日本产包膜控释氮肥对稻米品质的影响

居静等

摘要：应用日本产2种不同释放类型的包膜控释氮肥（直线型和S型）在3种不同类型水稻上（扬粳4038、扬稻6号、扬两优6号）进行田间试验，研究其对水稻品质的影响。结果表明，施肥有利于提高稻米的糙米率、精米率、整精米率；与常规氮肥相比较，施用控释氮肥并没有明显提高糙米率、精米率、整精米率，2种控释氮肥处理间的糙米率、精米率、整精米率因品种不同而有所差异；施肥能降低稻米的垩白率、垩白度，与常规氮肥相比，控释氮肥处理在一定程度上增加了稻米的垩白率、垩白度；与直线型控释氮肥相比较，S型控释氮肥更能增加稻米垩白率、垩白度；施肥处理明显降低了稻米的直链淀粉含量，增加了粗蛋白的含量，对胶稠度没有显著的影响；与常规氮肥相比，控释氮肥也没有明显增加直链淀粉含量、胶稠度，但是显著增加了粗蛋白的含量，尤其是S型缓释肥显著增加了粗蛋白的含量。

关键词：包膜控释氮肥；水稻；加工品质；外观品质；蒸煮品质

中图分类号： S511.06文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0067-03

收稿日期：2014-03-24

基金项目：中国博士后基金（编号：20100471398）；江苏省博士后基金（编号：1001033B）；教育部留学回国人员启动基金。

作者简介：居静（1976—），女，江苏靖江人，博士，副教授，主要从事作物栽培、新型肥料的研制开发与应用等相关研究。Tel：（0514）87979528；E-mail：jujing@yzu.edu.cn。施用氮肥是提高水稻产量的主要途径之一。目前，在氮肥施用中主要存在以下3个严重问题制约着农业及农业环境的进一步发展：一是氮肥施用量过高，我国稻田单季氮肥用量平均为180 kg/hm2，较世界平均用量大约高75%[1]；二是氮肥利用率低下，我国稻田单季氮肥吸收利用率为 33%～38%[2]，远远低于世界平均水平，甚至有些地区水稻的氮肥吸收利用率低于20%[3]，造成了氮肥资源的严重浪费；三是损失的氮肥造成农业面源污染，未被作物利用的氮素通过硝化、反硝化、挥发、径流、淋洗等一系列过程进入环境[4-5]，不仅降低肥料报酬率，而且对环境产生不容忽视的负面影响[6]。为了解决这3个问题，科研工作者着手研究和改进氮肥的制作技术，相继研制并推出缓/控释肥料系列产品。目前，美国和日本在缓/控释肥料方面的研究处于世界领先地位[7]，但是美国消费的缓/控释肥料92%用于非农业市场，仅8%用于高价农作物[8]，而在日本，为了节省劳动力、提高氮素利用效率、减少肥料对河水污染，在水稻上一次性全量施用缓/控释肥料已得到普及[9-10]。因此，日本在缓/控释肥料应用于水稻种植上的技术理论较之欧美可能更为成熟，日本生产的树脂型包膜肥料不同于传统包膜肥料，表现出养分释放可控性高，但受温度影响较明显，养分释放与作物养分吸收比较容易达到协调一致，较少受到土壤水分、土壤质地、微生物、pH值的影响[11]。如今，随着饮食结构的改善，人们不仅对稻米数量的需求量增加，而且对不同品质档次的需求也日趋多样化。稻米品质的评价主要包括以下几个方面：外观品质、食味品质、蒸煮品质和营养品质等，稻米品质既受遗传控制，又受环境制约。氮素不仅是水稻重要的营养元素，也是影响稻米品质的重要因子。关于常规氮肥与稻米品质的关系，国内外已有不少的研究报道，但是，有关控释氮肥对稻米品质的影响研究较少。为此，笔者2009—2010年开展控释氮肥对不同类型水稻品质影响的试验，旨在为水稻优质米生产提供依据。

1材料与方法

本试验于2009年、2010年6月在江苏省扬州市里下河地区农业科学研究所实验田进行。当地土壤类型为砂壤土质，肥力中等，土壤含有机质2.12%，速效氮26.56 mg/kg，速效磷3.83 mg/kg，速效钾37.98 mg/kg。前茬为冬闲田。

1.1供试材料

供试水稻品种为扬稻6号（籼稻）、扬两优6号（杂交稻）、扬粳4038（粳稻）。大田育秧，5月18日播种，6月10日人工移栽。控释肥料采用日本产包膜尿素控释肥，理论释放期为100 d左右，分为2种类型：直线型释放类型，含氮量为42%，施入后养分逐渐释放，呈直线型趋势；S型释放类型，含氮量为40%，施入后，前30 d养分释放相当缓慢，之后养分释放量迅速增加。常规氮、磷、钾肥分别为尿素（464%）、过磷酸钙（12.0%）、氯化钾（60.5%）。

1.2试验设计

本试验为裂区设计，重复3次。以品种（扬稻6号、扬两优6号、扬粳4038）作为裂区，栽插密度为13.3 cm×25.0 cm（30万穴/hm2）。以肥料处理为主区，设置4个处理：T1，S型释放曲线控释氮肥（纯氮30 g/m2）；T2，直线型释放曲线控释氮肥（纯氮30 g/m2）；T3，施用常规尿素肥料（纯氮30 g/m2）；T4，对照，不施氮肥。控释肥在移栽前1次施入，常规尿素肥料按当地习惯分基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥4次施入。各施肥处理中磷钾肥的用量相同。小区面积为15 m2，主区（肥料处理）之间用PVC隔板分隔，裂区间则筑埂分隔，其他田间管理措施同当地水稻生产。各处理施肥量见表1、表2。

1.3测定项目和方法

水稻稻米品质测定：按1988年农业部颁布的标准NY 147—1988《米质测定方法》测定稻米的加工品质（糙米率、精米率、整精米率）、外观品质（垩白率、垩白度、籽粒长宽比等）、蒸煮品质及营养品质（直链淀粉、粗蛋白、胶稠度）。用碘兰比色法测定稻米直链淀粉含量，用半微量凯氏定氮法测定糙米中的含氮量，乘以系数5.95换算成粗蛋白含量。

1.4数据分析方法

2结果与分析

2.1控释氮肥对不同水稻品种加工品质的影响

稻米的加工品质又称碾磨品质，其评价指标主要有糙米率、精米率、整精米率，分别指稻米出糙米、精米、完整精米的质量百分比。由表3可见，与对照相比，施肥下的糙米率、精米率、整精米率基本表现为增加或显著增加，除了扬两优6号的直线型控释肥处理。与常规施肥相比，在3个品种中，控释肥没有影响稻米糙米率、精米率、整精米率，除了扬稻6号整精米率、扬两优6号的直线型控释肥处理精米率、整精米率。2种控释肥料相比，在扬粳4038和扬稻6号上，糙米率、精米率、整精米率等没有明显差异。对于扬两优6号，S型控释肥处理糙米率、精米率、整精米率要高于或显著性高于直线型控释肥。由以上结论可知，施肥有利于提高糙米率、精米率、整精米率，但是与常规肥料相比较，施用控释肥并没有明显提高糙米率、精米率、整精米率，2种控释肥之间在扬粳4038和扬稻6号上没有明显的差异，但是在扬两优6号上，S型控释肥下的糙米率、精米率、整精米率要高于直线型控释肥（表3）。

2.2控释氮肥对不同水稻品种外观品质的影响

稻米外观品质包括垩白率和垩白度。垩白是指稻米胚乳中不透明的部分。垩白率和垩白度是衡量稻米心腹白米率和心腹白大小的指标。与对照相比，在3个品种中，施肥降低或显著降低了稻米的垩白率及垩白度。与常规施肥相比，在3个品种中，控释肥增加或显著增加了稻米垩白率及垩白度，除了直线型控释肥处理下的扬粳4038的垩白率和扬稻6号的垩白度。2种控释肥料相比，S型控释肥下的垩白率和垩白度高于或显著高于直线型控释肥，除了扬粳4038的垩白度。因此，总的看来，施肥能降低垩白率及垩白度，但是与常规施肥相比，控释肥处理基本增加了稻米的垩白率和垩白度；与直

2.3控释氮肥对不同水稻品种蒸煮品质和营养品质的影响

与稻米的蒸煮食味品质和营养品质密切相关的理化指标主要有直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度等。

从直链淀粉含量来看，与对照相比，在3个品种中，施肥处理降低或显著降低了直链淀粉含量；与常规肥料相比，在3个品种中，控释肥下的直链淀粉没有明显区别，除了扬两优6号的S型控释肥处理；2种控释肥料相比，在3个品种中，S型控释肥下的直线淀粉低于或显著低于直线型控释肥 （表5）。

从粗蛋白来看，与对照相比，在3个品种中，施肥处理显著增加了稻米的粗蛋白含量；与常规肥料相比，在3个品种中，控释肥显著增加了稻米的粗蛋白含量；2种控释肥相比，S型控释肥下的粗蛋白的含量显著高于直线性控释肥（表5）。

从胶稠度来看，各品种间略有不同，对于扬粳4038，S型控释肥下胶稠度要显著低于其他处理，其余处理间差异不显著；对于扬稻6号，与常规肥料处理相比较，控释肥处理显著降低了胶稠度，2种控释肥之间差异不显著；对于扬两优6号，各处理间差异不显著（表5）。

因此，施肥处理明显降低了稻米的直链淀粉含量、增加了粗蛋白的含量，对胶稠度没有显著的影响。控释肥也没有明显增加直链淀粉含量和胶稠度，但是显著增加了粗蛋白的含量，尤其S型控释肥显著增加了粗蛋白的含量。

3结论

3.1控释氮肥对稻米加工品质的影响

良好的加工品质要求水稻有较高的糙米率、精米率、整精米率。本研究表明，施肥有利于提高糙米率、精米率、整精米率，这与前人研究结论[12-13]一致，适当增施氮肥可改善稻米加工品质。但是控释肥施用并没有明显提高糙米率、精米率、整精米率，2种控释肥之间也没有明显的差异。因此，本研究结果说明，施用控释肥并没有影响到稻米的加工品质。

3.2控释氮肥对稻米外观品质的影响

近年来研究认为，稻米垩白是由遗传因素和环境条件共同作用引起的。有些研究认为随着施氮量的增加，稻米的垩白度、垩白率逐渐降低[14]。有些研究认为，增施氮肥不利于外观品质的提高[15-16]。本研究结果表明，施肥降低了稻米的垩白率及垩白度；与常规肥料相比，控释肥处理增加了稻米的垩白率和垩白度；与直线型控释肥相比较，S型控释肥更能增加垩白率和垩白度。垩白率、垩白度大小与灌浆速度及原物质的供应关系很密切。施肥处理能够保证灌浆的正常速度及原物质的供应，从而可以降低垩白率、垩白度。但是对于控释肥，可能是由于前期养分释放量少，导致源物质积累少，从而导致垩白率及垩白度增加。

3.3控释氮肥对稻米蒸煮食味品质的影响

研究认为，直链淀粉含量与米饭的黏性、柔软性、光泽度等食味品质有密切关系。随着氮肥施用量的增加，直链淀粉含量逐渐下降[14，17-19]，可能由于直链淀粉含量与蛋白质含量呈直线负相关[20]。也有一些研究认为，随氮素营养的增加，直链淀粉含量有所上升[21-23]。本研究表明，施肥处理明显降低了稻米的直链淀粉含量，但是控释肥略微提高了水稻的直链淀粉含量。不同类型控释肥之间对直链淀粉含量差异不明显。

籽粒蛋白质在稻米中的含量仅次于淀粉，其含量不仅决定水稻营养品质，而且影响着稻米蒸煮食味品质。蛋白质含量与养分吸收有关，众多研究都认为，稻米蛋白质含量随施氮量的增加而提高，两者呈极显著正相关[16，24]。本研究的结果同样表明，施肥能显著增加粗蛋白的含量，控释肥比常规施肥更显著，S型控释肥比直线型更显著。这可能与控释肥，尤其是S型控释肥后期养分释放多有关，后期养分供应大小决定了籽粒蛋白含量大小。

胶稠度是评价米饭质地的1项物理指标，反映了淀粉米胶冷却后的延展性，胶稠度长，则表示米饭较柔软，短则米饭较硬。本研究的结果表明，施肥对胶稠度没有显著的影响，同样施用控释肥也没有影响到稻米的胶稠度，这个结论与部分研究结果一致[25-26]，但也与一些研究结果相反[27-28]。

参考文献：

[1]彭少兵，黄见良，钟旭华，等. 提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J]. 中国农业科学，2002，35（9）：1095-1103.

[2]朱兆良. 农田中氮肥的损失与对策[J]. 土壤与环境，2000，9（1）：1-6.

[3]李荣刚. 高产农田氮素肥效与调控途——以江苏太湖地区稻麦两熟农区为例推及全省[D]. 北京：中国农业大学，2000.

[4]尹娟，勉韶平. 稻田中氮肥损失途径研究进展[J]. 农业科学研究，2005，26（2）：76-80.

[5]马松，许自成，苏永士，等. 控释肥对土壤肥力与生物活性的影响[J]. 浙江农业科学，2010（5）：1067-1069.

[6]向平安，周燕，江巨鳌，等. 洞庭湖区氮肥外部成本及稻田氮素经济生态最佳投入研究[J]. 中国农业科学，2006，39（12）：2531-2537.

[7]李卫华，陈超，黄东风，等. 缓/控释肥料的最新研究动态及其展望[J]. 水土保持研究，2008，15（6）：263-266.

[8]龙继锐，马国辉，周静，等. 中国缓/控释肥料的研发现状及展望[J]. 作物研究，2006（5）：514-516.

[9]酒田直克，山本一夫，中原秀雄，等. 被覆肥料窒素の土壌中での挙動[J]. 日本土壌肥料学雑誌，1995，66：25-28.

[10]澤英司·小林新，羽生友治 被覆肥料の溶出速度に及ぼす土壌水分の影響[J]. 日本土壌肥料学雑誌，1998，69：582-589.

[11]祝红福，熊远福，邹应斌，等. 包膜型缓/控释肥的研究现状及应用前景[J]. 化肥设计，2008，46（3）：61-64.

[12]罗明，张洪程，戴其根，等. 施氮对稻米品质形成的影响研究进展[J]. 陕西农业科学，2004（5）：49-51.

[13]胡曙鋆，陈云明，方兆伟，等. 氮磷钾肥施用量和运筹对加工品质和外观品质的影响[J]. 江苏农业科学，2005（3）：26-28.

[14]金正勋，秋太权，孙艳丽，等. 氮肥对稻米垩白及蒸煮食味品质特性的影响[J]. 植物营养与肥料学报，2001，7（1）：31-35，10.

[15]柳金来，宋继娟，周柏明，等. 氮肥施用量与水稻品质的关系[J]. 土壤肥料，2005（1）：17-19.

[16]李国生，张耗，王志琴，等. 氮素水平对水稻产量与品质的影响[J]. 扬州大学学报：农业与生命科学版，2007，28（4）：66-70.

[17]徐大勇，金军，胡曙鋆，等. 氮磷钾肥施用量对稻米直链淀粉含量和淀粉粘滞特性的影响[J]. 中国农学通报，2004，20（5）：99-102，111.

[18]徐大勇，金军，胡曙鋆，等. 氮磷钾肥运筹对稻米直链淀粉含量和淀粉黏滞谱特征参数的影响[J]. 作物学报，2005，31（7）：921-925.

[19]陈新红，刘凯，徐国伟，等. 结实期氮素营养和土壤水分对水稻光合特性、产量及品质的影响[J]. 上海交通大学学报：农业科学版，2004，22（1）：48-53.

[20]吕川根，徐耀垣. N素影响稻米品质的机理初探[J]. 江苏农业学报，1990，6（3）：64-65.

[21]陈能，罗玉坤，朱智伟，等. 优质食用稻米品质的理化指标与食味的相关性研究[J]. 中国水稻科学，1997，11（2）：70-76.

[22]陈能，罗玉坤，朱智伟，等. 食用稻米米饭质地及适口性的研究[J]. 中国水稻科学，1999，13（3）：152-156.

[23]刘宜柏，黄英金. 稻米食味品质的相关性研究[J]. 江西农业大学学报，1989，11（4）：1-5.

[24]冯卫东，杨生龙，张俊杰，等. 日本水稻品质研究的理论与实践综述——关于米的食味[J]. 宁夏农林科技，2005（4）：54-56.

[25]韩春雷，侯守贵，刘宪，等. 栽培技术对稻米品质的作用及其数量关系的研究[J]. 辽宁农业科学，1997（1）：18-21.

[26]陈新红，刘凯，徐国伟，等. 氮素与土壤水分对水稻养分吸收和稻米品质的影响[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2004，32（3）：15-19，24.

[27]陈亚琴，刘喜. 不同施肥方法对水稻产量和品质的影响[J]. 中国农学通报，1998，14（5）：64-66.

[28]赵居生，陈秀琴，李素敏，等. 施肥对粳稻食味品质的影响[J]. 天津农业科学，2004，10（3）：15-17.刘科，何爱斌，范胜利，等. 氮肥后移对两系超级杂交稻产量和氮肥利用率的影响[J]. 江苏农业科学，2015，43（2）：70-73.