氮素對稻米品質(zhì)的影響及其理化基礎(chǔ)研究.pdf

1、我國的水稻生產(chǎn)正面臨兩個(gè)重要挑戰(zhàn)。人口不斷增長，稻田面積日趨縮減使穩(wěn)定提高水稻產(chǎn)量成為本世紀(jì)上半葉我國水稻生產(chǎn)的最重要目標(biāo)。另一方面，我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，對稻米品質(zhì)提出了更高的要求。然而，以肥水高投入為主要特征的現(xiàn)代稻作方式在實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)的同時(shí)，對稻米品質(zhì)產(chǎn)生了嚴(yán)重的負(fù)面影響。開展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的稻作理論與技術(shù)研究對于提升我國稻作水平，增加優(yōu)質(zhì)米供應(yīng)具有重要意義。
　　 在眾多植物必需營養(yǎng)元素中，氮素對水稻產(chǎn)

2、量的效應(yīng)最大，施用氮素已成為生產(chǎn)上最主要的增產(chǎn)措施。大量研究表明，氮素對稻米品質(zhì)也具有重要影響，但在氮素效應(yīng)的性質(zhì)（增益或惡化）和大小上，現(xiàn)有研究存在明顯分歧，這主要與品種基因型、氮素用量和運(yùn)籌以及栽培環(huán)境有關(guān)。水稻優(yōu)質(zhì)栽培的施氮技術(shù)研發(fā)因而長期停滯不前。為此，本研究利用不同類型的代表性品種，采用更多因子組合的氮素處理以及進(jìn)行多年的田間試驗(yàn)，以期系統(tǒng)研究氮素對稻米品質(zhì)的效應(yīng)及其理化基礎(chǔ)，為高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)的稻作理論和技術(shù)研發(fā)提供理論依據(jù)。

3、
　　 田間試驗(yàn)在南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江寧試驗(yàn)基地(2007、2008)和丹陽試驗(yàn)基地(2009、2010)進(jìn)行，以旱豐9號、徐稻4號、寧粳2號、武育粳3號、寧粳l號和武運(yùn)粳7號等6個(gè)在生育期、穗型和食味品質(zhì)上差異明顯的粳稻品種為材料，設(shè)置低肥、中肥和高肥等3個(gè)氮素用量以及兩個(gè)基、穗肥配（8:2和5:5）共7個(gè)氮素處理，系統(tǒng)分析了水稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素以及稻米碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)等指標(biāo)，測定了淀粉、蛋白質(zhì)、氨基酸和礦質(zhì)元素等稻米品

4、質(zhì)相關(guān)主要的化學(xué)組分以及糊化溫度、崩解值等淀粉理化特性。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)在產(chǎn)量上：隨著施氮量的增加，稻谷產(chǎn)量提高。氮素對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響主要表現(xiàn)為增加穗數(shù)，其次是增加了穗粒數(shù)，而結(jié)實(shí)率下降，對千粒重影響較小。在產(chǎn)量對氮素的響應(yīng)上存在顯著的基因型差異，武育粳3號、徐稻4號和武運(yùn)粳7號在產(chǎn)量對氮素的響應(yīng)上較為穩(wěn)定，而寧粳2號、早豐9號和寧粳1號產(chǎn)量則對氮素較為敏感，但大穗型和小穩(wěn)型品種之間在氮素響應(yīng)上并無顯著差異。

5、品種基因型在產(chǎn)量上的差異以不施氮最明顯，但隨著施氮量的增加，這種差異有減小趨勢。
　　 (2)在碾米品質(zhì)上：整精米率隨施氮量的增加呈現(xiàn)下降趨勢，但未達(dá)顯著水平。中氮處理下，增加穗肥比例顯著提高了武運(yùn)粳7號的出糙率和精米率，但高氮處理下穗肥比例增加則導(dǎo)致寧粳l號精米率顯著下降，對其余品種無顯著影響。碾米品質(zhì)呈現(xiàn)顯著的基因型差異：糙米率以武育粳3號最高，武運(yùn)粳7號最低；精米率和整精米率以寧粳2號最高，武運(yùn)粳7號最低。
　　

6、(3)在外觀品質(zhì)上：隨施氮量的增加，完善米率增加；心白米率和背白米率下降，青米率增加，腹白米率、乳白米率和其他類型米率無顯著變化；外觀品質(zhì)一定程度上得到改善。4個(gè)品種中寧粳1號的心白米率、背白米率和乳白米率最高；武育粳3號腹白米率和其他類型米率最高；武運(yùn)粳7號的青米率最高；寧粳2號的心白米率、腹白米率和乳白米率最低；武運(yùn)粳7號的背白米率和其他類型米率最低；武育粳3號的青米率最低。施氮顯著提高了寧粳1號的腹白米率，不利于其外觀品質(zhì)的改善。

7、
　　 (4)在食味品質(zhì)上：增施氮素和增加穗肥比例均使稻米的食味評分下降。優(yōu)質(zhì)品種武育粳3號評分較低，而武運(yùn)粳7號食味品質(zhì)相對較差，但評分較高，表明以直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量高低來評價(jià)稻米食味品質(zhì)存在局限性。
　　 (5)．在籽粒主要生化組分含量上：隨施氮量的增加，精米中支鏈淀粉含量下降，直鏈淀粉無顯著變化，總淀粉含量下降，直支比增加。糙米和精米中蛋白質(zhì)含量增加，尤其是谷蛋白含量增加顯著；醇溶蛋白與谷蛋白比值下降；球蛋白和醇

8、溶蛋白分布增加，而清蛋白和谷蛋白分布無明顯變化；施氮提高稻米蛋白質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)。糙米中植酸含量下降。糙米和精米中17種氨基酸含量呈增加趨勢，MN55處理高于MN82處理，但未達(dá)顯著水平。大穗型品種徐稻4號、寧粳2號和武運(yùn)粳7號對氮素效應(yīng)更為敏感，蛋白質(zhì)分布的變異系數(shù)較大，而小穗型品種早豐9號、武育粳3號和寧粳l號蛋白質(zhì)分布相對穩(wěn)定。
　　 (6)在籽粒礦質(zhì)元素積累上：氮素效應(yīng)對糙米中大量元素?zé)o顯著影響，但隨著氮素水平的提高，糙米Ca

9、呈現(xiàn)上升趨勢，而Mg和Na含量呈現(xiàn)下降趨勢。氮素對糙米中微量元素含量具有顯著影響，特別是具有顯著的抑制Zn積累效應(yīng)。氮素效應(yīng)對精米中微量元素影響顯著，促進(jìn)了Fe和Mn的積累，抑制了Zn的積累。大量元素和微量元素對氮素的響應(yīng)上存在顯著基因型差異，但這種基因型差異在年際之間變化較大。
　　 (7)在淀粉理化特性上：隨施氮量的增加，淀粉RVA譜線呈下降趨勢。RVA特征值中，峰值年度、熱漿黏度、冷膠黏度和回復(fù)值下降，糊化溫度增加，崩解值

10、在2008年和2009年下降，而在2010年略有增加；消減值隨施氮量的增加呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。食味品質(zhì)較好的武育粳3號峰值黏度和崩解值較高，回復(fù)值和糊化溫度較低；食味品質(zhì)較差的武運(yùn)粳7號則相反。消減值對氮素的響應(yīng)存在顯著基因型差異且年際間變化較大。
　　 基于以上研究結(jié)果，增施氮素在提高產(chǎn)量的同時(shí)，對稻米碾磨品質(zhì)和蒸煮，食味品質(zhì)具有顯著的負(fù)面效應(yīng)。因此，急需加強(qiáng)高氮投入下稻米品質(zhì)變劣的生理生化機(jī)制研究，借以發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的稻