陈梦云, 李晓峰, 程金秋, 任红茹, 梁健, 张洪程, 霍中洋^*
扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心 / 扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点, 江苏扬州225009
^* 通讯作者(Corresponding author): 霍中洋, E-mail: huozy69@163.com, Tel: 0514-87979220 第一作者联系方式: E-mail: 931626962@qq.com, Tel: 18852725545
收稿日期:2017-01-03 接受日期:2017-09-10网络出版日期:2017-09-28基金:本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0200805, 2013BAD07B09), 江苏农业三新工程项目(SXGC[2016]421, BE2016351, BE2016364)和江苏农业科技攻关项目(BE2015340)资助

摘要以江苏优质食味水稻代表性品种南粳5055和南粳46为材料, 在总施纯氮量为300 kg hm^-2条件下, 设置9:1、8:2、7:3、6:4、5:5、4:6共6种基蘖肥与穗肥比例运筹, 探讨秸秆全量还田与不同氮肥运筹比例对机插优质食味水稻产量及稻米品质的影响。结果表明, 与秸秆不还田相比, 秸秆全量还田具有显著的增产效应, 南粳5055、南粳46平均增产5.04%、4.64%; 随基蘖氮肥占总施氮量比例下降, 秸秆全量还田机插粳稻产量呈先增后减趋势, 基蘖氮肥与穗氮肥比例为7:3时, 水稻产量最高。秸秆全量还田显著增加了稻米的蛋白质含量, 降低了垩白率和垩白度, 对改善稻米的外观品质和营养品质有一定作用。秸秆全量还田还有利于蒸煮食味品质的改善, 显著提高稻米的崩解值和食味值, 显著降低稻米的消减值。提高穗肥占总施氮量的比例可以显著改善稻米的加工和营养品质, 提高整精米率, 但同时增加了稻米垩白, 降低了稻米外观品质, 且稻米蒸煮食味品质也有所下降。

关键词:秸秆全量还田; 氮肥运筹; 优质食味水稻; 产量; 稻米品质
Effects of Total Straw Returning and Nitrogen Application Regime on Grain Yield and Quality in Mechanical Transplanting Japonica Rice with Good Taste Quality
CHEN Meng-Yun, LI Xiao-Feng, CHENG Jin-Qiu, REN Hong-Ru, LIANG Jian, ZHANG Hong-Cheng, HUO Zhong-Yang^*
Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture / Jiangsu Province Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology, Yangzhou 225009, China
Fund:This study was supported by the National Key Research and Development Program (2016YFD0200805, 2013BAD07B09), the Three New Agriculture Project of Jiangsu Province (SXGC[2016]421, BE2016351, BE2016364), and Research on Agricultural Science and Technology in Jiangsu (BE2015340)
AbstractAn experiment was conducted using two rice cultivars with good taste quality grown in Jiangsu, Nanjing 5055 and Nanjing 46, with total pure nitrogen application of 300 kg ha^-1, including six proportions of base-tiller nitrogen fertilizer to earing fertilizer at 9:1, 8:2, 7:3, 6:4, 5:5, and 4:6, to explore the influence of total straw returning and different nitrogen applications on the yield and quality of rice. Compared with non-application of straw, the total straw returning application had a significant yield-increasing effect showing the average yield increase of 5.04% in Nanjing 5055 and in 4.64% Nanjing 46. With the decrease of proportion of base-tiller nitrogen fertilizer in total nitrogen application rate, yield of mechanical transplanting japonica rice with total straw returning showed a trend of increasing first and then decreasing, and the treatment with the ratio of base-tiller nitrogen fertilizer to earing nitrogen fertilizer of 7:3 had the highest yield. The treatment with total straw returning significantly increased the protein content of rice, deceased chalkiness rate and chalkiness degree, increased the ratio of length to width of kernel, therefore improved appearance quality and nutritional quality of rice. The treatment total straw returning was also conducive to the improvement of cooking and eating quality, showing significantly improved breakdown value and taste value, and reduced setback value. Increasing the ratio of panicle fertilizer to total N significantly improved the processing and nutritional quality of rice, improved the whole milled rice rate, but at the same time increased the rice chalkiness, reduced the appearance quality, and cooking and eating quality of rice also.

Keyword:Total straw returning; Nitrogen application; Good taste quality rice; Yield; Rice quality
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合理的氮肥运筹不仅可以提高水稻产量也是生产上调控品质的一项重要的栽培措施^{[1, 2, 3]}。我国秸秆资源丰富, 据相关统计, 每年产生作物秸秆约7.95亿吨^[4], 作物秸秆作为一种廉价的有机肥料, 含有大量的氮、磷、钾、硅等矿质营养元素, 秸秆还田对提高水稻产量和品质, 降低农业生产成本有重要作用^[5]。前人对以秸秆还田、氮肥运筹来提高水稻产量及改善稻米品质的理论和技术进行了不少的研究。袁玲等^[6]、陈新红等^[7]研究表明, 秸秆还田能有效提高水稻产量、出糙率、精米率和整精米率, 降低垩白粒率和垩白度及直链淀粉含量, 提高长宽比和胶稠度, 使稻米的加工品质、外观品质、食味品质和营养品质得到改善。万靓军等^[8]研究认为, 随施氮比例的前增中减, 杂交水稻的整精米率、蛋白质含量、消减值、垩白率、垩白度、糊化温度逐渐下降, 胶稠度、淀粉峰值黏度、崩解值上升。丁得亮等^[9]指出, 在施氮量为276 kg hm^-2条件下, 如果只要求优质, 应选用基蘖肥和穗肥比例为10: 0的氮肥运筹处理, 如果只要求高产或既要求高产又要求优质, 则应该选用基蘖肥和穗肥比例为7: 3的氮肥运筹处理。此外, 秸秆还田结合合理的氮肥运筹能有效地提高水稻产量、改善稻米品质^{[10, 11]}。徐国伟等^[10]认为, 秸秆还田结合实地氮肥管理可增加产量, 改善稻米的外观品质与食味品质。王建明等^[11]指出, 在秸秆还田量为2.25 t hm^-2和4.50 t hm^-2、氮肥运筹比例为6: 4~8: 2条件下, 稻米垩白度和直链淀粉含量有所降低, 而胶稠度和蛋白质含量显著提高, 可使稻米蒸煮食味品质和营养品质得到改善。但前人关于稻米品质及产量的研究大多集中于秸秆还田和氮肥运筹单因素条件, 且研究材料大多为非优质食味水稻品种, 而对于秸秆全量还田与不同氮肥运筹比例相耦合对优质水稻品种稻米品质的影响效应, 目前尚缺乏较系统研究。为此本试验比较秸秆全量还田和秸秆不还田条件下不同氮肥运筹对机插优质食味水稻产量和品质的影响, 以期为秸秆全量还田机插优质食味水稻高产优质施肥提供理论依据和技术支撑。
1 材料与方法1.1 试验地点与供试品种在扬州大学农学院校外基地江苏省常熟市农业综合展示基地(31° 41′ 15″N, 120° 40′ 16″E)进行试验。供试品种为常规早熟晚粳稻南粳46和南粳5055, 两者都属于半糯型品种, 为江苏省大面积栽培的优质食味水稻。前茬为小麦, 土壤质地属黏土, 地力中等偏上, 土壤含有机质21.5 g kg^-1, 全氮1.88 g kg^-1, 速效磷15.9 mg kg^-1, 速效钾98.7 mg kg^-1。
1.2 试验设计试验以秸秆还田与不还田为主区, 氮肥运筹为裂区, 品种为裂-裂区。秸秆还田处理为, 小麦收获时启动切碎装置将秸秆全部还田, 秸秆还田量6.0 t hm^-2, 秸秆不还田处理为, 小麦机械收获, 留茬高度5 cm, 粉碎秸秆用人工移除至田外。设6种氮肥运筹模式, 基蘖肥与穗肥比例分别为9: 1、8: 2、7: 3、6: 4、5: 5、4: 6。同时设置不施氮处理(CK)。共28个处理, 3次重复, 计84个小区, 小区面积15 m², 每小区之间筑35~40 cm土埂并用塑料薄膜包埂, 保证单独排灌。
施氮区每公顷施纯氮300 kg, 基蘖肥中的基肥与分蘖肥比例均为5: 5, 基肥在移栽前1 d施入, 分蘖肥分别在移栽后第二、三叶期各施50%, 穗肥分别在倒四叶、倒二叶各施60%、40%。N: P: K = 1: 0.5: 0.8, 其中磷肥一次性基施, 钾肥分基肥和拔节肥, 各施50%。不施氮区的磷、钾肥用量及施用方法与施氮区一致。氮、磷、钾肥分别以尿素(含N 46.4%)、过磷酸钙(含P₂O₅ 12.5%)、氯化钾(含K₂O 57.0%)折算施用。
2014年于5月25日播种, 6月10日移栽; 2015年于5月26日播种, 6月12日移栽。采用毯苗机插软盘旱育秧, 每盘播干种120 g。栽插行株距为30 cm× 11.7 cm, 每穴4苗, 栽插后及时查漏补缺。薄水移栽活棵, 分蘖期浅水勤灌, 至有效分蘖临界叶龄期前1个叶龄(N-n-1)自然断水搁田, 并采取轻搁、多搁的方法; 拔节后实行湿润灌溉, 直至收获前5~7 d停止灌溉。按当地大面积生产统一实施病、虫、草害防治。
1.3 测定内容与方法1.3.1 产量 成熟期普查每小区50穴, 计算有效穗数, 取5穴调查每穗粒数、结实率, 以1000粒实粒样本(干种子)称重, 重复3次(误差不超过0.05 g)求取千粒重及理论产量。成熟期从各小区割取50穴, 脱粒、去杂晒干后称重, 按照13.5%水分含量换算求取实际产量。
1.3.2 稻米品质 将水稻收获脱粒, 晒干3个月后, 依照国标《GB/T17891-1999 优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、长、宽、胶稠度等。采用近红外谷物分析仪测定稻米的蛋白质含量和直链淀粉含量。
1.3.3 食味指标 采用米饭食味计(STA1A, 日本佐竹公司), 自动测定米饭的气味、光泽和色泽、完整性、味道、口感的评分和综合评分值。
1.3.4 稻米淀粉黏滞特性 采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super3型RVA快速黏度分析仪测定淀粉黏滞特性, 用配套软件TWC分析。按照AACC规程(1995-61-02)和RACI标准方法, 当米粉的含水量为12.00%时, 样品量为3.00 g, 蒸馏水为25.00 g。在搅拌测定过程中, 罐内温度: 50℃保持1 min, 以11.84℃ min^-1的速度上升到95℃(3.75 min)并保持2.5 min, 再以11.84℃ min^-1的速度下降到50℃并保持1.4 min。在起始10 s内搅拌器转动速度为960转 min^-1, 之后保持在160转 min^-1。
用峰值黏度(peak viscosity)、热浆黏度(trough viscosity)、崩解值(breakdown, 峰值黏度-热浆黏度)、最终黏度(final viscosity)、消减值(setback, 最终黏度-峰值黏度)、峰值时间(peak time)和糊化温度(pasting temperature)等来表示RVA谱特征值。
1.4 统计分析由于2年品质数据处理间变化趋势基本一致, 本文仅取2015年数据进行讨论分析。采用Microsoft Excel 2003录入和计算数据, 运用DPS软件统计分析。

2 结果与分析2.1 机插优质食味水稻的产量方差分析表明(表1和表2), 秸秆还田(A)、氮肥运筹(B)及其互作效应(A× B)均达极显著水平, 不同处理年度间(Y)差异也极显著, 而年度(Y)与秸秆还田(A)、氮肥运筹比例(B)处理的互作效应均不显著。
表1
Table 1
表1(Table 1)

表1 秸秆还田与氮肥运筹条件下南粳5055产量的方差分析 Table 1 Analysis of variance of Nanjing 5055 yield under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application 变异来源 Source of variation 自由度 Degree of freedom 平方和 Sum of squares 均方 Meansquare F值 Computed F F0.05 F0.01 区组 Replication 1 5323.50 5323.50 219.62* * 4.21 7.68 处理间 Treatment 27 489346.90 18123.96 747.70* * 1.91 2.51 年度间 Year (Y) 1 2749.60 2749.60 113.43* * 4.21 7.68 秸秆处理(A) 1 9375.81 9375.81 386.80* * 4.21 7.68 氮肥运筹比例(B) 6 465791.80 77631.96 3202.69* * 2.46 3.56 Y× A 1 102.06 102.06 4.20 ns 4.21 7.68 Y× B 6 197.83 32.97 1.36 ns 2.46 3.56 A× B 6 11086.48 1847.75 76.23* * 2.46 3.56 Y× A× B 6 43.38 7.23 0.30 ns 2.46 3.56 误差 Error 27 654.47 24.24 总变异 Total 55 495324.90 * and * * mean significance at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: not significant. Y: year; A: straw treatment; B: nitrogen application practice. * , * * 分别表示在0.05和0.01水平上差异显著, ns表示差异不显著(P> 0.05)。

表1 秸秆还田与氮肥运筹条件下南粳5055产量的方差分析 Table 1 Analysis of variance of Nanjing 5055 yield under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application

表2
Table 2
表2(Table 2)

表2 秸秆还田与氮肥运筹条件下南粳46产量的方差分析 Table 2 Analysis of variance of Nanjing 46 yield under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application 变异来源 Source of variation 自由度 Degree of freedom 平方和 Sum of squares 均方 Mean square F值 Computed F F0.05 F0.01 区组 Replication 1 4959.45 4959.45 117.77* * 4.21 7.68 处理间 Treatment 27 327303.90 12122.37 287.86* * 1.91 2.51 年度间 Year (Y) 1 2439.62 2439.62 57.93* * 4.21 7.68 秸秆处理(A) 1 6065.70 6065.70 144.04* * 4.21 7.68 氮肥运筹比例(B) 6 311871.40 51978.56 1234.30* * 2.46 3.56 Y× A 1 0.40 0.40 0.01 ns 4.21 7.68 Y× B 6 136.50 22.75 0.54 ns 2.46 3.56 A× B 6 6737.39 1122.90 26.66* * 2.46 3.56 Y× A× B 6 52.91 8.82 0.21ns 2.46 3.56 误差 Error 27 1137.02 42.11 总变异 Total 55 333400.40 * and * * mean significance at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: not significant. Y: year; A: straw treatment; B: nitrogen application practice. * , * * 分别表示在0.05和0.01水平上差异显著, ns表示差异不显著(P> 0.05)

表2 秸秆还田与氮肥运筹条件下南粳46产量的方差分析 Table 2 Analysis of variance of Nanjing 46 yield under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application

进一步分析可知(表3), 南粳5055、南粳46秸秆全量还田条件下各处理的产量分别比秸秆不还田处理高1.44%~12.14%、1.76%~10.70%, 平均高5.04%、4.64%; 不同氮肥运筹间均表现为随基蘖肥占总施氮量比例的下降, 产量呈先增后减趋势, 其中在秸秆全量还田条件下, 基蘖肥与穗肥比例以7: 3处理的产量最高, 在秸秆不还田条件下, 基蘖肥与穗肥比例以6: 4处理的产量最高, 且秸秆全量还田条件下最佳氮肥运筹处理(7: 3)的产量显著高于秸秆不还田条件下最佳氮肥运筹处理(6: 4), 平均产量分别高7.70% (南粳5055)、6.25% (南粳46)。说明秸秆全量还田配以合理的氮肥运筹更利于提高水稻产量。
表3
Table 3
表3(Table 3)

表3 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的产量 Table 3 Yield of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications (kg hm-2) 品种 Cultivar 处理 Treatment 2015 2014 理论产量 Theoretic yield 实际产量 Actual yield 理论产量 Theoretic yield 实际产量 Actual yield 南粳5055 Nanjing 5055 秸秆全量还田 Total straw returning 9:1 10018.3 DEfg 9586.7 DEfg 9802.4 Ef 9361.80 Ef 8:2 10909.2 Bc 10511.4 Bc 10703.3 Bb 10301.48 Bb 7:3 11790.7 Aa 11377.1 Aa 11415.3 Aa 11002.16 Aa 6:4 11067.1 Bb 10704.1 Bb 10773.4 Bb 10374.18 Bb 5:5 10212.7 De 9819.8 De 10016.5 Dd 9609.82 Dd 4:6 9516.1 Fh 9164.9 Fh 9283.0 Gh 8909.93 Gh 对照 CK 6559.5 H 6231.6 H 6407.3 H 6081.64 H 平均 Mean 10010.54 9627.99 9771.64 9377.29 秸秆不还田 None straw returning 9:1 9734.6 Fh 9295.4 Fh 9525.5 Fg 9130.46 Fg 8:2 10190.8 DEef 9751.9 DEef 9893.2 DEde 9541.95 DEde 7:3 10403.7 Cd 10112.8 Cd 10240.8 Cc 9842.80 Cc 6:4 10833.5 Bc 10471.8 Bc 10658.3 Bb 10306.86 Bb 5:5 9984.3 Eg 9547.6 Eg 9710.0 DEef 9397.67 DEef 4:6 9216.1 G 8824.5 G 9072.1 G 8704.50 G 对照 CK 6707.5 H 6391.0 H 6587.5 H 6283.02 H 平均 Mean 9581.54 9199.32 9383.96 9029.61 南粳46 Nanjing 46 秸秆全量还田 Total straw returning 9:1 9002.0 DEe 8590.3 DEe 8816.8 DEef 8403.93 DEef 8:2 9658.3 Bc 9271.4 Bc 9432.5 Bc 9069.18 Bc 7:3 10348.8 Aa 9924.6 Aa 10147.1 Aa 9726.30 Aa 6:4 9918.2 Bb 9495.6 Bb 9671.4 Bb 9324.90 Bb 5:5 9174.7 CDe 8759.4 CDe 8941.1 CDde 8608.80 CDde 4:6 8678.1 FGg 8276.8 FGg 8464.4 Eg 8126.73 Eg 对照 CK 6179.5 H 5882.7 H 5922.6 G 5572.68 G 平均 Mean 8994.26 8600.16 8770.91 8404.65 品种 Cultivar 处理 Treatment 2015 2014 理论产量 Theoretic yield 实际产量 Actual yield 理论产量 Theoretic yield 实际产量 Actual yield 南粳46 Nanjing 46 秸秆不还田 None straw returning 9:1 8753.5 EFfg 8377.3 EFfg 8584.2 Eg 8169.30 Eg 8:2 9081.7 CDe 8727.5 CDe 8895.0 CDdef 8547.81 CDdef 7:3 9391.7 Cd 8986.8 Cd 9092.9 Cd 8764.88 Cd 6:4 9687.4 Bc 9290.1 Bc 9534.5 Bbc 9205.20 Bbc 5:5 8896.4 DEFef 8558.1 DEFef 8715.5 DEf 8380.95 DEf 4:6 8374.5 Gh 8035.9 Gh 8132.4 Fh 7772.28 Fh 对照 CK 6350.4 H 6064.3 H 6111.8 G 5788.68 G 平均 Mean 8648.01 8291.47 8438.11 8089.87 Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a cultivar are significantly different at the 5% and 1% probability levels, respectively. 同一品种同列数据后不同小、大写字母分别表示处理间差异达5%和1%显著水平。

表3 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的产量 Table 3 Yield of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications (kg hm-2)

2.2 机插优质食味水稻的稻米品质方差分析表明(表4和表5), 机插优质食味水稻稻米品质各指标在年份和氮肥运筹比例间均有极显著差异, 而秸秆处理下部分指标呈不显著差异, 且部分指标在两者互作间有极显著或者不显著差异, 三者互作均差异不显著。可见秸秆还田处理对稻米的加工品质影响不显著, 而年份和氮肥处理对稻米品质的各项指标的影响较大。
表4
Table 4
表4(Table 4)

表4 秸秆还田与氮肥运筹条件下优质食味稻南粳5055主要稻米品质的方差分析 Table 4 Analysis of variance of main rice quality characteristics in Nanjing 5055 under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application 变异来源 Source of variation 年份 (A) 秸秆处理 (B) 氮肥运筹比例 (C) A× B A× C B× C A× B× C 自由度 df 1 1 6 1 6 6 6 糙米率 BR 899.58* * 3.06 ns 523.83* * 0.12 ns 0.13 ns 0.09 ns 0.08 ns 精米率 MR 397.50* * 3.46 ns 498.44* * 0.05 ns 0.11 ns 0.11 ns 0.03 ns 整精米率 HMR 380.64* * 3.50 ns 603.03* * 0.41 ns 0.62 ns 0.77 ns 0.45 ns 垩白率 CP 2909.84* * 4595.34* * 1789.13* * 602.44* * 11.44* * 16.13* * 2.01 ns 垩白大小 CA 5531.88* * 3790.95* * 2987.22* * 805.87* * 21.71* * 3.72* * 0.77 ns 垩白度 CD 1742.57* * 8250.38* * 3163.12* * 285.08* * 18.34* * 28.15* * 0.66 ns 直链淀粉含量 AC 3379.68* * 3.83 ns 1782.59* * 0.02 ns 0.37 ns 1.63 ns 0.03 ns 蛋白质含量 PC 838.70* * 3248.64* * 1496.75* * 0.24 ns 0.19 ns 0.15 ns 0.11 ns 胶稠度 GC 3567.57* * 2.31 ns 1264.97* * 0.94 ns 0.26 ns 0.05 ns 0.02 F0.05 4.21 4.21 2.46 4.21 2.46 2.46 2.46 F0.01 7.68 7.68 3.56 7.68 3.56 3.56 3.56 * and * * mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: no significant difference. A: year; B:straw treatments C: ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer; BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; CP: chalkiness percentage; CA: chalkiness area; CD: chalkiness degree; AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency. * , * * 分别表示在0.05 和0.01 水平上差异显著, ns表示差异不显著(P> 0.05)。

表4 秸秆还田与氮肥运筹条件下优质食味稻南粳5055主要稻米品质的方差分析 Table 4 Analysis of variance of main rice quality characteristics in Nanjing 5055 under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application

表5
Table 5
表5(Table 5)

表5 秸秆还田与氮肥运筹条件下优质食味稻南粳46主要稻米品质的方差分析 Table 5 Analysis of variance of main rice quality characteristics in Nanjing 46 under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application 变异来源 Source of variation 年份 (A) 秸秆处理 (B) 氮肥运筹比例 (C) A× B A× C B× C A× B× C 自由度 df 1 1 6 1 6 6 6 糙米率 BR 611.71* * 2.82 ns 429.54* * 0.11 ns 0.11 ns 0.08 ns 0.06 ns 精米率 MR 337.88* * 3.18 ns 408.72* * 0.05 ns 0.12 ns 0.11 ns 0.02 ns 整精米率 HMR 285.48* * 3.22 ns 494.48* * 0.39 ns 0.60 ns 0.75 ns 0.44 ns 垩白率 CP 1978.69* * 3446.51* * 1341.85* * 543.70* * 10.24* * 14.03* * 1.82 ns 垩白大小 CA 3872.32* * 2843.21* * 2240.42* * 727.30* * 18.62* * 4.42* * 0.73 ns 垩白度 CD 1306.93* * 6187.79* * 2850.92* * 257.28* * 16.30* * 25.26* * 0.62 ns 直链淀粉 AC 2298.18* * 3.14 ns 1550.85* * 0.02 ns 0.34 ns 1.42 ns 0.04 ns 蛋白质 PC 687.73* * 2663.88* * 1302.17* * 0.22 ns 0.18 ns 0.14 ns 0.11 ns 胶稠度 GC 2675.68* * 2.13 ns 1080.52* * 0.84 ns 0.24 ns 0.04 ns 0.02 ns F0.05 4.21 4.21 2.46 4.21 2.46 2.46 2.46 F0.01 7.68 7.68 3.56 7.68 3.56 3.56 3.56 * and * * mean significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. ns: no significant difference. A: year; B:straw treatments; C: ratio of basal-tillering-fertilizer to panicle-fertilizer; BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; CP: chalkiness percentage; CA: chalkiness area; CD: chalkiness degree; AC: amylose content; PC: protein content; GC: gel consistency. * , * * 分别表示在0.05 和0.01 水平上差异显著, ns表示差异不显著(P> 0.05)。

表5 秸秆还田与氮肥运筹条件下优质食味稻南粳46主要稻米品质的方差分析 Table 5 Analysis of variance of main rice quality characteristics in Nanjing 46 under the condition of wheat residue and nitrogen fertilizer application

2.2.1 加工品质以及蒸煮食味和营养品质 由表6可知, 秸秆全量还田与秸秆未还田相比, 相同氮肥运筹下稻米的糙米率、精米率、整精米率和胶稠度没有明显的影响, 而显著增加了稻米的蛋白质含量, 表现为秸秆全量还田处理较秸秆未还田处理提高了2.74%~3.12% (南粳5055)、2.96%~3.44% (南粳46), 平均高2.96%、3.18%; 降低了直链淀粉的含量但差异不显著。可见秸秆全量还田对机插优质食味水稻的加工品质无显著影响, 但一定程度改善了稻米的营养品质。不同氮肥运筹对稻米的糙米率、精米率和整精米率均表现为, 随基蘖肥占总施氮量比例的降低逐渐增加, 处理间差异达显著或极显著水平。可见适当增加穗肥比例可以提高机插优质食味水稻的加工品质。两品种的直链淀粉含量和胶稠度除了对照不施氮肥最高外, 均随着基蘖肥比例的降低而逐渐减少; 蛋白质含量变化的趋势则相反, 不同处理间差异达显著或极显著水平。可见增加穗肥比例可显著改善稻米的营养品质。
表6
Table 6
表6(Table 6)

表6 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的加工品质以及蒸煮食味和营养品质 Table 6 Processing quality, cooking and eating and nutritional quality of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications 品种 Cultivar 处理 Treatment 糙米率 BR (%) 精米率 MR (%) 整精米率 HMR (%) 蛋白质含量 PC (%) 直链淀粉含量 AC (%) 胶稠度 GC (mm) 南粳5055 Nanjing 5055 秸秆全 量还田 Total straw returning 9:1 85.74 eGH 75.34 hG 72.03 hF 8.51 fG 13.15 cdCD 83.42 cB 8:2 86.28 dEF 75.98 gEF 72.84 fDE 8.67 eF 12.91 efEF 82.45 dC 7:3 86.78 cD 76.29 efDE 73.11 eD 8.92 dE 12.67 ghGH 80.39 eD 6:4 86.96 cCD 76.72 dC 73.76 cC 9.13 cBC 12.45 HI 78.68 gFG 5:5 87.42 bB 77.35 bcAB 74.60 abAB 9.27 bAB 12.27 78.13 hG 4:6 87.97 aA 77.68 aA 74.74 aA 9.39 aA 12.15 76.81 H 对照 CK 84.59 f 74.60 H 69.66 G 7.47 h 15.21 bB 86.1 aA 平均 Mean 86.53 76.28 72.96 8.77 12.97 80.85 秸秆 不还田 None straw returning 9:1 85.63 eGH 75.22 hG 71.79 f 8.26 gH 13.28 cC 83.25 cB 8:2 86.12 dFG 75.85 gF 72.64 gE 8.41 fG 13.02 deDE 82.31 dC 7:3 86.66 cDE 76.12 fgEF 72.93 fDE 8.65 eF 12.77 fgFG 80.55 eD 6:4 86.79 cD 76.56 deCD 73.57 dC 8.88 dDE 12.53 hiHI 79.62 fE 5:5 87.27 bBC 77.21 cB 74.43 bB 9.01 cCD 12.36 79.05 gEF 4:6 87.88 aA 77.59 abAB 74.61 abAB 9.14 bBC 12.22 76.89 H 对照 CK 84.51 f 74.51 H 69.58 G 7.25 15.48 aA 85.53 bA 平均 Mean 86.41 76.15 72.79 8.51 13.09 81.03 品种 Cultivar 处理 Treatment 糙米率 BR (%) 精米率 MR (%) 整精米率 HMR (%) 蛋白质含量 PC (%) 直链淀粉含量 AC (%) 胶稠度 GC (mm) 南粳46 Nanjing 46 秸秆全 量还田 Total straw returning 9:1 85.90 GHg 75.70 G 70.41 gF 8.19 gH 14.49 cdCD 82.03 cC 8:2 86.41 EFef 76.11 ghEF 71.34 eE 8.36 fG 14.21 eE 81.05 dDE 7:3 86.72 CDEcde 76.42 efCDE 72.12 dCD 8.59 eDE 13.85 fgFG 80.36 efEF 6:4 86.92 cBCD 76.81 cdBC 72.58 cB 8.70 cdCD 13.61 hiGHI 78.84 gHI 5:5 87.06 bcABC 77.22 abA 73.46 abA 8.84 bAB 13.36 78.12 h 4:6 87.47 aA 77.44 aA 73.63 aA 8.96 aA 13.13 76.51 对照 CK 84.39 h 74.50 H 69.36 hG 7.22 16.32 bB 85.62 aA 平均 Mean 86.41 76.31 71.84 8.41 14.14 80.36 秸秆 不还田 None straw returning 9:1 85.72 Hg 75.59 G 70.17 gF 7.94 h 14.61 cC 81.78 cCD 8:2 86.25 FGf 75.98 hFG 71.06 fE 8.12 gH 14.32 deDE 80.61 deEF 7:3 86.54 DEFdef 76.28 fgDEF 71.89 dD 8.33 fFG 13.93 fF 80.02 fFG 6:4 86.82 CDEcd 76.67 deBCD 72.43 cBC 8.42 eEF 13.71 ghFGH 79.35 gGH 5:5 86.97 cBCD 77.06 bcAB 73.27 bA 8.58 dCD 13.45 HI 78.82 gHI 4:6 87.34 abAB 77.30 abA 73.52 abA 8.68 bcBC 13.23 76.69 对照 CK 84.32 h 74.45 H 69.03 G 6.98 16.61 aA 84.12 bB 平均 Mean 86.28 76.19 71.62 8.15 14.27 80.20 Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a cultivar are significantly different at the 5% and 1% probability levels, respectively. BR: brown rice rate; MR: milled rice rate; HMR: head milled rice rate; PC: protein content; AC: amylose content; GC: gel consistency. 同一品种同列数据后不同小、大写字母分别表示处理间差异达5%和1%显著水平。

表6 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的加工品质以及蒸煮食味和营养品质 Table 6 Processing quality, cooking and eating and nutritional quality of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications

2.2.2 外观品质 由表7可知, 秸秆全量还田处理的垩白率、垩白大小和垩白度均低于相同氮肥运筹秸秆不还田处理, 且差异达到显著或极显著水平。其中南粳5055和南粳46秸秆全量还田处理比秸秆不还田处理的垩白率、垩白大小、垩白度平均低18.71%和14.24%、4.13%和3.92%、23.62%和18.71%。与秸秆未还田相比, 秸秆全量还田后相同氮肥运筹处理稻米的长宽比增加了, 但差异不显著。说明秸秆全量还田有利于机插优质食味水稻稻米外观品质的改善。不同氮肥运筹对稻米外观品质中垩白率、垩白大小以及垩白度的影响较大, 两品种的垩白率和垩白度都随基蘖肥占总施氮量比例的降低呈先增加后减小的趋势, 其中秸秆全量还田条件下, 基蘖肥与穗肥比例以7: 3处理显著大于其他处理, 在秸秆不还田条件下, 基蘖肥与穗肥比例以6: 4处理显著大于其他处理, 各处理间差异显著或极显著。基蘖肥与穗肥比例对稻米粒长和粒宽也有一定的影响, 除对照数值最小外, 均以6: 4、7: 3和8: 2处理的较大, 且无显著差异, 而对稻米长宽比影响不明, 各处理间差异不显著。说明6: 4和7: 3处理虽然增大了稻米粒长和粒宽, 但同时增加了稻米垩白, 降低了稻米的外观品质。
表7
Table 7
表7(Table 7)

表7 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的外观品质 Table 7 Appearance quality of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications 品种 Cultivar 处理 Treatment 垩白率 CP (%) 垩白大小 CA(%) 垩白度 CD (%) 长 KL (mm) 宽 KW (mm) 长/宽 L/W 南粳5055 Nanjing 5055 秸秆全 量还田 Total straw returning 9:1 13.36 hH 17.48 G 2.34 hG 4.67 cdCD 2.94 cdBC 1.59 abcAB 8:2 13.87 eE 17.91 hFG 2.48 gF 4.70 bBC 2.94 cdBC 1.60 abAB 7:3 14.98 cC 19.17 fD 2.87 cC 4.75 aA 2.96 abcAB 1.61 aA 6:4 14.56 dD 19.60 eCD 2.85 cdC 4.75 aA 2.96 abcAB 1.60 abAB 5:5 13.86 eE 20.06 dBC 2.78 deCD 4.69 bcCD 2.95 bcABC 1.59 abcAB 4:6 13.24 fF 20.44 cB 2.71 eDE 4.67 cdCD 2.94 cdBC 1.59 abcAB 对照 CK 9.05 hH 12.01 1.09 4.60 eE 2.92 dC 1.58 bcAB 平均 Mean 13.27 18.10 2.45 4.66 2.94 1.59 秸秆不还田 None straw returning 9:1 15.83 dD 18.02 hF 2.85 deD 4.66 dD 2.94 cdBC 1.58 bcAB 8:2 16.28 cC 18.57 gE 3.02 cC 4.69 bcCD 2.94 cdBC 1.59 abcAB 7:3 16.86 bB 19.85 deC 3.35 bB 4.73 aAB 2.97 abAB 1.59 abcAB 6:4 17.49 aA 20.51 cB 3.59 aA 4.75 aA 2.98 aA 1.59 abcAB 5:5 16.15 cCD 21.02 bA 3.39 bB 4.67 cdCD 2.96 abcAB 1.58 bcAB 4:6 15.76 dD 21.38 aA 3.37 bB 4.66 dD 2.95 bcABC 1.58 bcAB 对照 CK 11.48 12.56 H 1.44 H 4.58 eE 2.92 dC 1.57 cB 平均 Mean 15.69 18.84 3.00 4.68 2.95 1.58 南粳46 Nanjing 46 秸秆全 量还田 Total straw returning 9:1 20.04 hH 18.46 hH 3.70 hF 4.85 efDE 2.91 bcdABC 1.67 abcAB 8:2 20.53 gG 19.02 gG 3.90 gE 4.88 cdCD 2.91 bcdABC 1.68 abAB 7:3 21.75 dD 20.39 eE 4.43 cC 4.94 aA 2.93 abAB 1.69 aA 6:4 21.36 efEF 20.61 deDE 4.40 cdCD 4.93 aAB 2.94 abA 1.68 abAB 5:5 20.60 gG 21.09 cBC 4.34 cdeCD 4.88 cdCD 2.93 abAB 1.67 abcAB 4:6 20.06 hH 21.36 cB 4.28 deCD 4.86 defDE 2.92 abcABC 1.67 abcAB 对照 CK 15.02 12.04 1.81 G 4.79 gF 2.88 dC 1.66 bcAB 平均 Mean 19.91 19.00 3.84 4.88 2.92 1.67 秸秆 不还田 None straw returning 9:1 22.67 eE 19.29 fG 4.37 efD 4.84 fE 2.92 abcABC 1.66 bcAB 8:2 23.08 dD 19.87 fF 4.59 dC 4.87 deCDE 2.92 abcABC 1.67 abcAB 7:3 24.13 bB 20.97 cD 5.06 cB 4.90 bcBC 2.94 abA 1.67 abcAB 6:4 24.83 aA 21.46 bB 5.33 aA 4.92 abAB 2.95 aA 1.67 abcAB 5:5 23.63 cC 22.07 aA 5.22 abAB 4.86 defDE 2.93 abAB 1.66 bcAB 4:6 23.02 dD 22.25 aA 5.12 bcB 4.86 defDE 2.92 abcABC 1.66 bcAB 对照 CK 17.65 12.36 2.18 G 4.78 gF 2.89 cdBC 1.65 cB 平均 Mean 17.65 19.75 4.56 4.86 2.92 1.66 Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a variety are significantlydifferent at the 5% and 1% probability levels, respectively. CP: chalkiness percentage; CA: chalkiness area; CD: chalkiness degree; KL: kernel length; KW: kernel width; L/W: ratio of length/width of kernel. 同一品种同列数据后不同小、大写字母分别表示处理间差异达5%和1%显著水平。

表7 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的外观品质 Table 7 Appearance quality of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications

2.2.3 食味品质 由表8可知, 秸秆全量还田与秸秆未还田相比, 相同氮肥运筹下香气、光泽、完整性、味道、口感和食味值差异不显著, 但口感和食味值均有所提高。其中南粳5055和南粳46食味值秸秆全量还田处理比秸秆不还田处理提高了2.89%~3.81%和2.27%~3.49%, 平均提高3.26%和2.85%。可见秸秆全量还田显著提高稻米的食味值。不同氮肥运筹对两品种的食味品质的影响达到显著或极显著水平。除了完整性随着基蘖肥占总施氮量比例的降低而增加外, 香气、光泽、味道、口感以及食味值均呈递减趋势。因此, 适当减少穗肥施用比例比较有利于稻米食味品质的提高。
表8
Table 8
表8(Table 8)

表8 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的食味品质 Table 8 Eating quality of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications 品种 Cultivar 处理 Treatment 香气 Aroma 光泽 Gloss 完整性 Integrity 味道 Taste 口感 Mouthfeel 食味值 Comprehensive 南粳5055 Nanjing 5055 秸秆全量 还田 Total straw returning 9:1 6.62 bBC 6.00 cB 7.29 gG 6.52 bB 6.53 cB 73.71 cBC 8:2 6.54 bCD 5.80 dCD 7.35 fFG 6.45 cC 6.47 cdB 72.73 dC 7:3 6.41 cdDE 5.67 efDEF 7.43 deEF 6.37 dD 6.27 eC 71.24 efDE 6:4 6.34 defEF 5.58 fgEFG 7.49 cCDE 6.30 eDE 6.10 fgDE 70.20 gE 5:5 6.25 efgFG 5.46 hiGHI 7.55 bBCD 6.22 fF 5.89 hF 68.33 F 4:6 6.17 gG 5.39 HI 7.63 aAB 6.12 gG 5.71 GH 66.48 G 对照 CK 6.79 aA 6.86 aA 7.18 Hh 6.76 aA 7.12 aA 77.16 aA 平均 Mean 6.45 5.83 7.42 6.39 6.30 71.41 CV (%) 3.35 8.60 2.11 3.29 8.37 4.97 秸秆不 还田 None straw returning 9:1 6.60 bBC 5.91 cBC 7.28 gG 6.53 bB 6.49 cdB 71.59 dCD 8:2 6.52 bcCD 5.73 deDE 7.35 fFG 6.45 cC 6.42 dB 70.68 eDE 7:3 6.42 cdDE 5.61 fgEFG 7.42 eEF 6.36 dDE 6.19 efCD 69.16 fgFG 6:4 6.36 deEF 5.54 ghFGH 7.48 cdDE 6.29 eE 6.04 gE 68.13 hG 5:5 6.24 fgFG 5.40 HI 7.57 bABC 6.21 fF 5.82 hFG 65.83 4:6 6.16 gG 5.34 7.65 aA 6.14 gG 5.62 H 64.25 对照 CK 6.73 aAB 6.75 bA 7.12 h 6.81 aA 7.01 bA 74.45 bB 平均 Mean 6.43 5.75 7.41 6.40 6.23 69.15 CV (%) 3.12 8.30 2.42 3.50 7.45 5.13 南粳46 Nanjing 46 秸秆全量 还田 Total straw returning 9:1 6.83 bBC 6.38 cC 7.16 gF 6.76 bB 6.94 bB 77.88 bcB 8:2 6.75 cCD 6.23 deD 7.23 fEF 6.62 cCD 6.81 cdCD 77.09 cBC 7:3 6.69 dDE 6.06 fEF 7.31 deDE 6.55 dCDE 6.57 eE 75.61 dD 6:4 6.63 dE 5.90 gGH 7.37 dCD 6.51 dE 6.45 fEF 74.43 efDE 5:5 6.50 efF 5.79 hiHI 7.45 bcAB 6.41 eF 6.29 ghGH 72.06 gG 4:6 6.44 fF 5.69 7.55 aA 6.33 fF 6.14 70.27 hH 对照 CK 6.99 aA 7.12 aA 6.98 hG 6.95 aA 7.43 aA 80.84 aA 平均 Mean 6.69 6.17 7.29 6.59 6.66 75.45 CV (%) 2.63 7.26 2.43 2.98 6.09 4.75 秸秆不 还田 None straw returning 9:1 6.85 bB 6.32 cdCD 7.17 fgF 6.75 bB 6.89 bcBC 75.93 cdB 8:2 6.76 cCD 6.19 eDE 7.23 fEF 6.63 cC 6.75 dD 75.38 dBC 7:3 6.68 dDE 6.01 fFG 7.30 eDE 6.57 cdCDE 6.48 fEF 73.71 efDE 6:4 6.64 dE 5.82 ghHI 7.36 deD 6.52 dDE 6.39 fgFG 72.40 gE 5:5 6.52 eF 5.73 hi 7.47 cBC 6.40 eF 6.20 hiHI 69.97 hFG 4:6 6.47 efF 5.64 7.53 abAB 6.31 fF 6.08 67.90 H 对照 CK 6.96 aA 6.98 bB 7.02 hG 6.96 aA 7.35 aA 78.28 bA 平均 Mean 6.70 6.10 7.30 6.59 6.59 73.37 CV (%) 2.62 7.56 2.43 3.29 6.65 4.92 Values followed by different lowercase and capital letters with in a column and a cultivar are significantly different at the 5% and 1% probability levels, respectively. 同一品种同列数据后不同小、大写字母分别表示处理间差异达5%和1%显著水平。

表8 秸秆还田与氮肥运筹下机插优质食味水稻的食味品质 Table 8 Eating quality of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications

从变异系数来看, 两品种不同氮肥运筹间光泽最大, 其次是口感、食味值, 最小的是完整性。说明氮肥运筹对机插优质食味水稻的光泽、口感和食味值的影响程度较大。南粳46的食味值略大于南粳5055, 而其食味值变异系数小于南粳5055, 可见氮肥运筹比例对南粳5055食味值的影响略大于南粳46。
2.3 机插优质食味水稻的RVA谱特征值淀粉RVA谱特性是反映稻米食味性的重要指标。一般而言, 食味品质较好的品种一般具有较大的崩解值和较低的消减值。由表9可知, 相同氮肥运筹处理下, 秸秆全量还田对热浆黏度、最终黏度、峰值时间和糊化温度无明显影响。秸秆全量还田处理的峰值黏度、崩解值均大于相同氮肥运筹秸秆不还田处理, 分别增大0.85%~1.15% (南粳5055)和0.88%~0.96% (南粳46)、1.62%~2.38%和2.00%~ 3.02%, 其中秸秆全量还田处理的崩解值较相同氮肥运筹秸秆不还田处理的差异显著或极显著。秸秆全量还田处理的消减值均低于相同氮肥运筹秸秆不还田处理且差异显著或极显著, 分别降低了3.19%~ 4.02% (南粳5055)和3.52%~4.13% (南粳46)。说明秸秆全量还田有利于增大峰值黏度、崩解值和降低消减值, 改善机插优质食味水稻的食味品质。不同氮肥运筹对两品种的RVA谱特征值影响较大。其中不同处理的稻米峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度, 除对照不施氮肥处理最大外, 均随基蘖肥占总施氮量比例的降低而逐渐减小, 各处理间差异显著或极显著。而消减值的变化则相反, 处理间差异显著或极显著。峰值时间在各处理间差异不显著, 7: 3和6: 4处理的数值略大, 糊化温度随基蘖肥占总施氮量比例的降低而逐渐增加, 但其变异系数值较小。两品种不同氮肥运筹间消减值的变异系数较其他RVA谱特征值均大, 说明氮肥运筹对机插优质食味水稻RVA谱特征值中消减值的影响较大。
表9
Table 9
表9(Table 9)

表9 秸秆还田与氮肥运筹下优质食味水稻的RVA谱特征值 Table 9 RVA profile characteristics of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications

表9 秸秆还田与氮肥运筹下优质食味水稻的RVA谱特征值 Table 9 RVA profile characteristics of mechanical transplanting japonica rice with good taste quality under straw returning and different nitrogen applications

3 讨论3.1 秸秆全量还田与氮肥运筹对机插优质食味水稻产量的影响关于秸秆还田对水稻产量的影响, 前人进行了大量研究, 但研究结果不尽一致。袁玲等^[6]、叶文培等^[12]认为, 秸秆还田能提高水稻产量5%~10%。陈新红等^[13]、徐国伟等^[14]认为秸秆还田对水稻产量的影响不显著。关于氮肥运筹对水稻产量的影响, 胡雅杰等^[15]研究认为, 基蘖氮肥: 穗氮肥=7: 3时可显著增加穗数而提高机插超级粳稻产量; 王建明等^[11]研究认为, 基蘖肥: 穗肥比例为7: 3~8: 2时, 可以保证足穗与高产。本研究则认为, 秸秆全量还田具有一定的增产效应, 但增产是否显著与基蘖肥与穗肥的氮肥运筹比例关系密切, 当基蘖肥与穗肥的氮肥运筹比例为7: 3时, 南粳5055、南粳46的增产幅度最大, 分别达12.14%和10.70%, 并极显著高于其他处理; 但当氮肥运筹比例为6: 4、5: 5、4: 6时, 增产效应则不显著。这可能是由于水稻生育前期秸秆腐烂与水稻生长争氮, 如前期施氮比例过小, 则易因氮素供应不足而抑制水稻分蘖, 影响水稻中后期生长与高产, 而适当提高前期氮肥施用比例及施用量, 能较好协调秸秆腐烂与水稻生长争氮, 确保水稻分蘖早发稳发, 实现预期穗数, 并协调足穗与大穗的矛盾, 获得高产。但本试验是在秸秆还田量为6.0 t hm^-2的条件下进行的, 秸秆还田量增加或者减少, 以及土壤养分背景值是否会影响氮肥运筹对秸秆还田水稻产量形成的效应, 这方面仍待进一步深入研究。
3.2 秸秆全量还田与氮肥运筹对机插优质食味水稻稻米加工、外观品质和营养品质的影响刘世平等^[16]和葛立立等^[17]研究认为, 秸秆还田后能降低垩白率、垩白大小和垩白度, 提高稻米的糙米率、精米率和整精米率, 改善稻米的加工品质和外观品质。有研究表明, 在籽粒灌浆期间, 由于胚乳细胞充实所需要的养分是由背部维管束通过珠心表皮和糊粉层传送的, 因此距离背部远的腹部的胚乳细胞易充实不良, 而形成腐白米, 而颖果中部的胚乳细胞也因其距离糊粉层远而充实不好, 形成芯白米^[18], 秸秆全量还田后, 在颖花发育期因稻田秸秆养分的供应导致垩白度下降。本试验表明, 秸秆全量还田较秸秆未还田, 显著或极显著地改善了稻米的外观品质, 即稻米的垩白率、垩白大小以及垩白度降低, 平均分别降低18.71% (南粳5055)和14.24% (南粳46)、4.13%和3.92%、23.62%和18.71%, 长宽比略有增加。我们认为, 秸秆还田对稻米垩白的影响可能主要与籽粒灌浆的氮碳物质供应与灌浆动态改变等因素有关。而糙米率、精米率和整精米率没有显著的变化, 这与前人的结果略有不同, 可能因为秸秆还田量不同和下茬水稻品种不同, 有关秸秆全量还田改善稻米外观品质的机制有待进一步探究。稻米的蛋白质是理想的植物蛋白, 易被人体吸收, 是稻米营养品质的主要指标。严奉君等^[19]研究表明, 秸秆还田能增加稻米蛋白质含量。本试验结果与前人结果相似, 秸秆全量还田能显著或极显著提高蛋白质含量。
合理的氮肥运筹能更显著提高稻米的品质^{[20, 21, 22]}。Wopereis-Pura等^[21]研究认为多施穗肥可以显著提高稻米的加工品质。本研究结果也表明随着穗肥占总施氮量比例的增加, 机插优质食味水稻的糙米率、精米率及整精米率呈增加趋势。说明提高穗肥占总施氮量的比例能显著改善稻米的加工品质。刘立军等^[22]研究认为氮肥后移比重的增加并不会增加稻米的垩白率, 但垩白度变大。本试验结果与前人有所差异, 这可能与选用的品种特性不同有关, 表现为垩白率和垩白度随穗肥占总施氮量比例的增加先增加后减小, 而垩白大小逐渐增加。秸秆全量还田以产量最高处理7: 3的垩白率和垩白度最大, 显著大于其他处理。潘圣刚等^[20]研究认为提高穗肥在总施氮量中的比例, 蛋白质含量显著提高。本研究结果与其一致。说明提高穗肥占总施氮量的比例, 能够显著提高机插优质食味水稻的稻米营养品质。
3.3 秸秆全量还田与氮肥运筹对机插优质食味水稻稻米蒸煮食味品质的影响有关秸秆全量还田对稻米食味品质的影响尚缺乏系统性报道。季红娟等^[23]认为, 秸秆还田能显著降低直链淀粉含量, 增加胶稠度。本研究则表明秸秆全量还田处理的直链淀粉含量较相同氮肥运筹秸秆不还田处理略低但差异不显著, 而胶稠度无明显变化, 这可能与供试品种的选择有关。本研究发现, 相同氮肥运筹下的秸秆全量还田较秸秆未还田的, 食味值有显著提高, 分别提高了2.89%~3.81%和2.27%~3.49%。但本试验秸秆还田量单一(6.0 t hm^-2), 要想更科学和显著地提高稻米食味值或许与秸秆还田量和还田深度有关, 这有待进一步探究。淀粉RVA谱特性是评价稻米品质的重要指标, 与蒸煮食味品质密切相关。徐国伟等^[14]研究认为秸秆还田后最高黏度与崩解值均有所增加, 而消减值变小。这样米饭冷热均较软而黏, 适口性好^[24]。本研究结果基本与前人一致, 秸秆全量还田处理的峰值黏度、崩解值均大于相同氮肥运筹秸秆不还田处理, 平均分别增大1.05% (南粳46)和0.91% (南粳46)、2.08%和2.43%, 其中秸秆全量还田处理的崩解值较相同氮肥运筹秸秆不还田处理的差异显著或极显著, 而消减值平均分别降低3.69%和3.89%。说明秸秆全量还田能显著或极显著地增大崩解值和降低消减值从而有效提高稻米的食味品质。本试验还发现不同氮肥运筹比例对稻米的蒸煮食味品质影响显著, 稻米米饭的食味值中除了完整性随基蘖肥所占比例的降低而增加外, 其余指标均呈递减趋势, 处理间差异显著或极显著; 稻米的RVA值中峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度均随基蘖肥占总施氮量比例的降低而减小, 而消减值则相反, 且处理间差异显著。因此秸秆全量还田配以较低的穗肥施用比例比较有利于优质食味品质的提高, 但过低的穗肥施用比例不利于水稻高产的形成, 其中南粳5055最佳食味品质处理为基蘖肥与穗肥比例9: 1, 其产量比最高产处理(7: 3)低14.9%~15.7%, 南粳46则低13.4%~13.6%, 而南粳5055最高产处理(7: 3)的水稻食味品质与8: 2处理没有极显著差异, 南粳46最高产处理(7: 3)的食味品质与8: 2处理虽有显著差异, 但8: 2处理与9: 1处理差异不显著, 8: 2处理的产量也达9000 kg hm^-2以上的高产水平, 9: 1处理的产量却显著低于8: 2处理。因此, 基蘖肥与穗肥比例为7: 3或8: 2时可以协调优质食味水稻高产优质生产。

4 结论秸秆全量还田与氮肥运筹对机插优质食味水稻的产量及稻米品质均有显著影响。与秸秆不还田相比, 秸秆全量还田处理平均增产5.04% (南粳5055)、4.64% (南粳46), 当基蘖氮肥与穗氮肥为7: 3时产量最高, 且显著高于秸秆不还田最佳氮肥运筹处理(6: 4), 分别高7.70% (南粳5055)、6.25% (南粳46)。秸秆全量还田显著改善了稻米的外观品质和营养品质, 并对稻米蒸煮食味品质有一定提高。在氮肥运筹方面, 提高穗肥占总施氮量的比例可以显著改善稻米的加工和营养品质, 能提高整精米率, 但同时增加了稻米垩白, 降低了稻米外观品质, 且稻米的蒸煮食味品质也有所下降。秸秆全量还田配以基蘖肥与穗肥比例为7: 3或8: 2的氮肥运筹模式, 能协调优质食味水稻高产优质生产。
The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。


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