施氮量影响水稻产量与品质形成的关键因子解析

摘要

【目的】探究施氮量对稻米产量和品质的综合影响，明确影响水稻产量、品质协同提升的关键因子。【方法】在2021—2022年以粳稻‘吉玉粳’‘五优稻4号’为试验材料，设置0、150、300 kg/hm² 3个施氮水平，分析施氮量对稻米产量、产量构成因素及品质指标的影响。【结果】施氮提升稻米蛋白质含量和产量，降低直链淀粉含量、食味值和胶稠度。适量施氮提升灌浆期籽粒腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（ADP glucose pyrophosphorylase,AGP）、淀粉合酶、淀粉分支酶、蔗糖合酶活性，提高籽粒总淀粉含量，提升稻米消减值和糊化温度，降低峰值黏度、最终黏度和崩解值。与不施氮相比，150 kg/hm²施氮量处理明显提高籽粒AGP、淀粉分支酶、淀粉合酶和蔗糖合酶活性，籽粒总淀粉含量平均增加18.21%，产量提升32.50%。通过主成分分析得到稻米产量品质综合指标（Grain yield and quality index,GYQI），各处理GYQI综合表现为150 kg/hm² > 300 kg/hm² >0 kg/hm²；进一步通过随机森林分析得出，穗粒数、淀粉合酶活性和峰值黏度对GYQI的贡献率最大，其次为产量和谷蛋白含量。150 kg/hm²处理虽降低食味值，但显著提高贡献率更高的穗粒数、淀粉合酶活性和谷蛋白含量，且上述3个因子的正向贡献远超食味值下降所带来的负向影响，最终使得150 kg/hm²处理下的GYQI最高。【结论】穗粒数、淀粉合酶活性和峰值黏度是影响GYQI的主导因子。施氮量在150 kg/hm²时，穗粒数最多，淀粉合酶活性最强，峰值黏度较高，是稻米产量与品质协同提升的最佳水平。在实际生产中，应重点优化穗粒数、淀粉合酶活性及峰值黏度等关键指标，以达到产量品质协同提升。

关键词

水稻 / 施氮量 / 品质 / 产量 / 主成分分析 / 随机森林模型