馬暢 呂小紅 王宇 付立東 任海 隋鑫 杜萌 李旭

摘要：為探究濱海稻區(qū)粳稻稻谷產(chǎn)量和品質對氮素的響應及不同氮素水平下稻谷產(chǎn)量和品質的關系，進一步實現(xiàn)優(yōu)質高產(chǎn)，以5個常規(guī)粳稻品種為試材，設置4個（0、150、195、240 kg/hm2）施氮水平，比較不同氮素水平下粳稻的產(chǎn)量和品質性狀及兩者的關系。結果表明，氮素水平顯著影響水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素，對產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、穗數(shù)、千粒質量的影響均達極顯著水平。米飯的蒸煮食味評分受氮素水平、品種以及氮素和品種互作的影響達極顯著水平，影響程度表現(xiàn)為氮素水平>品種>兩者互作。本試驗條件下，水稻產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加，產(chǎn)量在 240 kg/hm2 施氮水平下最高;米飯綜合評分隨施氮量的增加先增加后降低，在150 kg/hm2氮肥水平下評分最高，在240 kg/hm2處理下評分最低。相關性分析結果表明，米飯的綜合評分與結實率呈極顯著正相關關系，與穗數(shù)呈極顯著負相關關系，與產(chǎn)量的負相關關系不顯著。產(chǎn)量、綜合分值與施氮量呈一元二次曲線關系，優(yōu)質食味形成所需適宜施氮量要遠低于高產(chǎn)適宜施氮量。氮肥的施用帶來增產(chǎn)、改善加工品質的同時也使外觀品質、蒸煮食味品質變劣。為實現(xiàn)真正意義上的優(yōu)質稻米生產(chǎn)，濱海稻區(qū)應進一步改良土壤，加強品質育種研究，選育食味品質對氮肥響應不敏感且穩(wěn)定性高的品種，同時研發(fā)出既不降低產(chǎn)量又能提高食味的最佳施肥方式。

關鍵詞：粳稻;氮肥;品質;產(chǎn)量;稻米品質;影響程度

中圖分類號：S511.2+20.6 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）24-0070-05

收稿日期：2021-04-19

基金項目：遼寧省自然科學基金指導計劃（編號：2019-ZD-0397）;國家重點研發(fā)計劃（編號：2017YFD0300700、2018YFD0300300）;遼寧省財政專項子課題（編號：2020-2）。

作者簡介：馬 暢（1989—），女，遼寧沈陽人，碩士，助理研究員，主要從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質高效栽培及生理研究。E-mail：mac_89@126.com。

通信作者：李 旭，碩士，副研究員，主要從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質栽培及生理研究。E-mail：chinalixu1983@163.com。

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和居民對稻米消費需求的改變，我國水稻育種目標和生產(chǎn)也由過去的高產(chǎn)轉向高產(chǎn)與優(yōu)質并重[1]。水稻產(chǎn)量和稻米品質除了受遺傳因素控制，同時也受環(huán)境、栽培措施和氣候條件等因素影響[2-4]，其中氮肥的施用對品質的影響較大，合理施用氮肥可以顯著增加水稻品種產(chǎn)量，優(yōu)化氮素使用效率，改善稻米籽粒品質，是實現(xiàn)高產(chǎn)和優(yōu)質的協(xié)同有效措施[5]。本試驗比較4種氮肥水平下（零氮、低氮、中氮、高氮）粳稻的產(chǎn)量和品質性狀，分析不同氮素水平對粳稻稻谷產(chǎn)量和品質的影響，以期為濱海稻區(qū)粳稻氮肥合理施用和優(yōu)質高產(chǎn)高效施肥提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2020年在遼寧省鹽堿地利用研究所試驗基地（122.19°E、44.04°N）進行試驗。土壤類型為濱海鹽滯型水稻土，有機質含量26.725 g/kg，全氮含量 1.456 g/kg，堿解氮含量101.920 mg/kg，速效磷含量51.702 mg/kg，速效鉀含量256.594 mg/kg，pH值7.51。以粳稻品種鹽豐47、鹽粳662、沈稻505、鹽粳468、鹽粳237為試驗材料，各品種生育期相近，為157～162 d。

1.2 試驗設計

試驗采用裂區(qū)設計，施氮水平為主區(qū)，品種為副區(qū)，3次重復。設零氮（0 kg/hm2）、低氮（150 kg/hm2）、中氮（195 kg/hm2）和高氮（240 kg/hm2） 4個施氮水平，分別記為N0、N1、N2、N3，移栽密度為30 cm×18 cm，每穴4～5株。2020年4月16號育苗，5月24日移栽，10月6日收獲。小區(qū)長11 m，寬4.5 m，面積為49.5 m2。主區(qū)四周做高30 cm、寬40 cm的田埂，以防水肥滲漏。施肥方式為氮肥分基肥、蘗肥、穗肥，按質量比70 ∶16 ∶14分施，其中寧夏緩釋肥作基肥（N、P2O5、K2O含量分別為30%、14%、8%），尿素作為追肥分別在插秧后2葉齡期和倒4葉齡期施入。磷肥、鉀肥作為基肥一次性施入，分別采用過磷酸鈣和硫酸鉀作為肥源，施用量為P2O5 105 kg/hm2、K2O 45 kg/hm2。其他田間管理同一般生產(chǎn)田。

1.3 試驗方法

1.3.1 測產(chǎn)及考種

成熟期每個小區(qū)取3點，每點取20穴實脫測產(chǎn)。另取5穴植株考種，測定有效穗數(shù)、穎花數(shù)、千粒質量。

1.3.2 品質測定

稻谷收獲后放置于陰涼干燥處風干3個月后用于品質測定。糙米率、精米率、整精米率參照NY/T 83—2017《米質測定方法》[6]測定;白度、透明度、精白度采用日本佐竹MM1D型精白度儀測定;堊白粒率、堊白度、粒型（長寬比）由JMWT12大米外觀品質檢查儀測定;直鏈淀粉、蛋白質、脂肪酸含量及米粒食味值由FOSS近紅外谷物品質分析儀（ Infratec TM 1241）測定;米飯的綜合評分、香氣、光澤、完整性、味道、口感由佐竹STA1B米飯食味計測定。

2 結果與分析

2.1 不同氮肥水平下各水稻品種產(chǎn)量及產(chǎn)量構成

由表1可知，產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、穗數(shù)隨著氮肥的增加而增加，結實率和千粒質量則呈相反趨勢。N2、N3處理下產(chǎn)量、穗數(shù)差異不顯著，兩者顯著高于其他氮肥處理，同時N1處理顯著高于N0處理。N1、N2、N3處理下穗粒數(shù)、穎花數(shù)差異不顯著，三者顯著高于N0處理。N2、N3處理的千粒質量顯著低于N0、N1處理，N3處理下結實率顯著低于N0、N1處理，與N2處理差異不顯著。品種間鹽粳662、沈稻505、鹽粳468、鹽粳237產(chǎn)量差異不顯著，沈稻505、鹽粳468、鹽粳237的產(chǎn)量顯著高于鹽豐47。品種間結實率差異不顯著。鹽豐47、鹽粳662、沈稻505的穗數(shù)顯著高于鹽粳468、鹽粳237，穗粒數(shù)、穎花數(shù)顯著低于鹽粳468、鹽粳237。

試驗結果表明，氮素水平顯著影響水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素，對產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質量、穗數(shù)的影響均達極顯著水平。品種對穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質量、穗數(shù)的影響達極顯著水平，品種對穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質量的影響作用超過氮素。從產(chǎn)量構成來看，鹽粳468、鹽粳237的穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質量均高于鹽豐47、鹽粳662、沈稻505，而穗數(shù)低于后三者。鹽粳468、鹽粳237屬于穗粒型品種，鹽豐47、鹽粳662、沈稻505屬于穗數(shù)型品種。對產(chǎn)量構成因素進行通徑分析表明，穗數(shù)、穗粒數(shù)對產(chǎn)量的直接通徑系數(shù)依次為0.993 5、0.753 5（決定系數(shù)為0.927 43，剩余通徑系數(shù)為0.269 39），說明產(chǎn)量構成因素中穗數(shù)的貢獻最大，其次是穗粒數(shù)。

2.2 不同氮肥水平下不同類型水稻加工品質和外觀品質的比較

由表2可知，隨著施氮量的增加，糙米率、精米率、整精米率、堊白度呈上升趨勢，鹽粳237的糙米率顯著低于其他品種，精米率表現(xiàn)為沈稻505>鹽粳 662> 鹽豐47>鹽粳468>鹽粳237，其中鹽粳662、沈稻505差異不顯著，鹽豐47顯著高于鹽粳468和鹽粳237。整精米率表現(xiàn)為鹽豐47>鹽粳662>沈稻505>鹽粳468>鹽粳237。堊白粒率、白度隨氮肥的增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，透明度、精白度隨氮肥增加有下降趨勢。鹽粳468和鹽粳237的白度、精白度、粒型顯著高于其他品種，鹽粳468、鹽粳237的堊白粒率、堊白度高于鹽豐47、鹽粳662、沈稻505。除透明度外，加工品質和外觀品質受品種影響大于氮肥水平（品種F值大于氮肥水平F值），其中糙米率、堊白粒率、堊白度、粒型受氮肥水平影響差異不顯著。

2.3 不同氮肥水平下不同類型水稻蒸煮食味品質的比較

由表3可知，N0、N1水平下蛋白質含量較低，兩者無顯著差異，N1、N2、N3施氮量下蛋白質含量隨氮肥量的增加呈上升趨勢。N3水平下直鏈淀粉含量顯著低于其他施氮水平，說明高氮水平下直鏈淀粉含量有下降趨勢。脂肪酸含量隨施氮量的增加呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在N1、N2水平下最高，顯著高于N0處理，說明適量氮肥的施入有利于脂肪酸的積累。鹽粳468、鹽粳237的蛋白質含量顯著低于其他品種，而脂肪酸含量顯著高于其他品種;鹽粳468、鹽粳237的食味值也較高，其中鹽粳468食味值顯著高于沈稻505，而其他品種間食味值差異不顯著。沈稻505直鏈淀粉含量顯著高于鹽粳468，其他品種間差異不顯著。食味值較高的鹽粳468和鹽粳237整體表現(xiàn)為具有低蛋白質含量、低直鏈淀粉含量和高脂肪酸含量的特點。蛋白質、脂肪酸含量主要受品種影響，達極顯著水平，同時受氮素水平影響，達顯著水平。直鏈淀粉含量受氮素水平影響顯著，受品種影響較小。

由表4可知，米飯的蒸煮食味評分受氮素水平、品種以及氮素和品種互作的影響達極顯著水平，影響程度表現(xiàn)為氮素水平>品種>兩者互作。隨著施氮水平的增加，米飯香氣、光澤地得分逐漸下降，完整性呈現(xiàn)相反趨勢; 綜合分值、味道、口感的得分呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢。在不同氮素水平下，綜合分值、味道、口感的得分表現(xiàn)為N1>N0>N2>N3，且N0、N2、N3差異均顯著，說明低氮條件下有利于蒸煮食味品質的提高。鹽粳468和鹽粳237的綜合分值、香氣、光澤、完整性、味道的得分差異均不顯著，二者的綜合分值、香氣、光澤、味道的得分顯著高于其他品種，鹽粳468的口感的得分顯著高于鹽粳237。品種間綜合評分表現(xiàn)為鹽粳237=鹽粳468>鹽豐47>鹽粳662>沈稻505，完整性有著相反的趨勢，香氣、光澤、味道、口感的得分均表現(xiàn)為鹽粳468>鹽粳237>鹽豐47>鹽粳662>沈稻505。

由表5可知，不同氮素水平下米飯的硬度隨氮素水平的提高有增加趨勢，但各處理間差異不顯著;在高氮處理下，黏度顯著低于零氮和中氮處理;不同氮素處理下彈性差異不顯著。鹽粳468的硬度顯著高于其他品種，鹽粳237黏度顯著低于其他品種，其他品種間差異不顯著，同時各品種間的彈性無顯著差異。米飯硬度主要受品種影響，且氮素與品種的互作影響高于品種;黏度受品種和氮素水平的影響均極顯著，互作影響不顯著;氮素水平和品種以及兩者互作對彈性影響較小。

2.4 不同施氮量下米飯食味品質與產(chǎn)量的關系

如表6所示，不同施氮量下，米飯的綜合分值與結實率呈極顯著正相關關系，與穗數(shù)呈極顯著負相關關系，與產(chǎn)量呈負相關關系，相關性不顯著。

如圖1所示，根據(jù)施氮量與產(chǎn)量和米飯綜合分值的關系擬合了一元二次曲線（r2均大于0.99）。根據(jù)方程得出優(yōu)質食味的適宜施氮量為74.75 kg/hm2，對應的綜合評分為77.24;高產(chǎn)的最佳施氮量為295.79 kg/hm2，對應的產(chǎn)量為10 762.79 kg/hm2。高產(chǎn)最優(yōu)施氮量下米飯綜合分值為57.69;優(yōu)質食味形成所需適宜施氮量要低于高產(chǎn)適宜施氮量的74.73%，食味最適施氮量下對應產(chǎn)量僅為 8 295.38 kg/hm2，減產(chǎn)22.9%。本試驗中相同施氮量下產(chǎn)量和品質有著相反的趨勢，同時實現(xiàn)優(yōu)質與高產(chǎn)相互矛盾，因此找到同時協(xié)調產(chǎn)量與品質的栽培措施顯得尤為重要。

3 討論與結論

3.1 施氮量對濱海稻區(qū)粳稻產(chǎn)量的影響

前人關于氮肥對產(chǎn)量的影響做了大量研究，普遍認為一定范圍內施氮會提高產(chǎn)量，產(chǎn)量與氮肥水平呈二次曲線關系[7-8]，同時顯著影響籽粒產(chǎn)量構成因素[9]。本研究認為，氮素水平顯著影響水稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素，對產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、千粒質量、穗數(shù)的影響均達極顯著水平。產(chǎn)量、穗粒數(shù)、穎花數(shù)、穗數(shù)隨著氮肥的增加而增加，結實率和千粒質量有相反趨勢。鹽粳237、鹽粳468屬于穗粒型品種，鹽豐47、鹽粳662、沈稻505屬于穗數(shù)型品種。通徑分析結果表明，產(chǎn)量構成因素中穗數(shù)貢獻最大，其次是穗粒數(shù)。

3.2 施氮量對濱海稻區(qū)粳稻品質的影響

提高水稻蒸煮食味品質是品質育種的關鍵，也是當今水稻育種的一項重要目標[10]。施肥尤其是氮肥的施用對稻米品質有著重要影響，也是協(xié)調產(chǎn)量與品質的關鍵栽培措施。本試驗結果表明，除透明度外，加工品質和外觀品質受品種影響大于氮肥水平。米飯的蒸煮食味評分受氮素水平、品種以及氮素和品種互作的共同影響達極顯著水平，影響程度表現(xiàn)為氮素水平>品種>兩者互作。氮素水平的提高有利于加工品質的提高，但稻米的外觀品質、米飯的蒸煮食味品質明顯變劣，這與侯紅燕等的研究結果[11-12]一致。

本試驗結果表明，蛋白質、脂肪酸含量受品種本身影響高于氮素水平，直鏈淀粉含量受氮素水平影響較大，受品種遺傳力影響較小。這與米鐵柱等的研究結論[3]不一致，可能是由于所選試材本身品種特性差異較大。前人關于施氮量對直鏈淀粉含量的影響有不同研究結論[5，13-16]。本試驗中高氮水平下直鏈淀粉含量顯著下降，而其他氮肥處理間差異不顯著，本試驗結果表明在氮肥水平偏低情況下氮肥對直鏈淀粉含量影響較小，當施氮量達到一定水平后會顯著降低直鏈淀粉含量。以上研究結果的不同，可能是由于各地品種對肥料的響應不一致和試驗所處的溫光環(huán)境的差異造成的。

3.3 不同氮素水平下濱海稻區(qū)粳稻產(chǎn)量和品質的關系

本試驗結果表明，米飯的綜合評分與結實率呈正相關關系，這與趙飛的研究結論[17]一致，在生產(chǎn)中應采取措施提高結實率，確保籽粒充實。王琦研究認為，提高穗數(shù)和降低每穗粒數(shù)有助于粳稻蒸煮食味品質的改善[10]。而本試驗中綜合評分與穗數(shù)呈極顯著負相關，這可能與試材品種特性有關，綜合評分較優(yōu)的2個品種鹽粳468和鹽粳237屬于大穗型品種，分蘗力一般，因此相關分析中表現(xiàn)為與穗數(shù)的顯著相關性，應進一步增加試材數(shù)量，加大產(chǎn)量構成因素與品質關系的研究。

低氮水平下有利于食味品質的形成[18]，優(yōu)質食味形成所需適宜施氮量要遠低于高產(chǎn)適宜的施氮量[1]，但低氮條件下勢必會減產(chǎn)，這對于大部分稻農(nóng)是難以接受的，同時對糧食安全是不利的。為實現(xiàn)真正意義上的優(yōu)質稻米生產(chǎn)，應進一步優(yōu)化施肥方式，研發(fā)出在保持或增加產(chǎn)量的前提下又能提高食味的最佳施肥方式。唐健等研究認為，180 kg/hm2 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[16]。彭顯龍等以五優(yōu)稻4號為材料，認為氮量過高不利于水稻高產(chǎn)和優(yōu)質，在水稻豐產(chǎn)和優(yōu)質的情況下，氮肥用量在91～104 kg/hm2 比較合適[8]。由于試驗品種生育期和基礎地力差異，以上研究均是在氮肥施用量較低情況下實現(xiàn)優(yōu)質與高產(chǎn)協(xié)調的。本試驗在遼寧濱海稻區(qū)進行，土壤類型為濱海鹽漬土，由于土壤黏重，春季低溫，鹽堿脅迫等不利于根系吸收氮素的原因，前期基蘗氮肥的施入有助于緩苗和莖蘗早生快發(fā)，確保足夠穗數(shù)以保證高產(chǎn)，因此實踐中往往會增加氮肥的投入尤其是基蘗肥的投入。為了提高氮肥利用率，進一步提升產(chǎn)量與品質，應繼續(xù)加強濱海稻區(qū)土壤改良，改善土壤耕性和土壤結構。徐銓等研究認為，食味品質改良的關鍵在于縮小二次枝梗粒與一次枝梗粒的差異，這也是產(chǎn)量和品質特別是食味品質同步提高的合力點[19]。應加快品質育種研究，選育食味品質、蛋白質含量、淀粉分子結構對氮肥和非生物脅迫不敏感的品種，同時針對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、土壤條件和年份選擇食味品質穩(wěn)定性高的品種。

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