蔣天昊 任曉佳 仇景濤 顧雪怡 張祖建

摘要：晚播晚栽機(jī)插水稻因其具備的特殊應(yīng)用價(jià)值而長(zhǎng)期存在，然而對(duì)其稻米品質(zhì)的變化特征認(rèn)識(shí)并不清楚。在蘇南區(qū)域農(nóng)田設(shè)置不同晚播栽期機(jī)插處理，觀察晚播晚栽機(jī)插水稻稻米品質(zhì)的變化，結(jié)果表明，晚播晚栽條件下稻米的出糙率、精米率和整精米率都表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，堊白粒率、堊白大小、堊白度均有輕度上升趨勢(shì)，顯示晚播晚栽機(jī)插水稻在稻米加工品質(zhì)上表現(xiàn)出一定劣勢(shì)。另一方面，晚播晚栽機(jī)插水稻稻米直鏈淀粉含量下降顯著，膠稠度有變長(zhǎng)的趨勢(shì);稻米淀粉RVA譜特征值表現(xiàn)改善，晚播晚栽一定程度上提升了稻米淀粉的糊化特性;同時(shí)，稻米蛋白質(zhì)含量顯著下降，以清蛋白含量影響最大，其次為球蛋白和谷蛋白。綜上所述，在能夠正常成熟的前提下，晚播晚栽機(jī)插水稻稻米的加工和外觀品質(zhì)有小幅下降，但稻米蒸煮和食味品質(zhì)顯著提升。研究結(jié)果明確了晚播晚栽機(jī)插水稻在一定條件下的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水稻;機(jī)插秧;晚播晚栽;加工品質(zhì);蒸煮和食味品質(zhì);RVA譜

中圖分類號(hào)：S511.04 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）12-0067-05

收稿日期：2021-03-08

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（編號(hào)：2016YFD0300502）;江蘇省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（現(xiàn)代農(nóng)業(yè)）（編號(hào)：BE2015320）。

作者簡(jiǎn)介：蔣天昊（1995—），男，江蘇常州人，碩士研究生，主要從事水稻調(diào)優(yōu)栽培途徑方面的研究。E-mail：292081199@qq.com。

通信作者：張祖建，博士，教授，主要從事水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)研究。E-mail：zzj@yzu.edu.cn。

水稻機(jī)械化移栽作為一種高效豐產(chǎn)的現(xiàn)代化栽培模式，已經(jīng)發(fā)展成為江蘇省等主要粳稻生產(chǎn)區(qū)的主要栽培模式之一，也為高效優(yōu)質(zhì)發(fā)展水稻生產(chǎn)提供了重要保障[1-2]。適時(shí)播種和移栽是機(jī)插水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的必要條件，但在實(shí)際生產(chǎn)中，有不少稻田因?yàn)楦鞣N原因不能及時(shí)栽種，形成與適宜播栽時(shí)間相比明顯推遲的晚播晚栽稻田，特別是在稻麥兩熟種植地區(qū)，晚播晚栽機(jī)插水稻普遍存在，也成為限制機(jī)插水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)發(fā)展的重要因素[3-4]。晚播晚栽機(jī)插稻雖然在產(chǎn)量表現(xiàn)中有所不足，但在一定條件下依然能夠表現(xiàn)較高的生產(chǎn)能力[3，5-8]，能夠在勞力和季節(jié)緊張的換茬條件下維持周年的較高產(chǎn)出，成為穩(wěn)產(chǎn)或抗災(zāi)保產(chǎn)的重要途徑。

機(jī)插水稻的栽培研究已經(jīng)有很多積累，而針對(duì)晚播晚栽機(jī)插水稻的專題研究卻較為缺乏。筆者所在課題組研究了蘇南地區(qū)晚播晚栽機(jī)插水稻的產(chǎn)量表現(xiàn)及其群體發(fā)育特征，發(fā)現(xiàn)晚播晚栽機(jī)插水稻可通過(guò)較高移栽密度配合促進(jìn)前期早發(fā)提高群體質(zhì)量，適當(dāng)減少中后期肥料控制無(wú)效分蘗發(fā)生，可獲得相對(duì)較好的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率[9]。然而在注重產(chǎn)量的同時(shí)，提高稻米品質(zhì)也是當(dāng)前水稻栽培努力的方向，晚播晚栽機(jī)插水稻稻米品質(zhì)的變化也是本研究必須重視的問(wèn)題。本研究重點(diǎn)分析晚播晚栽機(jī)插水稻的稻米品質(zhì)，為明確晚播晚栽條件下稻米品質(zhì)的變化特征及其提高對(duì)策提供必要的理論支撐。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2016—2017年連續(xù)2年在江蘇省常熟市尚湖鎮(zhèn)羅墩村揚(yáng)州大學(xué)常熟現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院試驗(yàn)基地（31°37′N，120°39′E）實(shí)施。供試品種為鎮(zhèn)稻11。稻麥兩熟種植，前茬為小麥，地力為當(dāng)?shù)匾话闼?。耕作層有機(jī)質(zhì)含量20.12 g/kg、速效氮含量82.43 mg/kg、速效磷含量25.01 mg/kg、速效鉀含量54.21 mg/kg。試驗(yàn)實(shí)施的2年氣候條件相對(duì)正常，所有試驗(yàn)處理均正常成熟。

1.1 試驗(yàn)處理

采用30 cm行距6行高速乘坐式插秧機(jī)（久保田公司生產(chǎn)）進(jìn)行毯苗機(jī)插移栽操作。常規(guī)硬盤基質(zhì)育秧，3葉1心期移栽，移栽密度為140萬(wàn)苗/hm2。

2016年設(shè)置常規(guī)播期和晚播2個(gè)處理，常規(guī)播期（NS）：6月1日播種，6月16日機(jī)插移栽;晚播晚栽（LS）：6月17日播種，7月2日機(jī)插移栽。2017年共設(shè)置3個(gè)播期，分別為正常播期（S1）：6月3日播種，6月18日機(jī)插移栽;偏遲播期（S2）：6月10日播種，6月25日機(jī)插移栽;晚播晚栽（S3）：6月17日播種，7月2日機(jī)插移栽。

按當(dāng)?shù)仄骄芾硭绞┓剩ㄊ┯眉兊?320 kg/hm2，基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥為4 ∶3 ∶3）。磷肥、鉀肥以基肥1次施用，用量分別為P2O5 48 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。水分管理及病蟲害防治同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.2.1 樣品準(zhǔn)備

水稻成熟后，每個(gè)小區(qū)選定3個(gè)代表性樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)連續(xù)收取10株水稻，脫粒曬干并存放3個(gè)月以上，使其含水量穩(wěn)定在14%左右。用小型機(jī)械分別出糙、出精，用粉碎機(jī)將精米磨成米粉，過(guò)100目篩，供品質(zhì)分析用，所有指標(biāo)在測(cè)定時(shí)均進(jìn)行3次重復(fù)。

1.2.2 稻米加工品質(zhì)

加工品質(zhì)測(cè)定參照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891—1999《優(yōu)質(zhì)稻谷》執(zhí)行。分別對(duì)加工前后的稻谷、糙米、精米和整精米進(jìn)行稱量，計(jì)算稻米加工品質(zhì)。其中：

整精米率=達(dá)到完整精米粒平均長(zhǎng)度的4/5以上（含4/5）的米粒質(zhì)量/樣品稻谷質(zhì)量×100%。

1.2.3 稻米外觀品質(zhì)

稻米外觀品質(zhì)性狀的測(cè)定參照國(guó)家優(yōu)質(zhì)稻谷標(biāo)準(zhǔn)：NY/T 593—2002《食用稻品種品質(zhì)》進(jìn)行。堊白部分的鑒定使用稻米堊白觀測(cè)儀判定。

1.2.4 蒸煮理化指標(biāo)

直鏈淀粉含量（AC）和膠稠度（GC）的測(cè)定方法按中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891—1999《優(yōu)質(zhì)稻谷》進(jìn)行。

1.2.5 稻米淀粉黏滯特性（RVA譜）

采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的RVA-4型RVA儀進(jìn)行快速測(cè)定，用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套軟件進(jìn)行分析。

1.2.6 蛋白質(zhì)含量

稱取1 g精米粉，注入250 mL消化管中，再注入12 mL濃硫酸及7 g K2SO4和 0.8 g CuSO4·5H2O的混合物，420 ℃消化1 h后，用全自動(dòng)凱氏定氮儀（Kjeltec8400，F(xiàn)OSS公司，丹麥）測(cè)定米粉含氮率，再乘以換算系數(shù)5.95即為蛋白質(zhì)含量。

1.2.7 蛋白質(zhì)組分含量

采用楊靜等的連續(xù)提取法[10]，依次用蒸餾水、5% NaCl、70%乙醇和0.2%氫氧化鈉4種溶劑對(duì)清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白進(jìn)行分離提取，然后采用考馬斯亮藍(lán)法依次對(duì)各組分蛋白含量進(jìn)行測(cè)定，并用凱氏定氮法對(duì)殘?jiān)鞍缀窟M(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理及分析

用Microsoft Excel軟件整理數(shù)據(jù)，用Sigmaplot 10.0繪圖，用DPS 7.05進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，多重比較的顯著性測(cè)驗(yàn)采用最小顯著差數(shù)法（PLSD）進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 晚播晚栽機(jī)插水稻稻米的加工和外觀品質(zhì)

供試材料在2年試驗(yàn)中均顯示正常成熟，表明在蘇南地區(qū)一定限度的晚播晚栽仍可保證正常的結(jié)實(shí)生長(zhǎng)，但遲播遲栽處理（2016年6月17日、2017年6月17日播期處理）導(dǎo)致產(chǎn)量明顯下降[9]。稻米加工品質(zhì)決定其商品質(zhì)量，更多地收到稻米廠家及規(guī)模種植經(jīng)營(yíng)單位的重視。從表1可以看出，2年晚播晚栽試驗(yàn)稻米加工品質(zhì)的變化，隨著播期的推遲，出糙率、精米率和整精米率都表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，晚播晚栽機(jī)插水稻在稻米加工品質(zhì)上表現(xiàn)出一定劣勢(shì)。但從絕對(duì)數(shù)值來(lái)看，下降幅度并不是很大，從整精米率來(lái)看，2年試驗(yàn)分別下降了2.25%和3.42%。2017年6月10日播種處理與6月2日播種處理并未表現(xiàn)出顯著性差異，可見在適當(dāng)范圍內(nèi)的晚播晚栽對(duì)稻米加工品質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生顯著影響。

從表2可以看出，不同播期對(duì)機(jī)插水稻稻米外觀品質(zhì)的影響為隨著播期的推遲，稻米堊白粒率、堊白大小、堊白度均有輕度上升趨勢(shì)，稻米外觀品質(zhì)有所變差。但這種變化相對(duì)有限，特別是堊白大小變化處理間差異均不顯著，堊白粒率可見少許增加。表明在能夠保證正常成熟的前提下晚播晚栽機(jī)插水稻稻米外觀品質(zhì)變化不是非常明顯，播期的影響有限。

2.2 晚播晚栽機(jī)插水稻稻米的蒸煮食味品質(zhì)

2.2.1 直鏈淀粉含量和膠稠度

從表3可以看出，晚播晚栽對(duì)機(jī)插水稻稻米直鏈淀粉含量和膠稠度的影響，在晚播晚栽條件下，直鏈淀粉含量下降顯著，膠稠度有變長(zhǎng)的趨勢(shì)，但未達(dá)到顯著水平。從二者表現(xiàn)可見，在晚播晚栽條件下稻米蒸煮食味品質(zhì)不但不會(huì)變劣，還有改善的趨勢(shì)，且這種變化隨播期的推遲愈加明顯。這可能與晚播晚栽機(jī)插水稻后期在結(jié)實(shí)生長(zhǎng)階段氣溫較低、晝夜溫差變大有一定關(guān)系。

2.2.2 稻米蛋白質(zhì)含量與組分的變化

大米中的蛋白質(zhì)含量較低，然而對(duì)稻米食味品質(zhì)影響不可忽略，一般認(rèn)為，稻米蛋白質(zhì)含量越高，其食味品質(zhì)越差。從圖1可以看出，不同播期對(duì)機(jī)插水稻稻米蛋白質(zhì)含量的影響，隨著播期的推遲，稻米蛋白質(zhì)含量呈明顯下降趨勢(shì)。本試驗(yàn)測(cè)定獲得的稻米總蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)較高水平，可能與所用品種和儀器調(diào)校有關(guān)，但處理間趨勢(shì)與蛋白質(zhì)組分的測(cè)定結(jié)果（表4）一致。

從表4可以看出，不同播期對(duì)機(jī)插水稻稻米蛋白組分的影響。稻米中4種蛋白質(zhì)的含量表現(xiàn)為清蛋白<球蛋白<醇溶蛋白<谷蛋白，其中谷蛋白占總蛋白質(zhì)含量的75%～80%，醇溶蛋白占總蛋白質(zhì)含量的10%～16%，醇溶蛋白的含量大于清蛋白和球蛋白含量之和。隨播期推遲，稻米中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量均表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，6月17日最晚播期比6月3日最早播期分別下降了7.41%、4.26%、3.20%、4.16%，可見播期推遲對(duì)稻米清蛋白含量影響最大，其次為球蛋白和谷蛋白，而對(duì)醇溶蛋白影響相對(duì)較小。稻米蛋白質(zhì)含量的下降有利于稻米食味品質(zhì)的改善，表明晚播晚栽機(jī)插水稻對(duì)稻米食味品質(zhì)的影響趨于有利。

2.3 稻米淀粉RVA譜特征值

淀粉是稻米中最主要的組成部分，除了直鏈、支鏈淀粉的含量差異外，淀粉鏈長(zhǎng)、分支度和結(jié)晶特征等均可對(duì)稻米蒸煮和食味品質(zhì)造成顯著影響，最直觀地表現(xiàn)為淀粉的糊化特征。晚播晚栽機(jī)插水稻稻米淀粉糊化特征值（RVA譜）的變化情況見表5。在正常成熟的前提下，隨播栽期的推遲，一定程度上提高了機(jī)插水稻稻米淀粉的最高黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度，并降低了消減值、峰值時(shí)間和糊化溫度。一般而言，最高黏度大、崩解值大、消減值的絕對(duì)值小，稻米的蒸煮和食味品質(zhì)較好。表明晚播晚栽一定程度上提升了稻米在蒸煮過(guò)程中淀粉的糊化特性，從而利于改善稻米的蒸煮和食味品質(zhì)。

3 討論與結(jié)論

3.1 晚播晚栽機(jī)插水稻稻米品質(zhì)的變化及其機(jī)制

隨著消費(fèi)者對(duì)稻米品質(zhì)要求的日益提高，水稻生產(chǎn)從重視產(chǎn)量向產(chǎn)量和稻米品質(zhì)協(xié)同提高轉(zhuǎn)變已成為必然趨勢(shì)，發(fā)展優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)也迫在眉睫[11-14]。針對(duì)晚播晚栽機(jī)插水稻，同樣需要對(duì)稻米品質(zhì)的變化進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)。江蘇省機(jī)插水稻一般以在6月20日前移栽為宜，在生產(chǎn)中要求杜絕7月移栽。晚播晚栽機(jī)插水稻帶來(lái)的實(shí)質(zhì)性變化是開花期和成熟期的推遲，因而帶來(lái)籽粒結(jié)實(shí)溫光條件的差異，而針對(duì)稻米品質(zhì)而言，更為關(guān)鍵的應(yīng)該是溫度變化導(dǎo)致的品質(zhì)差異。

稻米品質(zhì)存在很多衡量指標(biāo)，但日常接觸最為密切的還是商家最為關(guān)心的商品品質(zhì)和消費(fèi)者最為關(guān)心的蒸煮食味品質(zhì)，前者以加工和外觀品質(zhì)為關(guān)鍵指標(biāo)，后者則較為復(fù)雜，以人的適口性評(píng)價(jià)最為客觀，但膠稠度和淀粉的糊化特征等指標(biāo)與之關(guān)系密切。播期對(duì)稻米加工和外觀品質(zhì)的影響結(jié)論尚不一致，趙慶勇等研究表明，江蘇省5個(gè)不同生態(tài)類型的粳稻品種隨著播期的推遲，稻米的加工品質(zhì)均下降[7]。邢志鵬等研究表明，機(jī)插方式下的粳型超級(jí)稻和秈粳交水稻推遲播期可以改善其加工品質(zhì)[15]。在適宜播期內(nèi)，堊白粒率和堊白度隨著播期的推遲表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，稻米外觀品質(zhì)得到改善[16-17]。而較遲的播期范圍內(nèi)，其堊白粒率和堊白度會(huì)隨著播期的推遲而增加，導(dǎo)致外觀品質(zhì)劣化[7]。朱鎮(zhèn)等則認(rèn)為，隨著播期的推遲，籽粒堊白率、堊白度呈曲線變化[18]。本研究顯示，晚播晚栽機(jī)插水稻出糙率、精米率和整精米率都表現(xiàn)出一定的下降，稻米加工品質(zhì)也有輕微變差趨勢(shì)，稻米堊白粒率和堊白度也表現(xiàn)出小幅上升趨勢(shì)，表明晚播晚栽機(jī)插水稻在稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)方面具有一定的劣勢(shì)。針對(duì)蒸煮食味品質(zhì)，多數(shù)研究顯示，播期的推遲會(huì)導(dǎo)致直鏈淀粉含量下降[17]，其主要原因是抽穗后6～15 d的相對(duì)高溫會(huì)提高直鏈淀粉含量[19]。但也有直鏈淀粉含量隨播期推遲呈增加趨勢(shì)的報(bào)告[20]。羅科等認(rèn)為，稻米膠稠度在不同播期內(nèi)沒有多大的差異[21]。本研究結(jié)果表明，晚播晚栽機(jī)插水稻稻米直鏈淀粉含量有一定程度的下降，蛋白質(zhì)含量則呈顯著下降趨勢(shì)，膠稠度則明顯變長(zhǎng)，顯示晚播晚栽機(jī)插水稻稻米食味品質(zhì)有明顯改善的趨勢(shì)。對(duì)稻米淀粉RVA譜特征的分析也進(jìn)一步驗(yàn)證了這一現(xiàn)象。這與已有的遲播影響稻米蒸煮品質(zhì)的研究報(bào)道有一定出入[22]。

已有研究表明，水稻的灌漿結(jié)實(shí)適宜溫度一般在22～25 ℃，在相對(duì)較低的溫度和較大的晝夜溫差條件下灌漿成熟，能夠獲得更好的稻米品質(zhì)。本試驗(yàn)條件下，江蘇省南部晚播晚栽機(jī)插水稻在結(jié)實(shí)成熟期間的溫度變化正好符合了這一溫度變化，而且能夠維持稻穗大部分籽粒正常成熟，因而可以一定程度上改善稻米蒸煮和食味品質(zhì)。但從籽粒充實(shí)的角度來(lái)看，稻穗中上部強(qiáng)勢(shì)粒的充實(shí)應(yīng)該不受影響甚至有所改善，但因成熟后期環(huán)境氣溫的降低，可能有少部分的稻穗下部弱勢(shì)粒充實(shí)未能完全，較正常播栽期機(jī)插水稻有所劣化，稻米加工和外觀品質(zhì)的變劣趨勢(shì)也正是因?yàn)檫@部分弱勢(shì)粒充實(shí)的變差所致。綜上所述，晚播晚栽機(jī)插水稻稻米品質(zhì)的影響機(jī)制見圖2。

3.2 晚播晚栽機(jī)插水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的協(xié)同調(diào)控

對(duì)于晚播晚栽機(jī)插水稻的產(chǎn)量變化特征，本研究系列已進(jìn)行專文報(bào)告[9]，結(jié)果顯示，機(jī)插水稻晚播晚栽處理產(chǎn)量出現(xiàn)一定程度的下降，主要原因是穗數(shù)和每穗粒數(shù)有所降低，但2年的試驗(yàn)均可看出，晚播晚栽處理的產(chǎn)量下降幅度并不是很大，均在5%以內(nèi)，表明在蘇南地區(qū)晚播晚栽依然可以獲得較高的產(chǎn)量，這可能也是多年來(lái)該地區(qū)晚播晚栽現(xiàn)象依然有較多存在的根本原因。通過(guò)采用較高移栽密度，促進(jìn)前期早發(fā)，適當(dāng)減少中后期肥料，改善結(jié)實(shí)期生長(zhǎng)條件，可獲得相對(duì)較好的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。本研究為同一試驗(yàn)稻米品質(zhì)的測(cè)定結(jié)果，表明晚播晚栽機(jī)插水稻在加工品種和外觀品質(zhì)上有小幅下降，但蒸煮和食味品質(zhì)明顯改善，因此從稻米品質(zhì)調(diào)優(yōu)的角度出發(fā)，晚播晚栽機(jī)插水稻應(yīng)更加關(guān)注稻米外觀和加工品質(zhì)的改善，以提高其商品價(jià)值。事實(shí)上，晚播晚栽機(jī)插水稻稻米外觀品質(zhì)的劣化，與結(jié)實(shí)后期稻穗下部弱勢(shì)籽粒灌漿生長(zhǎng)條件變差、籽粒充實(shí)物質(zhì)供應(yīng)不足有密切關(guān)系，提高結(jié)實(shí)期物質(zhì)生產(chǎn)能力，即能改善稻米外觀品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，改善晚播晚栽機(jī)插水稻群體結(jié)實(shí)期的物質(zhì)生產(chǎn)能力，是提升其稻米品質(zhì)的關(guān)鍵。從這一角度出發(fā)，針對(duì)晚播晚栽機(jī)插水稻構(gòu)建的高產(chǎn)高效栽培對(duì)策，與構(gòu)建其優(yōu)質(zhì)稻米生產(chǎn)群體在本質(zhì)上是一致的，這與一般的高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)存在必然矛盾的看法不同，對(duì)一般水稻高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)協(xié)同形成的研究也有一定的參考價(jià)值。另一方面，通過(guò)適宜的栽培調(diào)控，獲得晚播晚栽機(jī)插水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的協(xié)同提高，是提升機(jī)插水稻應(yīng)對(duì)不利氣候因素并穩(wěn)產(chǎn)保優(yōu)的重要途徑，也能成為稻麥兩熟地區(qū)保障稻麥周年生產(chǎn)能力的必要補(bǔ)充。

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