李祖军 姜 雪 杨通莲 吴朝昕 张习春江学海 龙武华 张玉珊 朱速松

（1贵州省农业科学院水稻研究所，550006，贵州贵阳；
2贵州省生物技术研究所，550006，贵州贵阳；
3从江县农业农村局，557400，贵州从江）

贵州香禾糯是在黔东南地区独特生境和侗族等少数民族农耕制度下，经过长期的自然和人工选择而形成的一类特殊的水稻生态型，作为地方栽培稻种，贵州香禾糯是宝贵的遗传资源[1-2]。因其味道香醇、糯而不腻、营养丰富和冷饭不变硬等特点，深受当地人们喜爱，素有“一家蒸饭满寨香”的美誉，贵州香禾糯常年种植面积约5333.33hm2（8万亩）[3-6]。但由于田地贫瘠，且传统的栽培方式几乎不用化肥，仅在插秧时施少量农家肥或化肥作为底肥，或不施肥，因而产量难以得到提升[7-8]。为了提高香禾糯产量，前人开展了大量研究。吴元华等[9]建立了香禾糯早、中、晚熟类型品种的叶龄栽培模式；
郑桂云等[10]研究认为，施氮对香禾产量影响最大。为了提高香禾糯的种植效益，本研究采用“3414”最优回归设计田间试验方案，以贵州香禾糯品种苟当1号为材料，探讨氮、磷、钾肥料的最佳施用量，为贵州禾肥料配方和高产高效生产提供理论依据和技术支撑。

1.1 试验地概况

在前期研究[11]的基础上，于2021年在贵州省从 江 县 高 增 乡 建 华 村 高 岭 （ 108°57′29″E ，25°46′45″N，海拔840m）进一步开展苟当1号栽培技术研究。供试土壤耕作层理化性质为pH 5.37、有机质52.43g/kg、碱解氮179.31mg/kg、有效磷13.15mg/kg、速效钾43.14mg/kg。

1.2 供试材料

供试水稻品种苟当1号为贵州省黔东南州农业科学院和从江县农业农村局于2006年在贵州省从江县高增乡建华村收集的地方香禾品种苟岑告，并于2007-2009年经系选和株选定向提纯选育而成。2013年7月通过贵州省品种审定委员会审定（审定编号：黔审稻2013011号）。

供试肥料尿素（纯N 46%）购自贵州赤天化桐梓化工有限公司，钙镁磷肥（P2O515%）购自贵州省福泉化肥厂有限公司，氯化钾（KCl 60%）购自中化化肥有限公司。

1.3 试验设计

采用“3414”最优回归设计田间试验方案[12]，设14个处理（表1），每个处理3次重复，随机排列，每个小区面积为30m2，小区两侧设保护行，小区之间起垄覆膜隔开，单排单灌。于2021年4月25日开始育秧，6月5日移栽，栽插规格为30cm×25cm，每穴插2株苗。氮肥为尿素，基肥:蘖肥:穗粒肥=4:2:4。磷肥全作基肥。钾肥为基肥:穗肥=7:3，田间统一管理。

表1 “3414”试验设计方案Table 1 “3414”test design scheme kg/hm2

1.4 测定项目及方法

1.4.1 干物质积累量 于抽穗期（50%水稻植株抽穗）和成熟期（95%水稻颖壳变黄），每个小区随机调查30株茎蘖数，计算平均值，避开测产区和边行按均值取3株，按茎鞘、叶和穗分开包扎，在干燥箱内105℃杀青20min，再于80℃烘至恒重，冷却至室温后称重。

1.4.2 产量及其构成因素 在水稻收割前，每个小区避开边行随机数30穴计算平均穗数，按平均穗数取5穴考察有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重等性状，然后每个小区中心收割3m2，测定实际产量。

1.4.3 稻米香味物质和稻米淀粉黏滞性（rapid viscosity analyzer，RVA） 香味挥发性物质提取：向顶空瓶内充氮气使瓶内空气排出，称取5g待测样放入Thermo RSH自动进样器内等待萃取，在气相色谱仪进样口处安置萃取头，进样口温度250℃，老化时间30min，将炉温箱温度设为80℃，水浴时间20min，吸附萃取时间30min，将萃取头插入进样口，解析时间5min，整个萃取过程由进样器SPME模块自动完成，结束后采用启动仪器收集数据。

采用三重四级杆气质联用仪（Trace1310/TSQ 9000，Thermo Scientific）分离和收集挥发性成分。气相色谱：TG-5MS毛细管色谱柱分离；
He（99.999%）载气，流量1.0mL/min，不分流进样；
进样口温度为250℃，柱温起始温度为50℃，保持5min后以5℃/min将温度提高至200℃，在此温度保持2min，再以10℃/min将温度升到250℃，在此温度保持2min。气相质谱：GC-MS的接口温度为280℃；
离子源温度为290℃，采用EI电离方式，70eV电子能量；
扫描质量范围33～450amu。

采用快速黏度分析仪（Newport Scientific仪器公司，澳大利亚）测定稻米淀粉黏滞性。用TCW（thermal cycle for windows）配套软件进行数据分析，按照美国谷物化学师协会标准[13]操作规程测定峰值黏度（cP）、热浆黏度（cP）、最终黏度（cP）、崩解值（cP）、消减值（cP）和糊化温度（℃）。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 20.0软件进行数据处理与分析。

2.1 不同处理对苟当1号产量及其构成因素的影响

由表2可知，有效穗数以N2P2K2处理最高，N2P0K2处理次之，二者差异不显著，N0P0K0处理最低，为98.85万穗/hm2，较N2P2K2处理少了57.60万穗/hm2；
穗粒数以N0P0K0处理最高，N0P2K2处理次之，但二者差异不显著，N2P0K2处理最低，为201.95；
总颖花量以N0P0K0处理最低，N0P2K2处理最高，较N0P0K0处理增加了40.08%；
结实率以N3P2K2处理最高，为96.48%，N2P2K1处理最低；
千粒重以N1P2K2处理最高，但与N2P2K0和N2P2K3处理差异不显著，N2P2K1处理最低，为27.68g；
产量以N2P2K2处理最高，为7.27t/hm2，与N2P0K2和N2P3K2处理差异不显著。结果表明，苟当1号氮、磷、钾配比施肥效果优于不施肥及任意2种肥料配施的效果。

表2 不同肥料配比下苟当1号的产量及其构成因素Table 2 Yield and its components of Goudang No.1 with different fertilizer ratios

不同肥料配比下苟当1号产量相关性分析（表3）表明，各处理产量与有效穗数、总颖花量、结实率和千粒重呈正相关，其中与有效穗数达到显著水平，与穗粒数呈负相关性，但未达到显著水平。说明在各处理中，在保证结实率、总颖花量和千粒重的前提下，稳定穗粒数，提高有效穗数，有助于提高香禾糯的产量，这也为下一步栽培技术的改良提供理论参考。

表3 不同肥料配比下苟当1号产量相关性分析Table 3 Yield correlation analysis of Goudang No.1 under different fertilizer ratios

2.2 肥料效应分析

根据不同处理的水稻产量和施肥量，以产量作为目标函数（因变量，Y），以各施肥因子（N、P、K）作为自变量，采用水稻测土配方施肥“3414”试验规范标准软件三元二次方程的拟合计算，得出氮、磷、钾肥回归方程数学模型为：Y=347.30+12.89N-0.29N2+13.25P+4.54P2-0.52K-0.86K2-3.97NP+1.23NK+0.18PK。

根据方程计算得出，最高产量施肥量为N 205.65kg/hm2、P2O564.95kg/hm2和 KCl149.40kg/hm2，产量为6.93t/hm2。最佳产量施肥量为N174.45kg/hm2、P2O552.80kg/hm2和KCl 103.65kg/hm2，产量为6.86t/hm2。

根据单因子效应方程分析得出，氮效应方程为Y=418.95+12.95N-0.77N2，水稻最高施氮量为128.40kg/hm2，最佳施氮量为121.95kg/hm2。钾效应方程为Y=414.12+18.59K-1.63K2，水稻最高施钾量为85.35kg/hm2，最佳施钾量为79.05kg/hm2。磷效应方程为Y=476.49+11.79P-2.48P2，水稻最高施磷量为37.80kg/hm2，最佳施磷量为35.70kg/hm2。

2.3 不同处理对苟当1号干物质积累量的影响

从表4可知，抽穗期和成熟期干物质积累量均以N2P2K2处理最高，显著高于N0P2K2和N3P2K2处理；
抽穗-成熟期的干物质积累量随着施氮量的增加呈先增加后下降的趋势。随着磷肥施用量的不同，抽穗期干物质积累量以N2P2K2处理最高，但与N2P0K2和N2P3K2处理差异不显著，成熟期和抽穗-成熟期的干物质积累量随着施磷量的增加呈先增加后下降的趋势。从钾肥的施用量来看，抽穗期、成熟期和抽穗-成熟期的干物质积累量随着施钾量的增加呈先增加后下降的趋势，且均以N2P2K2处理干物质积累量最高。综合来看，不同肥料配比下苟当1号抽穗-成熟阶段干物质积累量以N2P2K2处理最高，N0P0K0处理最低，为2.37t/hm2，显著低于其他处理，较N2P2K2处理减少了51.79%。

表4 不同肥料配比下苟当1号干物质积累量Table 4 Dry matter accumulation of Goudang No.1 under different fertilizer ratios t/hm2

2.4 不同处理对苟当1号稻米淀粉RVA特征谱的影响

稻米淀粉RVA特征谱是评价稻米蒸煮食味品质的重要指标之一。由表5可知，随着氮肥施用量的增加，峰值黏度和崩解值呈先降低后增加的趋势，表现为 N0P0K0＞N0P2K2＞N3P2K2＞N2P2K2，但处理间差异不显著；
N0P0K0、N0P2K2、N2P2K2与N3P2K2处理的热浆黏度差异不显著；
N2P2K2处理最终黏度最低，N0P0K0、N0P2K2与N3P2K2处理差异不显著；
N0P2K2、N2P2K2与N3P2K2处理的消减值、糊化时间和糊化温度差异不显著，且N2P2K2处理最高。随着磷肥施用量的增加，峰值黏度和崩解值呈先降低后增加的趋势，表现为N0P0K0＞N2P0K2＞N2P3K2＞N2P2K2；
N0P0K0、N2P0K2、N2P2K2与N2P3K2处理的热浆黏度和最终黏度差异不显著；
消减值、糊化时间和糊化温度均以N2P2K2处理最高，N0P0K0、N2P0K2和N2P3K2处理间的差异不显著。随着钾肥施用量的增加，峰值黏度和崩解值呈逐渐降低趋势，N0P0K0处理显著高于N2P2K3处理，表现为 N0P0K0＞N2P2K0＞N2P2K2＞N2P2K3；
热浆黏度、最终黏度、消减值、糊化时间和糊化温度总体上呈先降低后增加的趋势，其中热浆黏度和最终黏度以N2P2K0处理显著高于N2P2K2处理，消减值、糊化时间和糊化温度以N2P2K2处理最高。由上可知，不同肥料配比下苟当1号峰值黏度和崩解值有不同程度降低。

表5 不同处理下苟当1号稻米RVA特征值Table 5 RVA characteristic values of Goudang No.1 rice under different treatments

2.5 不同处理对苟当1号香味挥发性物质的影响

由表6可知，随着氮肥施用量的增加，苟当1号籽粒中主要的香味挥发性物质2-乙酰基-1-吡咯啉（2AP）和壬醛相对含量逐渐降低，N3P2K2和N2P2K2处理的 2AP相对含量分别为 0.11%和0.12%，N0P2K2处理为0.18%；
N3P2K2和N2P2K2处理壬醛相对含量分别为0.28%、0.27%，N0P2K2处理为0.31%；
N2P2K2处理己醛和戊醛相对含量高于N0P2K2和N3P2K2处理，说明随着氮肥到最佳配比后，己醛和戊醛含量达到最大值。磷肥对2AP和壬醛相对含量的影响较为明显，均以N2P3K2处理最高，其中2AP相对含量分别是N2P2K2和N2P0K2处理的2.17倍和2.36倍，壬醛相对含量分别是N2P2K2和N2P0K2处理的3.05倍和2.15倍；
随着磷肥施用量的增加，苟当1号籽粒中主要的香味挥发性物质己醛和戊醛相对含量总体上逐渐降低。随着钾肥施用量的增加，苟当1号籽粒中主要的香味挥发性物质2AP和壬醛相对含量逐渐降低，N2P2K0处理的2AP相对含量为0.18%，N2P2K3和N2P2K2处理分别为0.15%和0.12%，N2P2K0处理的壬醛相对含量为0.67%，N2P2K2和N2P2K3处理分别为0.27%和0.25%；
N2P2K2处理己醛相对含量为3.38%，高于N0P0K0、N2P2K0和N2P2K3处理；
随着钾肥施用量的增加，戊醛相对含量逐渐增加，N2P2K0、N2P2K2和N2P2K3处理的相对含量分别为11.16%、13.24%和16.90%。由上可知，在配方施肥时，适当提高磷肥占比有利于香禾糯香味物质的形成。

表6 不同处理对苟当1号香味物质相对含量的影响Table 6 Effects of different treatments on the relative content of aroma substances in Goudang No.1 %

由表7可知，不同肥料处理的产量与2AP、壬醛、热浆黏度、消减值、糊化时间和糊化温度呈正相关性，与己醛、戊醛、峰值黏度、崩解值和最终黏度呈负相关，但均未达到显著水平。

作物要获得高产，氮、磷、钾养分施用量的平衡十分重要。陈新平等[14]研究认为，“3414”试验中如果氮、磷、钾推荐用量太低或太高均不能准确地获得最佳施肥量。因此，本研究采用“3414”试验设计，并根据香禾糯种植地的土壤肥力及产量水平研究合理的氮、磷、钾用量水平。结果表明，不同肥料配比下以N2P2K2处理产量最高，为7.27t/hm2，与N2P0K2和N2P3K2处理差异不显著。随着氮、磷、钾养分的增加，产量总体呈先增加后降低的趋势，这与前人[15]研究结果一致。张锦滨等[16]研究表明，随着施磷量的增加，穗数、穗粒数和千粒重呈先增加后减少的趋势。郭红等[17]研究表明，配方施肥能提高水稻有效穗数。本研究表明，不同肥料配比施肥产量与有效穗数、总颖花量、结实率和千粒重呈正相关，其中与有效穗数达到显著水平，与穗粒数呈负相关性，但未达到显著水平。说明各处理中在保证结实率、总颖花量和千粒重的前提下，稳定穗粒数，提高有效穗数，有助于提高苟当1号的产量。这与李松竹[18]的研究结果一致。

水稻产量的形成是干物质积累和分配的过程，强源活库有利于提高产量。杨林生等[19]研究表明，氮和钾在水稻总干物质积累过程中具有明显的互作效应，随着施氮量和施钾量的增加，干物质转运呈先增加后降低的趋势。陈雷等[20]研究表明，增加水稻抽穗后干物质积累是获得高产的关键。种浩天等[21]也认为，干物质积累越多，水稻产量的提升潜力越大。本研究表明，随着氮、磷、钾施用量的增加，成熟期和抽穗-成熟期的干物质积累量呈先增加后下降的趋势，这与前人[21]研究一致。

近年来，随着人们对生活质量的追求，稻米品质越来越受到人们重视[22-23]。前人[24-25]研究认为，稻米食味品质与消减值、回复值和糊化温度呈显著负相关，与胶稠度、峰值黏度和崩解值呈显著正相关。郭涛等[26]和李润卿等[27]研究表明，随氮肥施用量的增加，稻米食味品质降低。本研究结果表明，随着氮、磷、钾施用量的增加，苟当1号峰值黏度和崩解值均有不同程度的降低，食味品质下降。本研究结果表明，随着氮和钾肥施用量的增加，籽粒中主要的香味挥发性物2AP和壬醛相对含量逐渐降低。随着磷肥施用量的增加，籽粒中香味挥发性物质2AP和壬醛相对含量增加，以N2P3K2处理最高。

不同肥料配比处理中以N2P2K2处理产量最高，与N2P0K2和N2P3K2处理差异不显著。采用水稻测土配方施肥“3414”试验规范标准软件三元二次方程的拟合计算得出，最佳产量施肥量为N 174.45kg/hm2、P2O552.8kg/hm2和 KCl 103.65kg/hm2，产量为6.86t/hm2。从产量构成来看，各处理产量与有效穗数、总颖花量、结实率和千粒重呈正相关，其中与有效穗数达到显著水平。不同处理下，抽穗期、成熟期和抽穗至成熟期的干物质积累量有所不同，但均以N2P2K2处理最高。总体来看，N2P2K2处理在保证结实率和千粒重的前提下，有效穗数多，抽穗后期干物质积累量大，产量高。从稻米食味品质及香味物质相对含量来看，不同肥料配比稻米食味品质及香味物质相对含量随着氮、钾施用量的增加有所降低，而随着磷肥施用量的增加呈上升趋势，N2P3K2处理香味物质相对含量最高。因此，N2P3K2处理可在保证产量的基础上增加籽粒香味。

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