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作物杂志, 2022, 38(4): 255-261 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.04.036

生理生化·植物营养·栽培耕作

氮肥配施纳米镁对水稻产量、品质和氮肥利用率的影响

张海鹏,, 陈志青, 王锐, 卢豪, 崔培媛, 杨艳菊,, 张洪程

农业农村部长江流域稻作技术创新中心/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学水稻产业工程技术研究院,225009,江苏扬州

Effects of Nitrogen Fertilizer Combined with Nano-Magnesium on Rice Yield, Grain Quality and Nitrogen Use Efficiency

Zhang Haipeng,, Chen Zhiqing, Wang Rui, Lu Hao, Cui Peiyuan, Yang Yanju,, Zhang Hongcheng

Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze River Valley of Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Jiangsu Key Laboratory of Crop Cultivation and Physiology/Jiangsu Co-Innovation for Modern Production Technology of Grain Crops/Research Institute of Rice Industrial Engineering Technology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu, China

通讯作者: 杨艳菊,从事作物养分高效利用研究,E-mail： yangyanju@yzu.edu.cn

收稿日期: 2022-02-7   修回日期: 2022-02-21   网络出版日期: 2022-04-07

基金资助: 国家自然科学基金(31901447)
国家自然科学基金(41701329)
江苏省“双创博士”项目(JSSCBS20211062)
扬州市“绿扬金凤”优秀博士资助项目(YZLYJFJH2021YSBS155)
扬州大学“青蓝工程”资助项目

Received: 2022-02-7   Revised: 2022-02-21   Online: 2022-04-07

作者简介 About authors

张海鹏,从事水稻氮素高效利用和稻麦新型肥料创制研究,E-mail： hpzhang@yzu.edu.cn

摘要

以水稻品种南粳9108为试验对象,于2019-2020年在扬州大学校内试验基地采用盆栽试验研究纳米镁（12kg Mg/hm2）在0、225、270、315kg N/hm2条件下对水稻的产量、稻米品质及氮素利用率的影响。结果表明,纳米镁的施用能有效提高产量和氮肥利用率。相同氮肥施用水平下,施用纳米镁处理的水稻产量均高于不施镁处理,2年籽粒产量分别提高2.85%~8.86%和5.22%~7.16%,单位面积穗数和穗粒数显著提高。与不施镁处理相比,施用纳米镁处理的氮肥利用率提高了4.18%~5.97%,稻米品质也有一定改善。施用纳米镁处理的稻米整精米率和蛋白质含量分别提高了3.51%和6.26%,垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量分别降低了2.45%、2.40%和4.30%,胶稠度变化不明显。与不施镁处理相比,施用纳米镁处理的稻米食味值、峰值黏度、热浆黏度和崩解值分别提高了0.79%、1.35%、1.64%和0.48%,最终黏度降低了0.66%,但均未达到显著差异。兼顾产量和稻米品质,在225~270kg/hm2的施氮量下,施用纳米镁有利于实现水稻的高产高效优质栽培。

关键词： 水稻; 纳米镁; 稻米品质; 产量; 氮肥利用率

Abstract

With rice variety Nanjing 9108 as experimental material, the effects of nano-Mg (12kg Mg/ha) on rice yield, grain quality and nitrogen use efficiency under four N fertilizer application rates (0, 225, 270, and 315kg N/ha) using pot-soil experiment in 2019 and 2020 on the farm of Yangzhou University. The results showed that there were remarkable increases in rice yield and N use efficiency after exogenously applying nano-Mg. Under the same N rate, the rice yields were 2.85%-8.86% and 5.22%-7.16% higher in nano-Mg treatments than in those treatments without exogenously magnesium in two years. The panicle number and spikelets per panicle were significant increased. Rice quality was enhanced in nano-Mg treatments, with nitrogen utilisation efficiency rising by 4.18% to 5.97%. In nano-Mg treatments, the head rice rate and protein content both increased by 3.51% and 6.26%, respectively, while the chalkiness grain rate, chalkiness degree, and amylose content all decreased by 2.45%, 2.40%, and 4.30%, respectively, the glue consistency change was not obvious. Compared with the treatments without nano-Mg, the taste value, peak viscosity, hot slurry viscosity and break down value increased by 0.79%, 1.35%, 1.64% and 0.48%, respectively, and the final viscosity decreased by 0.66%, without reaching a significant difference. Considering both yield and quality, the application of nano-Mg is beneficial to the high yield and high quality cultivation of rice at 225-270kg/ha N fertilizer application rate.

Keywords： Rice; Nano-magnesium; Grain quality; Yield; Nitrogen use efficiency

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本文引用格式

张海鹏, 陈志青, 王锐, 卢豪, 崔培媛, 杨艳菊, 张洪程. 氮肥配施纳米镁对水稻产量、品质和氮肥利用率的影响. 作物杂志, 2022, 38(4): 255-261 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.04.036

Zhang Haipeng, Chen Zhiqing, Wang Rui, Lu Hao, Cui Peiyuan, Yang Yanju, Zhang Hongcheng. Effects of Nitrogen Fertilizer Combined with Nano-Magnesium on Rice Yield, Grain Quality and Nitrogen Use Efficiency. Crops, 2022, 38(4): 255-261 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.04.036

随着我国社会经济的发展和城乡居民生活水平的提高,对稻米的需求由数量型向品质型和食味型转变,优质食味水稻开始受到人们的广泛关注[1⇓-3]。稻米品质除了受品种自身的遗传基因影响外,还与环境条件和栽培技术密切相关。合理的栽培技术与肥料运筹能有效提高稻米品质[4⇓-6]。氮素是影响水稻生长发育、产量和品质的因素之一[7]。适当增加施氮量,优质食味粳稻产量及品质均显著提高[8-9]。目前,我国氮肥消耗量约占世界氮肥总消耗量的37%,而氮肥吸收利用率仅为30%~35%[10-11]。过多地施用氮肥易造成土壤养分失衡,不利于作物生长,还会带来温室效应和水体富营养化等环境问题[12]。研究如何实现水稻产量、品质和氮肥利用率的协同提高,对农业的可持续发展及生态环境的改善具有重要意义。

镁作为植物生长发育的必需元素之一,是除氮、磷和钾以外应用于作物较多的元素[13]。镁是植物叶绿体的重要组成成分,对维持叶绿体的结构和促进叶绿素的合成具有重要作用[14]。水稻叶片叶绿体的数量和活性在很大程度上决定着植物对氮素的利用[15-16]。因此施用镁肥可以有效提高作物干物质积累量、产量及氮素利用效率[17]。镁与稻米的食味品质也有密切关系[18]。施用镁肥能够显著降低稻米最终黏度、回复值和消减值,显著提高最高黏度、热浆黏度和崩解值,最终提高稻米蒸煮食味品质[19⇓-21]。

已有研究[22]报道,纳米镁可被作物吸收利用,提高作物叶绿体的数量和活性,显著提高作物产量和氮肥利用率。纳米镁为纳米级颗粒,其理化性质稳定,比表面积大,易吸附在根系表面而被吸收,受土壤质地、结构、有机质和胶体等影响较小[23],能够克服常用离子态镁肥（如硫酸镁等）受土壤理化性质影响而难以有效吸收利用的缺点[17]。然而,关于纳米镁对水稻籽粒产量、氮肥利用率及稻米品质影响的研究较少。因此,本研究采用盆栽试验研究不同氮肥水平条件下基施纳米镁肥对水稻产量、氮肥利用及稻米品质的影响,为构建优质、高产、高效的水稻生产栽培技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2019和2020年的5-12月在江苏省扬州市扬州大学校内试验田（119.42°E,32.39°N）进行。土壤类型为沙壤土,有机质24.4g/kg、全氮1.32g/kg、碱解氮104.2mg/kg、速效磷35.4mg/kg、速效钾72.5mg/kg、速效镁43.41mg/kg,pH 6.03。

1.2 试验材料

供试水稻品种选用江苏省农业科学院粮食作物研究所培育的迟熟中粳品种南粳9108。

1.3 试验设计

采用盆栽试验,栽培盆的长×宽×高为0.80m×0.50m×0.75m,每盆面积计0.40m2。设不施镁肥（Non-Mg）和施纳米镁处理（Nano-Mg）,每个处理分别设4个施氮量水平,分别为0（0N）、225（15N）、270（18N）、315kg/hm2（21N）,共8个处理。氮肥（尿素,含N 46%）的基肥:分蘖肥:穗肥=4:3:3,其中基肥撒施于土表后翻入土中,深度为10cm,追肥均采用撒施;磷肥施用量为135kg/hm2（过磷酸钙,含P2O5 12%）,全部作基肥施用;钾肥施用量为270kg/hm2（氯化钾,含K2O 60%）,基肥:穗肥=1:1;纳米镁（Nano-Mg）用量为12kg/hm2,购自上海超威纳米科技有限公司,纳米球状,粒径为20~45nm。各处理2年施肥量和施肥方法保持一致。2019年试验结束后,各试验盆土壤于2020年5月10日前更换25cm表层新土,新土与2019年所用土壤为同一田块同时取的耕层土壤（20cm）。每个试验处理重复10次。

水稻育秧于每年5月15日播种,湿润育秧,30d秧龄后,挑选发育进程与长势一致的秧苗,于6月15日移栽。每穴定植4株苗,每盆16穴,栽植密度为12.5cm×20.0cm（4.0×105穴/hm2）。2019年试验结束后,各试验盆于2020年5月10日前更换新土。试验期间水分与病虫害防治等管理措施按高产栽培要求统一实施。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 产量及其构成因素

各处理成熟期分别选取20穴,计算有效穗数,按各处理的平均穗数取有代表性的植株3穴,测定穗粒数、结实率和千粒重等,计算理论产量,并实收测产。

1.4.2 各器官含氮率

将成熟期植株的茎鞘、叶片和穗烘干粉碎,用H2SO4-H2O2消化,采用半微量凯氏定氮法测定氮浓度,计算各器官含氮率。

1.4.3 稻米品质

将水稻收获、脱粒并晒干,3个月后,依照《GB/T 17891-1999优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白度、籽粒长宽比、胶稠度等。采用近红外谷物分析仪测定稻米的蛋白质和直链淀粉含量。

1.4.4 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。

1.4.5 稻米淀粉黏滞特性

采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super 3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,取含水量12.00%的米粉样品3.00g,加蒸馏水25.00g。在搅拌测定过程中,罐内温度保持50℃ 1min,以11.84℃/min的速度上升到95℃（3.75min）并保持2.5min,再以11.84℃/min的速度下降到50℃并保持1.4min。搅拌器在起始10s内转动速度为960转/min,之后保持在160转/min。RVA谱特征值包括峰值黏度、热浆黏度、崩解值（峰值黏度-热浆黏度）、最终黏度、消减值（最终黏度-峰值黏度）、回复值（最终黏度-热浆黏度）和糊化温度等[24]。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2016进行数据处理和图表绘制,用SPSS 25.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同施氮量下钠米镁对水稻产量及其构成因素的影响

表1表明,2年中各处理的水稻籽粒产量均随施氮量的增加而升高,均以施氮量315kg/hm2处理的产量最高。在相同氮肥施用量水平下,2019和2020年施纳米镁各处理的籽粒产量较不施镁处理均有所提高,并且配施氮处理后的差异达到显著水平。与不施镁各处理相比,施纳米镁处理的2年籽粒产量分别提高2.85%~8.86%和5.22%~7.16%。随着氮肥施用量的增加,施用纳米镁对2年水稻籽粒产量的影响均呈先升高后降低的趋势,施氮量270kg/hm2处理的增产幅度最高,而施氮量315kg/hm2处理的增产幅度较低。从水稻产量构成因素来看,在相同氮肥施用量水平下,施纳米镁处理的单位面积穗数、穗粒数、结实率和千粒重较不施镁处理均有不同程度的提高。

表1   不同施氮量条件下纳米镁对水稻产量及其构成因素的影响

Table 1  Effects of nano-magnesium fertilizer on rice yield and its components under different N application rates

年份
Year		镁肥处理
Mg treatment		氮肥处理
N treatment		穗数
Panicle (×104/hm2)		穗粒数
Grains per panicle		结实率
Seed-setting rate (%)		千粒重
1000-grain weight (g)		产量（g/盆）
Yield (g/pot)
2019Non-Mg0N269.7d106.4e91.50a27.24a249.3d
15N374.6b122.1c92.11a27.28a386.0c
18N379.1b128.9b92.41a27.37a397.2c
21N390.0ab133.5ab92.51a27.54a426.8b
Nano-Mg0N298.9c113.8d93.02a27.45a256.4d
15N386.4ab126.2bc92.71a27.67a415.2b
18N395.6a133.5ab92.62a27.78a432.4ab
21N401.4a135.7a92.76a27.65a445.2a
2020Non-Mg0N263.8d105.5d90.69a26.43a233.8d
15N362.9b122.8b90.28a26.47a378.4c
18N373.6b127.1b90.58a26.56a385.6c
21N379.9ab130.2ab90.68a26.73a414.0b
Nano-Mg0N294.1c112.6c91.17a26.64a246.0d
15N373.1b126.8b90.88a26.86a404.4b
18N386.7ab132.5a91.38a26.77a413.2b
21N392.8a133.5a91.25a26.84a436.8a

不同小写字母表示在0.05水平上差异显著,下同

Different lowercase letters indicate significantly different at the 0.05 level, the same below

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2.2 不同施氮量下纳米镁对稻米品质的影响

2.2.1 加工品质

由表2可知,各处理稻米的糙米率、精米率和整精米率随着施氮量的增加呈上升趋势。在相同氮肥施用量水平下,与不施镁处理相比,施纳米镁各处理的糙米率、精米率和整精米率均有所提高。与不施镁处理相比,施纳米镁各处理的精米率提高1.70%~2.29%,整精米率提高2.96%~4.08%。由此可见,施用纳米镁能够有效提高稻米的精米率和整精米率,改善稻米的加工品质。

表2   不同施氮量条件下纳米镁对水稻加工品质的影响

Table 2  Effects of nano-magnesium fertilizer on rice processing quality under different N application rates

镁肥处理
Mg treatment		氮肥处理
N treatment		糙米率Brown rice rate (%)精米率Milled rice rate (%)整精米率Head rice rate (%)
201920202019202020192020
Non-Mg0N81.98c81.77c71.18d71.06c63.86e61.86e
15N83.69b83.55b73.68b73.31b65.90d63.77d
18N83.81b83.42b73.76b73.38b67.65c65.44c
21N84.07ab83.84ab74.36b73.98b67.80bc66.34bc
Nano-Mg0N82.56c82.47c72.39c72.02c65.75d63.60d
15N84.33ab84.24ab74.97ab74.58ab68.39b66.21bc
18N84.61a84.37a75.45a75.06a70.41a67.18b
21N84.75a84.62a75.63a75.25a70.30a69.20a

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2.2.2 外观品质

由表3可知,不同氮肥施用量处理的籽粒长宽比之间无显著差异,施用纳米镁对籽粒长宽比也无显著影响。不同氮肥用量显著影响了稻米的垩白粒率和垩白度。不施镁和施纳米镁各处理稻米的垩白粒率随着施氮量的增加基本呈先降低后升高的趋势,施氮量270kg/hm2处理的垩白粒率最低,施氮量315kg/hm2处理的垩白粒率有升高的趋势,而稻米的垩白度随着施氮量的增加呈逐渐降低的趋势。在相同氮肥施用量水平下,与不施镁处理相比,施纳米镁的各处理稻米垩白粒率和垩白度有所降低,分别降低了1.64%~4.85%和1.28%~3.87%。可见,施用纳米镁可改善稻米的外观品质,施氮量270kg/hm2处理的稻米外观品质最佳。

表3   不同施氮量条件下纳米镁对水稻外观品质的影响

Table 3  Effects of nano-magnesium fertilizer on rice appearance quality under different N application rates

镁肥处理
Mg treatment		氮肥处理
N treatment		籽粒长宽比Whole rice length/width垩白粒率Chalkiness grain rate (%)垩白度Chalkiness degree (%)
201920202019202020192020
Non-Mg0N1.683a1.672a16.46a16.36a24.56a25.05a
15N1.695a1.673a12.83b13.38b19.54b19.50b
18N1.688a1.676a12.12c11.34d18.71cd19.08bc
21N1.699a1.667a12.79b12.36c19.12bc18.48c
Nano-Mg0N1.684a1.702a15.94a16.25a24.15a24.62a
15N1.662a1.659a12.62bc12.86bc18.99c17.96c
18N1.678a1.694a11.85c11.69cd18.47d17.99c
21N1.697a1.695a12.17c11.59d18.38d19.55b

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2.2.3 蒸煮食味和营养品质

2年各处理的稻米食味品质和营养品质变化情况基本一致。表4表明,不施镁和施纳米镁各处理的直链淀粉含量随着施氮量的增加而逐渐降低,蛋白质含量和胶稠度均随着施氮量的增加而逐渐升高。在相同氮肥施用量水平下,与不施镁处理相比,施纳米镁各处理的直链淀粉含量降低了1.25%~2.56%,差异不显著,蛋白质含量提高了5.13%~7.02%,胶稠度无显著差异,食味值略有提高。由此可见,施用纳米镁对稻米蒸煮和营养品质的影响主要体现在蛋白质含量的提高,对直链淀粉含量和胶稠度影响较小。

表4   不同施氮量条件下纳米镁对水稻蒸煮食味和营养品质的影响

Table 4  Effects of nano-magnesium fertilizer on rice cooking and nutritional quality under different N application rates

镁肥处理
Mg treatment		氮肥处理
N treatment		直链淀粉含量Amylose content (%)蛋白质含量Protein content (%)胶稠度Adhesive strength (mm)
201920202019202020192020
Non-Mg0N12.79a13.45a7.01d6.30d75.37d71.80d
15N11.84b12.96ab8.12b7.37b82.16c78.69c
18N11.71b12.95ab8.38b7.63b84.23b80.74b
21N11.54b12.66b8.40b7.64b86.25a82.66a
Nano-Mg0N12.63a12.32b7.47c6.73c75.83d72.44d
15N11.63b12.22b8.66ab7.88ab82.41c78.93c
18N11.41b11.92b8.81a8.03a84.15b81.62ab
21N11.34b12.02b8.99a8.08a86.72a82.91a

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由表5可知,随着施氮量的增加,不施镁和施纳米镁各处理稻米的食味值逐渐降低,均以不施氮肥处理的食味值最高。从影响食味值的各项相关指标来看,随着施氮量的增加,外观、黏度和平衡度均显著降低,硬度显著升高。在相同氮肥施用量水平下,施纳米镁各处理的食味值较不施镁处理提高了0.39%~1.70%,但未达到显著水平。由此可见,稻米的食味值对氮肥施用量的响应差异较为明显,施用纳米镁肥对食味值的影响不显著。

表5   不同施氮量条件下纳米镁对水稻食味品质的影响

Table 5  Effects of nano-magnesium fertilizer on rice eating quality under different N application rates

年份Year镁肥处理Mg treatment氮肥处理N treatment外观Appearance硬度Hardness黏度Stickiness平衡度Balance食味值Taste value
2019Non-Mg0N9.1a5.5d9.4a9.1a88.2b
15N8.3bc6.0bc8.7b8.3bc81.8cd
18N8.2c6.2ab8.7b8.2c80.3d
21N7.7d6.3a8.2c7.7d77.0e
Nano-Mg0N9.2a5.4d9.5a9.2a89.7a
15N8.4b5.9c8.8b8.4b82.8c
18N8.3bc6.1b8.8b8.3bc81.1d
21N7.8d6.3a8.3c7.7d77.3e
2020Non-Mg0N9.2a5.3d9.5a9.1a89.3a
15N8.4c5.9b8.9b8.4c83.1b
18N8.3c6.0ab8.9b8.4c81.6c
21N7.9d6.1a8.3c7.9d78.2d
Nano-Mg0N9.2a5.3d9.6a9.2a89.6a
15N8.6b5.7c9.0b8.6b84.1b
18N8.4c5.9b9.0b8.4c81.7c
21N7.9d6.1a8.4c7.9d78.5d

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2.2.4 稻米淀粉RVA谱特征值

表6表明,不施镁和施纳米镁各处理的峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度均随着施氮量的增加而逐渐降低,消减值和回复值随着施氮量的增加而逐渐升高,其中峰值黏度、热浆黏度和消减值的差异均达到显著水平,糊化温度随着施氮量的增加未呈现明显变化规律。在相同氮肥施用水平下,与不施镁处理相比,施纳米镁各处理的峰值黏度、热浆黏度和崩解值均有所提高,最终黏度有所降低,但差异均不显著。施纳米镁各处理的消减值和回复值较不施镁处理分别降低了8.87%~12.57%和6.79%~8.56%。由此可见,施用纳米镁对稻米RVA谱特性有改善的趋势。

表6   不同施氮量条件下纳米镁对稻米淀粉RVA谱特征值的影响

Table 6  Effects of nano-magnesium fertilizer on RVA profile characteristics under different N application rates

年份
Year		镁肥处理
Mg treatment		氮肥处理
N treatment		峰值黏度
Peak viscosity
(cP)		热浆黏度
Trough viscosity
(cP)		崩解值
Breakdown
(cP)		最终黏度
Final viscosity
(cP)		消减值
Setback
(cP)		回复值
Consistence
(cP)		糊化温度
Pasting temperature
(℃)
2019Non-Mg0N4252a2678a1574a3418a-834c740b75.1a
15N4045bc2539bc1506b3282b-763b743b75.2a
18N3943cd2447cd1496b3227bc-716ab780ab75.2a
21N3880d2386d1494b3204bc-676a818a75.5a
Nano-Mg0N4316a2723a1593a3408a-908d685c75.6a
15N4105b2572b1533ab3263b-842c691c76.0a
18N3991c2475c1516b3202bc-789bc727bc75.6a
21N3927cd2418cd1509b3166c-761b748b75.1a
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2.3 不同施氮量下纳米镁对水稻氮肥利用率的影响

由图1可知,不施镁各处理的氮肥利用率随施氮量的增加呈先升高后降低的趋势,施氮量270kg/hm2时的氮肥利用率最高。施纳米镁各处理的氮肥利用率随着施氮量的增加呈逐渐降低的趋势,施氮量225kg/hm2时的氮肥利用率最高。相同氮肥施用量水平下,施纳米镁各处理的氮肥利用率均高于不施镁处理,施纳米镁可提高氮肥利用率4.18%~5.97%。

图1

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图1   纳米镁对水稻氮肥利用率的影响

Fig.1   Effects of nano-magnesium fertilizer on rice N fertilizer use efficiency


3 讨论

3.1 纳米镁对水稻产量及氮素利用率的影响

水稻产量由单位面积穗数、穗粒数、结实率和千粒重4个因素共同决定[25]。前人研究发现,施用镁肥能够有效促进水稻分蘖,提高茎蘖成穗率,增加单位面积穗数和穗粒数[26],并有利于籽粒结实率的提高[27]。聂录等[20]认为,合理施用镁肥能够提高水稻主茎的糖和淀粉含量,促进成熟期的光合物质由茎鞘向穗部转运,促进水稻的粒重增加,从而实现增产。在本研究中,与不施镁肥处理相比,施用纳米镁显著提高了水稻的单位面积穗数和穗粒数,结实率和千粒重略有提高,未达到显著水平。纳米镁可在稳定籽粒结实率和千粒重的基础上,通过提高单位面积穗数和穗粒数来促进水稻增产。氮肥吸收量、氮肥利用率与产量之间存在极显著直线正相关关系[28]。镁作为作物生长发育所必需的元素,适宜的镁用量有利于水稻的生长发育,增强光合作用,促进氮素的吸收和物质的积累[29]。本研究发现,在相同氮肥施用水平下,与不施镁处理相比,施用纳米镁的各处理均提高了水稻的氮肥利用率,这与前人[30]研究结果一致。

3.2 纳米镁对稻米品质的影响

稻米品质主要受品种遗传因素、栽培措施和环境条件等影响[31],氮素调控是影响水稻生长发育和稻米品质形成的重要措施[32]。镁是除氮、磷、钾以外应用于水稻较多的元素,合理施用镁肥能够改善稻米品质。增加氮肥施用量可显著提高稻米的糙米率和精米率[33]。本研究表明,随着施氮量的增加,稻米的糙米率、精米率和整精米率均呈升高趋势,加工品质得到改善。钱永德等[34]研究发现,镁肥可以提高水稻糙米率、精米率及整精米率。本研究结果与上述结论一致,施用纳米镁肥能够有效提高精米率和整精米率,提高稻米的加工品质。唐健等[35]研究认为,稻米的垩白粒率和垩白度均随着施氮量的增加而下降,这与本研究结果不尽一致。本研究发现,稻米的垩白粒率随着施氮量的增加呈先降低后升高的趋势,而稻米的垩白度随着施氮量的增加逐渐降低。施用纳米镁后,稻米的垩白粒率和垩白度有所降低,其中以施氮量270kg/hm2处理的稻米外观品质最佳,可见纳米镁的施用对改善稻米外观品质有一定作用。

蛋白质和直链淀粉含量是评价稻米营养品质的重要指标。杨泽敏等[36]研究表明,施氮量的增加可显著提高稻米的蛋白质含量,降低直链淀粉含量。李军等[18]认为,镁肥会增加稻米中蛋白质含量、降低直链淀粉含量。这些研究结果均与本研究结果一致。而施用纳米镁后显著提高了水稻的氮肥利用率,提高植株的氮素吸收量,在水稻生育后期促进茎和叶中的氮素更多地向穗部转移,提高穗部的吸氮量,进而提高籽粒中蛋白质含量。稻米的直链淀粉含量受蛋白质含量变化的影响,二者互为消长关系[32],蛋白质含量的提高会相对降低直链淀粉含量。稻米的RVA谱特性是衡量稻米品质的重要指标,口感较好的稻米RVA谱往往具有较高的峰值黏度、崩解值以及较低的消减值[37]。施用镁肥后稻米RVA谱中的最终黏度、回复值及消减值降低,且最高黏度、热浆黏度及崩解值上升,提高了稻米的食味品质[38]。本研究发现,与不施镁处理相比,施用纳米镁处理的峰值黏度、热浆黏度和崩解值均有所提高,最终黏度略微降低,而消减值和回复值相较于不施镁处理均显著降低。由此可见,施用纳米镁肥对稻米RVA谱特性有所改善,有利于稻米食味品质的提高。

4 结论

施用纳米镁肥提高了水稻单位面积穗数、穗粒数、结实率和千粒重,水稻籽粒产量提高了2.85%~8.86%。纳米镁肥的施用促进了水稻的氮素吸收积累量,水稻的氮肥利用率提高了4.18%~5.97%。此外,施用纳米镁肥改善了稻米的加工品质和外观品质,稻米的蛋白质含量提高5.13%~7.02%,稻米的食味品质也有所提高。兼顾产量和稻米品质,在225~270kg/hm2的施氮量下,施用纳米镁肥有利于实现水稻的高产高效和优质栽培。

参考文献

Zhang H P, Wang R, Chen Z Q, et al.

The effect of zinc oxide nanoparticles for enhancing rice (Oryza sativa L.) yield and quality

Agriculture, 2021, 11(12):1247.

DOI:10.3390/agriculture11121247      URL     [本文引用: 1]

Bian J L, Ren G L, Xu F F, et al.

Comparison of grain yield and quality of different types of japonica rice cultivars in the northern Jiangsu plain,China

Journal of Integrative Agriculture, 2021, 20(8):2065-2076.

DOI:10.1016/S2095-3119(20)63348-2      URL     [本文引用: 1]

Zhou N B, Zhang J, Fang S L, et al.

Effects of temperature and solar radiation on yield of good eating-quality rice in the lower reaches of the Huai River Basin,China

Journal of Integrative Agriculture, 2021, 20(7):1762-1774.

DOI:10.1016/S2095-3119(20)63561-4      URL     [本文引用: 1]

王小雷, 刘杨, 孙晓棠, 等.

不同环境下稻米品质性状QTL的检测及稳定性分析

中国水稻科学, 2020, 34(1):17-27.

DOI:10.16819/j.1001-7216.2020.9052      [本文引用: 1]

【目的】挖掘新的稻米品质性状QTL并利用分子育种技术改良稻米品质。【方法】利用构建的一套以籼稻香型恢复系昌恢121为背景亲本,以优质粳稻越光为供体亲本的染色体片段代换系（CSSLs）为材料,在4个环境下对稻米品质性状进行QTL检测及稳定性分析。【结果】在4个环境下共检测到44个QTL,其中6个QTL能在多个环境下被检测到;第2、3、5、6和10染色体上存在多效QTL簇,对稻米品质性状具有明显的调控作用;第1、6和12染色体上7个QTL能在不同环境下稳定表达。【结论】第1染色体RM3143-RM1117区间qPGWC1和第12染色体RM3331-RM5479区间qPaT12是两个新的稳定表达QTL。

薛菁芳, 蔡永盛, 陈书强.

节水灌溉栽培模式对稻米品质和淀粉RVA谱的影响

作物杂志, 2021(4):86-92.

[本文引用: 1]

熊若愚, 解嘉鑫, 谭雪明, 等.

不同灌溉方式对南方优质食味晚籼稻产量及品质的影响

中国农业科学, 2021, 54(7):1512-1524.

[本文引用: 1]

张庆, 郭保卫, 胡雅杰, 等.

不同氮肥水平下优质高产软米粳稻的产量与品质差异

中国水稻科学, 2021, 35(6):606-616.

DOI:10.16819/j.1001-7216.2021.201101      [本文引用: 1]

【目的】明确优质高产软米粳稻的产量和品质对氮肥的响应特征。【方法】在前期品种筛选的基础上,选择2个优质食味高产型软米品种为研究对象,设置60 kg/hm<sup>2</sup>(N1)、120 kg/hm<sup>2</sup>(N2)、180 kg/hm<sup>2</sup>(N3)、240 kg/hm<sup>2</sup>(N4)、300 kg/hm<sup>2</sup>(N5)与360 kg/hm<sup>2</sup>(N6) 6个氮肥(以纯氮计)水平,对其产量性状和品质指标进行了测定与分析。【结果】依赖于单位面积穗数、每穗粒数和群体颖花量的协同增加,软米产量在N5下最高,但与N4间无显著差异。随施氮量增加,米粒的外观、黏度、平衡度和食味值呈先增后减,而硬度则先减后增,并在N4或N5下出现峰值;出糙率、出精率和整精米率均随施氮量增加而提高,但垩白米率和垩白度呈先降后增,并在N5水平下最低。随施氮量的增加,直链淀粉含量和胶稠度下降,蛋白质含量升高。米粉峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度随施氮量的增加呈先增后减,在N4或N5下最高。【结论】因此,优质食味软米在240 kg/hm<sup>2</sup>和300 kg/hm<sup>2</sup>条件下取得产量和品质的协调,240 kg/hm<sup>2</sup>是品质、产量和效益兼顾的最佳施氮量。

凌宇飞, 王锐, 陈志青, 等.

纳米钼对水稻产量及其形成特征影响的差异

扬州大学学报(农业与生命科学版), 2020, 41(6):9-14.

[本文引用: 1]

程爽, 李绍平, 田晋钰, 等.

氮肥一次性基施对不同机直播水稻产量和品质的影响

农业工程学报, 2020, 36(24):1-10.

[本文引用: 1]

杨艳菊, 赵宇航, 柯帅, 等.

种植年限对设施西瓜土壤净硝化速率及N2O排放的影响

扬州大学学报(农业与生命科学版), 2018, 39(3):75-80.

[本文引用: 1]

陈士勇, 杨艳菊, 黄帅, 等.

强还原处理对西瓜连作土壤性质及西瓜产量的影响

扬州大学学报(农业与生命科学版), 2019, 40(5):103-109.

[本文引用: 1]

王锐, 陈士勇, 陈志青, 等.

根系分泌物对根际土壤关键氮转化过程的影响

作物杂志, 2021(6):1-8.

[本文引用: 1]

魏晓东, 张亚东, 宋雪梅, 等.

硅镁锌肥改善稻米品质的研究进展

江苏农业学报, 2021, 37(3):783-788.

[本文引用: 1]

李佳, 曹先梅, 刘立云, 等.

镁对槟榔幼苗光合特性和叶绿体超微结构的影响

植物营养与肥料学报, 2019, 25(11):1949-1956.

[本文引用: 1]

张美玲, 耿玉辉, 曹国军, 等.

秸秆还田下施镁对土壤交换镁及春玉米镁素积累和产量的影响

水土保持学报, 2020, 34(3):226-231,237.

[本文引用: 1]

卞赛男, 常鹏杰, 王宁杭, 等.

氮素形态对喜树叶片生长、叶绿素荧光参数及叶绿体相关基因表达的影响

浙江农林大学学报, 2019, 36(5):908-916.

[本文引用: 1]

陈志青, 刘梦竹, 王锐, 等.

纳米镁对水稻产量形成和氮素吸收利用的影响

中国水稻科学, 2022, 36(2):195-206.

DOI:10.16819/j.1001-7216.2022.210608      [本文引用: 2]

【目的】 探明纳米镁和离子镁对水稻产量、产量形成和氮素吸收利用的影响。【方法】 以南粳9108为试验对象,设置了3个氮水平(0、180、270 kg/hm<sup>2</sup> )下不施镁肥和施用纳米镁或离子镁的盆栽试验。 【结果】 相同氮肥施用水平下,施用纳米镁和离子镁处理的水稻籽粒产量较不施镁处理均有所提高,且施用纳米镁处理的籽粒产量均高于施用离子镁处理,其原因在于施用纳米镁能够提高水稻生育后期叶面积指数、剑叶SPAD值、光合势和净光合速率,促进水稻生育后期光合物质的积累,获得更高的每穗粒数、结实率以及千粒重。相同氮肥施用水平下,与不施外源镁处理相比,离子镁和纳米镁的施用均提高了水稻各器官的氮浓度和氮积累量,并促进了氮肥偏生产力、氮素农学利用率、氮素生理利用率和氮素吸收利用率的提高。【结论】 纳米镁较离子镁更有利于提高水稻灌浆期间的光合物质积累,促进水稻生产力和氮肥利用率的提高,可作为水稻绿色高效栽培的施肥措施。

李军, 肖丹丹, 邓先亮, 等.

镁锌肥追施时期对优良食味粳稻产量及品质的影响

中国农业科学, 2018, 51(8):1448-1463.

[本文引用: 2]

杨文祥, 李刚华, 王强盛, 等.

镁对稻米食味品质的影响

江苏农业学报, 2007(3):166-171.

[本文引用: 1]

聂录, 林玉萍, 张少波.

镁肥对水稻产量和品质的影响

现代化农业, 2017(6):17-18.

[本文引用: 2]

田贵生, 陆志峰, 任涛, 等.

镁肥基施及后期喷施对油菜产量与品质的影响

中国土壤与肥料, 2019(5):85-90.

[本文引用: 1]

李晓鸣.

矿质镁对水稻产量及品质影响的研究

植物营养与肥料学报, 2002, 8(1):125-126.

[本文引用: 1]

Alam F, Kim T Y, Kim S Y, et al.

Effect of molybdenum on nodulation,plant yield and nitrogen uptake in hairy vetch (Vicia villosa Roth)

Soil Science and Plant Nutrition, 2015, 61(4):664-675.

DOI:10.1080/00380768.2015.1030690      URL     [本文引用: 1]

郭保卫, 朱大伟, 朱聪聪, 等.

有序摆抛栽对粳型超级稻稻米品质的影响

作物学报, 2015, 41(3):487-498.

[本文引用: 1]

张军, 周冬冬, 许轲, 等.

淮北地区麦茬机插优质食味粳稻氮肥减量的精准运筹

作物学报, 2022, 48(6):410-422.

[本文引用: 1]

Liu Z L, Huang Q H, Liu X H, et al.

Magnesium fertilization affected rice yields in magnesium sufficient soil in Heilongjiang Province,Northeast China

Frontiers in Plant Science, 2021, 12:645806.

DOI:10.3389/fpls.2021.645806      URL     [本文引用: 1]

Chang C S, Sung J M.

Nutrient uptake and yield responses of peanuts and rice to lime and fused magnesium phosphate in an acid soil

Field Crops Research, 2004, 89(2/3):319-325.

DOI:10.1016/j.fcr.2004.02.012      URL     [本文引用: 1]

刘秋员, 周磊, 田晋钰, 等.

长江中下游地区常规中熟粳稻氮效率综合评价及高产氮高效品种筛选

中国农业科学, 2021, 54(7):1397-1409.

[本文引用: 1]

丁玉川, 罗伟, 任小利, 等.

不同镁浓度对水稻根系生长及生理特性的影响

植物营养与肥料学报, 2009, 15(3):537-543.

[本文引用: 1]

丁玉川, 罗伟, 徐国华.

镁、钾相互作用对水稻生长、养分吸收及有关生理特性的影响

中国生态农业学报, 2008(2):340-344.

[本文引用: 1]

王云霞, 杨连新.

水稻品质对主要气候变化因子的响应

农业环境科学学报, 2020, 39(4):822-833.

[本文引用: 1]

胡群, 夏敏, 张洪程, 等.

氮肥运筹对钵苗机插优质食味水稻产量及品质的影响

作物学报, 2017, 43(3):420-431.

[本文引用: 2]

王丽萍, 解保胜, 顾春梅, 等.

不同施氮量与插秧密度对寒地水稻生长发育及稻米品质的影响

黑龙江农业科学, 2019(7):46-52.

[本文引用: 1]

钱永德, 郑桂萍, 李小蕾, 等.

氮镁耦合对粳稻龙粳20稻米外观品质和加工品质的影响

江苏农业科学, 2013, 41(7):40-44.

[本文引用: 1]

唐健, 唐闯, 郭保卫, 等.

氮肥施用量对机插优质晚稻产量和稻米品质的影响

作物学报, 2020, 46(1):117-130.

[本文引用: 1]

杨泽敏, 王维金, 蔡明历, 等.

氮肥施用期及施用量对稻米品质的影响

华中农业大学学报, 2002(5):429-434.

[本文引用: 1]

李辰彦, 李祖军, 田雪飞, 等.

抽穗扬花期低温胁迫对双季晚稻生理特性的影响

核农学报, 2021, 35(11):2634-2644.

DOI:10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2634      [本文引用: 1]

为探究抽穗扬花期低温胁迫对不同晚稻品种生理特性的影响,本研究以2个耐冷品种(岳优27、昌粳225)和2个冷敏感品种(泰丰优208、黄华占)为试验材料,于抽穗扬花期在人工气候室进行低温处理,分析其光合特性、抗氧化酶活性、穗部性状与稻米品质等。结果表明,随着低温处理时间的延长,各晚稻品种花粉活力均降低,除过氧化氢酶(CAT)外的抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)及可溶性蛋白(SP)含量都有不同程度的增加,其中超氧化物歧化酶(SOD)活性和SP含量呈先增加后降低的趋势,而CAT活性呈先降低后增加的趋势,结实率和千粒重呈降低趋势。低温胁迫也会影响稻米品质及稻米RVA值,具体表现为随着低温处理时间的延长,各晚稻品种精米率降低,垩白粒率、垩白度和胶稠度增加,直链淀粉与粗蛋白含量呈先增加后降低的趋势;峰值黏度、崩解值逐渐降低,冷胶黏度、回复值和消减值逐渐升高。相较于冷敏感品种泰丰优208和黄华占,耐冷品种岳优27和昌粳225的抗氧化酶活性和SP含量较高,MDA含量较低;结实率和千粒重降低幅度较小,花粉活性降低幅度也较小,其中在第5天昌粳225降幅最小,为4.38%;稻米品质中精米率、垩白粒率、胶稠度、直链淀粉含量和蛋白质含量变化幅度较小,而垩白度增加幅度较大,RVA谱中峰值黏度降低幅度较大,热浆黏度反应较慢,而冷胶黏度和回复值较先达到最大值,崩解值和消解值的变化幅度较小。综上,耐冷品种岳优27和昌粳225抽穗扬花期相较于冷敏感品种泰丰优208和黄华占表现出较强耐受低温胁迫的能力。本研究结果可为抽穗扬花期耐低温双季晚稻的选育与栽培提供一定的理论参考。

王永兵, 程海涛, 马兆惠, 等.

施镁对不同食味粳稻品种的品质影响

河北农业大学学报, 2020, 43(3):23-28,44.

[本文引用: 1]

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