佟天一 蔡健旋 張集勝 李林 馬林 何柔靜 唐湘如

香稻專用肥料類型對(duì)香稻產(chǎn)量、品質(zhì)和香氣的影響

佟天一 蔡健旋 張集勝 李林 馬林 何柔靜 唐湘如

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，510642，廣東廣州）

旨在探求不同形態(tài)的香稻專用肥對(duì)香稻產(chǎn)量、品質(zhì)和香氣的影響。在大田條件下，以常規(guī)香稻品種美香占2號(hào)和象牙香占為材料，設(shè)置香稻專用固體肥（T1）和香稻專用液體肥（T2）處理，不施肥（T0）為對(duì)照。結(jié)果表明，與T0比，施用2種類型的肥料可以提高香稻的產(chǎn)量，提升香稻的加工品質(zhì)，籽粒中2-乙?；?1-吡咯啉（2-AP）含量增加；與T1處理比，T2處理可以使香稻的有效穗數(shù)提高9.88%，產(chǎn)量平均提高10.88%，糙米率和精米率顯著提高，通過(guò)增加香氣前體物質(zhì)脯氨酸的含量，使2個(gè)品種香稻籽粒2-AP含量平均提高12.59%。由此可得，香稻專用液體肥能增產(chǎn)提香，表現(xiàn)出很好的增產(chǎn)調(diào)優(yōu)效果。

香稻；液體肥；固體肥；產(chǎn)量；品質(zhì)；香氣

水稻是重要的糧食作物，亞洲是水稻生長(zhǎng)和消費(fèi)的重要地區(qū)[1]。香稻因其特殊的香味而受到人們的喜愛(ài)[2]，無(wú)論是茉莉香型還是巴斯馬蒂香型的香稻，2-乙?；?1-吡咯啉（2-AP）被確定是影響香稻品質(zhì)和香氣的主要物質(zhì)[3-4]。施肥方式、施肥量和施氮時(shí)期都對(duì)香稻產(chǎn)量、品質(zhì)及香氣產(chǎn)生影響，隨著氮肥施入量的增加，香稻籽粒中2-AP的含量不斷增加[5]，孕穗期增施氮肥會(huì)增加糙米中的2-AP含量[6]。有研究[7]表明，土壤中全氮含量是影響糙米和谷粒香氣物質(zhì)含量的主要原因，全氮含量越高，則谷粒中的香氣物質(zhì)含量越高，增施氮肥會(huì)增加2-AP底物游離脯氨酸的含量，進(jìn)而促進(jìn)籽粒中2-AP的合成和積累，提高糙米中香氣的含量[8]。除了氮肥外，施用其他肥料也對(duì)香稻香氣有影響，如硅肥可增加葉片的凈光合速率和香稻籽粒的香氣，但其影響效果和程度因品種而異[9]；齊穗期噴施亞硒酸鈉（Na2SeO3）可以提高糙米硒含量，以此來(lái)提高糙米中的香氣含量[10]。香稻專用肥使香稻光合生產(chǎn)能力在生育后期的優(yōu)勢(shì)明顯，香稻專用肥促進(jìn)了香稻后期的物質(zhì)生產(chǎn)和積累，提高香稻產(chǎn)量。前人的研究主要在施肥方式和施肥量對(duì)香稻品質(zhì)和香氣的影響上，鮮有從肥料類型角度開(kāi)展的研究。因此，本文以華南地區(qū)廣泛種植的2個(gè)常規(guī)香稻品種美香占2號(hào)和象牙香占為材料，在相同的田間管理?xiàng)l件下，研究2個(gè)香稻品種在不同肥料類型處理下產(chǎn)量、品質(zhì)和香氣的差別，以期篩選適宜香稻的氮肥類型。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2018年7月在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)寧西試驗(yàn)基地進(jìn)行，土壤理化性質(zhì)為pH 5.34、有機(jī)質(zhì)25.63g/kg、全氮1.96g/kg、全磷1.42g/kg、全鉀18.97g/kg、速效鉀164.32mg/kg和有效磷37.70mg/kg。

以常規(guī)香稻品種美香占2號(hào)和象牙香占為試驗(yàn)材料，處理如下，施用香稻專用固體肥（T1）：N+P2O5+K2O≥6%，有效活菌≥2×107/g，有機(jī)質(zhì)≥25%；香稻專用液體肥（T2）：N︰P2O5︰K2O=15︰4︰6，硫酸鋅含量2%，另含有大量腐植酸、氨基酸、維生素和活菌代謝產(chǎn)物；以不施肥（T0）為對(duì)照。將肥料于8月9日作為分蘗肥一次性施用，施肥量750kg/hm2。采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，品種為主區(qū)，施肥處理為副區(qū)，重復(fù)3次，其他栽培措施一致，小區(qū)面積70.35m2（10.5m×7.0m）。于2018年7月15日采用塑料軟盤播種，8月2日機(jī)插秧，栽插行株距為30cm×14cm，11月13日收獲。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 莖蘗動(dòng)態(tài) 返青期后（移栽后7d），每隔7d觀察莖蘗數(shù)，每小區(qū)定點(diǎn)觀察長(zhǎng)勢(shì)一致的15蔸水稻，直至分蘗數(shù)穩(wěn)定。

1.2.2 香氣相關(guān)酶及籽粒香氣 于分蘗期、孕穗期、齊穗期、齊穗后15d和成熟期，根據(jù)群體的平均莖蘗數(shù)，取長(zhǎng)勢(shì)一致的3蔸水稻樣品帶回實(shí)驗(yàn)室，迅速將葉、莖和穗分離，置于液氮中，并用研缽將葉、莖及穗磨碎后放置于–80℃冰箱，用來(lái)測(cè)定香氣相關(guān)物質(zhì)。

參照黃忠林等[11]的方法測(cè)定脯氨酸含量，參照Luo等[12]的方法測(cè)定1-吡咯啉和吡咯啉-5羧酸（P5C）含量，參考Bao等[13]的方法測(cè)定鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨酶（OAT）活性，參考李艷紅等[14]的方法使用GC-MS QP 2010 Plus型氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀測(cè)定籽粒中的香氣物質(zhì)2-AP含量。

1.2.3 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期收割1m2的水稻，曬干測(cè)定產(chǎn)量。每小區(qū)調(diào)查30穴水稻，記錄有效穗數(shù)，以上調(diào)查均為3次重復(fù)。根據(jù)調(diào)查所得的平均有效穗數(shù)，隨機(jī)選取代表性植株5蔸測(cè)定穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重。

1.2.4 品質(zhì) 稻谷在自然環(huán)境下晾干，室溫儲(chǔ)藏3個(gè)月后測(cè)定香稻的品質(zhì)性狀。加工品質(zhì)：參照標(biāo)準(zhǔn)《NY 147-88米質(zhì)測(cè)定方法》測(cè)定糙米率、精米率和整精米率；采用FOSS近紅外谷物品質(zhì)分析儀（Infratec-1241 Grain Analyzer，F(xiàn)OSS-TECATOR）測(cè)定稻米的蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量以及堿消值。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用Statistix 8進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥料類型對(duì)不同品種香稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

2.1.1 莖蘗動(dòng)態(tài) 如圖1所示，與T1和T0處理相比，T2處理提高了2個(gè)香稻品種的最高分蘗數(shù)，不同類型的肥料對(duì)分蘗數(shù)的影響程度不同，在最高分蘗期，美香占2號(hào)的分蘗數(shù)T2處理較T0和T1處理分別增加了56.80%和15.30%，象牙香占則分別增加了55.47%和11.68%，各處理香稻分蘗數(shù)表現(xiàn)為T2＞T1＞T0。

圖1 肥料類型對(duì)不同品種香稻莖蘗動(dòng)態(tài)的影響

2.1.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素 不同處理下2個(gè)香稻品種的有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率有顯著性差異（表1），其中美香占2號(hào)的有效穗數(shù)T1和T2處理較T0處理分別增加13.59%和25.52%，象牙香占分別增加18.71%和29.79%；T1處理下美香占2號(hào)的穗粒數(shù)顯著高于其他2個(gè)處理，象牙香占穗粒數(shù)表現(xiàn)為T2＞T1＞T0；T2處理下美香占2號(hào)千粒重顯著高于其他2個(gè)處理，象牙香占在T2和T1處理下的千粒重沒(méi)有顯著性差異，但均顯著高于T0處理；T2處理下的美香占2號(hào)產(chǎn)量較T1和T0分別增加15.99%和45.36%，象牙香占在T1和T2處理下產(chǎn)量差異不顯著，較T0處理分別增加37.09%和42.25%。

表1 肥料類型對(duì)香稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

不同小寫字母表示處理間顯著性差異（＜0.05），下同

Different lowercase letters indicate significant difference at the 0.05 level, the same below

2.2 對(duì)香氣積累及其相關(guān)生理指標(biāo)的影響

2.2.1 籽粒2-AP積累 如表2所示，不同肥料類型對(duì)香稻籽粒中2-AP影響趨勢(shì)一致，T2和T1處理下美香占2號(hào)在齊穗后15d，籽粒中2-AP含量沒(méi)有顯著性差異，但均顯著高于T0處理，成熟期美香占2號(hào)籽粒中的2-AP含量為T2＞T1＞T0，其中T1和T2處理較T0處理分別增加12.76%和26.57%；各處理下象牙香占籽粒中2-AP含量表現(xiàn)與美香占2號(hào)一致，其中成熟期T1和T2處理2-AP含量較T0處理分別增加12.94%和29.31%。綜合2個(gè)品種可知，T1和T2 2-AP含量較T0分別增加12.85%和27.94%，T2較T1增加了12.59%。

表2 肥料類型對(duì)香稻籽粒2-AP的影響

2.2.2 對(duì)游離脯氨酸的影響 如表3所示，T2處理對(duì)不同品種的香稻葉片中脯氨酸含量影響程度在不同時(shí)期表現(xiàn)不同，與T0和T1相比，T2處理顯著增加美香占2號(hào)全生育期（除齊穗期外）葉片中脯氨酸含量，T2處理顯著增加了象牙香占在齊穗期到成熟期葉片中脯氨酸含量。

表3 肥料類型對(duì)香稻葉片中游離脯氨酸含量的影響

如表4所示，除了美香占2號(hào)成熟期和象牙香占分蘗盛期，T2處理較T1和T0處理均顯著增加了各時(shí)期2個(gè)香稻品種莖鞘中的脯氨酸含量。

表4 肥料類型對(duì)香稻莖鞘中游離脯氨酸含量的影響

2.2.3 對(duì)OAT活性的影響 如表5所示，T2處理較T0處理顯著增加了美香占2號(hào)分蘗盛期、齊穗期和齊穗后15d香稻葉片中的OAT活性，在齊穗期到齊穗后15d，T2處理下美香占2號(hào)葉片中OAT活性高于T1處理，但差異不顯著；不同肥料類型對(duì)象牙香占的OAT活性影響趨勢(shì)與美香占2號(hào)類似。

由表6可知，孕穗期到齊穗后15d，T1處理下的美香占2號(hào)莖鞘中OAT活性顯著高于T0處理，成熟期各處理沒(méi)有顯著差異；T2處理下象牙香占莖鞘中OAT的活性變化趨勢(shì)與美香占2號(hào)類似，T1處理較T0處理顯著增加了其分蘗盛期、孕穗期和齊穗后15d莖鞘中OAT的活性。

表5 肥料類型對(duì)香稻葉片中鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性的影響

表6 肥料類型對(duì)香稻莖鞘中鳥(niǎo)氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性的影響

2.2.4 對(duì)P5C含量的影響 如表7所示，美香占2號(hào)分蘗盛期和齊穗期葉片中P5C含量T2顯著高于T0處理，T2和T1處理間有差異，但差異不顯著；象牙香占在孕穗期到齊穗后15d，與T1和T0處理相比，T2處理顯著增加了葉片P5C含量。

表7 肥料類型對(duì)香稻葉片吡咯啉-5-羧酸含量的影響

如表8所示，美香占2號(hào)在孕穗期到齊穗后15d，T2處理莖鞘中P5C含量顯著高于T0處理，孕穗期T1處理的P5C含量高于T0處理；象牙香占孕穗期和成熟期T1處理P5C含量高于其他2個(gè)處理，T2與T0處理莖鞘中P5C含量沒(méi)有顯著差異。

表8 肥料類型對(duì)香稻莖鞘吡咯啉-5-羧酸含量的影響

2.2.5 對(duì)1-吡咯啉含量的影響 如表9所示，齊穗期到齊穗后15d，各處理下美香占2號(hào)葉片中的1-吡咯啉含量均有顯著差異，表現(xiàn)為T2＞T1＞T0，在分蘗盛期和成熟期，T2和T1處理對(duì)美香占2號(hào)葉片中的1-吡咯啉含量影響有差異，但差異不顯著；各處理對(duì)象牙香占葉片中1-吡咯啉含量影響的趨勢(shì)與美香占2號(hào)相似。

表9 肥料類型對(duì)香稻葉片中1-吡咯啉含量的影響

如表10所示，齊穗期到齊穗后15d，各處理對(duì)美香占2號(hào)在莖鞘中1-吡咯啉含量影響與葉片相似；在齊穗期到齊穗后15d，T2處理下，象牙香占莖鞘中1-吡咯啉含量顯著高于T1和T0處理，在其他3個(gè)時(shí)期各處理間沒(méi)有顯著性差異。

表10 肥料類型對(duì)香稻莖鞘1-吡咯啉含量的影響

2.3 對(duì)香稻品質(zhì)性狀的影響

如表11所示，2個(gè)香稻品種在T1和T2處理下的加工品質(zhì)均顯著高于T0處理，T1和T2處理下美香占2號(hào)的糙米率、精米率和整精米率沒(méi)有顯著差異，而象牙香占T2處理較T1和T0處理顯著提高了糙米率、精米率和整精米率；T2處理可以顯著提高2個(gè)香稻品種的蛋白質(zhì)含量，對(duì)直鏈淀粉含量影響不大，與T1相比，T2處理可以顯著增加象牙香占的堿消值。

表11 肥料類型對(duì)香稻品質(zhì)的影響

3 討論

前人對(duì)香稻香氣物質(zhì)的研究比較詳備，主要是揮發(fā)性物質(zhì)2-AP，其形成途徑之一是以脯氨酸為氮源，在脯氨酸氧化酶的催化作用下形成P5C，另一種途徑是由OAT催化鳥(niǎo)氨酸，形成P5C，這樣再經(jīng)吡咯啉-5-羧酸脫羧酶催化下脫羧基形成1-吡咯啉，最終結(jié)合碳代謝提供的乙酰CoA，在吡咯啉乙酰基轉(zhuǎn)移酶作用下形成香氣物質(zhì)2-AP[15-16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與施用香稻專用固體肥相比，施用香稻專用液體肥可在一定程度上增加2個(gè)香稻品種葉片中的脯氨酸含量，并且可以增加葉片中的1-吡咯啉含量；與不施肥相比，施用香稻專用液體肥可以顯著提高香氣積累及其相關(guān)生理基礎(chǔ)指標(biāo)，成熟期籽粒香氣提高。成熟期美香占2號(hào)籽粒中的2-AP含量為T2＞T1＞T0，其中成熟期美香占2號(hào)2-AP含量T1和T2處理較T0處理分別增加12.76%和26.57%；各處理對(duì)象牙香占籽粒中2-AP含量的影響與美香占2號(hào)相似，其中成熟期T1和T2處理較T0處理分別增加12.94%和29.31%。

將化肥和有機(jī)肥配施，有利于水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，并且可以保證水稻中后期干物質(zhì)積累和養(yǎng)分吸收，從而增加總穗數(shù)和穗粒數(shù)[17]。葉面噴施鋅肥能提高水稻結(jié)實(shí)率、千粒重、產(chǎn)量及收獲指數(shù)[18]，植株干物質(zhì)積累、分配、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化是水稻產(chǎn)量形成的原因和基礎(chǔ)[19]。水稻的產(chǎn)量由產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)決定，即有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重，但因素間如何協(xié)調(diào)配合增加產(chǎn)量，前人研究結(jié)果并不一致。本試驗(yàn)表明，T2處理較T1和T0處理均增加了2個(gè)香稻品種的有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率，并且美香占2號(hào)的千粒重也顯著提高；作物產(chǎn)量的90%以上直接或間接來(lái)自光合同化物，除了滿足水肥供應(yīng)以獲得足夠大的光合機(jī)構(gòu)從而接受足夠多的光能外，還必須提高葉片的光合效率，光合作用主要的器官葉片對(duì)作物的生長(zhǎng)發(fā)育和作物產(chǎn)量的形成方面都有著很大的影響。

4 結(jié)論

2個(gè)香稻品種的有效穗數(shù)和產(chǎn)量在T2處理下達(dá)到最高，T2處理顯著提高了香稻的糙米率和精米率，增強(qiáng)香氣相關(guān)酶的活性，提升了香稻籽粒中香氣物質(zhì)2-AP含量，成熟期T1和T2處理較T0處理2-AP含量分別平均增加12.85%和27.94%，且T2較T1處理增加12.59%。香稻專用液體肥能增產(chǎn)提香，表現(xiàn)出很好的增產(chǎn)調(diào)優(yōu)效果。

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Effects of Fertilizer Types on Yield, Quality and Aroma of Fragrant Rice

Tong Tianyi, Cai Jianxuan, Zhang Jisheng, Li Lin, Ma Lin, He Roujing, Tang Xiangru

(College of Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, Guangdong, China)

The experiment was conducted to explore the effects of different types of special rice fertilizers on the yield, quality, and aroma of fragrant rice. The conventional fragrant rice varieties Meixiangzhan 2 and Xiangyaxiangzhan were used as the materials, and the special solid rice fertilizer (T1) and the special liquid rice fertilizer (T2) treatments were designed, with no fertilizer (T0) as a control. The results showed that comparing with T0, the application of two types of fertilizer could increase the yield of fragrant rice, improve the processing quality of fragrant rice, and increase the content of 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP) in grains. Compared with T1, T2 could increase fertile panicle of fragrant rice by 9.88%, increase the yield by 10.88%, and significantly increase the brown rice rate and milled rice rate of fragrant rice. By increasing the content of proline, a precursor of aroma, the content of 2-AP in grains at maturity was increased by 12.59%. The special liquid fertilizer for fragrant rice could increase the yield and improve the fragrance, showing a good effect of increasing production and adjusting quality.

Fragrant rice; Liquid fertilizer; Solid fertilizer; Yield; Quality; Aroma

10.16035/j.issn.1001-7283.2021.04.023

佟天一，研究方向?yàn)樗驹耘嗯c生理，E-mail：tongty@stu.scau.edu.cn

，研究方向?yàn)樗驹耘嗯c生理，E-mail：tangxr@scau.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金（31971843）

2020-08-17；

2020-10-27；

2021-06-25