplanting; high quality late rice; nitrogen application; yield; rice quality

2019-03-05;

2019-08-09;

2019-09-01.

10.3724/SP.J.1006.2020.92010

郭保衛(wèi), E-mail: gbwyx@126.com

E-mail: 2841915943@qq.com

本研究由國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFD0300507), 國家自然科學基金項目(31601246), 國家現(xiàn)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項(CARS-01-27)和江蘇高校優(yōu)勢學科建設工程項目資助。

This study was supported by the Grants from the National Key Research Program (2016YFD0300507), the National Natural Science Foundation of China (31601246), the National Modern Agricultural Industry Technology System Construction Special (CARS-01-27), and the Project Funded by the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions.

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20190910.0945.004.html