陳立強，趙海成，赫 臣，周 健，呂艷東，李紅宇，殷大偉，鄭桂萍

(黑龍江八一農(nóng)墾大學 農(nóng)學院/黑龍江省教育廳寒地作物遺傳育種與栽培重點實驗室，黑龍江 大慶 163319)

現(xiàn)行稻田耕作制度造成土壤結(jié)構(gòu)破壞、土壤板結(jié)[1-2]，水整地、攪漿平地導致水資源嚴重浪費[3]，全層施肥致使肥料利用率降低[4]。針對以上問題，黑龍江八一農(nóng)墾大學水稻研究中心提出水稻旱平壟作雙側(cè)雙深高效栽培新模式[5]，并配套研發(fā)了水稻旱起壟分類施肥機。該模式特點：一是由水整地、攪漿平地變?yōu)楹嫡?、旱起壟，免除了水整地、攪漿平地導致的土壤緊實致密、通透性差、土壤結(jié)構(gòu)破壞等問題，同時提高了地溫；二是由全層施入基肥變?yōu)閴派厦鐜щp側(cè)、雙深施入基蘗肥，可實現(xiàn)分層分類、速緩結(jié)合，從而提高利用率、均衡供肥等；三是由早泡田變?yōu)橥砼萏铮晒?jié)約泡田用水；四是由多次作業(yè)變?yōu)樯俅巫鳂I(yè)，基蘗肥同施、免水整地等減少作業(yè)次數(shù)；五是未來將實現(xiàn)壟上機插“寬窄行”，有利于實現(xiàn)高光效。目前，關于壟作栽培的增產(chǎn)研究較多[6-7]，但均為壟體中央一條肥帶而無分層施肥，且多為一年試驗，涉及的水稻生長連年動態(tài)較少，穩(wěn)產(chǎn)效果沒有體現(xiàn)。此外，稻米品質(zhì)除由遺傳因素控制外，還受栽培環(huán)境、肥水管理、貯藏加工等因素影響[8]。其中，氮肥是影響水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的敏感因素，合理的氮肥運籌不僅可以提高水稻產(chǎn)量，而且能夠有效地改善稻米品質(zhì)。關于氮肥運籌對水稻稻米品質(zhì)的影響，國內(nèi)外學者從施氮量和施氮比例等方面做了大量的研究，并提出很多有價值的理論[9-12]。然而近年來，壟作栽培多數(shù)應用于冷浸田[13-15]等土壤狀況較差的田塊，并未在一些土壤肥力較好的白漿土、草甸土等上應用；有關氮肥運籌對水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)的影響研究頗多[16-18]，但針對寒地水稻的研究頗少，且結(jié)論不統(tǒng)一，試驗多為人工插秧，不利于大面積推廣。綜合以上情況，從產(chǎn)量與品質(zhì)雙重角度，分析氮肥運籌模式下壟作雙深對水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，以期為壟作雙深栽培模式下合理施用氮肥提供理論依據(jù)和技術指導，進一步完善大田栽培管理技術，形成具有寒地特色的壟作雙深高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)栽培技術。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

水稻品種為龍粳43號。

肥料主要為中化復合肥(N∶P2O5∶K2O=21∶15∶16)、尿素(含N 46%)、磷酸二銨(含N 16%、P2O548%)、硫酸鉀(含K2O 50%)。

于2016年在黑龍江農(nóng)墾八五九農(nóng)場科技園區(qū)進行大田試驗，該地土壤為白漿土，其養(yǎng)分狀況見表1。

表1 供試土壤養(yǎng)分含量及pH值

1.2 試驗設計

試驗采用耕作方式和氮肥運籌二因素隨機區(qū)組設計。耕作方式有2種：旱平壟作雙側(cè)雙深高效栽培模式(簡稱壟作雙深，L)；常規(guī)平作(P，旱旋耕，攪漿平底，全層施肥)。氮肥運籌有3種模式，穗氮前移基施(F1)、調(diào)節(jié)氮前移基施(F2)、常規(guī)施肥(F3)。各處理施肥總量及施肥比例(N∶P2O5∶K2O=2∶1.13∶1.83)相同。各處理施肥量如表2所示。每個處理3個重復。

1.3 栽培方式

采用水田旱起壟雙側(cè)雙深分類施肥機進行起壟施肥。當土壤墑情適宜(土壤水分含量不宜過大，否則壟體不能形成)時進行秋起壟，同時施肥和鎮(zhèn)壓，要求壟底寬60 cm(寬窄行插秧機要求50～60 cm)，壟面寬40 cm(寬窄行插秧機要求30～40 cm)，鎮(zhèn)壓后壟高達到10 cm以上。

旱起壟的同時，將基肥分層深施于壟中形成一深二淺共3條肥帶，深肥帶位于壟正中央，將肥施入距壟面6～8 cm深處，選擇含緩效氮的肥料(中化復合肥)，2條淺肥帶分別位于深肥帶兩側(cè)水平距離10.5 ～18 cm(根據(jù)插秧機類型確定)處，將肥施入距壟面2～3 cm深處，選擇常規(guī)化肥，這樣就形成了一壟三肥帶，即實現(xiàn)了苗帶雙側(cè)雙深、分層分類、速緩結(jié)合的立體施肥效果(圖1)。

表2 2016年施肥種類及施用量 kg/hm2

圖1 水稻壟作雙深栽培模式的壟型施肥布局

1.4 測定項目及方法

1.4.1 SPAD值 在分蘗盛期、灌漿期和成熟期，每個處理選有代表性的植株10穴，用日本柯尼卡美能達SPAD-502葉綠素測定儀測定倒三葉SPAD值(抽穗后測定劍葉)，測定部位為葉片中部，測定時避開葉脈和有損傷的葉片。

1.4.2 地上部質(zhì)量及葉面積指數(shù) 在分蘗盛期、灌漿期和成熟期，每小區(qū)分3點取樣，每點連續(xù)數(shù)20穴，取平均莖數(shù)的2穴，測量綠葉葉長與葉寬，計算葉面積指數(shù)，葉面積指數(shù)=測定株數(shù)×平均單株綠葉面積/取樣的土地面積；分蘗盛期分葉片、莖鞘兩部分，灌漿期和成熟期分葉片、莖鞘、穗3部分，采用烘干法測定地上部干質(zhì)量。

1.4.3 產(chǎn)量及穗部性狀 水稻成熟時，每個處理選取有代表性的植株6穴，帶回室內(nèi)考察農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀，測定指標主要有穗數(shù)、一次枝梗數(shù)、二次枝梗數(shù)、實粒數(shù)、空秕粒數(shù)，并稱取粒質(zhì)量，計算結(jié)實率、千粒質(zhì)量。

1.4.4 稻米品質(zhì) 收獲后，風干2～3個月，用FC-2 K型實驗礱谷機(YAMAMOTO，離心式)將稻米加工成糙米，計算糙米率；用日本YAMAMOTO公司生產(chǎn)的VP-32型實驗碾米機(直立式)加工成精米，計算精米率、整精米率；用日本靜岡機械株式會社生產(chǎn)的ES-1000便攜式品質(zhì)分析儀測定精米的堊白粒率、堊白度；用FOSS 1241近紅外谷物分析儀測定糙米的直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量；用日本佐竹公司(SATAKE)生產(chǎn)的米飯食味計(STA1A)測定精米食味品質(zhì)，主要指標包括香氣、光澤、完整性、味道、口感。

1.5 數(shù)據(jù)處理

分別采用SPSS 20.0、Excel 2010進行方差分析和制圖,用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥運籌模式下壟作雙深對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表3可知，耕作方式對水稻穗數(shù)、產(chǎn)量的影響均達到極顯著水平；氮肥運籌對千粒質(zhì)量的影響達到顯著水平；兩因素互作對結(jié)實率的影響達到極顯著水平。

在3種不同氮肥運籌模式下，L處理產(chǎn)量均較P處理增加，平均增產(chǎn)幅度達19.66%。在P方式下，產(chǎn)量最高的為F3處理，其次為F1處理，兩者差異不顯著；在L方式下，F(xiàn)1處理產(chǎn)量最高，其次為F3處理，兩者差異不顯著?？傮w來看，以LF1處理產(chǎn)量最高，LF3處理次之，PF2處理最低，LF1處理較PF2處理增產(chǎn)40.56%。因此，為確保產(chǎn)量不推薦調(diào)節(jié)氮前移基施，壟作雙深配合穗氮前移基施的效果最佳。

從不同產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，在3種不同氮肥運籌模式下，總體上L處理較P處理增加了水稻穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率，從而增加了產(chǎn)量。在L方式下，與F3處理相比， F1處理提高了穗粒數(shù)與千粒質(zhì)量，F(xiàn)2處理提高了穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實率。在P方式下，F(xiàn)1處理提高了結(jié)實率和千粒質(zhì)量，降低了穗數(shù)和穗粒數(shù)；F2處理降低了穗粒數(shù)和結(jié)實率，提高了穗數(shù)和千粒質(zhì)量?？傮w來看，LF1處理增加了穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量是其增產(chǎn)的主要原因。結(jié)實率在不同耕作方式下表現(xiàn)趨勢相反，在L方式下表現(xiàn)為F2>F3>F1，而在P方式下表現(xiàn)為F1>F3>F2。

表3 不同處理水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的比較

注：同列數(shù)據(jù)后不同小、大寫字母分別表示處理間差異顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，*、**分別表示影響顯著(P<0.05)、極顯著(P<0.01)，下同。

2.2 氮肥運籌模式下壟作雙深對水稻穗部性狀的影響

由表4可知，耕作方式對一次枝梗結(jié)實率和二次枝梗千粒質(zhì)量的影響均達到極顯著水平，對一次枝梗數(shù)與二次枝梗粒數(shù)、結(jié)實率的影響均達到顯著水平；氮肥運籌對一次枝梗結(jié)實率和二次枝梗千粒質(zhì)量的影響均達到極顯著水平；兩因素互作對二次枝梗結(jié)實率的影響達到極顯著水平，對一次枝梗結(jié)實率、二次枝梗粒數(shù)和千粒質(zhì)量的影響均達到顯著水平。

在3種不同氮肥運籌模式下，總體上L處理較P處理主要提高了二次枝梗的各項指標及一次枝梗結(jié)實率。在L 方式下，與F3處理相比，F(xiàn)1處理提高了一次枝梗千粒質(zhì)量及二次枝梗數(shù)、粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量，F(xiàn)2處理提高了一次枝梗千粒質(zhì)量及二次枝梗數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量；在P方式下，與F3處理相比，F(xiàn)1處理提高了一次枝梗結(jié)實率、千粒質(zhì)量及二次枝梗數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量，F(xiàn)2處理提高了二次枝梗數(shù)和千粒質(zhì)量，顯著降低了一、二次枝梗的結(jié)實率。總體來看，LF1處理提高了一、二次枝梗千粒質(zhì)量，二次枝梗數(shù)、粒數(shù)，且其一次枝梗結(jié)實率也較高，從而提高了產(chǎn)量。

表4 不同處理水稻穗部性狀的比較

2.3 氮肥運籌模式下壟作雙深對水稻地上部干質(zhì)量和葉面積指數(shù)的影響

由表5可知，3個生育時期，耕作方式、氮肥運籌及兩因素互作對水稻地上部干質(zhì)量的影響均不顯著。對于葉面積指數(shù)來說，灌漿期、成熟期，耕作方式分別對其影響極顯著、顯著；氮肥運籌及兩因素互作分別對分蘗盛期、成熟期葉面積指數(shù)影響顯著、極顯著。

在3種不同氮肥運籌模式下，除分蘗盛期外，L處理水稻地上部干質(zhì)量和葉面積指數(shù)總體上均較P處理增加，成熟期地上部干質(zhì)量增幅最大，為12.22%；灌漿期葉面積指數(shù)增幅最大，達35.65%。在F1模式下，灌漿期和成熟期L處理的葉面積指數(shù)顯著高于P處理，其他時期兩處理地上部干質(zhì)量和葉面積指數(shù)的差異均不顯著；在F2模式下，分蘗盛期L處理地上部干質(zhì)量、葉面積指數(shù)均顯著低于P處理，成熟期L 處理的葉面積指數(shù)極顯著低于P處理。在不同耕作方式下，灌漿期不同氮肥運籌處理地上部干質(zhì)量的排序相同，均為F1>F2>F3，其他時期不同處理之間的排序均有所不同。在L方式下，分蘗盛期葉面積指數(shù)表現(xiàn)為F2>F3>F1，灌漿期表現(xiàn)為F1>F3>F2，而成熟期表現(xiàn)為F1>F3>F2；在P方式下，灌漿期和成熟期均表現(xiàn)為F3>F2>F1，而分蘗盛期表現(xiàn)為F2>F1>F3。整體來看，分蘗盛期，PF2處理地上部干質(zhì)量和葉面積指數(shù)最大。灌漿期，LF1處理地上部干質(zhì)量和葉面積指數(shù)最大。成熟期，LF3處理地上部干質(zhì)量最大，隨后依次為PF3、LF1處理；LF1處理葉面積指數(shù)最大，其次為LF處理。LF1處理雖在分蘗盛期降低了葉面積指數(shù)，但其葉面積增長率最高，灌漿期葉面積指數(shù)達到最高，為7.08，良好的葉面積指數(shù)使其灌漿期干物質(zhì)積累量達到最高，進而為齊穗期提供更多養(yǎng)分，為籽粒形成提供物質(zhì)基礎。

表5 不同處理水稻地上部干質(zhì)量和葉面積指數(shù)的比較

2.4 氮肥運籌模式下壟作雙深對水稻葉片SPAD值的影響

由表6可知，除分蘗盛期外，其余生育時期耕作方式對水稻葉片SPAD值的影響均達到極顯著水平；除灌漿期外，其余生育時期氮肥運籌對水稻葉片SPAD值的影響均達到顯著或極顯著水平；灌漿期，兩因素互作對水稻葉片SPAD值的影響達到極顯著水平。

表6 不同處理水稻葉片SPAD值的比較

在3種不同氮肥運籌模式下，除分蘗盛期外,L處理水稻葉片SPAD值總體均較P處理增加，灌漿期、成熟期分別平均增加2.79、1.56。在F1模式下，分蘗盛期L處理顯著低于P處理，灌漿期和成熟期顯著高于P處理;在F3模式下，僅成熟期L處理顯著高于P處理，其他時期差異均不顯著；在F2模式下，L處理與P處理之間的差異不顯著。在不同耕作方式下，不同氮肥運籌處理之間的SPAD值排序不同。在L方式下，分蘗盛期和灌漿期均表現(xiàn)為F1>F2>F3；在P方式下，灌漿期和成熟期均表現(xiàn)為F2>F3>F1，而分蘗盛期表現(xiàn)為F1>F2>F3?？傮w來看，分蘗盛期，PF1處理水稻葉片SPAD值最大，隨后依次為LF1、PF2處理；灌漿期，LF1處理最大，隨后依次為LF2、PF2處理；成熟期，LF3處理最大，隨后依次為PF2、LF2處理。

2.5 氮肥運籌模式下壟作雙深對稻米品質(zhì)的影響

由表7可知，耕作方式對稻米整精米率的影響達到極顯著水平；氮肥運籌及兩因素互作對稻米的加工、外觀、營養(yǎng)品質(zhì)的影響均沒有達到顯著水平。

在3種不同氮肥運籌模式下，與P處理相比，L處理總體提高了稻米糙米率、精米率、整精米率，進而提高了稻米的加工品質(zhì)。在L方式下，與F3處理相比，F(xiàn)1處理增加了稻米糙米率、精米率、整精米率，降低了堊白度、堊白粒率、直鏈淀粉與蛋白質(zhì)含量，F(xiàn)2處理除降低了糙米率外，整體規(guī)律同F(xiàn)1處理；在P方式下，F(xiàn)1處理提高了稻米精米率、蛋白質(zhì)含量及堊白度、堊白粒率，降低了糙米率、整精米率、直鏈淀粉含量，F(xiàn)2處理降低了堊白度、堊白粒率，提高了直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量?？傮w來看，LF1處理提高了糙米率、精米率、整精米率，降低了堊白度、堊白粒率，為最優(yōu)處理。

由表8可知，耕作方式對綜合評分的影響達到顯著水平；氮肥運籌對食味品質(zhì)指標的影響均未達到顯著水平；兩因素互作對綜合評分的影響達到顯著水平。

在3種不同氮肥運籌模式下，總體上L處理較P處理提高了稻米的香氣、光澤、完整性、味道、口感及綜合評分。在L方式下，與F3處理相比，F(xiàn)1處理提高了稻米的香氣、光澤、味道、口感及綜合評分，其中綜合評分提高了3.63分；F2處理規(guī)律同F(xiàn)1處理，但綜合評分較F3處理提高了2.30分。在P方式下，與F3處理相比，F(xiàn)1處理提高了稻米的完整性，但綜合評分較F3處理低1.33分；F2處理提高了香氣、光澤及綜合評分，其中綜合評分較F3處理提高1.94分?？傮w來看，LF1處理的綜合評分最高，達到82.53分，隨后依次為LF2、PF2處理，PF1處理最低。

表7 不同處理稻米加工、外觀與營養(yǎng)品質(zhì)的比較 %

表8 不同處理稻米食味評分的比較 分

3 結(jié)論與討論

3.1 氮肥運籌模式下壟作雙深對水稻地上部干質(zhì)量與葉面積指數(shù)的影響

鄭華斌等[19]研究表明，水稻壟作栽培總干質(zhì)量比傳統(tǒng)栽培高16.00%，尤其以齊穗后期的干質(zhì)量差距最大。本研究結(jié)果表明，除分蘗盛期外，壟作雙深處理水稻地上部干質(zhì)量和葉面積指數(shù)總體上均較常規(guī)平作處理增加，成熟期地上部干質(zhì)量增幅最大，為12.22%；灌漿期葉面積指數(shù)增幅最大，達35.65%。壟作雙深模式可提高肥料利用率，促進植株干物質(zhì)積累，在水稻營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)至生殖生長的關鍵時期，提供了更多的養(yǎng)分。胡雅杰等[20]研究表明，在不增加氮肥用量的前提下，通過適當提高基肥比例(基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3)，可提高干物質(zhì)積累量、氮素積累量和氮肥利用效率。蔣明金等[21]也得到了相似的結(jié)果。本研究中穗氮前移基施和調(diào)節(jié)氮前移基施均為提高基肥比例的方法，得出的結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致。

3.2 氮肥運籌模式下壟作雙深對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

高明等[22]研究表明，稻田長期免耕較常規(guī)平作可增產(chǎn)10.30%。鄭華斌等[19]研究表明，壟作梯式下水稻有效穗數(shù)較傳統(tǒng)稻作提高12.00%～20.00%，穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒質(zhì)量的差異不顯著，產(chǎn)量提高24.20%。本研究中壟作雙深處理較常規(guī)平作處理對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響結(jié)果與前人一致，但增產(chǎn)幅度稍有不同，增產(chǎn)幅度為19.66%。氮肥運籌在特定的比例下可以達到增產(chǎn)的效果，但對施氮比例的研究結(jié)果卻不盡一致。劉紅江等[23]研究表明，前氮后移與常規(guī)氮肥運籌相比，對水稻產(chǎn)量、氮素累積量和氮素籽粒生產(chǎn)效率的影響不大。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，穗氮前移基施與調(diào)節(jié)氮前移基施總體上均降低了產(chǎn)量，但差異不顯著，有待進行深入研究分析。

3.3 氮肥運籌模式下壟作雙深對稻米品質(zhì)的影響

張自常等[24]研究表明，畦溝灌溉和干濕交替灌溉不僅可提高水稻產(chǎn)量，而且可提高稻米的加工品質(zhì)，降低堊白度與堊白粒率。本研究結(jié)果表明，與常規(guī)平作處理相比，總體上壟作雙深處理提高了稻米的加工和食味品質(zhì)，但對外觀和營養(yǎng)品質(zhì)的影響不大。李廣宇[25]研究表明，前氮后移處理提高了抽穗后干物質(zhì)積累量，降低了干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率，因此，整精米率比常規(guī)施肥處理提高了4.4%～9.9%；前氮后移處理主要增加了抽穗后的氮積累量，對抽穗前氮的同化量、轉(zhuǎn)運量影響不顯著，所以蛋白質(zhì)含量并沒有顯著增加；前氮后移對堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量、食味品質(zhì)的影響也不顯著。本研究結(jié)果表明，調(diào)節(jié)氮前移基施處理降低了稻米的加工品質(zhì)，同時降低了堊白度及堊白粒率，提高了食味品質(zhì)，對前人研究進行了補充。胡群等[26]研究表明，稻米的糙米率、精米率和整精米率均隨著基蘗肥比例的降低而逐漸增加；直鏈淀粉含量和膠稠度均隨著基蘗肥比例的降低而逐漸減小，但蛋白質(zhì)含量變化趨勢相反，后期施氮量大時蛋白質(zhì)含量增大；堊白粒率和堊白度均隨著基蘗肥比例的降低呈先增加后減小的趨勢。本研究結(jié)果表明，稻米的糙米率、精米率和整精米率隨著基蘗肥比例的升高表現(xiàn)不一，調(diào)節(jié)氮前移基施處理與前人研究結(jié)果一致，但穗氮前移基施處理相反，說明影響加工品質(zhì)的因素不僅是基蘗肥比例，還應注重在水稻生育關鍵時期的追肥。