張 凱，陳明睿，劉秋員

（信陽(yáng)市水稻遺傳改良與生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/信陽(yáng)市優(yōu)質(zhì)稻米工程技術(shù)研究中心/信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院，河南 信陽(yáng)464000）

氮素是水稻生長(zhǎng)所必需的重要營(yíng)養(yǎng)成分，合理的施用氮肥可以創(chuàng)建高產(chǎn)水稻群體，顯著提高水稻單產(chǎn)[1-8]。我國(guó)稻田單季氮肥用量顯著高出世界平均用量，高氮投入不僅會(huì)增加水稻生產(chǎn)成本，而且在增加后期倒伏和減產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染的加劇以及食味品質(zhì)的降低[9-10]。目前，農(nóng)業(yè)氮污染源頭控制的主要方式之一是減氮，但由于長(zhǎng)期大水大肥的管理模式導(dǎo)致了水稻對(duì)大水大肥的依賴(lài)性，簡(jiǎn)單地推行減少化學(xué)氮肥的措施往往會(huì)導(dǎo)致水稻穗數(shù)降低而減產(chǎn)。在減氮條件下適度增加種植密度是促進(jìn)水稻生長(zhǎng)、確保水稻單產(chǎn)穩(wěn)定甚至進(jìn)一步提高的重要措施[11-14]。

秈粳雜交稻不同于傳統(tǒng)的秈稻和粳稻，是一種新型的水稻品種，其產(chǎn)量高、品質(zhì)好、適應(yīng)性強(qiáng)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注[15]。研究發(fā)現(xiàn)，秈粳雜交稻獲得最高生產(chǎn)力對(duì)應(yīng)的施氮量在262.5～300.0 kg/hm2，比秈稻高出近17%[16]。與此同時(shí)，也有研究進(jìn)一步證實(shí)，秈粳雜交稻產(chǎn)量達(dá)到最高時(shí)，其施氮量大多在300 kg/hm2左右，明顯高于一般水稻的氮肥施用量[17-18]。因此，在全面推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的大背景下，亟需解決秈粳雜交稻減氮不減產(chǎn)的問(wèn)題。隨著人們生活水平提高，對(duì)稻米品質(zhì)的要求越來(lái)越高。但縱觀前人研究，有關(guān)秈粳雜交稻的減氮研究以及減氮對(duì)稻米品質(zhì)的影響研究鮮有報(bào)道。為此，以秈粳雜交稻甬優(yōu)2640 和甬優(yōu)15 為材料，研究減氮增密對(duì)秈粳雜交稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)的影響，以期為秈粳雜交稻的綠色高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2022 年在河南省信陽(yáng)市浉河區(qū)吳家店鎮(zhèn)聶家塆進(jìn)行，土壤質(zhì)地為黏土，土壤有機(jī)質(zhì)含量20.19 g/kg、全氮含量2.52 g/kg、堿解氮含量83.14 mg/kg、速效磷含量20.12 mg/kg、速效鉀含量79.25 mg/kg。

供試水稻品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)2640和甬優(yōu)15。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5 個(gè)處理，分別為常規(guī)氮肥水平（純N 300 kg/hm2）下每穴2 苗（T1），減氮水平（純N 225 kg/hm2）下每穴2 苗（T2）、3 苗（T3）、4 苗（T4）、5 苗（T5），具體試驗(yàn)處理見(jiàn)表1。5個(gè)處理的氮肥均按基肥∶分蘗肥∶穗肥＝3.5∶3.5∶3 施用，其中，分蘗肥于移栽后7 d施用，穗肥于倒四葉期和倒二葉期分2次等量施用。各處理氮肥均為尿素（含N 46.0%），均施過(guò)磷酸鈣（含P2O514.0%）1 200 kg/hm2、氯化鉀（含K2O 60.0%）600 kg/hm2。其中，過(guò)磷酸鈣一次性基施，氯化鉀分別于耕翻前、拔節(jié)期等量施入。4月30 日播種，采用毯苗濕潤(rùn)育秧，5 月25 日移栽，栽插穴行距均為12 cm×30 cm，小區(qū)面積15 m2，每個(gè)處理重復(fù)3 次。處理之間做埂隔開(kāi)，用塑料薄膜覆蓋埂體，保證各小區(qū)單獨(dú)排灌，其他管理措施均按照高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

表1 不同處理水稻施氮量及種植密度Tab.1 Nitrogen application rate and planting density of rice of different treatments

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期，每小區(qū)選取60穴測(cè)定有效穗數(shù)，并取5穴測(cè)定穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量，實(shí)收測(cè)產(chǎn)。

1.3.2 稻米品質(zhì) 將收獲的稻谷曬干后選取1 kg，室內(nèi)貯藏3個(gè)月，用于稻米品質(zhì)測(cè)定。參照《米質(zhì)測(cè)定方法》（NY/T 83—2017）測(cè)定糙米率、精米率、整精米率；參照《稻米整精米率、粒型、堊白粒率、堊白度及透明度的測(cè)定圖像法》（NY/T 2334—2013）采用萬(wàn)深SC-E 大米外觀品質(zhì)檢測(cè)儀測(cè)定堊白粒率、堊白度。蛋白質(zhì)含量參照《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定方法》（GB 5009.5—2016）測(cè)定。清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白含量參照Z(yǔ)HU 等[19]方法測(cè)定。采用澳大利亞Newport Scientific 儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA快速黏度分析儀測(cè)定RVA譜特征值[峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值（峰值黏度-熱漿黏度）、消減值（最終黏度-峰值黏度）]。直鏈淀粉含量參照《稻米直鏈淀粉含量的測(cè)定分光光度法》（NY/T 2639—2014）測(cè)定。使用總淀粉含量測(cè)定試劑盒（Megazyme，Bray，愛(ài)爾蘭）測(cè)定米粉中的總淀粉含量。計(jì)算支鏈淀粉含量:支鏈淀粉含量=總淀粉含量-直鏈淀粉含量。采用米飯食味計(jì)（STA1A，日本佐竹公司）測(cè)定米飯的食味值，剩余米飯用SMS Texture Analyzer 物性分析儀P/36R 探頭測(cè)定冷飯的硬度、彈性、黏度、平衡度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 23.0軟件采用LSD法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

由表2 可知，2 個(gè)水稻品種的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素在不同處理之間存在顯著差異。2個(gè)水稻品種各減氮處理的產(chǎn)量均隨著密度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，以T3 處理最高。與T1 處理相比，2 個(gè)水稻品種各減氮處理中只有T3 處理產(chǎn)量顯著高于T1處理，甬優(yōu)2640 和甬優(yōu)15 分別提高7.03% 和6.59%；T2、T4、T5 處理均顯著下降，尤其是T5 處理下降幅度最大，甬優(yōu)2640 和甬優(yōu)15 分別降低20.15%和19.77%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，2 個(gè)水稻品種各減氮處理有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均隨著密度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，以T3 處理最高。與T1 處理相比，2 個(gè)水稻品種T3 處理有效穗數(shù)、穗粒數(shù)均顯著提高，結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量均無(wú)顯著差異；T2 處理有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率均顯著降低，穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量均無(wú)顯著差異；T4 處理穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量均顯著降低，有效穗數(shù)無(wú)顯著差異；T5處理有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量均顯著降低。綜上，2個(gè)水稻品種產(chǎn)量均以T3處理最高。

表2 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Tab.2 Effects of reduced nitrogen application rate with increased density on yield and its components of indica-japonica hybrid rice

2.2 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻稻米品質(zhì)的影響

2.2.1 加工和外觀品質(zhì) 由表3 可得，加工品質(zhì)方面，2個(gè)水稻品種各減氮處理的糙米率、精米率和整精米率均隨著種植密度的增加總體呈下降趨勢(shì)。與T1 處理相比，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的糙米率、精米率和整精米率均顯著降低，其中整精米率的下降幅度分別為3.92%～7.07%（甬優(yōu)2640）和2.65%～5.11%（甬優(yōu)15）。外觀品質(zhì)方面，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的堊白粒率和堊白度均隨著密度的增加呈增加趨勢(shì)。與T1 處理相比，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的堊白粒率和堊白度總體上均增加，其中堊白度增加幅度分別為3.99%～12.29%（甬優(yōu)2640）和3.85%～16.08%（甬優(yōu)15）。綜上，2 個(gè)水稻品種稻米品質(zhì)以T1處理最佳，T2、T3處理次之。

表3 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻加工和外觀品質(zhì)的影響Tab.3 Effects of reduced nitrogen application rate with increased density on processing quality and appearance quality of indica-japonica hybrid rice%

2.2.2 營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 由表4 可知，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的蛋白質(zhì)及其組分含量均隨著密度的增加呈下降趨勢(shì)。與T1 處理相比，除甬優(yōu)15 T2—T4 處理清蛋白含量、T2—T3 處理球蛋白含量及甬優(yōu)2640 T2—T4 處理醇溶蛋白含量外，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白以及總蛋白質(zhì)含量均顯著降低，其中總蛋白質(zhì)含量的下降幅度分別為2.84%～11.26%（甬優(yōu)2640）和3.85%～9.15%（甬優(yōu)15）。

表4 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻蛋白質(zhì)及其組分含量的影響Tab.4 Effects of reduced nitrogen application rate with increased density on contents of protein and its components of indica-japonica hybrid rice%

2.2.3 蒸煮食味品質(zhì) 由表5 可知，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的直鏈淀粉含量、支鏈淀粉含量、總淀粉含量均隨著密度的增加呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，總體上均低于T1處理。與T1處理相比，2個(gè)水稻品種直鏈淀粉含量的下降幅度分別為3.65%～13.66%（甬優(yōu)2640）和0.50%～13.42%（甬優(yōu)15）。

表5 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻淀粉含量的影響Tab.5 Effects of reduced nitrogen application rate with increased density on starch content of indica-japonica hybrid rice%

由表6 可知，隨著密度的增加，2 個(gè)水稻品種各減氮處理米飯的硬度均呈顯著降低趨勢(shì)，黏度呈顯著增加趨勢(shì)，彈性和平衡值總體上在各減氮處理間均無(wú)顯著差異。與T1 處理相比，2 個(gè)水稻品種各減氮處理米飯的硬度均顯著降低，黏度總體上均顯著增加。食味值方面，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的食味值均隨著密度的增加呈顯著增加的趨勢(shì)，且總體上均顯著高于T1處理。

表6 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻食味品質(zhì)的影響Tab.6 Effects of reduced nitrogen application rate with increased density on eating quality of indica-japonica hybrid rice

2.2.4 RVA 譜特征值 由表7 可以看出，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的熱漿黏度、消減值均隨著密度的增加表現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)，而最終黏度表現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)。峰值黏度、崩解值均隨密度的增加無(wú)明顯的變化規(guī)律。與T1 處理相比，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的峰值黏度均顯著降低，而消減值均顯著增加，最終黏度除T2 處理外均顯著降低，熱漿黏度T2 和T3 處理均顯著降低，崩解值除T4 處理外均顯著降低。

表7 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻RVA譜特征值的影響Tab.7 Effects of reduced nitrogen application rate with increased density on RVA profiles of indica-japonica hybrid ricecP

3 結(jié)論與討論

3.1 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻產(chǎn)量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，適量的增施氮肥可增加水稻穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率，從而增加水稻產(chǎn)量；但施氮量超過(guò)一定值后，產(chǎn)量下降[20-22]。水稻產(chǎn)量隨密度增加先增加后降低，不同類(lèi)型水稻有其適宜的密度范圍[23-25]。秦儉等[26]研究發(fā)現(xiàn)，提高移栽密度、減少施氮量可兼顧水稻高產(chǎn)和氮肥高效利用。徐春梅等[27]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，最佳的施氮量和密度組合可提高抽穗期的莖鞘質(zhì)量和總干質(zhì)量，有利于減緩葉片的衰老，提高抽穗后的干物質(zhì)生產(chǎn)量。在本研究中，T1 和T2 兩個(gè)處理的密度是相同的，但施氮量分別為300 kg/hm2和225 kg/hm2，T2 處理的水稻產(chǎn)量、有效穗數(shù)和結(jié)實(shí)率均顯著低于T1 處理，這與前人[20-22]研究結(jié)果相似。研究發(fā)現(xiàn)，在減氮的前提下適當(dāng)增加種植密度能有效提高水稻群體分蘗數(shù)，使成熟期單位面積穗數(shù)提升[28]。本研究結(jié)果表明，各減氮處理的產(chǎn)量、有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率均隨著密度的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，以T3 處理最高，說(shuō)明減氮條件下適當(dāng)增加種植密度能更有效地提升水稻有效穗數(shù)，從而提高產(chǎn)量，這與前人[28]研究結(jié)果相同。此外，雖然減氮增密對(duì)結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量有負(fù)作用，但由于增加種植密度顯著增加了水稻有效穗數(shù)，提升水稻總穎花數(shù)，增加了庫(kù)容，達(dá)到了增產(chǎn)的效果。

3.2 減氮增密對(duì)秈粳雜交稻稻米品質(zhì)的影響

本研究中，2 個(gè)水稻品種各減氮處理的糙米率、精米率和整精米率總體上均隨著密度的增加而下降，堊白粒率和堊白度均隨著密度的增加而增加，表明對(duì)于秈粳雜交稻而言，過(guò)高的種植密度會(huì)使稻米的加工和外觀品質(zhì)變差，分析其原因，可能是密度變大導(dǎo)致植株之間的空隙減少，從而影響植株間的透光通氣性，使加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)受影響[29]。

不同水稻品種之所以具有不同的蒸煮食味品質(zhì)，主要是因?yàn)槠涞矸郏ㄖ辨湹矸?、支鏈淀粉）、蛋白質(zhì)等組成成分的含量及其配比不同。在本研究中，減少施氮量后，淀粉含量、蛋白質(zhì)及其組分含量均降低。且在減氮處理中，2 個(gè)秈粳雜交稻品種的淀粉含量、蛋白質(zhì)及其組分含量均隨著密度的增加而下降，這與前人[30-32]研究結(jié)果相似。但有些研究與本研究結(jié)論并不一致，指出成熟期稻米直鏈淀粉含量隨機(jī)插密度增加呈先下降后上升的趨勢(shì)，支鏈淀粉含量則不斷下降[33]，稻米籽粒中的蛋白質(zhì)含量隨著種植密度的增加而增加[34]。一般認(rèn)為，直鏈淀粉含量低、膠稠度大的稻米，其在蒸煮過(guò)程中米飯的脹性小、黏性大，口感相對(duì)較軟。增加稻米中的蛋白質(zhì)含量，則會(huì)增加米飯的硬度，降低食味品質(zhì)[35]。這與本研究結(jié)果一致，本研究在減氮條件下增加密度，米飯的蛋白質(zhì)及其組分含量降低，淀粉含量也隨之降低，最終導(dǎo)致米飯硬度降低，食味值增加，提高稻米的食味品質(zhì)。

綜合本研究結(jié)果來(lái)看，對(duì)于秈粳雜交稻而言，在施氮量為225 kg/hm2條件下，采用穴行距為12 cm×30 cm，每穴3苗，可以達(dá)到高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的效果。