衛(wèi)航航，張長偉，鐘耕，趙祎，易靖， 康山杰，曾卓華，羅雪峰，唐湘如，方立魁

1. 西南大學 水稻研究所，重慶 400715；2. 西南大學 食品科學學院，重慶 400715； 3. 重慶市農業(yè)技術推廣總站，重慶 401120；4. 華南農業(yè)大學 農學院，廣州 510642

我國每年水稻種植面積達0.3億hm2,60%以上人口以稻米為主食,發(fā)展水稻生產對保障我國糧食安全具有重要意義[1-2].隨著生活水平的不斷提高和我國市場經濟的持續(xù)推進,人們對稻米的要求已從“吃飽”向“吃好”轉變,優(yōu)質米特別是優(yōu)質香米越來越受消費者喜愛和稻米市場青睞[3],因此保證產量的同時提高香稻品質來滿足當今市場的需求已成為當下稻米生產的一大趨勢[4-5].香稻的品質和產量除受遺傳因素控制外,還受到栽培環(huán)境、耕作措施以及施肥方法的影響[6-8].施含鋅基肥[9]和含鑭基肥[10]都能夠改善稻米的外觀品質并且增加產量,齊穗期葉面噴施增香劑能夠顯著提高香稻的脯氨酸質量分數(shù),增加稻米香氣[11]; 鉀肥能夠提高香稻糙米香氣含量,并能一定程度改善香稻品質[12].增香栽培將上述的單項栽培措施集成一體,能夠顯著提高香稻糙米的香氣和籽粒產量[13].增香栽培對水稻產量、香氣以及外觀品質的影響研究較多,但其對多個稻米品質性狀的影響還鮮見報道.本研究設置常規(guī)栽培和增香栽培2種處理模式,以4個優(yōu)質常規(guī)香稻和4個優(yōu)質雜交香稻為試驗材料,旨在探明增香栽培對香稻產量和多個品質性狀的影響,為香稻的高產優(yōu)質栽培提供理論依據(jù)．

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

本試驗安排在重慶市開州區(qū)大德鎮(zhèn)福佳村周運全承包田(31°13′41.5″N,108°19′37.6″E,海拔636 m)內,水稻土,肥力中等,地塊平整,排灌方便,冬閑田.土壤pH值為7.8,有機質25.1 g/kg,全氮113 g/kg,有效磷18.5 mg/kg,速效鉀150 mg/kg．

1.2 試驗設計

1.2.1 供試品種

供試8個優(yōu)質香稻品種如表1,其中十九香、南晶香占、美香占2號、珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲苗、又香優(yōu)雅絲香和神農優(yōu)228等7個香稻品種已通過國家或省級品種審定(泰國小香米系從泰國引進,未審定)．

表1 供試品種的類型、審定狀態(tài)以及品種特性

1.2.2 供試肥料

富特馫香水稻肥(含N 15%,P2O54%,K2O 6%,有機肥10%,ZnSO42%和LaCl30.1%),富特生態(tài)增香富硒肥(含脯氨酸、赤霉素和鋅元素),洋豐復合肥(18-12-10),尿素,KCl．

1.2.3 試驗處理

增香栽培模式(IAC): 施富特馫香水稻肥1 050 kg/hm2,基蘗肥比例為8∶2; 齊穗期噴施富特生態(tài)增香富硒肥3 kg/hm2,稀釋500倍.常規(guī)栽培模式(CK): 基肥施洋豐復合肥450 kg/hm2,分蘗期追施尿素75 kg/hm2,拔節(jié)期追施尿素75 kg/hm2,KCl 90 kg/hm2.試驗采取裂區(qū)設計,栽培模式為主區(qū)(增香栽培、常規(guī)栽培),不同水稻品種為副區(qū).其他栽培管理措施與當?shù)厮局辈ピ耘嗌a一致．

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2019對試驗數(shù)據(jù)進行整理,利用統(tǒng)計軟件SPSS 22.0進行單因素ANOVA方差分析．

1.3 測定項目

1.3.1 糙米香氣測定

稻谷收獲后每個小區(qū)的每個品種取40 g,3次重復,曬干放置3個月后使用氣相色譜分析儀進行糙米脯氨酸質量分數(shù)的測定,具體方法參照唐湘如等[14]的方法．

1.3.2 稻米品質測定

稻谷收獲后每個小區(qū)每個品種取0.5 kg,3次重復,曬干放置3個月后進行品質測定.每個重復取40 g糙米由稻谷經礱谷機脫殼后測定其精米率.每個重復取30粒精米通過堊白觀察儀計算堊白粒率和堊白度.每個重復取0.1 g米粉由近紅外谷物分析儀測定蛋白質質量分數(shù)和直鏈淀粉質量分數(shù).每個重復取1 g米粉按中華人民共和國國家標準《優(yōu)質稻谷(GB1350-1999)》的方法進行膠稠度測定．

1.3.3 稻米淀粉黏滯性測定

每個重復取3 g米粉,采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產的3-D型黏度速測儀RVA測定,具體參照隋炯明等[15]的方法.RVA譜特征值主要測定其最高黏度、熱漿黏度、冷膠黏度、崩解值(最高黏度-熱漿黏度)、消減值(冷膠黏度-最高黏度),各項指標的單位用cP表示; 同時記錄起漿溫度(指黏度開始增加時的溫度,是熟化給定試樣所需要的最低溫度,單位為℃),峰值時間(指最高黏度出現(xiàn)所需的時間,單位為min)．

每個重復取去除雜質和碎米的精米250 g進行蒸煮,利用米飯食味計檢測米飯食味值,稻米感官食味值由感官品嘗小組進行評分,具體參照隋炯明等[15]的方法．

1.3.4 產量性狀的測定

收獲時采用5點取樣法,按1 m2收割產量,3次重復,并換算成實際產量.每小區(qū)每個品種測定100叢有效穗數(shù),另隨機取5叢有效穗數(shù),測定每穗總粒數(shù)、結實率和千粒質量．

2 結果與分析

2.1 增香栽培對香稻糙米香氣的影響

由表2可知,栽培模式對常規(guī)香稻(p<0.05)和雜交香稻(p<0.01)的脯氨酸質量分數(shù)影響有統(tǒng)計學意義.與常規(guī)栽培(CK)相比,增香栽培(IAC)下常規(guī)香稻南晶香占和雜交香稻珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲苗以及又香優(yōu)龍絲香的糙米脯氨酸質量分數(shù)極顯著提高(p<0.01),常規(guī)香稻十九香、泰國小香米和雜交香稻神農優(yōu)228的糙米脯氨酸質量分數(shù)顯著提高(p<0.05),僅美香占2號差異無統(tǒng)計學意義.結果表明增香栽培有利于提高香稻品種糙米的脯氨酸質量分數(shù),從而可能提升稻米香氣．

表2 增香栽培對香稻品質的影響

2.2 增香栽培對香稻外觀品質的影響

栽培模式對常規(guī)香稻的堊白度和堊白粒率影響無統(tǒng)計學意義(p>0.05),但部分品種增香栽培影響(表2)差異有統(tǒng)計學意義.與常規(guī)栽培相比,增香栽培下泰國小香米的籽粒堊白度(p<0.05)和堊白粒率(p<0.01)分別顯著和極顯著下降,南晶香占的籽粒堊白度顯著下降(p<0.05),美香占2號的堊白粒率極顯著上升(p<0.01).兩種栽培模式對雜交香稻的堊白度和堊白粒率影響有統(tǒng)計學意義(p<0.05).與常規(guī)栽培相比,增香栽培下又香優(yōu)龍絲香(p<0.01)、神農優(yōu)228(p<0.05)的籽粒堊白度分別極顯著、顯著降低,珍香優(yōu)11香的籽粒堊白粒率極顯著降低(p<0.01).結果顯示,增香栽培在籽粒重要外觀品質上對供試雜交香稻的影響顯著大于對供試常規(guī)香稻的影響,但雜交香稻和常規(guī)香稻均因品種不同,增香栽培的改善效果也不同,如增香栽培可顯著改善泰國小香米、珍香優(yōu)11香的外觀品質,顯著影響美香占2號的外觀品質．

2.3 增香栽培對香稻加工品質的影響

栽培模式對常規(guī)香稻(p<0.01)和雜交香稻(p<0.05)的整精米率影響有統(tǒng)計學意義(表2).與常規(guī)栽培相比,增香栽培下十九香(p<0.01)、南晶香占(p<0.01)、泰國小香米(p<0.01)、美香占2號(p<0.05)、又香優(yōu)龍絲香(p<0.01)和珍香優(yōu)11香(p<0.05)等6個品種的整精米率均分別極顯著或顯著提高,而其余2個品種整精米率差異無統(tǒng)計學意義,表明增香栽培有利于提高稻米的加工品質．

2.4 增香栽培對香稻理化品質的影響

栽培模式對常規(guī)香稻的蛋白質質量分數(shù)、直鏈淀粉質量分數(shù)和雜交香稻的蛋白質質量分數(shù)、直鏈淀粉質量分數(shù)以及膠稠度影響有統(tǒng)計學意義(p<0.01)(表3).與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻十九香、南晶香占和泰國小香米極顯著提升了稻米的蛋白質質量分數(shù)(p<0.01),而雜交香稻均極顯著提升了稻米的蛋白質質量分數(shù)(p<0.01); 常規(guī)香稻十九香、南晶香占以及美香占2號和雜交香稻又香優(yōu)龍絲苗、又香優(yōu)龍絲香極顯著降低了稻米的直鏈淀粉質量分數(shù)(p<0.01),而雜交香稻神農優(yōu)228極顯著提升了稻米的直鏈淀粉質量分數(shù)(p<0.01); 雜交香稻珍香優(yōu)11香(p<0.01)、又香優(yōu)龍絲苗(p<0.05)、神農優(yōu)228(p<0.01)和常規(guī)香稻美香占2號(p<0.05)極顯著或顯著提升了稻米的膠稠度.從總體趨勢來看,增香栽培模式下蛋白質質量分數(shù)和膠稠度呈現(xiàn)上升趨勢,常規(guī)香稻的直鏈淀粉質量分數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢,雜交香稻的直鏈淀粉質量分數(shù)升降因品種而異．

表3 增香栽培對香稻蛋白質、直鏈淀粉質量分數(shù)以及膠稠度的影響

2.5 增香栽培對RVA譜特征值與食味值的影響

栽培模式對供試香稻的最高黏度、熱漿黏度、崩解值和消減值存在顯著或極顯著影響(表4).與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻十九香(p<0.01)、泰國小香米(p<0.01)、南晶香占(p<0.05)以及雜交香稻所有品種(p<0.01)的最高黏度顯著下降,而美香占2號則極顯著升高(p<0.01); 常規(guī)香稻美香占2號、泰國小香米和雜交香稻珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲香以及神農優(yōu)228的熱漿黏度極顯著降低(p<0.01),而常規(guī)香稻十九香和雜交香稻又香優(yōu)龍絲苗的熱漿黏度顯著升高(p<0.05); 常規(guī)香稻美香占2號和雜交香稻珍香優(yōu)11香的崩解值極顯著增加(p<0.01),其余供試品種的崩解值均顯著降低; 常規(guī)香稻十九香和泰國小香米的消減值極顯著增加(p<0.01),常規(guī)香稻美香占2號(p<0.01)、南晶香占(p<0.05)的消減值極顯著和顯著降低,雜交香稻珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲香和神農優(yōu)228的消減值極顯著降低(p<0.01)．

另外,栽培模式對雜交香稻米的冷膠黏度(p<0.01)和起漿溫度(p<0.05)存在極顯著和顯著影響,而對常規(guī)香稻的影響無統(tǒng)計學意義(p>0.05),但個別品種在栽培模式間差異有統(tǒng)計學意義.與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻十九香稻米的冷膠黏度顯著增加(p<0.05),常規(guī)香稻美香占2號稻米的起漿溫度顯著降低(p<0.05); 雜交香稻珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲香和神農優(yōu)228稻米的冷膠黏度極顯著降低(p<0.01),又香優(yōu)龍絲苗、又香優(yōu)龍絲香和神農優(yōu)228的起漿溫度均顯著增加(p<0.05)．

栽培模式對常規(guī)香稻和雜交香稻的峰值時間影響無統(tǒng)計學意義(p>0.05),并不因品種的不同而存在明顯差異．

表4 增香栽培對香稻RVA譜特征值與食味值的影響

從表4還可看出,與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻的食味值呈現(xiàn)下降趨勢,除十九香差異無統(tǒng)計學意義外,其余3個供試常規(guī)香稻的食味值均顯著下降(p<0.05); 而雜交香稻在增香栽培下食味值多呈上升趨勢,珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲苗的食味值顯著增加(p<0.05),僅又香優(yōu)龍絲香食味值略有下降.結果表明,在增香栽培模式下雜交香稻的食味值一般變優(yōu),常規(guī)香稻的食味值一般變劣．

2.6 增香栽培對理論產量及產量構成因素的影響

栽培模式對雜交香稻的理論產量有顯著影響(p<0.05),而對常規(guī)香稻影響無統(tǒng)計學意義(p>0.05),但因品種不同,增香栽培的影響效果也不一致(表5).與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻十九香(p<0.05)、美香占2號(p<0.05)和雜交香稻神農優(yōu)228(p<0.01)顯著或極顯著提高了理論產量,其余5個品種在增香栽培和常規(guī)栽培模式下的理論產量差異無統(tǒng)計學意義,表明增香栽培較常規(guī)栽培對產量的影響多數(shù)無統(tǒng)計學意義,僅少數(shù)品種有顯著或極顯著增加趨勢．

表5 增香栽培對理論產量及產量構成因素的影響

比較各香稻的產量構成因素可知,栽培模式對常規(guī)香稻和雜交香稻的有效穗數(shù)均有顯著影響.與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻十九香、泰國小香米和雜交香稻珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲苗、神農優(yōu)228的有效穗數(shù)均極顯著增加(p<0.01),而常規(guī)香稻南晶香占、美香占2號和雜交香稻又香優(yōu)龍絲香的有效穗數(shù)均極顯著降低(p<0.01),說明增香栽培對香稻的有效穗數(shù)影響趨勢不明,具體看香稻品種對增香栽培措施的特殊響應．

栽培模式對常規(guī)香稻的穗著粒數(shù)有顯著影響(p<0.05),而對雜交香稻的影響無統(tǒng)計學意義(p>0.05),但部分品種影響也有統(tǒng)計學意義.與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻美香占2號的穗著粒數(shù)極顯著增加(p<0.01),常規(guī)香稻泰國小香米和雜交香稻又香優(yōu)龍絲苗、神農優(yōu)228的穗著粒數(shù)顯著降低(p<0.05),其余4個香稻品種的穗著粒數(shù)增減差異無統(tǒng)計學意義,說明增香栽培對香稻穗著粒數(shù)的影響多偏降低趨勢．

栽培模式對雜交香稻的結實率有顯著影響(p<0.05),而對常規(guī)香稻影響無統(tǒng)計學意義(p>0.05),但部分品種影響也有統(tǒng)計學意義.與常規(guī)栽培相比,增香栽培下常規(guī)香稻十九香、美香占2號和雜交香稻珍香優(yōu)11香、又香優(yōu)龍絲苗、神農優(yōu)228的結實率均顯著下降(p<0.05),其余3個香稻品種的結實率增減差異無統(tǒng)計學意義,說明增香栽培對香稻結實率的影響主要為顯著降低趨勢．

栽培模式對常規(guī)香稻和雜交香稻的千粒質量影響無統(tǒng)計學意義,并不因品種的不同而存在明顯差異．

3 討論

3.1 增香栽培可提升香稻的糙米香氣

香稻的香氣受多方面因素影響,并與多種化合物有著密切的聯(lián)系.有研究表明香稻香氣最為重要的化合物為2-乙酰-1-吡咯啉(2-acety-1-pyrroline,簡稱2-AP)[16],之后的很多研究也都表明,香稻香氣的最主要成分就是2-AP[17-18],并且通過示蹤試驗證明2-AP的氮源來自脯氨酸[19].以往的單項栽培技術措施如基肥施鋅肥[9]、基肥施鑭肥[10]以及齊穗期在葉面噴施香稻增香劑[11]均能顯著增加香稻的香氣水平.黃忠林等[13]研究表明將這些單項技術集成的增香栽培模式能顯著提高香稻的脯氨酸質量分數(shù)和葉片脯氨酸的氧化酶活性,有利于香稻2-AP的形成與積累,且可轉運至籽粒.本研究也表明增香栽培能夠顯著提高供試香稻的脯氨酸質量分數(shù),提升糙米香氣．

3.2 增香栽培對香稻品質形成的影響

稻米品質主要是由品種本身的遺傳特性和環(huán)境因子共同作用,其品質包括外觀品質、加工品質和理化品質.本研究主要包括外觀品質的堊白度和堊白粒率,加工品質的整精米率,理化品質的蛋白質質量分數(shù)、直鏈淀粉質量分數(shù)以及膠稠度.董明輝等[20]研究表明,不同栽培方式對稻米的品質有較大影響; 陳國軍等[6]對增香栽培技術進行研究,證明香稻在增香栽培技術下具有較高的整精米率及蛋白質質量分數(shù),能夠顯著降低稻米的堊白度和堊白粒率.本研究結果表明,增香栽培能夠顯著降低雜交香稻的堊白度和堊白粒率,提升供試香稻品種的整精米率,極顯著提高雜交香稻的蛋白質質量分數(shù)和膠稠度,同時降低供試香稻品種的直鏈淀粉質量分數(shù).從總體趨勢來看,增香栽培能夠顯著提升雜交香稻的外觀和營養(yǎng)品質．

3.3 增香栽培對香稻RVA譜特征值與食味值的影響

香稻中富含蛋白質、各種氨基酸等營養(yǎng)成分,這些成分也會對香稻的食味值產生影響,所以僅僅通過直鏈淀粉質量分數(shù)和膠稠度難以直觀地反映出這種影響.胡中娥等[21]、舒慶堯等[22]和閆影等[23]研究表明,RVA譜特征值能夠很好地反映稻米的蒸煮食味品質,屬于綜合指標和直接指標.本研究結果表明,最高黏度、熱漿黏度、崩解值、冷膠黏度、消減值呈下降趨勢,其中僅常規(guī)香稻的冷膠黏度差異無統(tǒng)計學意義; 在起漿溫度上,常規(guī)香稻差異無統(tǒng)計學意義,而雜交香稻差異有統(tǒng)計學意義,且呈上升趨勢．

隋炯明等[15]認為除最高黏度外,RVA譜的其余特征值與食味品質主要指標都極顯著相關.胡培松等[24]研究表明,食味值與單個RVA譜特征值相關程度較低,但是與崩解值相關程度較大.閆影等[23]則認為,影響米飯食味值的主要理化指標是直鏈淀粉質量分數(shù)和膠稠度,且直鏈淀粉質量分數(shù)越低,膠稠度越高,米飯食味值越高.在本研究中,增香栽培能夠極顯著降低大部分供試品種的直鏈淀粉質量分數(shù),極顯著提高雜交香稻的膠稠度.在增香栽培模式下,常規(guī)香稻的食味值顯著降低,而雜交香稻的食味值呈現(xiàn)上升趨勢,但差異無統(tǒng)計學意義．

3.4 增香栽培對產量性狀的影響

徐明崗等[25]研究結果表明,化肥與有機肥配施有利于水稻高產和水稻中后期的干物質積累和養(yǎng)分吸收,提高單位面積的總穗數(shù)和穗粒數(shù).在葉面噴施鋅肥能夠提高水稻的結實率、千粒質量以及產量[26].黃忠林等[13]研究結果表明,增香栽培技術能夠提高香稻群體的光合能力并且減緩功能葉的衰老,有利于生育后期干物質的積累,從而增加有效穗數(shù)、群體穎花數(shù)和結實率,最終表現(xiàn)為產量的增加.叢建紅[27]研究表明,富硒肥能夠有效提高水稻的產量,并且以葉面噴施效果最為顯著.本研究采用的增香栽培措施是施用香稻專用肥和噴施葉面增香劑,香稻專用肥富特馫香水稻肥與有機肥混配比例為N 15%,P2O54%,K2O 6%,有機肥10%,ZnSO42%和LaCl30.1%,葉面增香劑富特生態(tài)增香富硒肥含有脯氨酸、赤霉素和鋅元素.研究結果表明增香栽培較常規(guī)栽培的理論產量呈差異無統(tǒng)計學意義(常規(guī)香稻)至顯著增加(雜交香稻)趨勢.各產量構成因素中,增香栽培對香稻的有效穗數(shù)影響最大,但趨勢不明,具體看各香稻品種對增香栽培措施的特殊響應; 其次是增香栽培對香稻穗著粒數(shù)的影響多偏降低趨勢,對香稻結實率的影響主要為顯著降低趨勢; 增香栽培對香稻千粒質量影響無統(tǒng)計學意義.增香栽培可通過顯著提高香稻品種的有效穗數(shù),并均衡協(xié)調其余產量因素而獲得高產．

4 結論

增香栽培能夠顯著提高供試品種香稻籽粒的脯氨酸質量分數(shù)和整精米率,顯著提升香稻糙米的香氣和加工品質; 顯著降低雜交香稻的堊白度與堊白粒率,改善雜交香稻的外觀品質; 極顯著提高雜交香稻的蛋白質質量分數(shù)和膠稠度,顯著降低供試品種的直鏈淀粉質量分數(shù); 常規(guī)香稻的食味值顯著下降,但雜交香稻的食味值差異無統(tǒng)計學意義; 同時增香栽培可通過顯著增加香稻的有效穗數(shù)獲得高產,而穗著粒數(shù)降低不明顯,千粒質量影響無統(tǒng)計學意義．