滨海稻区氮高效食味优良粳稻品种鉴选

吕小红 马畅 王宇 杜萌 隋鑫 任海 付立东 李旭 王志兴 全革 刘琳琳

摘要：针对滨海稻区过度施用化肥和氮肥利用效率较低的生产实际问题，采用3年大田试验研究不同水稻品种对氮肥的响应，以产量作为评价指标划分供试水稻品种氮效率类型，筛选出氮高效品种，在此基础上结合食味品质鉴选出氮高效食味优良粳稻品种。2016—2017年试验主要测定产量及其构成，以产量为评价指标将参试品种划分为双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型。2018年试验主要测定产量、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力、食味值，兼顾这些指标，最终鉴选出食味优良、氮高效水稻品种（系）6个：盐丰47、盐粳22、盐粳765、盐粳1402、ys28、ys24。其中，盐丰47为双高效型食味优良品种，即在低氮、高氮条件下其食味、氮肥利用率均较高;盐粳22、盐粳765为低氮高效型食味优良品种，即在低氮条件下其食味、氮肥利用率较高;盐粳1402、ys28、ys24为高氮高效型食味优良品种（系），即在高氮条件下其食味、氮肥利用率较高。这6个品种（系）可作为滨海稻区氮高效食味优良粳稻品种选择而在生产中应用，为滨海盐碱稻区提质增效、改善品质提供品种支撑。

关键词：粳稻;氮高效;食味;产量

中图分类号： S511.2+20.33  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2022）09-0089-07

绿色革命使水稻产量大幅度提高，但導致了化肥尤其是氮肥施用量的急剧增加，早在2007年，与之前的40年相比，世界粮食的总产量翻了一番，而氮肥的使用量却增加了7倍[1]。氮肥的大量施用不仅增加了农民的负担，同时也给环境带来了严重污染，比如江河湖泊富营养化、温室气体的过量释放等[2]。而培育氮高效水稻品种是减少氮肥相对投入的有效措施，同时也是农民增收、生态环境可持续发展的迫切需要，尤其是在那些缺乏田间氮肥有效管理策略的地区[3]。生产上玉米种植面积的高速增长严重挤压了水稻的种植面积，这意味着稻谷产量的增长必须以提高单产为主要途径[4-5]。作物品种的改良、养分管理技术的改善、土壤基础肥力的提升均对提高水稻单产水平起到了较大的推动作用，施氮是影响水稻产量最直接的农艺措施。随着国家经济和社会的发展，人们对适口性好的优质大米要求越来越高，优质食味水稻品种的培育和发展已成为研究热点。滨海稻区作为辽宁省水稻主产区，当前尚缺乏此方面的系统研究，特别是氮高效与食味优良相结合的研究更加少见。本研究以在滨海稻区广泛种植的水稻品种、稳定品系共98个品种（系）为试材，采用多年大田试验研究不同粳稻品种对氮肥的响应，用产量指标评价供试水稻品种氮效率类型，筛选出氮高效品种，在此基础上结合食味品质鉴选出氮高效食味优良粳稻品种，以期为粳稻优质高效育种和提质增效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在辽宁省盘锦市大洼区唐家镇盐碱地所实验基地（地理位置44.04°N，122.19°E）进行，供试土壤为滨海盐渍型水稻土，0～20 cm耕层土壤理化性质：有机质含量为2.48%，碱解氮含量为 83.58 mg/kg，有效磷含量为40.09 mg/kg，速效钾含量为 249.96 mg/kg，全盐质量分数为0.20%，pH值为7.74。

1.2 试验材料

2016年选用辽宁省盐碱地利用研究所、辽宁省水稻研究所、沈阳农业大学水稻研究所选育的在滨海稻区广泛种植的水稻品种、稳定品系共98个品种（系）为试材，2017年选择2016年初步筛选出的各类型代表性品种（系）及新增稳定品系共48份材料，2018年以2017年筛选出的24个品种（系）为材料。

1.3 试验设计

2016、2017年试验设低氮（N含量为 105 kg/hm2）、高氮（N含量为210 kg/hm2）2个处理，供试品种（系）顺序排列，重复2次。小区长 4.0 m，宽1.2 m，面积4.8 m2。行穴距30 cm×18 cm，每穴3～5株。氮肥按基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥=5 ∶3 ∶2 分施，其中“大地丰”缓混肥（N、P 2O 5、K 2O含量分别为28%、18%、8%）做基肥，尿素（含纯氮46%）做为追肥分别在插秧后2叶龄期和倒4叶龄期施入。磷肥、钾肥作为基肥一次性施入，施用量为P 2O 5 108 kg/hm2，K 2O 48 kg/hm2。不同施肥区之间筑高 30 cm、宽40 cm田埂。

2018年试验采用裂区设计，施氮水平为主区，品种为副区，重复3次。设零氮（0 kg/hm2）、低氮（10 kg/hm2）、中氮（13 kg/hm2）、高氮（16 kg/hm2）4个施氮水平，行穴距为30 cm×18 cm，每穴3～5株。小区长4 m、宽1.8 m，面积7.2 m2。主区四周筑高30 cm、宽40 cm田埂。氮肥分基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥=70 ∶16 ∶14分施，其中“大地丰”缓混肥做基肥，尿素做为追肥分别在插秧后2叶龄期和倒4叶龄期施入。磷肥、钾肥作为基肥一次性施入，施用量为P 2O 5 108 kg/hm2，K 2O 48 kg/hm2。

1.4 样品采集与测定方法

1.4.1 产量及产量构成

在水稻成熟期，每小区选取有代表性的3个测产点，每点取1 m2实收测产。每小区选取均匀5穴，测量每穴穗数、每穗实粒数、每穗秕粒数、千粒质量。

1.4.2 稻米食味值

脱粒测产后留取稻谷样品进行碾磨，用RCTA11A米粒食味仪、STA1B米饭食味计测定各品种（系）的食味值。

2 数据分析

运用Microsoft Excel 2010、DPS 7.05、SPSS 21.0软件进行数据分析。

3 结果与分析

3.1 2016年氮高效粳稻筛选

3.1.1 低氮处理对水稻产量的影响

由表1可知，在低氮条件下，供试的98个品种（系）产量为6 252.0～9 109.5 kg/hm2，平均产量为（简称CK1）8 345.10 kg/hm2。比CK1减产的品种（系）有35个，减产幅度为0.0～25.0%;比CK1增产的品种（系）有63个，增产幅度为0.4%～9.2%，增产幅度5%以上的品种（系）有18个，分别为sw1、cg38、ys5、ys29、sw4、ys24、sw5、sw3、sw18、ys27、ys30、sw10、盐粳933、cg40、sw24、cg30、盐粳22、cg39。上述18个品种株高、穗长、穗数、颖花量、成粒数、结实率、千粒质量平均值分别为95.91 cm、16.43 cm、273.9万穗/hm2、32 742.9万朵/hm2、111.68粒/穗、93.39%、28.78 g，比该处理98个品种（系）平均株高、穗长、穗数、颖花量、成粒数、结实率、千粒质量分别增加了-1.1%、0.4%、3.7%、6.5%、1.4%、0.9%、0.8%。单位面积收获的穗数及颖花量增加是其增产的主要原因。

3.1.2 高氮处理对粳稻产量的影响

由表1可知，在高氮条件下，供试的98个品种（系）产量为6 847.5～10 114.5 kg/hm2，平均产量为（简称CK2） 9 200.55 kg/hm2。比CK2减产的品种（系）有43个，减产幅度为0.0～25.5%;比CK2增产的品种（系）有55个，增产幅度为0.1%～10.0%，增幅5%以上的品种（系）有27个，分别是cg30、盐粳33、盐粳218、盐粳933、ys28、cg31、zs10、ys24、sw10、sw24、ys5、cg39、sw15、鹽粳939、ys27、cg34、sw12、sw3、ys4、ys31、盐粳22、盐丰47、ys7、ys29、ys1、ys33、ys30。上述27个品种（系）株高、穗长、穗数、颖花量、成粒数、结实率、千粒质量平均值分别为106.2 cm、16.9 cm、352.95万穗/hm2、37 152.0万朵/hm2、102.9粒/穗、89.9%、26.5 g，比该处理98个品种（系）平均株高、穗长、穗数、颖花量、成粒数、结实率、千粒质量分别增加了-1.3%、1.2%、4.6%、8.6%、2.0%、-1.7%、-0.5%。单位面积收获穗数及颖花量的增加是其增产的主要原因。

3.1.3 不同类型粳稻划分

依据参试品种在低氮、高氮 2 种施氮水平下的产量差异，可将其分为双高效型、高氮高效型、低氮高效型和双低效型等 4 种类型[6-8]。参试的98个品种（系）可划分为以下4种类型（图1）。

（1）双高效型，在低氮和高氮水平下的产量均高于其平均值，包括ys1、ys2、ys4、ys5、ys8、ys18、ys24、ys25、ys26、ys27、ys29、ys30、ys31、cg22、cg24、cg27、cg29、cg30、cg31、cg32、cg33、cg34、cg38、cg39、cg40、sw1、sw2、sw3、sw4、sw5、sw6、sw7、sw10、sw12、sw13、sw15、sw18、sw19、sw23、sw24、zs10、盐丰47、盐粳218、盐粳939、盐粳22、盐粳933、盐粳927、盐粳456等48 个品种（系）;（2）低氮高效型，在低氮水平下的产量高于其平均值，高氮水平下则相反，包括ys6、ys10、ys19、ys21、ys22、ys32、cg25、cg35、cg37、sw8、sw11、sw14、sw21、北粳2号、辽粳401、ZS6等16 个品种（系）;（3）高氮高效型，在高氮水平下的产量高于其平均值，低氮水平下则相反，包括ys7、ys23、ys28、ys33、北粳1号、zs14、ND和盐粳33等8 个品种（系）;（4）双低效型，在低氮和高氮水平下的产量均低于其平均值，包括ys3、ys9、ys11、ys12、ys13、ys14、ys15、ys16、ys17、ys34、ys35、ys36、cg21、cg23、cg26、cg36、sw9、sw16、sw17、sw20、sw22、千重浪2号、沈农9903、沈农986、盐粳66、盐粳237等26个品种（系）。

3.2 2017年氮高效粳稻筛选

3.2.1 低氮处理对水稻产量的影响

由表2可知，在低氮处理下，供试品种（系）产量平均产量表现为 6 186.15～10 206.45 kg/hm2，变异系数为10.34%，平均产量（简称CK3）为8 647.35 kg/hm2。供试的48个品种（系）中，比CK3减产的有24个品种，减产幅度为0.05%～28.46%。比CK3增产的有24个品种（系），增产幅度为0.27%～18.03%，其中比CK3增产5%以上的有盐粳22、cg31、sw15、cg34、sw12、cg30、ys5、盐粳164、ys4、ys24、ys31、盐粳468、sw1、sw10、盐粳933、 ys27、盐丰47等17个品种（系）。上述17个品种（系）株高、穗长、穗数、成粒数、千粒质量、结实率、颖花数、单产分别为 98.79 cm、15.28 cm、326.18万穗/hm2、113.44粒/穗、27.46 g、94.78%、38 882.7万朵/hm2、9 591.3 kg/hm2，比总体平均株高、穗长、穗数、成粒数、千粒质量、结实率、颖花数、产量分别增加了1.90%、0.34%、-0.02%、8.39%、0.95%、-0.14%、8.60%、10.92%，成粒数和颖花量增加是其增产的主要原因。

3.2.2 高氮处理对粳稻产量的影响

在高氮处理下，供试品种（系）产量表现为8 559.9～11 728.05 kg/hm2，变异系数为7.04%，平均产量（简称CK4）为10 277.4 kg/hm2。供试的48个品种（系）中，比CK4减产的有20个品种，减产幅度为1.57%～16.71%。比CK4增产的有28个品种（系），增产幅度为0.05%～14.12%，其中比CK4增产5%以上的有cg31、sw15、sw12、cg30、cg34、ys5、sw3、富友33、ys4、sw1、盐丰47、ys16H302、ys30、sw4共14个品种（系）。上述14个品种（系）株高、穗长、穗数、成粒数、千粒质量、结实率、颖花数、单产平均值分别为102.62 cm、15.45 cm、391.44万穗/hm2、111.26粒/穗、26.85 g、93.73%、46 249.35万朵/hm2、11 072.55 kg/hm2，比总体平均株高、穗长、穗数、成粒数、千粒质量、结实率、颖花数、产量分别增加了-0.29%、-1.50%、4.76%、2.37%、-0.42%、-0.82%、7.84%、7.74%，颖花量、成粒数和收获穗数增加是其增产的主要原因。

3.2.3 不同类型粳稻划分

根据高氮、低氮2个供氮水平下的产量，48个粳稻品种（系）可分为4类（图2）：双高效型，位于Ⅰ区，包括盐丰47、富友33、盐粳22、盐粳933、盐粳1403、cg30、cg31、cg34、sw1、sw3、sw4、sw10、sw12、sw15、ys4、ys5、ys27、ys31、盐粳662等19个品种（系）;低氮高效型，位于Ⅳ区，包括盐粳765、ys24、ys28、盐粳164等4个品种（系）;双低效型，位于Ⅲ区，包括cg38、cg39、cg40、sw5、ys16D217、ys16D275、ys16D276、ys16D277、ys16D280、ys16H190、ys16H285、ys16H301、ys29、盐粳237、盐粳468、盐粳939、盐粳168等17个品种（系）;高氮高效型，位于Ⅱ区，包括sw18、ys16D290、ys16H191、ys16H302、ys1、ys30、盐粳218、盐粳456等8个品种（系）。

3.3 2018年氮高效食味优良粳稻筛选

3.3.1 不同氮肥水平下各品种的产量

根据水稻在高氮、低氮2个供氮水平下的产量（表3）将参试材料划分如下：（1）双高效型，表现为在低氮和高氮水平下均有较高产量，其产量均高于供试品种的平均值，盐丰47、ys31在零氮、低氮、中氮、高氮水平下产量均比同等氮肥水平下的平均产量高。（2）低氮高效型，表现为在零氮、低氮水平下产量高于平均水平，而中氮、高氮水平下产量低于平均水平，包括盐粳22、sw4、sw10、盐粳765、盐粳164。（3）双低效型，表现为在高氮、低氮水平下产量均低于平均产量，有cg31。（4）高氮高效型，在中氮、高氮水平下产量表现为高于平均产量，在零氮、低氮水平下产量低于平均产量，有富友33、ys28、ys24、盐粳1402、盐粳1403、ys5。

3.3.2 不同氮肥水平下各品种的氮肥利用率

由表4可知，各品种（系）在低氮、中氮、高氮处理下平均氮肥农学利用率分别为15.05、18.18、14.77 kg/kg，平均氮肥偏生产力为54.52、48.54、39.44 kg/kg，各品种（系）间氮肥农学利用率差异较大，氮肥偏生产力差异较小，其中高氮处理下氮肥偏生产力变异系数最小，为8.82%。根据各品种（系）氮肥农学利用率与均值的比较，其中ys5、ys28、ys31、富友33在低氮、中氮、高氮处理下均有较高的氮肥农学利用率;盐粳218、ys27、盐粳765在低氮、中氮处理下，氮肥利用率高于平均值，高氮处理下低于平均值;盐粳1403、ys24在低氮处理下氮肥利用率低于平均值，中高氮处理下高于平均值。在低氮、中氮、高氮处理下氮肥偏生产力均高于平均值的品种（系）有盐丰47、ys28、ys31、富友33;在中低氮肥水平下氮肥偏生产力高于平均值的有盐粳22、盐粳765;在中高氮水平下氮肥偏生产力高于平均值的有ys5、ys24、盐粳1402、盐粳1403。

结合产量和氮肥农学利用率、氮肥偏生产力，于参试的24个品种（系）中筛选出9个氮高效水稻品种（系），其中，盐丰47、ys31为双高效型，盐粳22、盐粳765为低氮高效型;ys24、富友33、ys28、盐粳1402、ys5为高氮高效型。

3.3.3 不同氮肥水平下各品种（系）的食味值

由表5可知，24个品种（系）的食味值随施氮变化而呈多元变化规律。以4个施氮处理下24个品种（系）的总食味均值65.09为基准，比较各品种（系）4个施氮处理下的食味均值发现，盐丰47、鹽粳939、盐粳218、盐粳22、sw4、sw10、ys4、ys24、ys27、ys28、盐粳765、盐粳1402共12个品种（系）的食味值较好，分别较总食味均值提高0.63%、8.70%、1.40%、3.70%、7.54%、1.78%、3.32%、12.54%、7.93%、4.47%、3.70%、10.62%。

由表6不同施氮水平下的米饭食味计食味值可知，24个品种（系）的食味值随施氮变化而呈多元变化规律。以4个施氮处理下24个品种（系）的总食味均值63.34为基准，比较各品种（系）4个施氮处理下的食味均值发现，盐丰47、盐粳939、盐粳933、盐粳218、盐粳22、sw4、ys5、ys24、ys27、ys28、盐粳662、盐粳765、盐粳1402共13个品种（系）的食味值较好，分别较总食味均值提高6.28%、6.55%、0.63%、1.93%、5.92%、8.53%、8.21%、5.19%、8.70%、3.58%、0.55%、9.16%、5.97%。

综合考虑2种仪器检测的食味值，筛选出食味优良品种（系）10个，分别为盐丰47、盐粳939、盐粳218、盐粳22、盐粳765、盐粳1402、ys28、ys24、sw4、ys27。

结合产量和氮肥农学利用率、氮肥偏生产力筛选结果，基于食味值优中选优，鉴选出食味优良、氮高效水稻品种（系）6个，分别为盐丰47、盐粳22、盐粳765、盐粳1402、ys28、ys24。

4 讨论与结论

水稻产量和氮素利用效率受到品种特性、栽培管理、环境条件等多方面因素的综合影响，面临人口问题和粮食安全的挑战，提高产量仍将长期依靠氮肥的投入，同时要实现氮素的高效利用，还与氮肥的合理施用、优良品种的选择及氮素高效吸收同化、合理分配转运密切相关。李娜研究发现，不同氮效率水稻产量差异显著，氮高效品种在每穗粒数、总颖花量方面优势显著，产量更高，而氮低效品种依靠较高的有效穗数或千粒质量获得更高的产量[9]。氮高效品种的筛选需要多个性状综合考虑，才能提高筛选的准确性，柴煜认为应以单株产量、地上学生物产量、每穗实粒数和有效穗数为筛选指标[10]，而杨青川等认为相对株高、相对地上干质量、相对根干质量、相对植株干质量和相对根数可以作为水稻苗期氮高效基因型的筛选指标[11]。前人关于氮高效品种筛选主要还是以产量为主要评价指标[12-15]，兼顾氮肥利用率。

氮高效品种在低氮、高氮条件下均能吸收利用较多的氮素，具有较高的氮肥利用率，收获较多的产量;低氮高效品种在低氮条件下氮肥利用率较高，产量较高，高氮条件下产量、氮肥利用率较低;高氮高效型，在高氮水平下产量和氮肥利用率较高，在低氮水平下产量、氮肥利用率较低。低氮高效型，尤其是双高效型品种（系）在解决高产稳产、提高氮肥利用率、减少氮肥过量施用带来的土壤生态环境问题有重要意义。基于此，本研究兼顾产量和氮肥农学利用率、氮肥偏生产力，于参试品种（系）中筛选出9个氮高效水稻品种（系），其中盐丰47、ys31为双高效型，盐粳22、盐粳765为低氮高效型，ys24、富友33、ys28、盐粳1402、ys5为高氮高效型。

水稻品种的米质特征大多为品种的固有遗传特性，不同遗传基础的差异会导致灌浆结实特性有所不同，从而导致稻米品质性状不一。食味品质带有明显的主观色彩，并且优质食味水稻品种的主要特色集中于食味品质，该品质的优劣是衡量相关品种的重要指标。稻米食味的评价是复杂和繁琐的[16-17]，但总体而言，“软、香、弹、滑”就是对优质食味的全面描述[18]。本研究综合考虑米粒食味仪和米饭食味计检测的食味值，筛选出食味优良品种（系）10个：盐丰47、盐粳939、盐粳218、盐粳22、盐粳765、盐粳1402、ys28、ys24、sw4、ys27。

本研究进一步结合产量和氮肥农学利用率、氮肥偏生产力筛选结果，基于食味值优中选优，鉴选出食味优良、氮高效水稻品种（系）6个：盐丰47、盐粳22、盐粳765、盐粳1402、ys28、ys24。其中，盐丰47为双高效型食味优良品种，盐粳22、盐粳765为低氮高效型食味优良品种，盐粳1402、ys28、ys24为高氮高效型食味优良品种（系）。这6个品种（系）可作为滨海稻区氮高效食味优良粳稻品种选择而在生产中应用，为滨海盐碱稻区提质增效、改善品质提供品种支撑。

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