近年来,人们对粳米的需求日益增长,粳稻生产得到快速发展,我国成为世界上粳稻种植面积最大、总产量最高的国家^[1]。南方稻区是我国重要的水稻主产区,种植面积约占全国水稻种植总面积的80%,双季稻是该地区主要的种植制度,在南方稻区发展粳稻,推行“籼改粳”是增加粳稻种植面积和粳米产量的主要途径,是保障我国粮食安全的重要战略^[2]。籼粳杂交稻是双季稻区主栽的粳稻类型,其特点是产量高,但稻米品质较差,难以满足人们的消费需求^[3]。典型粳稻通常有较高的产量和品质^[4],但作为晚稻在南方双季稻区种植的适宜栽培措施尚不明确。因此,在南方双季稻区开展典型粳稻产量和品质的调优栽培技术研究具有重要意义。

氮素是植物三大营养元素之一,对水稻产量和品质有重要影响,合理的氮素穗肥运筹能以较少的氮肥实现高产和优质。关于氮肥对水稻产量和品质的影响,前人^[4,5,6,7]进行了大量研究,不同穗肥运筹对水稻产量和品质的影响也有较多报道。秦俭等^[8]对2个中籼稻品种研究表明,低促花肥:高保花肥=1:3时叶片直立,净光合速率较高,能获得较高产量。徐红等^[9]认为,生产上倒3叶期之前施用穗肥有利于高产,倒4叶期施穗肥,产量高且不影响加工品质和食味值。陈建明等^[10]以常规粳稻南粳9108为材料研究表明,以总氮肥用量的30%用作穗肥,于始穗前1周施用,或以总氮肥用量的40%用作穗肥,于始穗前3周和前1周2次施用为宜。余锋等^[11]以籼粳杂交稻甬优15为材料研究认为,幼穗分化Ⅱ期之前施用穗肥,水稻加工品质和外观品质较好,胶稠度和蛋白质含量适宜。由此可见,不同类型水稻的最佳穗肥运筹方式差异较大,且目前关于穗肥运筹的研究以籼稻为主,对双季稻区的粳稻研究较少,尤其是优质杂交晚粳稻的需肥特征尚未明确。因此,本研究以优质杂交粳稻申优26为材料,研究不同氮素穗肥运筹方式对杂交晚粳稻产量和品质的影响,以期为双季稻区优质杂交粳稻高产优质栽培提供理论依据。

试验于2019年在江西省上高县泗溪镇曾家村（115°6′52″ E,28°16′42″ N）进行。前茬为早籼稻,冬季种植油菜。土壤地力中上等,耕层（0~20cm）土壤有机质31.3g/kg,全氮2.57g/kg,碱解氮89.8mg/kg,速效磷11.7mg/kg,速效钾66.3mg/kg,pH 5.9。

供试水稻品种为杂交粳稻申优26,米质达到国家《优质稻谷》标准2级。试验采取随机区组排列,设置4种氮素穗肥运筹方式（SF0,不施穗肥;SF1,倒2叶期施穗肥60kg/hm²;SF2,倒4叶期施穗肥60kg/hm²;SF3,倒2叶、倒4叶期分别施穗肥30kg/hm²）（表1）,以SF0为对照,每个处理3次重复,共12个小区,小区面积40m²。于6月26日播种,采用机插秧专用秧盘（58cm×23.5cm）和水稻专用育秧基质育秧,每盘用种量60~70g（干谷）,秧龄22d,人工模拟机插,每穴3~4本。4个处理的基肥（移栽前1d）和分蘖肥（移栽后7d）的施氮量均为100和50kg/hm²;磷肥（P₂O₅）施用量105kg/hm²,全部作基肥;钾肥（K₂O）施用量168kg/hm²,按基肥:穗肥（倒2叶期）=5:5施用。各小区间作田埂分隔,用塑料膜包埋埂体,防止串水串肥,并单独排灌。按当地高产栽培技术进行水分管理与病虫草害防治。

1.3.1 产量及其构成因子 于成熟期,每小区调查200穴水稻的有效穗数,计算每穴平均有效穗数。每个小区按平均有效穗数取有代表性的6穴,人工脱粒,再用水漂法分离实粒和秕粒,干燥后用数粒仪计数。将实粒和秕粒烘干至恒重并称重,考察样品穗粒数、结实率和千粒重等指标。从每个小区中心割200穴用于测产,折算成14.5%含水量的实收产量。

1.3.2 干物质及收获指数 分别于齐穗期和成熟期,按各时期平均有效穗数,从每个小区中选出6株生长均匀的代表性水稻,按茎、叶和穗分开装袋,在105℃下杀青30min,80℃烘干至恒重后称重。各时期干物质量为茎、叶、穗干物质量的总和。

表观转化率（%）=（齐穗期茎叶干重-成熟期茎叶干重）/籽粒干重×100;花后干物质生产比例（%）=花后干物质积累/成熟期干物质量×100。

1.3.3 稻米品质及RVA谱特性 晒干、去除杂质和空秕粒的稻谷避光干燥存放3个月,依照《GB/T 17891-2017优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白度。采用碘蓝比色法测定稻米直链淀粉含量,采用凯氏定氮法测定粗蛋白含量,粗蛋白含量（%）=稻米全氮含量×5.95,采用米饭食味计（型号STA1A,日本佐竹SATAKE公司）测定米饭食味值。

采用3-D型黏度速测仪（澳大利亚Newport Scientific仪器公司）测定稻米淀粉RVA谱,用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套软件进行分析。RVA谱特征值主要用峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值（峰值黏度―热浆黏度）、消减值（最终黏度―峰值黏度）、回复值（最终黏度―热浆黏度）、峰值时间和糊化温度表示。RVA黏度用黏滞值（RVU）表示。

采用Excel 2010进行数据处理及作图,采用SPSS 16.0软件进行其他统计分析,用LSD法进行差异显著性检验（P<0.05）。

由表2可知,不同氮素穗肥运筹对晚粳稻产量及其构成因子均有显著影响。与SF0处理相比,SF1、SF2和SF3处理产量均显著增加,分别增加了10.88%、11.08%和12.73%,但3种穗肥运筹处理间无显著差异。穗肥的施用主要通过增加有效穗数和穗粒数来提高产量。与SF0处理相比,SF1、SF2和SF3处理有效穗数分别增加了0.65%、3.89%和5.40%;穗粒数分别增加了7.00%、13.06%和11.71%;总颖花量分别增加了7.65%、17.41%和17.68%。

由表3可知,与SF0处理相比,SF1、SF2和SF3处理晚粳稻各时期干物质量均显著升高,成熟期干物质量分别增加了6.58%、7.64%和9.37%。表观转化率SF1处理显著低于其他处理,表现为SF2>SF0>SF3>SF1;而花后干物质生产比例表现为SF0>SF1>SF3>SF2,SF2处理与SF0和SF1处理之间差异显著。施用穗肥显著提高了晚粳稻的收获指数,与SF0处理相比,SF1、SF2和SF3处理的收获指数分别升高了1.78、1.33和0.57个百分点。

由表4可知,穗肥运筹处理提高了晚粳稻的出糙率和精米率,但降低了整精米率。SF2处理显著降低了垩白粒率,外观品质较佳。然而施用穗肥降低了蒸煮与食味品质,与SF0处理相比,SF1、SF2和SF3处理胶稠度分别下降11.53%、6.72%和8.14%,差异显著;直链淀粉含量分别升高了0.69、0.17和0.75个百分点。与SF0处理相比,不同时期施用氮素穗肥籽粒粗蛋白含量均显著增加,食味值均显著下降;SF1和SF3处理粗蛋白含量分别增加1.2和1.3个百分点,食味值分别下降9.0和9.7。

由表5可知,与SF0相比,施用穗肥优质晚粳稻RVA谱特征值中的峰值黏度和崩解值降低,峰值时间和糊化温度升高。3个施用穗肥处理中,SF2处理的峰值黏度、冷胶黏度、崩解值和回复值均大于SF1和SF3处理,而消减值小于SF1和SF3处理。总而言之,于倒4叶施穗肥可保持晚粳稻的蒸煮与食味品质。

氮素作为基肥、蘖肥施用对水稻分蘖的发生有无法替代的作用,但基肥、蘖肥过多,会使水稻前期群体过大,无效分蘖增加^[12],而氮肥后移能使穗分化期延长,高效叶比例提高,促进颖花分化和大穗形成,同时能提高成穗率,最终使干物质和籽粒产出增加^[13]。本研究结果表明,与SF0相比,SF1、SF2和SF3处理的产量分别增加10.88%、11.08%和12.73%。说明只施氮素基肥和蘖肥不利于杂交晚粳稻高产形成,而应分基肥、蘖肥和穗肥3次施用,尤其是基肥、蘖肥、促花肥和保花肥4次施用,能满足优质晚粳稻全生育期的氮素供应,有利于提高产量。产量构成因素结果显示,施用氮素穗肥处理的有效穗数和穗粒数显著增加,有较高的总颖花数,因此在生产上杂交粳稻应分2次施用穗肥,提高总颖花量,增加库容量。成臣等^[14]研究也认为,穗肥2次施用处理产量优于穗肥1次施用处理。蒋琪等^[15]对超级稻颖果发育及经济性状的研究表明,合理施用氮素穗肥能使超级稻穗部经济性状协调,有利于籽粒生长以及产量提高。李贵勇等^[16]在云南以籼稻为材料研究表明,施用穗肥使叶龄期延后,水稻群体偏小,有效穗数减少,影响水稻产量潜力的发挥,并指出倒5叶期施60%+倒3叶期施40%氮肥能获得高产。这与本试验结果有部分差异,可能与试验品种和试验地的温光资源和土壤肥力差异较大有关。

本研究结果表明,不同时期施用氮素穗肥稻米的出糙率、精米率和粗蛋白含量均增加,说明倒2叶和倒4叶施氮素穗肥均能改善稻米的加工品质和营养品质。这与万靓军等^[17,18]研究结果一致。外观品质也受氮源穗肥的影响,且表现为早施（倒4叶期）对优质杂交粳稻外观品质影响不大,而晚施（倒2叶期）垩白粒率和垩白度均升高,外观品质变差。这与陈梦云等^[19]研究结果较为一致,外观品质因氮素基蘖肥占总施氮量的比例不同而异,提高穗肥占比会降低稻米外观品质,幼穗分化Ⅱ期前施用穗肥,稻米的外观品质较好。胡群等^[6]对2个常规粳稻品种的研究表明,垩白粒率和垩白度均随着氮素基蘖肥比例的降低呈先增加后减小的趋势。而朱建方等^[20]和周瑞庆^[21]认为,增加后期氮素投入能降低垩白粒率和垩白度,改善外观品质。这可能与其研究对象独特的品种特性或不同氮素基蘖肥条件有关,需对不同品种的水稻外观品质做进一步研究。粗蛋白含量是稻米营养品质的主要评价指标,本研究表明,施用氮素穗肥和穗肥施用时期推后均会提高粗蛋白含量,这与前人^[14,17]研究结果基本一致。蒸煮与食味品质是人们最关注的品质之一,胶稠度、直链淀粉含量和淀粉RVA谱特性是评价稻米蒸煮与食味品质的主要指标,而食味值是食味品质的重要综合指标。胡群等^[6]研究认为,随着穗肥比例的增加,口感、味道和食味值均呈递减趋势,峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度减小,而消减值增大。万靓军等^[18]认为,推迟穗肥叶龄期直链淀粉含量和胶稠度均降低,适当减少穗肥比例能提高稻米淀粉黏性,且相应推迟氮素穗肥叶龄期稻米黏滞性最佳,本研究与其有一定差异,可能与氮素对不同品种水稻的淀粉特性作用程度不同或环境的差异有关。因此,关于优质杂交粳稻作为晚稻在南方双季稻区种植的需肥特性还需进一步研究。

施用氮素穗肥有利于提高杂交晚粳稻的产量,但米质变差。氮素穗肥分倒2叶期和倒4叶期2次施用可获得最高产量,而氮素穗肥于倒4叶期一次性施用能兼顾优质杂交粳稻产量和米质。