劉芳艷,武云霞,孫永健*,郭長春,張橋,馬均
氮肥運籌對雜交秈稻食味差異品種產(chǎn)量及米質(zhì)的影響
劉芳艷1,2,武云霞1,2,孫永健1,2*,郭長春1,2,張橋1,2,馬均1,2
(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所,四川 成都 611130;2.作物生理生態(tài)及栽培四川省重點實驗室,四川 成都 611130)
以雜交秈稻廣優(yōu)847(優(yōu)質(zhì)食味)和F優(yōu)498(高產(chǎn)低食味)品種為材料,在總施氮量120 kg/hm2和150 kg/hm2條件下,設(shè)置基肥、蘗肥、穗肥施用比例分別為4∶4∶2、3∶3∶4、2∶2∶6共6種氮肥運籌綜合管理方式,以不施氮肥處理為對照,研究氮肥運籌對2個食味差異品種產(chǎn)量及米質(zhì)特征的影響及調(diào)控效應(yīng)。結(jié)果表明:品種和氮肥運籌對2個雜交秈稻品種的產(chǎn)量、稻米加工及外觀品質(zhì)、RVA譜、蒸煮食味品質(zhì)均有顯著或極顯著的影響;品種對精米率、整精米率、長寬比、堊白度和堊白粒率的調(diào)控效應(yīng)大于氮肥運籌對其的調(diào)控;氮肥運籌對稻谷產(chǎn)量、稻米食味值的影響大于品種對其的影響;可通過優(yōu)化產(chǎn)量構(gòu)成因子,促進抽穗至成熟期水稻群體干物質(zhì)累積,提高稻米蒸煮食味值。在總施氮量150 kg/hm2下,基肥、蘗肥、穗肥的施用比例為3∶3∶4的氮肥運籌處理能顯著提高2種雜交秈稻的產(chǎn)量,并能有效改善和提升稻米食味品質(zhì)。
雜交秈稻;米質(zhì)特征;氮肥運籌;產(chǎn)量;食味品質(zhì)
水稻是中國主要的糧食作物,全國以稻米為主食的人口約占總?cè)丝诘?5%[1]。目前,水稻的生產(chǎn)由單一的高產(chǎn)目標(biāo)向“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”多元化的方向發(fā)展[2-3]。稻米品質(zhì)受遺傳因素、環(huán)境條件以及栽培措施的共同影響。但品種選育改良耗時長,栽培措施的調(diào)控作用日益突顯[4]。在栽培措施中氮肥運籌技術(shù)對稻米品質(zhì)的調(diào)控作用顯著[5-6],合理施肥是提高產(chǎn)量和改善稻米品質(zhì)的重要措施[7-9]。林忠成等[10]研究表明,同一施氮量下,早、晚稻的基蘗肥、穗肥施用比例為7∶3時,水稻高產(chǎn)且米質(zhì)佳。朱曉彥等[11]研究表明,基蘗肥、穗肥施用的比例對產(chǎn)量及品質(zhì)的影響較大。姜紅芳等[12]研究表明,適當(dāng)?shù)脑鍪┑视欣诘久谞I養(yǎng)品質(zhì)和碾磨品質(zhì)的提高,但其蒸煮食味品質(zhì)變差。整體來看,施用氮肥對提高水稻產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)均有一定的作用,但其影響效果因氮肥的施用量、運籌、方法、時期及品種不同而有較大的差異[11,13]。目前,有關(guān)氮肥運籌對水稻產(chǎn)量及稻米品質(zhì)影響的研究多集中于早、晚稻品種的高產(chǎn)及氮肥的高效利用[6,10,12-13],而針對雜交秈稻品種機插條件下的調(diào)控效應(yīng)報道甚少。為此,本研究在前人研究的基礎(chǔ)上,選用食味有差異的2個雜交秈稻品種,并設(shè)置6種氮肥運籌管理方式,研究氮肥運籌對機插雜交秈稻品種產(chǎn)量及米質(zhì)的影響,探討不同食味雜交秈稻提質(zhì)豐產(chǎn)協(xié)同的調(diào)控途徑,以期為機插優(yōu)質(zhì)食味水稻合理施用氮肥提供依據(jù)。
試驗于2018年在成都溫江四川農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所試驗農(nóng)場(N30°44′, E103°52′)進行。選用生育時期基本一致但食味有差異的雜交秈稻品種F優(yōu)498(生育期143~146 d、高產(chǎn)、食味值77.0~82.0、食味品質(zhì)相對較差)和廣優(yōu)847(生育期141~145 d、豐產(chǎn)、食味值80.0~85.0、食味品質(zhì)相對較優(yōu))為試材,進行品種與氮肥運籌2因素隨機區(qū)組試驗。
試驗田耕層(0~20 cm)土壤為砂質(zhì)壤土,有機質(zhì)、全氮含量分別為23.0、1.63 g/kg,速效氮、速效磷、速效鉀的含量分別為98.6、30.2、69.5 mg/kg。4月15日播種,秧齡25 d時機插,株行距為20 cm×30 cm。3次重復(fù)。小區(qū)面積15.9 m2。氮肥運籌處理見表1。磷肥(過磷酸鈣)施用量折合P2O575 kg/hm2,鉀肥(氯化鉀)施用量折合K2O 150 kg/hm2,均作基肥一次性施用。各小區(qū)間筑土埂(寬40 cm),并用塑料薄膜包裹,防止串水串肥,其他田間栽培管理措施按照當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)進行。
表1 氮肥運籌處理
1.2.1干物質(zhì)積累的測定
抽穗期、成熟期各小區(qū)按平均莖蘗數(shù)取代表性稻株5穴,分莖鞘、葉和穗,在105 ℃下殺青45 min,80 ℃烘干至恒重。
1.2.2考種與計產(chǎn)
收獲前各小區(qū)選取10穴具有代表性的稻株,調(diào)查每穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒質(zhì)量等指標(biāo)。各小區(qū)去除邊行后,按實收株數(shù)計產(chǎn),計產(chǎn)面積15.9 m2。
1.2.3稻米品質(zhì)的測定
稻谷收獲后,自然陰干3個月,使其含水量穩(wěn)定在14%左右。依據(jù)GBT 5495—2008計算糙米率;根據(jù)GBT 21719—2009計算整精米率;根據(jù)GB/T 17891—1999測堊白粒率、堊白度和長寬比。按米、水比1∶1.4蒸煮米飯2 h后,采用SATAKE(日本生產(chǎn))中的秈稻分析程序,測定口感、硬度、食味等指標(biāo)[14]。稻米脫殼碾成精米后粉碎、過篩(孔徑150 μm);采用澳大利亞Newport Scientific生產(chǎn)的3-D型黏度速測儀測定稻米淀粉 RVA 譜[15-16];用TCW(Thermal Cycle for Windows)配套軟件進行分析。根據(jù) AACC (美國谷物化學(xué)師協(xié)會)操作規(guī)程(2000 61-02),當(dāng)含水量為12.0%時,稱取水稻米粉3.00 g,加蒸餾水 25.00 mL,進行以下溫度處理:50 ℃下保持1 min;恒速升溫至95 ℃(3.8 min);95 ℃下保持2.5 min;恒速降溫至 50 ℃(3.8 min),在 50 ℃下保持1.4 min。攪拌器在起始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)動速率為 960 r/min,之后保持 160 r/min,讀數(shù)時間間隔 4 s。RVA 譜特征值以峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、消減值、糊化時間和糊化溫度表示。每個樣品測定 2 次,結(jié)果取平均值。
運用Excel 2010、DPS進行數(shù)據(jù)分析;采用最小顯著性差異法(LSD)進行多重比較。
由表2可知,氮肥運籌和品種間差異對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素(總穎花數(shù)除外)均存在顯著或極顯著的影響,產(chǎn)量受氮肥運籌的影響較大;2個品種的產(chǎn)量均以N5處理(氮肥后移量占總施氮量的40%)的最高。在總施氮量150 kg/hm2下,N6處理中,2個品種的產(chǎn)量均顯著降低。施氮量為120 kg/hm2時,廣優(yōu)847的產(chǎn)量以N3處理的最高,F(xiàn)優(yōu)498的產(chǎn)量以N2處理的最高。
表2 氮肥運籌處理下2種雜交秈稻品種的產(chǎn)量及構(gòu)成因素
同一品種同列數(shù)據(jù)后不同字母示在5%水平上差異顯著。C示品種;N示氮肥運籌;C×N示品種與氮肥互作。“*”“**”分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。
由表2還可以看出,每穗粒數(shù)、總穎花數(shù)、結(jié)實率受氮肥運籌的影響較大,但有效穗及千粒質(zhì)量則受品種的影響較大,表明氮肥運籌可調(diào)控不同品種的產(chǎn)量構(gòu)成因子,達到增產(chǎn)的目的。高產(chǎn)品種F優(yōu)498的有效穗、總穎花數(shù)、千粒質(zhì)量均值高于優(yōu)質(zhì)食味品種廣優(yōu)847的,而每穗粒數(shù)、結(jié)實率則低于廣優(yōu)847的。各氮肥運籌處理下,廣優(yōu)847的有效穗在N5處理下最高;F優(yōu)498的有效穗在N4處理下最高,每穗粒數(shù)均以N6處理的最高,說明氮肥后移量達總施氮量的60%時,能顯著提高每穗粒數(shù),補償有效穗的不足。施氮量150 kg/hm2下的氮肥運籌處理(N5、N6)總穎花數(shù)均顯著高于施氮量120 kg/hm2下的各氮肥運籌處理(N1、N2、N3);在總施氮量150 kg/hm2下,氮肥后移量過大均會導(dǎo)致各品種結(jié)實率顯著下降。
由表3可以看出,氮肥運籌對抽穗期及成熟期各營養(yǎng)器官干物質(zhì)積累量的影響達顯著或極顯著水平;品種對抽穗期莖鞘、葉的干物質(zhì)積累量及對成熟期葉的干物質(zhì)積累量的影響達極顯著水平,對成熟期穗的干物質(zhì)積累量的影響達顯著水平;氮肥運籌和品種互作對抽穗期及成熟期穗的干物質(zhì)積累量存在極顯著效應(yīng)。除抽穗期穗部干物質(zhì)累積外,高產(chǎn)品種F優(yōu)498各營養(yǎng)器官干物質(zhì)累積量均高于優(yōu)質(zhì)食味品種廣優(yōu)847的。從不同的氮肥運籌來看,N5處理下,抽穗及成熟期各器官的干物質(zhì)積累量均較高,表明施氮量150 kg/hm2下,氮肥后移量達總施氮量的40%時能促進干物質(zhì)的積累。
表3 氮肥運籌處理2個雜交秈稻品種的干物質(zhì)積累量
同一品種同列數(shù)據(jù)后不同字母示在5%水平上差異顯著。C示品種;N示氮肥運籌;C×N示品種與氮肥互作?!?”“**”分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。
2.3.1對加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響
由表4可見,氮肥運籌和品種對稻米加工品質(zhì)及外觀品質(zhì)各指標(biāo)均存在顯著或極顯著的影響。品種對精米率、整精米率、長寬比、堊白度和堊白粒率方面的影響顯著大于氮肥運籌的調(diào)控效應(yīng)。除長寬比和堊白度外,廣優(yōu)847加工和外觀品質(zhì)均不同程度優(yōu)于F優(yōu)498。與N0相比,施氮處理顯著提高了各品種的糙米率及整精米率,廣優(yōu)847糙米率提高了0.64%~3.59%,整精米率提高了2.69%~6.40%,且均以N5處理的整體優(yōu)勢明顯;F優(yōu)498糙米率提高了0.14%~1.78%,整精米率提高了0.72%~5.31%,以N3和N6處理的優(yōu)勢明顯,且2個處理間差異不顯著。從稻米外觀品質(zhì)來看,施氮處理明顯降低了2個品種的堊白度與堊白粒率,廣優(yōu)847堊白度下降了18.61%~34.48%,堊白粒率下降了0.75%~ 10.04%;F優(yōu)498各氮肥處理間堊白度差異不明顯,堊白粒率下降了20.87%~36.27%。表明適宜的氮肥運籌可進一步提升稻米的加工品質(zhì)及外觀品質(zhì),且不同的品種對氮肥運籌的響應(yīng)存在差異。
表4 氮肥運籌處理2種雜交秈稻的加工品質(zhì)及外觀品質(zhì)
同一品種同列數(shù)據(jù)后不同字母示在5%水平上差異顯著。C示品種;N示氮肥運籌;C×N示品種與氮肥互作?!?”“**”分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。
2.3.2對稻米淀粉RVA譜特征值的影響
由表5可知,除峰值黏度外,氮肥運籌和品種間互作顯著或極顯著影響RVA譜特征值,其中對回復(fù)值的影響最大,其后依次是對糊化溫度和冷膠黏度的影響,對峰值黏度的影響最小。品種對峰值黏度、冷膠黏度、崩解值、回復(fù)值及糊化溫度方面的影響程度高于氮肥運籌的調(diào)控效應(yīng)。與N0相比,施氮處理使峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值和回復(fù)值均下降,其中N3、N6處理的峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值下降得比較明顯,但并不以N5處理的最高??梢?,施氮量150 kg/hm2下,氮肥后移量達總施氮量40%的氮肥運籌方式(N5處理)未能使2個雜交秈稻品種的RVA譜各項特征值同時達到最優(yōu)。
表5 氮肥運籌處理2個雜交秈稻的淀粉RVA譜特征值
同一品種同列數(shù)據(jù)后不同字母示在5%水平上差異顯著。C示品種;N示氮肥運籌;C×N示品種與氮肥互作?!?”“**”分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。
2.3.3對稻米食味品質(zhì)的影響
由表6可知,2個品種在食味值間存在顯著差異,且氮肥運籌對2個雜交秈稻品種蒸煮食味品質(zhì)的影響較大,對外觀、口感、食味值、硬度指標(biāo)的調(diào)控達極顯著水平。施氮處理使稻米的外觀、口感、食味值下降;各氮肥運籌下,N5處理的外觀、口感、硬度和食味值等食味品質(zhì)均較優(yōu)。表明適宜的氮肥運籌管理能改善2個雜交秈稻品種的食味品質(zhì)。
表6 氮肥運籌處理2個雜交秈稻品種的蒸煮食味品質(zhì)
同一品種同列數(shù)據(jù)后不同字母示在5%水平上差異顯著。C示品種;N示氮肥運籌;C×N示品種與氮肥互作。“*”“**”分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。
優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)類水稻品種具有較高的有效穗數(shù)和每穗實粒數(shù),而氮高效水稻品種能促進各營養(yǎng)器官光合同化物及氮素的累積,進而提高產(chǎn)量[5]。本研究結(jié)果表明,在總施氮量150 kg /hm2條件下,基肥、蘗肥、穗肥的施用比例為3∶3∶4時,有效穗數(shù)和群體穎花量增加,有利于獲得高產(chǎn)。水稻產(chǎn)量的高低與其干物質(zhì)積累密切相關(guān)[17-18],適宜穗肥運籌可構(gòu)建良好群體質(zhì)量,并增加花后物質(zhì)積累量,從而有助于產(chǎn)量提高。本研究中,除抽穗期穗部干物質(zhì)累積外,高產(chǎn)品種F優(yōu)498各營養(yǎng)器官干物質(zhì)累積量均高于優(yōu)質(zhì)食味品種廣優(yōu)847的,且在總施氮量150 kg /hm2的條件下,各氮肥運籌處理的干物質(zhì)累積量呈增加趨勢,且氮肥后移占總施氮量的40%時,秈稻品種抽穗至成熟期群體干物質(zhì)的累積增加,為進一步實現(xiàn)超高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)提供有利保障。
品種遺傳特性和栽培措施共同影響稻米品質(zhì),合理的氮肥運籌能夠調(diào)控稻米品質(zhì)[19-21]。本研究結(jié)果表明,品種對精米率、整精米率、堊白度和堊白粒率方面的影響程度顯著高于氮肥運籌的調(diào)控效應(yīng);不同氮肥運籌下,隨氮素穗肥占總施氮量比例的提高,雜交秈稻品種的糙米率及整精米率也顯著提高,這與前人[22-24]的研究結(jié)果基本一致。雜交秈稻品種加工品質(zhì)的提升,可能是因為稻米蛋白質(zhì)含量的增加提高了其自身抗碾磨的能力[25]。本試驗結(jié)果表明,隨后期施用穗肥比例的增加,2個雜交秈稻品種堊白度、堊白粒率均呈下降的趨勢;因此,在篩選優(yōu)質(zhì)品種的基礎(chǔ)上,配套合理的氮肥運籌有利于改善雜交秈稻品種的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)。
淀粉RVA譜特征值與稻米蒸煮食味品質(zhì)有著密切的關(guān)系,可以作為評價稻米蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標(biāo)。本研究結(jié)果表明,各氮肥運籌處理下,2個雜交秈稻品種峰值黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值、回復(fù)值均呈下降的趨勢,這與前人研究結(jié)果[14-16]基本一致。本研究中,最優(yōu)提質(zhì)增產(chǎn)氮肥運籌(基肥、蘗肥、穗肥的施用比例為3∶3∶4)處理下,2個雜交秈稻品種淀粉RVA譜各特征值并不是表現(xiàn)均優(yōu),說明氮肥運籌對稻米淀粉 RVA 譜各特征值的影響存在一定的差異。蒸煮食味品質(zhì)能夠體現(xiàn)稻米的商品價值。本試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),施氮處理降低了雜交秈稻品種的外觀、口感、食味值,基肥、蘗肥、穗肥施用比例為3∶3∶4時,其蒸煮食味品質(zhì)相對表現(xiàn)較優(yōu),且食味值均顯著高于同一施氮水平下的各處理。
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Effects of nitrogen application regime on the yield and quality of indica hybrid rice varieties with different taste value
LIU Fangyan1,2,WU Yunxia1,2,SUN Yongjian1,2*,GUO Changchun1,2,ZHANG Qiao1,2,MA Jun1,2
(1.Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University, Chengdu, Sichuan 611130, China; 2.Key Laboratory of Crop Physiology and Cultivation of Sichuan Province, Chengdu, Sichuan 611130, China)
In order to explore the effects of different nitrogen(N) fertilizer management on the yield and quality of hybrid indica rice varieties with different taste value, we used the hybrid indica rice varieties Guangyou 847(high-quality taste) and F You 498(high-yield and low taste) as materials, and applied of six N fertilizer conditions, N application 120 kg/hm2and 150 kg/hm2with three fertilizer ratios of the base fertilizer, tiller fertilizer and spike fertilizer 4∶4∶2, 3∶3∶4, 2∶2∶6 and one control with no N treatment. The results showed that varieties and N fertilizer management had significant or extremely significant effects on the yield, rice processing and appearance quality, RVA profile, and cooking and eating quality of indica hybrid rice with different tastes. The effects of varieties on milled rice rate, head rice rate, length width ratio, chalkiness and chalky grain rate were favor of the N fertilizer nitrogen management. The effect of nitrogen management on rice yield and taste value was more obvious than that of varieties. The yield components could be further optimized to promote dry matter accumulation in the rice population from heading to maturity stage and improve rice cooking taste value. The condition of 150 kg/hm2N rate and 3∶3∶4 fertilizer ratio could significantly increase the rice yield of various hybrid indica rice varieties and effectively improve the taste quality of rice.
indica hybrid rice; rice quality characteristics; nitrogen application regime; yield; eating quality
S511.2+10.62
A
1007-1032(2021)05-0487-08
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http://xb.hunau.edu.cn
2020-06-24
2020-07-11
國家重點研發(fā)計劃專項(2016YFD0300506);四川省科技支撐計劃項目(20YYJC2586);四川省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目(2020YJ0411);四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人培養(yǎng)支持經(jīng)費資助項目(川人社辦發(fā)[2016]183號)
劉芳艷(1994—),女,甘肅莊浪人,碩士研究生,主要從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)研究,clouddye@163.com;*通信作者,孫永健,博士,副教授,主要從事水稻栽培生理生態(tài)研究,yongjians1980@163.com
責(zé)任編輯:毛友純
英文編輯:柳正