不同生态区不同栽培方式对优质粳稻南粳9108品质的影响

朱大伟等

摘要：研究稻麦两熟制下，不同生态区栽培方式对优质食味米南粳9108稻米品质及淀粉RVA谱特征值的影响，为不同种植方式下优质稻米区划布局提供理论依据。以优质食味稻米迟熟中粳南粳9108为材料，采用手栽、机插和直播3种种植方式，在苏南太湖稻区常熟、苏中里下河稻区泰州市姜堰区、苏北淮北稻区东海3个不同生态区，比较研究不同种植方式对优质食味稻米南粳9108稻米品质及淀粉RVA谱特征值的影响。结果表明，不同种植方式间除糙米率差异不显著外，精米率、整精米率、长宽比等品质指标差异均极显著，淀粉RVA谱特征值中除糊化温度差异不显著外，峰值黏度、热浆黏度等差异均极显著。稻米加工品质中不同种植方式糙米率无显著差异，精米率、整精米率机插最高，手栽次之，直播最小，姜堰、东海差异达显著或极显著水平。外观品质中不同栽培方式长宽比直播最高，机插次之，手栽最小，差异达极显著水平；垩白率、垩白度、垩白大小直播均低于机插和手栽。蒸煮食味品质和营养品质中直链淀粉含量手栽最高，机插次之，直播最低，姜堰与东海差异极显著；胶稠度与蛋白质含量直播最高，机插次之，手栽最低，姜堰与东海差异极显著。淀粉RVA谱特征值中峰值黏度与崩解值手栽最高，机插次之，直播最低，姜堰与东海差异极显著；消减值手栽显著或极显著大于手栽与机插。生态区和种植方式对稻米主要品质性状和淀粉RVA谱特征值有较大影响。按照稻米品质进行参考，对南粳9108不同栽培方式的适宜范围进行了初步区划，即手栽与机插在苏南、苏中、苏北都是适宜范围，直播在苏南最适宜，苏中次适宜，苏北不适宜。

关键词：优质稻；生态区；栽培方式；品质；RVA谱

中图分类号： S511.2+20.4文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）02-0062-05

收稿日期：2014-09-21

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[CX（12）1003-9]；国家粮食丰产科技工程（编号：2011BAD16B03）。

作者简介：朱大伟（1991—） ，男，江苏盐城人，硕士，主要从事优质稻米栽培技术研究。Tel：（0514）87979220；E-mail：nxyzdw@163.com。

通信作者：张洪程，教授。E-mail：hczhang@yzu.edu.cn。长期以来，为解决温饱问题，水稻生产的主要目标是增加产量[1-3]。随着居民生活水平的提高和稻米市场的开放，人们对稻米品质要求越来越高，优质稻米受到广大消费者和稻米市场的青睐。因此，加强稻米品质形成机理与提升途径研究显得尤为重要。稻米品质的形成是由自身的基因型和环境因素共同决定的。环境因素包括了水稻生长期的气候条件[4-6]及肥力状况、土壤水分等。灌浆结实期的温光条件是影响稻米品质的主要环境因子，其次是肥料和土壤水分。可见，实现稻米品质优质化，不仅要培育优质水稻品种，还应把优质水稻品种种植在发挥其优质特性的生态环境地区，尤其是气候生态适宜区[7]。水稻栽培方式是水稻生产过程中的重要环节，近年来，随着农村经济发展和产业结构的调整，呈现出手栽、抛秧、机插、直播等多种栽培方式多元化发展的趋势[8]。不同栽培方式条件下水稻播栽期不同，灌浆结实期所处气候条件不同，不同种植方式下水稻的生长发育特性又有所差异，关于在不同生态区下不同种植方式水稻稻米品质的差异前人还未有系统的报道。本研究以迟熟中粳优质食味水稻南粳9108稻米为材料，采用江苏省稻麦两熟制地区水稻生产上应用面积最广泛的手栽、机插、直播3种种植方式，选择江苏省苏南、苏中、苏北3个稻作区，设置各稻作区内不同种植方式与大面积生产有代表性的适宜播栽期，对不同生态区不同种植方式水稻的加工品质、外观品质、蒸煮食味品质、营养品质和RVA谱特征值等主要米质性状进行系统的比较研究，旨在揭示不同生态区不同种植方式下优质食味水稻南粳9108稻米品质的变化规律，以期优化种植区划，促进各生态区内优质稻米生产，实现优质水稻高产高效优质的协调发展。

1材料与方法

1.1试验设计

2013年，在稻麦两熟制条件下，选用手栽、机插、直播3种种植方式，在扬州大学农学院校外试验基地苏南常熟市、苏中泰州市姜堰区、苏北东海县进行。

1.1.1试验播栽期根据不同纬度生态稻区小麦常年收获让茬时间，及水稻及时播栽要求，分别设计与当地大面积生产有代表性的适宜播栽期（表1）。

1.1.2供试品种试验采用优质稻米南粳9108（迟熟中粳，全生育期150 d左右）。

1.1.3育秧标准与栽插规格手栽采用稀播旱育中苗壮秧，栽插行距30 cm，株距13 cm，机插采用塑料软盘旱育小苗，栽插行距30 cm，株距13 cm，手栽、机插均为3本栽插；直播采用条直播，行距为30 cm，1叶1心期进行间苗定苗，基本苗数为90万株/hm2。

1.1.4田间管理肥水管理按高产栽培实施，施纯氮300～330 kg/hm2，基肥 ∶蘖肥 ∶穗肥=3 ∶3 ∶4，N ∶P ∶K=2 ∶1 ∶1，分蘖肥栽后7 d施用，穗肥分倒4叶和倒3叶等量施用，磷肥一次性基施，钾肥分基肥和穗肥等量施用。机插时寸水活棵，分蘖期浅水层灌溉，在有效分蘖临界叶龄的前1个叶龄，当茎蘖数达到预期穗数的80%时，开始排水搁田，并做到轻搁、多搁，拔节后“水—湿—干”交替灌溉，直至成熟期前7 d。病虫草害按当地大面积生产统一实施。

1.2测定项目与方法

1.2.1稻米外观品质不同处理取100粒左右整精米及1个5 cm长的标尺均匀排布在扫描仪上，对扫描图片，用 Image Pro plus 5.0 软件测算米粒的实际长和宽。按国家标准GB/T 17891—1999《优质稻谷》测定稻米垩白粒率与垩白度等。

1.2.2稻米营养品质利用FOSS TECATOR公司的Infratec 1241 Grain Analyzer近红外快速品质分析仪，测定精米样本总蛋白质含量和直链淀粉含量。

1.2.3稻米蒸煮食味品质按国标GB 1350—1999测定胶稠度（GC）；采用澳大利亚Newport scientific 仪器公司生产的Super3型RVA（Rapid viscosity Analyzer）快速测定淀粉谱黏滞特性，用TWC（thermal cycle for Windows）配套软件进行分析，按照AACC（美国谷物化学协会）规程标准方法测定。

1.2.4气象资料水稻生长期间逐日气温和日照时数等当年气象资料取自试验基地附近气象站，5—11月份月均温和平均日照时数列于图1。

1.2.5数据处理相关数据用Excel 2003软件录入、处理与作图，用DPS软件进行统计分析。

2结果与分析

2.1生态点及种植方式对稻米品质及RVA谱特征值的影响及互作

从表2、表3可以看出，除粒宽、直链淀粉含量、蛋白质含量外，生态点对稻米品质的糙米率等9项指标及RVA谱特征值的7项指标均存在极显著的影响。种植方式对稻米品质中除糙米率外11项指标及RVA谱特征值的6项指标存在极显著的影响，对糊化温度影响不显著。除粒宽、蛋白质含量、糊化温度外，生态点与种植方式互作对稻米品质及RVA谱特征值均存在显著或极显著影响，说明稻米品质与RVA谱特征值不仅受生态条件的影响也受栽培条件的调控，其差异为生态点与种植方式共同作用的结果。从各项指标的F值来看，稻米品质中糙米率受生态点及种植方式影响最大，RVA谱特征值中峰值黏度受生态点及种植方式影响最大。稻米品质特征值的变异系数为垩白度>垩白大小>垩白率>直链淀粉含量>蛋白质含量>粒宽>胶稠度>粒长>整精米率>精米率>糙米率>长宽比，RVA谱特征值的变异系数为崩解值>消减值>最终黏度>峰值黏度>热浆黏度>峰值时间>糊化温度。

2.2不同生态区不同种植方式对稻米加工品质的影响

2.3不同生态区不同种植方式对稻米外观品质的影响

由表5可知，不同种植方式下水稻外观品质差异较大，粒长、粒宽表现为手栽>机插>直播，差异达到极显著水平。长宽比直播最高，机插、手栽次之。不同生态区下不同栽培方式垩白率、垩白大小和垩白度差异较大，变异系数分别达403%～7.65%、6.03%～17.96%、3.20%～8.72%。垩白率表现为手栽、机插、直播依次降低的趋势，除常熟外，姜堰、东海差异均达极显著。垩白大小机插显著大于手栽、直播。垩白度直播低于手栽与机插，除常熟外，姜堰、东海差异均极显著。

2.4不同生态区不同种植方式对蒸煮食味品质和营养品质的影响

稻米蒸煮食味品质通常用直链淀粉含量和胶稠度来衡量。由表6可知，直链淀粉含量表现为手栽、机插、直播依次表5不同生态区不同种植方式对水稻外观品质的影响递减的趋势，且除常熟外姜堰、东海差异都达到极显著水平，直链淀粉含量在不同种植方式间的变异系数为3.60%～733%。胶稠度表现为直播大于机插、手栽，除常熟外，姜堰、东海差异都达到极显著水平，不同种植方式间胶稠度的变异系数为1.65%～2.14%。营养品质以蛋白质含量来衡量，蛋白质含量直播大于机插与手栽，不同栽培方式间蛋白质含量的变异系数为4.66%～8.03%。

2.5不同生态区不同种植方式水稻淀粉RVA谱特征值

RVA谱特征值包括峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度、消减值、峰值时间、糊化温度。由表7可知，峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度都表现为手栽>机插>直播，峰值黏度除常熟外，姜堰、东海差异都达到极显著水平，热浆黏度、崩解值、最终黏度差异均达极显著水平，不同种植方式间峰值黏度变异系数为2.85%～3.57%，热浆黏度变异系数为281%～3.41%，崩解值变异系数为2.93%～4.37%，最终黏度变异系数为1.52%～2.32%。消减值表现手栽显著或极显著大于机插与直播，消减值变异系数为-1090%～-5.44%。峰值时间机插最小，手栽、直播间无明显规律。糊化温度表现为直播>机插>手栽，但差异不显著。

2.6稻米品质性状与灌浆结实期温光因子之间的相关关系

稻米品质和RVA谱特征值与灌浆结实期的温光因子相关分析结果表明，糙米率、精米率和整精米率与灌浆结实期日平均温度、日最高温度、日最低温度呈极显著负相关，与日平均温差呈正相关，与日平均光照时数呈负相关。长宽比与日平均温度、日最高温度、日最低温度呈极显著负相关，与日平均温差呈负相关， 与日平均光照时数呈正相关。垩白率与日表7不同生态区不同种植方式对水稻淀粉RVA谱特征值的影响试验地点种植方式RVA谱特征值（cP）峰值黏度 热浆黏度崩解值最终黏度消减值峰值时间（min）糊化温度平均温度、日最低温度呈极显著正相关，与日最高温度呈正相关，与日平均温差、日平均光照时数呈负相关。垩白大小、垩白度、直链淀粉含量与日平均温度、日最高温度、日最低温度呈显著或极显著正相关，与日平均温差呈负相关，与日平均光照时数呈正相关。胶稠度与日平均温度、日最高温度呈极显著负相关，与日最低温度呈极显著正相关，与日平均温差呈负相关，与日平均光照时数呈正相关。蛋白质含量与日平均温度、日最高温度呈极显著正相关，与日最低温度呈极显著负相关，与日平均温差呈正相关，与日平均光照时数呈负相关。淀粉RVA谱特征值方面，除热浆黏度、峰值时间与日平均温度、日最高温度达显著或极显著负相关外，其他特征值与灌浆结实期温光因子的相关均未达到显著水平（表8）。结果表明，灌浆结实期日平均温度、日最高温度、日最低温度是影响稻米品质的主要因子。

2.7不同生态区不同种植方式的合理布局

根据试验结果，对南粳9108不同种植方式的适宜范围进行了初步区划，即手栽与机插在苏南、苏中、苏北都是适宜范围，直播在苏南最适宜，苏中次适宜，苏北不适宜。

3讨论

3.1不同种植方式对稻米品质的影响

本研究结果表明，不同种植方式对稻米品质各性状指标均有一定的影响。研究结果显示，糙米率除东海外不同种植方式间差异并不显著，而精米率和整精米率不同种植方式间机插显著或极显著大于手栽与直播。一般而言，同一地区、相同品种，与手栽相比，机插抽穗期一般推迟3～5 d，直播推迟7～10 d，因此不同种植方式下水稻灌浆结实期的气候条件不同。本研究中迟熟中粳南粳9108灌浆结实期温度不同种植方式间为21.0～22.9 ℃（除姜堰直播20.8 ℃、东海直播18.9 ℃），直播灌浆结实期温度过低，致使籽粒最终成熟度低，是加工品质差的主要原因。从外观品质来看，长宽比直播最高，机插次之，手栽最小；垩白率手栽最大，机插次之，直播最小；垩白大小机插大于手栽与直播；垩白度直播最小，手栽机插间无显著差异。前人研究表明，垩白与籽粒灌浆特性密切相关[9-11]，环境因素对垩白的作用是通过影响籽粒的灌浆来完成的，灌浆速率过快，形成淀粉粒多呈核状，引起光折射呈不透明状，致使垩白率和垩白大小增加。相关分析表明，垩白与日平均温度、日最高温度和日最低温度呈显著或极显著正相关，与日平均温差和日平均光照时数呈负相关，但相关性不显著。因此，在采用手栽和机插种植方式时，可以选择更合理的播期，在灌浆结实期要适当避开高温来降低垩白。

稻米营养品质研究分析结果表明，不同种植方式间直链淀粉含量表现为手栽、机插、直播依次减少，而胶稠度表现出手栽、机插、直播依次增加的趋势，不同种植方式对稻米胶稠度的影响程度明显小于对直链淀粉含量的影响程度。不同种植方式间胶稠度的变异系数为1.65%～2.14%，而直链淀粉含量间的变异系数为3.60%～7.33%。相关分析结果表明，胶稠度与灌浆结实期平均温度呈极显著负相关，直链淀粉含量则呈极显著正相关，本结果与钟旭华等的观点[12-13]一致。关于不同种植方式对RVA谱特征值的影响，本研究结果表明，峰值黏度、热浆黏度、崩解值和最终黏度均表现为手栽>机插>直播的趋势，消减值和峰值时间直播最大，手栽和机插间无明显规律，糊化温度表现为直播>机插>手栽，但不同种植方式间差异不显著。因不同种植方式播种期不同，水稻灌浆结实期所遇光温条件差异，导致淀粉RVA谱特性的显著变化。

3.2不同生态区栽培方式的合理选择

稻米品质中稳定形成高出米率、低垩白、低蛋白、高黏度淀粉以及蒸煮出可口米饭是粳稻重要的品质特征之一。本研究结果表明，在同一地区加工品质表现为机插>手栽>直播，垩白表现为手栽>机插>直播，蛋白质含量为直播>机插>手栽，热浆黏度、峰值黏度均表现为手栽>机插>直播，且随纬度的上升不同种植方式间稻米品质的差异变大，苏南地区不同种植方式间差异不显著，苏中地区不同种植方式间部分品质性状达显著差异，苏北地区不同种植方式间稻米品质均达极显著差异。在优质水稻进行种植时，不仅要选择合理的生态区，还要因地制宜地选用科学的种植方式，灌浆结实期的日均温度在诸气候生态因子中对品质性状的影响最大[14]，苏南地区温光资源丰富，手栽、机插、直播的灌浆结实期日均温在22 ℃以上，而苏中地区直播稻生育期较迟，直播稻灌浆结实期日均温只能达到20.8 ℃，稻米品质受到一定影响，苏北地区温光资源一般，且抽穗后期易遇冷凉天气，直播稻灌浆结实期日均温只能达到18.9 ℃，稻米品质性状明显变差，且苏北地区直播稻较移栽稻产量低、成熟度差[15]。因此，手栽条件下稻米品质相对较优。但随着从农劳动力持续大幅减少，水稻轻简化、规模化栽培，将是社会发展的必然趋势，机插和直播作为简化栽培的一种方式，特别是机插稻作为现代稻作方式的发展方向越来越受重视[16]。我们对3种种植方式在江苏不同生态区进行初步区划，苏南地区机插、直播均可推广；苏中地区宜以机插为主，直播稻提早播种也可适当种植；苏北地区直播稻不宜种植，机插稻可通过提早播种或适当施肥来确保品质。本研究结果对江苏及其他稻麦两熟制条件下同类型地区优质稻米的推广种植有很好的借鉴作用。

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