雷振山,李 猛,衛(wèi)云飛,季 新,劉 娟,王付娟,劉秋員
(信陽(yáng)市水稻遺傳改良與生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/信陽(yáng)市優(yōu)質(zhì)稻米工程技術(shù)研究中心/信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院,河南 信陽(yáng) 464000)
近年來(lái),由于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快推進(jìn),農(nóng)村勞動(dòng)力日益減少,水稻種植方式也正在發(fā)生深刻的變革,一些輕簡(jiǎn)高效栽培技術(shù)如毯苗機(jī)插、缽苗機(jī)插、直播以及拋秧等越來(lái)越受到人們的青睞[1]。由于水稻種植方式的變化,水稻生長(zhǎng)期間的溫光環(huán)境條件也會(huì)隨之改變,這也勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致不同種植方式下水稻產(chǎn)量以及稻米品質(zhì)產(chǎn)生差異。彭廷等[2]研究發(fā)現(xiàn),機(jī)插方式下粳稻產(chǎn)量高于手插方式,但差異不顯著。韓超等[3]對(duì)比分析了機(jī)插和直播2 種方式下的水稻產(chǎn)量和品質(zhì)差異,發(fā)現(xiàn)與直播方式相比,機(jī)插方式能夠顯著提高水稻產(chǎn)量,改善加工品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。韋銀蘭等[4]研究了機(jī)插、機(jī)拋、機(jī)直播3種機(jī)械種植方式對(duì)雙季稻生育期和產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)兩季全生育期以機(jī)插方式最長(zhǎng),其次為機(jī)拋方式,機(jī)直播方式最短,兩季產(chǎn)量以機(jī)拋方式最高,機(jī)直播方式最低。張喜娟等[5]研究發(fā)現(xiàn),直播方式下的寒地粳稻產(chǎn)量顯著高于插秧方式。除此以外,不同種植方式下的水稻抗倒性[6]、病蟲(chóng)害發(fā)生特點(diǎn)[7]、水肥吸收利用[8]、抗高溫[9]等方面也都存在顯著差異。由此可見(jiàn),適宜的水稻種植方式能夠改善水稻生長(zhǎng)過(guò)程中的溫光等生態(tài)條件,并提高其抗逆性,進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,人們對(duì)優(yōu)質(zhì)稻米,特別是優(yōu)質(zhì)食味稻米的需求越來(lái)越大[10]。豫南地區(qū)是河南省水稻主要產(chǎn)區(qū),水稻生產(chǎn)面積達(dá)54.7 萬(wàn)hm2,占河南省水稻生產(chǎn)面積的88.7%[11],在豫南地區(qū)發(fā)展優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)具有重要意義。當(dāng)前豫南地區(qū)水稻種植方式主要有拋秧、毯苗機(jī)插、直播以及人工栽插等方式,但不同種植方式下的稻米品質(zhì),尤其是近年來(lái)引進(jìn)種植的優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種稻米品質(zhì)特征尚不清晰。為此,以南粳9108 和南粳5718 兩個(gè)優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種為供試材料,研究當(dāng)前該地區(qū)應(yīng)用面積較大的拋秧、毯苗機(jī)插和直播3種輕簡(jiǎn)化種植方式對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,探討優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的適宜種植方式,以期為豫南地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味粳稻種植推廣提供技術(shù)支撐。
試驗(yàn)于2020 年在河南省信陽(yáng)市浉河區(qū)雙井辦事處馮彎村進(jìn)行,該地位于淮河以南,處于亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡區(qū),年均日照時(shí)間2 000 h,年均氣溫15.5 ℃,年均無(wú)霜期230 d,年均降雨量1 200 mm。試驗(yàn)地土壤為砂壤土,前茬為冬閑田,土壤含有機(jī)質(zhì)13.3 g/kg、全氮0.21 g/kg、速效磷18.3 mg/kg、速效鉀53.8 mg/kg。
供試水稻品種為優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種南粳9108和南粳5718,由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育。供試氮肥為尿素(含N 46.0%),磷肥為過(guò)磷酸鈣(含P2O514.0%),鉀肥為氯化鉀(含K2O 60.0%)。
選擇豫南地區(qū)當(dāng)前水稻種植方式中應(yīng)用面積較大的3種種植方式,即拋秧、毯苗機(jī)插和直播進(jìn)行試驗(yàn)。其中,拋秧方式采用534 缽孔狀軟盤(pán)進(jìn)行育秧,于5 月15 日播種,每張軟盤(pán)用種量30 g,濕潤(rùn)育秧。于6 月5 日進(jìn)行手工拋秧移栽,拋栽密度為750盤(pán)/hm2。拋栽時(shí),盡量保持均勻一致。毯苗機(jī)插方式采用塑料硬盤(pán)(58 cm×28 cm×3 cm)進(jìn)行育秧,于5 月15 日播種,每盤(pán)播種量120 g,旱育秧。于6 月5日進(jìn)行機(jī)械移栽,栽插行株距為30 cm×13.3 cm。直播方式采用人工模擬機(jī)械條直播方式,于6月6日進(jìn)行直播,行距為25 cm,播種量為120 kg/hm2。
試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個(gè)處理面積100 m2,重復(fù)2次,另每個(gè)處理間采用塑料薄膜包埂隔離,保證可以單獨(dú)肥水管理。所有處理純氮用量均為240 kg/hm2,按照基肥∶分蘗肥∶穗肥=3∶4∶3 施用,分蘗肥于四葉一心期施用,穗肥于倒四葉期施用;N∶P2O5∶K2O=2∶1∶2,磷肥一次性基施,鉀肥分別于耕翻前、拔節(jié)期等量施入。水分管理及病蟲(chóng)草害防治等相關(guān)栽培措施均按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培技術(shù)要求進(jìn)行。
1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期,于各處理的每個(gè)小區(qū)選取3個(gè)點(diǎn)調(diào)查有效穗數(shù),其中,拋秧方式每個(gè)點(diǎn)調(diào)查2 m2(2 m×1 m),毯苗機(jī)插方式每個(gè)點(diǎn)連續(xù)調(diào)查60 穴,直播方式每個(gè)點(diǎn)調(diào)查連續(xù)3 行,每行2 m。各小區(qū)取5 個(gè)樣點(diǎn),每個(gè)樣點(diǎn)20 穗,調(diào)查穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。取1 000 粒干種子稱(chēng)質(zhì)量,重復(fù)3 次,計(jì)算千粒質(zhì)量。在每個(gè)小區(qū)中間割6 m2(2 m×3 m),曬干后折算產(chǎn)量(含水率14.5%)。
1.3.2 稻米品質(zhì) 各處理收獲后保留1 kg 稻谷,自然曬干至稻谷水分含量為14.5%,然后用牛皮紙袋保存3 個(gè)月以上,待理化性狀穩(wěn)定后進(jìn)行稻米品質(zhì)測(cè)定。參照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《米質(zhì)測(cè)定方法》(NY/T 83—2017)[12]進(jìn)行糙米率、精米率、整精米率等加工品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。參照中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《稻米整精米率、粒型、堊白粒率、堊白度及透明度的測(cè)定圖像法》(NY/T 2334—2013)[13],采用萬(wàn)深SC-E 大米外觀品質(zhì)檢測(cè)儀測(cè)定稻米外觀品質(zhì),測(cè)定指標(biāo)主要包括整精米粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比、堊白粒率、堊白大小、堊白度等。參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《大米直鏈淀粉含量的測(cè)定》(GB/T 15683—2008)測(cè)定直鏈淀粉含量[14];參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定方法》(GB 5009.5—2016)測(cè)定蛋白質(zhì)含量[15];采用日本佐竹公司研發(fā)的STA1B型米飯食味計(jì)測(cè)定米飯的外觀、硬度、黏度、平衡度和食味值,每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次,取平均值。
1.3.3 RVA 譜特征值 采用澳大利亞Newport Scientific 儀器公司生產(chǎn)的Super-3 型RVA(Rapid viscosity-analyzer)快速測(cè)定稻米淀粉黏滯性。當(dāng)米粉的含水量為12.00%時(shí),樣品量為3.00 g,蒸餾水為25.00 g。在攪拌測(cè)定過(guò)程中,罐內(nèi)溫度于50 ℃下保 持1 min,以11.84 ℃/min 的 速 度 上 升 到95 ℃(3.75 min)并保持2.5 min,再以11.84 ℃/min 的速度下降到50 ℃并保持1.4 min。攪拌器在起始10 s 內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為960 r/min,之后保持在160 r/min。測(cè)定結(jié)果用配套軟件TWC(Thermal cycle for windows)進(jìn)行分析,RVA 譜特征值包括峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值(峰值黏度-熱漿黏度)、消減值(最終黏度-峰值黏度)、回復(fù)值(最終黏度-熱漿黏度)和糊化溫度等。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次,取其平均值。
試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016 進(jìn)行整理,利用SPSS 22.0軟件采用LSD法進(jìn)行差異顯著性分析。
從表1 可以看出,在3 種種植方式之間,2 個(gè)粳稻品種的平均產(chǎn)量表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,其中,拋秧方式和毯苗機(jī)插方式均顯著高于直播方式,分別較直播方式提高5.20%和3.18%。在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面,有效穗數(shù)以直播方式最高,顯著高于其他2種種植方式,毯苗機(jī)插方式次之,拋秧方式最低;穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量則均表現(xiàn)出與有效穗數(shù)相反的規(guī)律,均是以拋秧方式最高,毯苗機(jī)插方式次之,直播方式最低,其中拋秧方式的穗粒數(shù)顯著高于直播方式、結(jié)實(shí)率顯著高于毯苗機(jī)插方式和直播方式。
表1 不同種植方式下粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Tab.1 Yield and its components of japonica rice under different planting methods
2.2.1 加工品質(zhì) 從表2 可以看出,糙米率、精米率、整精米率在拋秧方式和毯苗機(jī)插方式之間沒(méi)有顯著差異,但均顯著高于直播方式。說(shuō)明與直播方式相比,采用拋秧方式或毯苗機(jī)插方式可以有效改善稻米加工品質(zhì),而采用直播方式進(jìn)行水稻種植,則可能需要注意改良其加工品質(zhì)。
表2 不同種植方式下粳稻稻米加工品質(zhì)Tab.2 Milling quality of japonica rice under different planting methods %
2.2.2 外觀品質(zhì) 從表3 可以看出,盡管稻米粒型在3 種種植方式之間并沒(méi)有顯著差異,但2 個(gè)粳稻品種的粒寬均表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式。堊白性狀在3種種植方式之間存在較大差異。其中,堊白粒率以及堊白度均表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,且3 種種植方式之間差異顯著,而堊白大小在3 種種植方式之間無(wú)顯著差異。說(shuō)明不同種植方式對(duì)稻米的粒型基本上沒(méi)有顯著影響,但對(duì)稻米堊白性狀則有顯著影響。
2.2.3 蒸煮食味品質(zhì) 稻米直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量是影響米飯食味品質(zhì)的關(guān)鍵因素,與米飯的黏性、硬度等關(guān)系密切。從表4 可以看出,2 個(gè)粳稻品種的直鏈淀粉含量在3種種植方式之間均表現(xiàn)為直播方式>毯苗機(jī)插方式>拋秧方式,且3 種種植方式之間的差異達(dá)到了顯著水平。不同種植方式的稻米蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)出與直鏈淀粉含量相反的規(guī)律,以拋秧方式的稻米蛋白質(zhì)含量最高,其次為毯苗機(jī)插方式,直播方式最低,且拋秧方式與直播方式之間的差異達(dá)到顯著水平。稻米食味品質(zhì)方面,2 個(gè)粳稻品種米飯的外觀、黏度、平衡度均表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,其中拋秧方式與直播方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平,而硬度則表現(xiàn)為直播方式>毯苗機(jī)插方式>拋秧方式,且直播方式顯著高于拋秧方式和毯苗機(jī)插方式。2 個(gè)粳稻品種在不同種植方式下的食味值均表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,且拋秧方式顯著高于直播方式。
表4 不同種植方式下粳稻稻米蒸煮食味品質(zhì)Tab.4 Cooking and eating quality of japonica rice under different planting methods
2.2.4 RVA 譜特征值 不同種植方式下的稻米R(shí)VA 譜特征值如表5 所示。峰值黏度表現(xiàn)為拋秧方式<毯苗機(jī)插方式<直播方式,其中拋秧方式與直播方式之間的差異達(dá)到顯著水平;熱漿黏度表現(xiàn)為直播方式>毯苗機(jī)插方式>拋秧方式,且3 種種植方式之間的差異均達(dá)到顯著水平;最終黏度表現(xiàn)為直播方式>毯苗機(jī)插方式>拋秧方式,其中直播方式與拋秧方式、毯苗機(jī)插方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平;崩解值表現(xiàn)為直播方式<毯苗機(jī)插方式<拋秧方式,且直播方式與拋秧方式之間的差異達(dá)到了顯著水平;消減值表現(xiàn)為直播方式>拋秧方式>毯苗機(jī)插方式,且直播方式與拋秧方式、毯苗機(jī)插方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平;回復(fù)值表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,其中拋秧方式與直播方式、毯苗機(jī)插方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平;糊化溫度表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,其中拋秧方式和毯苗機(jī)插方式與直播方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平。
表5 不同種植方式下粳稻稻米R(shí)VA譜特征值Tab.5 RVA spectrum characteristic values of japonica rice under different planting methods
水稻產(chǎn)量由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量共同決定,要獲取高產(chǎn),必須實(shí)現(xiàn)有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。前人對(duì)水稻不同種植方式下的產(chǎn)量差異研究較多[16-20],但結(jié)論不盡相同。有研究認(rèn)為,水稻產(chǎn)量在機(jī)插方式和人工移栽方式之間無(wú)明顯差異[16]。也有研究認(rèn)為,機(jī)插稻和手栽稻的產(chǎn)量均顯著高于拋秧稻[17]。何瑞銀等[18]系統(tǒng)研究了我國(guó)三大稻區(qū)適宜的水稻種植方式,認(rèn)為南方一季稻區(qū)和雙季稻區(qū)機(jī)械插秧方式和機(jī)械直播方式產(chǎn)量要優(yōu)于手工插秧方式,北方稻區(qū)則是機(jī)械缽苗行栽方式優(yōu)于手工插秧方式。不同的研究結(jié)果可能與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)氣候條件、供試品種類(lèi)型、耕作措施等有關(guān)。本研究結(jié)果表明,2個(gè)粳稻品種的產(chǎn)量均以拋秧方式最高,其次為毯苗機(jī)插方式,直播方式最低,這與徐一蘭等[19]的研究結(jié)果一致。拋秧方式能夠提高水稻產(chǎn)量,可能與拋秧有利于秧苗返青和早生快發(fā)、增加低位分蘗、改善群體通風(fēng)透光條件,從而增加穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率有關(guān)[20]。本研究中直播方式粳稻產(chǎn)量最低,可能與其群體密度過(guò)大,造成群體通風(fēng)透光條件差,從而引起穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率下降有關(guān)[7]。
據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)約60%人口以大米為主食,隨著生活水平不斷提高和消費(fèi)需求的日趨多樣化,稻米品質(zhì)越來(lái)越受到人們的重視[21]。稻米品質(zhì)是一個(gè)綜合概念,評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括碾磨加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)等方面。水稻加工品質(zhì)的好壞直接影響稻米的最終產(chǎn)量,決定了其最終的商品價(jià)值。前人研究發(fā)現(xiàn),水稻籽粒灌漿充實(shí)度好,有利于提高稻谷的耐磨性,改善稻谷加工品質(zhì);而籽粒灌漿充實(shí)度差,不利于提升稻谷加工品質(zhì)[22]。邢志鵬[23]研究發(fā)現(xiàn),與毯苗機(jī)插方式和機(jī)械直播方式相比,缽苗機(jī)插方式的稻谷加工品質(zhì)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。本研究結(jié)果表明,糙米率、精米率和整精米率均以拋秧方式和毯苗機(jī)插方式較高,直播方式較低。這可能與直播方式下水稻種植密度大,群體密閉,不利于光合生產(chǎn),導(dǎo)致籽粒灌漿充實(shí)度較差有關(guān)[24]。研究發(fā)現(xiàn),提高水稻籽粒蛋白質(zhì)含量,能夠增加籽粒硬度,降低碾磨過(guò)程中的破損,提高整精米率[25]。本研究也發(fā)現(xiàn),2 個(gè)粳稻品種的籽粒蛋白質(zhì)含量以拋秧方式最高,直播方式最低。這也可能是不同種植方式的稻谷加工品質(zhì)產(chǎn)生差異的重要內(nèi)在因素之一。前人研究認(rèn)為,粒型主要受水稻品種的遺傳因素控制,外界因素對(duì)其影響不大[26]。本研究結(jié)果也表明,供試粳稻品種的粒型在不同種植方式之間不存在顯著差異。霍中洋等[27]、劉利[28]、孟德龍等[29]均發(fā)現(xiàn),直播方式下的稻米堊白度低于機(jī)插、手栽等種植方式。本研究結(jié)果也表明,直播方式下的稻米堊白粒率、堊白度均顯著低于拋秧方式和毯苗機(jī)插方式,這可能與直播方式下籽粒灌漿速率較慢有關(guān)[27]。
當(dāng)?shù)久鬃鳛橹魇尺M(jìn)行消費(fèi)時(shí),其食味品質(zhì)是評(píng)價(jià)稻米品質(zhì)的重要一方面。前人研究發(fā)現(xiàn),稻米直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量高,米飯硬度大,黏彈性小,適口性較差,食味品質(zhì)欠佳[30-31]。這是因?yàn)橹辨湹矸劬哂信帕杏行虻拇蠓肿渔溄Y(jié)構(gòu),在蒸煮過(guò)程中,能夠限制水分子的進(jìn)入,從而影響淀粉的膨脹與滲出;蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的二硫鍵能夠影響大米在烹飪?cè)缙谖?,進(jìn)而影響煮熟后米飯的質(zhì)地。本研究結(jié)果表明,不同種植方式下稻米直鏈淀粉含量表現(xiàn)為拋秧方式<毯苗機(jī)插方式<直播方式,蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,米飯食味值表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式。對(duì)于RVA譜特征值,一般認(rèn)為,最終黏度、消減值、回復(fù)值、糊化溫度與食味性狀關(guān)系密切[32];食味較好的稻米品種往往崩解值較大,多數(shù)在1 200 cP 以上,消減值很小,一般在300 cP 以下,且多數(shù)為負(fù)值[33]。從本研究結(jié)果看,熱漿黏度表現(xiàn)為直播方式>毯苗機(jī)插方式>拋秧方式,最終黏度表現(xiàn)為直播方式>毯苗機(jī)插方式>拋秧方式,崩解值表現(xiàn)為直播方式<毯苗機(jī)插方式<拋秧方式,消減值表現(xiàn)為直播方式>拋秧方式>毯苗機(jī)插方式,回復(fù)值和糊化溫度均表現(xiàn)為拋秧方式>毯苗機(jī)插方式>直播方式,說(shuō)明拋秧方式與毯苗機(jī)插方式均能提高崩解值和回復(fù)值,降低消減值。由此可見(jiàn),豫南地區(qū)采用拋秧方式和毯苗機(jī)插方式有利于提高稻米食味值,這可能主要與其能夠保持較低的直鏈淀粉含量有關(guān)[34]。
綜上所述,不同水稻種植方式對(duì)優(yōu)質(zhì)食味粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)均具有較大影響,其中產(chǎn)量以拋秧方式最高,其次為毯苗機(jī)插方式,直播方式最低,拋秧方式能夠獲得較高的產(chǎn)量主要得益于其較高的穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。拋秧方式和毯苗機(jī)插方式能夠改善稻米加工品質(zhì),保持較低的直鏈淀粉含量,提高稻米食味品質(zhì),但不利于稻米外觀品質(zhì)的改善,而直播方式雖然有利于稻米外觀品質(zhì)的改善,但不利于加工和食味品質(zhì)的提升。因此,在豫南地區(qū)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)食味粳稻生產(chǎn)時(shí),種植方式建議選擇拋秧方式或毯苗機(jī)插方式,這樣有利于兼顧水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì),但需注意其外觀品質(zhì)的改良。