張國忠 李娟 李毓才 金壽林 洪汝科 黃大軍 普世皇 施從波 段自林 馬迪 陳麗娟

（1 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院，650100，云南昆明；2 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)稻作研究所，650100，云南昆明；3 曲靖市三寶街道經(jīng)濟管理服務(wù)中心，655002，云南曲靖；4 云南金鼎禾樸農(nóng)業(yè)科技有限公司，652100，云南昆明）

全世界一半以上的人口以稻米為食，水稻是我國種植面積最大、生產(chǎn)量和消費量最高的主要糧食作物，在保證糧食安全、穩(wěn)定糧食增長及農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革中發(fā)揮著重要作用[1-2]。近年來，隨著新發(fā)展理念的持續(xù)推進，綠色的生產(chǎn)方式、優(yōu)質(zhì)的消費需求將逐步取代以往非綠色生產(chǎn)方式和數(shù)量型消費需求[3]。在保證綠色生產(chǎn)的同時獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的稻米是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上一大難題。在作物產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)和增產(chǎn)中，優(yōu)良品種和配套栽培措施的貢獻率各占50%[4]，對于一個優(yōu)良的品種而言，需良種和良法配合才能充分發(fā)揮品種優(yōu)良特性，才能在保證產(chǎn)量的同時又能提升質(zhì)量。研究[5-8]表明，氮素水平與移栽密度是眾多農(nóng)藝措施中對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)形成較為重要的影響因子。

在眾多營養(yǎng)元素中水稻產(chǎn)量直接受氮素的影響，主要是其營養(yǎng)狀況貫穿水稻生長發(fā)育全過程，對水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)形成具有不可替代的作用，但是中國水稻生產(chǎn)上氮肥的利用效率并不高，僅為30%～35%，遠低于世界平均水平[9]。過量施用氮肥并不能持續(xù)提高水稻產(chǎn)量，還會造成氮肥大量損失、生產(chǎn)成本增加和經(jīng)濟效益下降，而且還會造成嚴重的環(huán)境污染，與綠色生產(chǎn)背道而馳。因此，減氮增效已經(jīng)被列為我國主要法規(guī)政策[10]。

實現(xiàn)水稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全相協(xié)調(diào)的生產(chǎn)目標，探索減氮不減產(chǎn)和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻生產(chǎn)栽培措施至關(guān)重要。水稻移栽密度的適宜性是使光能與養(yǎng)分合理高效利用的必要條件，為個體發(fā)育與群體成長奠定了堅實的基礎(chǔ)，在水稻生產(chǎn)上只有保證穗數(shù)、實粒數(shù)和千粒重協(xié)調(diào)統(tǒng)一，才能保證單位面積水稻的高產(chǎn)，同時移栽密度也能夠影響稻米外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)[11]。合理的減氮措施搭配適宜的移栽密度是維持水稻高產(chǎn)和保證產(chǎn)質(zhì)量平衡的關(guān)鍵。關(guān)于氮密互作的研究多見于施氮與密度互作對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響[12-14]，減氮和密度互作對產(chǎn)量和食味品質(zhì)影響的研究相對較少。本研究所選用的試驗材料是優(yōu)質(zhì)滇型雜交粳稻品種滇禾優(yōu)615，自2017 年審定以來，因其優(yōu)良的性狀及品質(zhì)，連續(xù)多年成為云南省主推作物品種，并在西南多省得到大面積推廣，前景十分廣闊。研究氮肥減施和移栽密度互作對產(chǎn)量和食味品質(zhì)的影響，對于構(gòu)建滇禾優(yōu)615 綠色生產(chǎn)、科學(xué)的氮肥運籌、合理的群體結(jié)構(gòu)、協(xié)調(diào)產(chǎn)質(zhì)平衡和維持稻米高品質(zhì)穩(wěn)定性具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2020 年3-10 月在云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)三寶街道社區(qū)張家營村（103°51'56″E，25°22'19″N）進行，該地海拔1818.4m，年均氣溫14.5℃，年均降水量1008mm，年均日照時數(shù)2096h。試驗田前茬為蠶豆，供試土壤為水稻土，土壤含有機質(zhì)59.7g/kg、水解氮229.0mg/kg、有效磷14.9mg/kg、速效鉀306mg/kg。

1.2 供試材料

供試水稻品種為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)稻作研究所與云南金鼎禾樸農(nóng)業(yè)科技有限公司聯(lián)合選育的粳型雜交水稻滇禾優(yōu)615（H479A×南615），該品種于2017 年由云南省農(nóng)作物品種審定委員會審定（滇審稻2017017 號），于2019 年獲“全國優(yōu)質(zhì)稻食味品質(zhì)鑒評金獎”，由于其優(yōu)良的農(nóng)藝性狀及品質(zhì)表現(xiàn)，自2018 年連續(xù)多次成為云南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水稻主要品種之一。

1.3 試驗設(shè)計

采用兩因素裂區(qū)試驗設(shè)計，設(shè)氮肥減施（A）為主區(qū)，移栽密度（B）為副區(qū)，試驗設(shè)置4 個水平的氮肥處理，分別是不施氮肥（A1）、施氮216（A2）、243（A3）、270kg/hm2（A4），施氮梯度的設(shè)置是以當?shù)厥┑紸4 來確定，以A4 為基準分別減氮10%（A3）、減氮20%（A2）、減氮100%（A1）；設(shè)置3 個移栽密度梯度，分別為39 萬（株行距15.4×16.5cm，B1）、42 萬（株行距14.3×16.5cm，B2）、45 萬叢/hm2（株行距13.3×16.5cm，B3）。共計12 個處理，每個處理3 次重復(fù)，共計36 個小區(qū)。小區(qū)面積13.2m2（6.6m×2.0m），主區(qū)四周以塑鋼瓦隔水板隔檔以防肥水滲漏，保證每個主區(qū)單排單灌，主區(qū)間留30cm 工作行。

秧苗移栽前磷鉀肥作基肥一次性施用，分別為鉀肥（氯化鉀，K2O≥60%）240kg/hm2、磷肥（重過磷酸鈣，P2O5≥46.0%）120kg/hm2，與當?shù)厥┓仕揭恢?，按大面積生產(chǎn)施用），氮肥（尿素）含氮量46%，用作試驗處理，以基肥:追肥=6:4 的形式進行施用。水稻采用濕潤育秧，3 月14 日播種，5 月14 日移栽，單苗栽插，病蟲草害防治及其他措施均按當?shù)卮竺娣e生產(chǎn)統(tǒng)一實施。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 產(chǎn)量與其構(gòu)成因素 在水稻成熟后每個小區(qū)連續(xù)選取10 叢調(diào)查有效穗數(shù)、成穗率和株高，每個處理選3 叢，3 次重復(fù)，進行考種，包括穗數(shù)、穗粒數(shù)、實粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。

每個小區(qū)去除邊際3 行后連續(xù)選取100 叢水稻進行田間實收測產(chǎn)，測產(chǎn)公式為產(chǎn)量（kg/hm2）=鮮稻谷重（kg）×（1-雜質(zhì)率）×（1-空癟率）×（1-含水率）/（1-14.5%）。

1.4.2 食味品質(zhì) 參照《GB/T 1354-2018 大米》[15]進行備樣，利用日本佐竹公司生產(chǎn)的米粒食味計RCTA11A（1）-CHN（其標準樣品為日本越光），測定精米的直鏈淀粉、蛋白質(zhì)含量以及食味值。

1.4.3 稻米淀粉糊化特性 參照《GB/T 24852-2010 大米及米粉糊化特性測定 快速粘度分析儀法》[16]采用澳大利亞Newport Scientific 儀器公司生產(chǎn)的RVA-TecMaster 型RVA 儀，快速測定淀粉黏滯特性（RVA），用配套軟件分析，稻米淀粉黏滯性特征值主要用峰值黏度（peak viscosity，PKV）、熱漿黏度（hot paste viscosity，HPV）、崩解值（breakdown viscosity，BDV）、最終黏度（cold paste viscosity，CPV）、回復(fù)值（consistence viscosity，CSV）、消堿值（setback viscosity，SBV）等表示，單位用厘泊（centi poise，cP）表示，并記錄起漿溫度（pasting temperature，PaT）和峰值時間（peak time，PeT）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Microsoft Excel、SPSS 22.0、RVA 黏度分析儀及自帶軟件TCW（Thermal Cycle for Windows）進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氮肥減施與移栽密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

產(chǎn)量及其構(gòu)成因素是衡量試驗處理效果的重要指標。由表1 可以得出，氮肥減施對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有顯著或極顯著影響，移栽密度僅對穗數(shù)有極顯著影響，這一差異主要來自于單位面積的基本苗數(shù)差異，氮肥減施與移栽密度對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響不存在交互效應(yīng)。

表1 氮肥減施及移栽密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Table 1 Nitrogen fertilizer reduction and transplanting density on rice yield and its components

對不同減氮處理的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進行比較，結(jié)果（表1）表明，隨著氮肥減施量增多，穗數(shù)和穗粒數(shù)呈下降趨勢，結(jié)實率與千粒重則呈上升趨勢，產(chǎn)量呈下降趨勢。A4（常規(guī)施氮）處理在穗數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量上均為最高，穗數(shù)為411.17×104/hm2，顯著高于A1 處理，與A2、A3 處理相比差異不顯著；穗粒數(shù)最多為175，顯著高于A2、A1 處理，與A3 處理相比差異不顯著；產(chǎn)量為10 906kg/hm2，顯著高于A1 和A2 處理，與A3 處理相比差異不顯著。A1 處理在結(jié)實率和千粒重上均為最高，結(jié)實率為91.16%，顯著高于其他3 個處理，千粒重為23.80g，顯著高于A4 處理，與其他2 個處理間差異不顯著。結(jié)果表明，減氮處理能夠顯著或極顯著影響水稻產(chǎn)量構(gòu)成因素，進而影響產(chǎn)量，與常規(guī)施氮相比，減氮10%對千粒重的影響差異顯著，對產(chǎn)量、穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實率影響較??；減氮20%對產(chǎn)量和穗粒數(shù)的影響差異顯著，對穗數(shù)、結(jié)實率和千粒重影響較??；不施氮肥對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素均有顯著影響。因此，分析綜合產(chǎn)量因子，表現(xiàn)為A4＞A3＞A2＞A1，減氮10%處理滇禾優(yōu)615 產(chǎn)量下降少且程度小，減氮20%將引起滇禾優(yōu)615 產(chǎn)量下降顯著。

對不同移栽密度處理的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素進行比較，結(jié)果表明，移栽密度對穗數(shù)有極顯著影響，各處理在產(chǎn)量、結(jié)實率和千粒重上的差異不顯著。B3 處理穗數(shù)最高，為417.38×104/hm2，顯著高于B1 處理，與B2 處理差異不顯著。3 個移栽密度處理下，產(chǎn)量表現(xiàn)為B1＞B3＞B2，處理間差異不顯著。

結(jié)合氮密互作來看，在產(chǎn)量及其構(gòu)成因素上氮密互作效應(yīng)較小，A4B2 處理的產(chǎn)量最高，A1B1處理產(chǎn)量最低。在組合中A4（常規(guī)施氮）的3 個組合產(chǎn)量最優(yōu)，其次是A3 下的3 個組合和A2（減氮20%）的2 個組合，產(chǎn)量最差來源于減氮20%的一個組合和不施氮肥的組合。因此可得，氮密交互對產(chǎn)量的影響較小，不同組合在產(chǎn)量上的差異主要是減氮處理。

2.2 氮肥減施與移栽密度對稻米食味品質(zhì)相關(guān)指標的影響

蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量和食味值是稻米品質(zhì)評價中公認的重要指標，一般而言，一定范圍內(nèi)的低蛋白質(zhì)、低直鏈淀粉含量和高食味值是稻米食味品質(zhì)優(yōu)良的象征[17]。由表2 可知，氮肥減施對食味值有顯著影響，對直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量的影響不顯著，移栽密度對食味品質(zhì)指標的影響均不顯著，氮密互作對食味值影響顯著。

表2 氮肥減施與移栽密度對稻米食味品質(zhì)相關(guān)指標的影響Table 2 Effects of nitrogen fertilizer reduction and transplanting density on relevant indexes of rice eating quality

對不同氮量處理的稻米食味指標進行比較（表2），A1 處理的直鏈淀粉含量最低，為16.40%，顯著低于A3 處理；與A4 處理相比，3 個減氮水平在直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量上的差異不顯著，A1 處理稻米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量均為最低，食味值最高，為73.56，顯著高于A3 和A4 處理，與A4 處理相比，A2 和A3 處理對食味值的影響差異不顯著。結(jié)果表明，滇禾優(yōu)615 隨著施氮量增加，蛋白質(zhì)含量沒有顯著改變，直鏈淀粉含量呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢，食味值呈下降趨勢。

對不同密度處理的稻米食味指標（表2）進行比較，不同密度處理的稻米食味指標均無顯著差異，結(jié)果表明密度處理對食味品質(zhì)的影響較小。

結(jié)合氮密互作來看，各處理組合對直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量的影響不顯著，A1B3 處理的食味值最高，A4B1 食味值最低，食味值表現(xiàn)為A1B3＞A1B2＞A1B1＞A2B1＞A4B2＞A3B3＞A2B2＞A2B3＞A3B2＞A3B1＞A4B3＞A4B1。

2.3 氮肥減施與移栽密度對淀粉RVA 譜特征值的影響

淀粉的糊化特性能夠反映稻米的質(zhì)地和口感，能夠輔助評價稻米食味品質(zhì)[18]。通過氮肥減施與移栽密度處理對滇禾優(yōu)615 淀粉RVA 譜特征值影響的分析（表3）表明，氮肥減施顯著影響了糊化特性的HPV 和SBV，極顯著影響了CPV；隨著施氮量減少，HPV、SBV 和CPV 呈現(xiàn)出上升趨勢；PKV和BDV 呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢；CSV、PeT和PaT 在各減氮處理間差異不顯著。與A4 處理相比，只有A3 處理沒有造成糊化特性的顯著改變。移栽密度處理對稻米糊化特性各項指標的影響均不顯著。

從氮密互作效應(yīng)上來看，兩者交互作用顯著影響B(tài)DV、CSV 和SBV 這3 個特征值，表現(xiàn)最優(yōu)的處理有A4B3、A4B2 和A3B1，A3B3 處理與最優(yōu)處理相比在各項顯著特征值上的差異不顯著。

3 討論

3.1 減氮和移栽密度對滇禾優(yōu)615 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

減氮和移栽密度對水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素影響的研究結(jié)果較多，前人在氮密對產(chǎn)量影響的研究結(jié)果上有所不一。目前，研究[19-21]認為，減氮和移栽密度對產(chǎn)量的影響主要通過作物群體建成、產(chǎn)量構(gòu)因協(xié)調(diào)來實現(xiàn)。研究[22-24]認為，氮密互作極顯著影響產(chǎn)量，氮素水平提高和密度增加都能增加產(chǎn)量；侯國強[25]認為，高低密度下氮水平對產(chǎn)量的影響不一致；在移栽密度處理對產(chǎn)量的影響上，李虎等[14]認為，種植密度對產(chǎn)量的影響大而施氮量的影響較小。

本研究通過滇型雜交粳稻滇禾優(yōu)615 減氮和不同密度試驗結(jié)果分析認為，氮用量對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響極顯著，而密度影響較小，同時氮密間交互作用的影響較小，減氮使得產(chǎn)量構(gòu)成因素中的穗數(shù)和穗粒數(shù)下降從而影響產(chǎn)量，這與田智慧等[26]和樊紅柱等[27]的研究結(jié)果一致。

本研究得出移栽密度對穗數(shù)有顯著影響，對其他構(gòu)成因素和產(chǎn)量的影響較小，密度雖然能夠顯著影響穗數(shù)但未能造成產(chǎn)量的顯著改變，密度處理導(dǎo)致的穗數(shù)差異首先來自于不同處理梯度中的基本苗數(shù)差異，然而這一差異，在氮肥的影響下被作物群體建成中產(chǎn)量構(gòu)成因素協(xié)調(diào)所帶來的影響給“平衡”。

氮密組合對產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響不存在交互效應(yīng)，這與代貴金等[28]在遼優(yōu)5206 上的研究結(jié)果一致，與林玉棋[22]和馬國輝等[23]的研究結(jié)果不一致。對于滇禾優(yōu)615 而言，產(chǎn)量最佳的氮密組合是常規(guī)施氮下搭配的3 個密度組合，其次是減氮10%下搭配的3 個密度組合，這6 個組合間產(chǎn)量差異不顯著，可見減氮10%下的氮密組合也不會造成產(chǎn)量顯著下降。最佳氮密組合在一定程度上受土壤肥力和生態(tài)環(huán)境條件的影響。

本研究結(jié)論僅限于該土壤肥力和環(huán)境條件，對于不同的土壤肥力下氮密對產(chǎn)量的影響還有待于針對具體的推廣區(qū)域開展研究，建立適合于不同生態(tài)區(qū)、不同土壤肥力的減氮、穩(wěn)產(chǎn)、保質(zhì)、高效的栽培技術(shù)模式。

3.2 減氮、移栽密度對食味品質(zhì)的影響

蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量、食味值和RVA 譜特征值可以用于評價稻米的食味品質(zhì)，一定范圍內(nèi)低蛋白、低直鏈淀粉的稻米食味品質(zhì)較好[18]。大量研究[11,13,17]表明，施氮量增加，蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量升高；有研究[13,29]表明，栽培密度對稻米的直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量的影響不顯著。本研究中，施氮量和移栽密度對滇禾優(yōu)615 稻米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量的影響較小，隨著施氮量的減少和密度的增加其蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量呈先增加后降低趨勢，這可能與滇禾優(yōu)615 品質(zhì)穩(wěn)定性有關(guān)，在減氮條件或氮素水平不足時，通過“犧牲”部分產(chǎn)量，來維持品質(zhì)的相對穩(wěn)定，其機理還有待進一步研究，綜合分析得出，減氮和密度對滇禾優(yōu)615 稻米中直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量影響較小。

目前關(guān)于氮密互作對食味品質(zhì)的研究相對較少，蘭宇辰等[13]在對墾粳7 號上的研究得出，施氮量顯著影響食味值，移栽密度對食味值的影響較小，氮密對食味值的影響存在交互作用。本研究得出相似結(jié)論，氮密互作顯著影響滇禾優(yōu)615 食味品質(zhì)，隨著減氮程度加深食味值顯著變優(yōu)，不同密度處理間食味差異較小。

在氮密對稻米RVA 的影響上，趙國珍等[30]的研究認為，施氮量和移栽密度對云粳30 號稻米的RVA 譜有一定的調(diào)控作用，表現(xiàn)為氮素影響大于密度影響。本研究結(jié)果與前人基本一致，滇禾優(yōu)615在氮密互作下對稻米RVA 譜有調(diào)控作用，氮素的影響顯著，密度的影響較小。雖然大量研究[18,31]表明淀粉RVA 譜特性與稻米品質(zhì)存在顯著的相關(guān)關(guān)系，但是氮密處理對淀粉RVA 譜的影響機理較為復(fù)雜，不同品種間RVA 譜與品質(zhì)的關(guān)系也不盡一致，因此，滇禾優(yōu)615 在不同氮密處理下RVA 譜形成機理及其品質(zhì)相關(guān)性還需進一步研究。

3.3 一定程度的減氮密植能夠穩(wěn)定產(chǎn)量，保持品質(zhì)

氮肥是影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，然而施氮量與水稻的生長和產(chǎn)量并不總是呈線性正相關(guān)[32]，減少氮肥用量，提高氮素利用率已是趨勢。李錄久等[33]和張軍等[34]認為，適當減少氮肥施用量配合以合理的氮肥運籌方式，對水稻生長發(fā)育和籽粒產(chǎn)量的影響不明顯，在一定程度上可改善稻米外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)，同時可明顯提升氮素吸收利用率。這與本研究結(jié)果基本一致，本研究認為，減氮10%、移栽密度45 萬叢/hm2的處理組合，食味品質(zhì)能夠保持高品質(zhì)穩(wěn)定，RVA 譜特征值表現(xiàn)較優(yōu)，能夠達到減氮不減產(chǎn)、減氮不減食味品質(zhì)的目的。本試驗為滇禾優(yōu)615 在當?shù)氐母咝ЬG色生產(chǎn)提供了可靠依據(jù)，在一定程度上實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)食味粳稻的穩(wěn)產(chǎn)、穩(wěn)質(zhì)、高效的生產(chǎn)種植目標。

4 結(jié)論

氮肥減施能夠顯著或極顯著影響滇禾優(yōu)615 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素、食味值以及RVA 譜中的HPV、SBV 和CPV 3 個特征值；移栽密度對產(chǎn)量和食味品質(zhì)基本無影響；氮密互作影響稻米食味值和RVA譜中DBV、CSV 和SBV 3 個特征值，氮密互作對滇禾優(yōu)615 稻米的食味值和RVA 譜特征值有一定的調(diào)控作用，可使產(chǎn)量增加、食味品質(zhì)相關(guān)指標變劣。與常規(guī)施氮量相比，A3B3 處理的滇禾優(yōu)615水稻產(chǎn)量和稻米食味品質(zhì)差異不顯著。減氮10%、移栽密度45 萬叢/hm2能夠得到較為理想的產(chǎn)量和食味品質(zhì)，是減氮不減產(chǎn)、減氮不減食味品質(zhì)的最佳組合。