大穗型水稻品种在不同播期条件下的品质表现

2015-08-06 20:24姚仪敏陈建珍闫浩亮邵平王燚田小海

湖北农业科学 2015年10期

姚仪敏+陈建珍+闫浩亮+邵平+王燚+田小海

摘要：以6个大穗型水稻品种为试验材料，于2013年在长江大学试验农场进行分期播种，研究不同播期下各水稻品种的品质差异，探讨灌浆结实期的气象因子与水稻主要品质指标的相关性。不同播期处理下各水稻品种的加工品质和外观品质差异显著，垩白粒率、垩白度变异最大，其次是整精米率，糙米率和长宽比的变化最小。随着播期的推迟，高温危害日数逐渐降低，加工品质和外观品质逐渐变优，播期过迟品质变差，温度敏感型品种湘恢210和K106表现得更加明显。整精米率对结实期高温反应的敏感性大于低温，敏感温度区段为日均温度27.7～30.0 ℃。高温和低温均会导致垩白增加，但前期高温后期低温垩白明显降低。

关键词：大穗型水稻；加工品质；外观品质

中图分类号：S511.2.1；S511.3.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）10-2323-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.005

随着人民生活质量的提高，人们对稻米品质的要求越来越高，因此高产优质成为水稻育种的基本要求。稻米品质不仅受品种本身的遗传因素影响，还受外界的环境条件、栽培方式和加工技术的影响。关于环境对稻米品质的影响，前人开展了较多的研究[1-3]，李建国等[2]，孟亚利等[4]详细研究了灌浆结实期间的气象因子对品质的影响。但是不同的研究者选用的材料和栽种的环境条件有很大的差异，所以结论并不一致。

长江中下游地区是水稻的主产区，7月中下旬至8月中上旬气温较高，正是水稻进入生殖生长的关键时期，也是对气温最敏感的时期，近年来极端高温出现的频率逐年增加，严重影响着许多水稻品种优良品质的发挥。2013年是一个高温年，极端的气候条件严重影响了水稻的生长发育，本研究以6个大穗型水稻品种为试验材料，分期播种，调查了各品种的品质性状，结合对应的逐日气象资料，分析温度、湿度、降雨量、日照时数等气象因子对大穗型水稻品质的影响，探讨各品种不同性状对播期的反应机制及规律，以期选出优质的水稻品种，并为长江中下游水稻优质生产及品质改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2013年在长江大学农学院试验基地进行。试验材料为大穗型水稻品种C418、J1307、CW2221、湘恢210、K106和R-2。为了保证所有品种生殖生长期达到基本一致的发育阶段，供试材料根据积温调整播期（表1），播种后25 d移栽，行株距20.0 cm×16.7 cm，单本栽，试验采用品种和播期两因素随机区组设计，设3次重复，大田施纯氮8 kg/667 m2，其他的措施同大田高产栽培管理。

1.2 测试内容与方法

定期观察参试品种的生育时期和生长动态，并做好记录和标记。在稻穗齐穗后30 d，各品种每个重复选取长势一致的稻株2穴，分期收获，自然干燥至核定含水量（13.5%），在恒温恒湿条件下存放3个月后，按国家优质稻谷质量标准（GB/T17891-1999）测定糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白度等品质指标。

1.3 各品种生育期间的气象条件

对于长江中下游地区来说，每年从7月下旬起至8月上旬气温达到一年中的高峰，此后缓慢下降。水稻高温热害的温度界限值为连续3 d日平均气温达30 ℃以上或日最高气温35 ℃[5]，低温冷害的温度界限值为连续3 d日平均气温22 ℃以下[6]。本试验的气象数据来源于湖北省荆州市农业气象试验站（国家一级生态农业试验站）记录的气象数据（图1），普查生育期间的温度、光照和降雨量，筛选与品质相关的气象因子。

2 结果与分析

2.1 不同播期水稻经历的气象条件

2.1.1 不同播期水稻颖花分化到成熟的气象条件根据始穗期推测各播期水稻的颖花分化期和减数分裂期，第1播期为6月30日至7月12日和7月5日至16日；第2播期为7月9日至18日和7月14日至22日；第3播期为7月20日至30日和7月25日至8月3日；第4播期为7月31日至8月10日和8月5日至14日（表1）。结合图1分析可知，各水稻品种遭受高温危害的时间较长，而进入灌浆中后期同时遭受了低温冷害。具体来讲，前3个播期的水稻品种在颖花分化期、减数分裂期、抽穗扬花期和灌浆期均遭受了不同程度的高温危害，第4播期的水稻品种在颖花分化期和减数分裂期遭受了严重的高温危害，灌浆结实期遭受了低温冷害。

2.1.2 不同播期水稻灌浆结实期的气象条件由表2可知，第1播期的水稻仅遭受高温危害，第4播期的水稻仅遭受了低温危害，中间两个播期的水稻先遭受了高温危害，中后期又遭受了低温危害。随着播期的推迟，高温危害日数逐渐降低，而高温危害积温的顺序为第2播期>第1播期>第3播期；低温冷害日数为第4播期>第2播期>第3播期。随着播期的推迟，日最高温度、日最低温度、日均温度和日降雨量逐渐降低；日均温差先减小后增大。

2.2 不同播期水稻品种的品质表现及其与灌浆期气象因子的相关性分析

2.2.1 加工品质加工品质主要包括糙米率、精米率、整精米率3项指标，其中整精米率是加工品质中最重要的指标。4个播期间，糙米率的顺序为第2播期>第1播期>第4播期>第3播期，但是播期间的差异很小，变异系数为0.45%～1.22%。糙米率对播期的响应因品种而异，耐高温品种C418、J1307、CW2221和R-2播期间的变异较小，敏感型品种湘恢210和K106播期间的变异较大。不同品种的糙米率随着播期的推迟呈现不同的变化趋势，湘恢210和K106表现为先降后升，C418、J1307和R-2表现为先升后降，CW2221播期间变异最小。进一步分析发现，灌浆结实期的气象因子与糙米率的相关性均未达到显著水平。以上分析表明，各环境因子对糙米率的影响较小，糙米率对环境的响应与品种的耐热性有关，耐高温品种播期间变异较小，敏感型品种变异较大。endprint

整精米率受播期的影响较大，随着播期的推迟整精米率逐渐增大，变异系数为12.16%～30.40%。整精米率对结实期高温反应较为敏感，尤其是日均温度在27.7～30.0 ℃的区段，日均温度由30.0 ℃降至27.7 ℃以及由27.7 ℃降至25.1 ℃时，温度分别降低了2.3 ℃和2.6 ℃，整精米率增加了35.3%和11.3%；而温度由25.1 ℃降至22.7 ℃时，温度降低了2.4 ℃，整精米率仅增加1.6%。整精米率对播期的响应因品种而异，C418和J1307变异较小，CW2221和湘恢210的变异居中，K106和R-2的变异最大。2013年的气象资料显示，随着播期的推迟，灌浆结实期的降雨量逐渐增加，日照时数和温度逐渐降低，高温受害程度逐渐减轻而低温受害程度则逐渐增强。灌浆结实期的气象因子与整精米率的相关性分析结果表明，灌浆期的高温天数、高温危害积温、连续高温受害天数、日最高温度、日最低温度、日均温度和日照时数均与整精米率呈显著负相关（相关系数分别为-0.62、-0.46、-0.55、-0.71、-0.69、-0.70、-0.74）。而低温天数和降雨量与整精米率呈显著正相关（相关系数分别为0.54和0.61）。

2.2.2 外观品质垩白和粒型是评价稻米外观品质的两个主要指标。不同播期之间的垩白的差异很大，垩白粒率和垩白度随着播期的推迟表现出两类反应，一类为先降低后升高，另一类为逐渐降低。垩白粒率和垩白度之间呈显著正相关，垩白度相对于垩白粒率更易受播期的影响，垩白度对播期的响应因品种而异，CW2221的垩白度因其播期的变化变异较小，C418、K106和J1307居中，R-2的垩白度较小，但不同播期间的变异较大，湘恢210的垩白度和变异均最大。整体分析显示，品种间垩白度的变异大小为第1播期>第4播期>第2播期>第3播期，灌浆期的高温热害（第1播期）和冷害处理（第4播期）稻米垩白度较高，分别为23.15%和6.15%，而高温热害和冷害交替处理稻米垩白度较低，分别为3.46%和2.58%。与灌浆结实期的气象因子结合进行相关性分析发现，垩白度与灌浆结实期的温差、日照时数、灌浆中期和后期的高温危害日数、高温危害积温和连续高温危害日数呈显著正相关（相关系数分别为0.47、0.42、0.42、0.51和0.48）。

以上结果表明，整个灌浆期的高温热害和低温冷害处理稻米的垩白较大，高温对稻米垩白的影响大于低温，高低温交替处理垩白粒率和垩白度较小。垩白度的上升主要是垩白粒率增加造成的，不同品种的垩白对灌浆期温度的响应差异明显，高温敏感型品种（湘恢210和K106）的垩白受影响较大，推测垩白与品种对温度的敏感性有关。

播期对子粒长和长宽比的影响远不及对垩白的影响。随着播期的推迟子粒长呈现出先升高后降低的趋势。子粒长对播期的反应因品种而异，C418和湘恢210受播期的影响较大，K106和R-2受播期的影响较小。长宽比的变化趋势和粒长的变化基本一致，但受播期的影响较大。尽管品种间长宽比对播期的响应存在一定的差异，但是差异较小，相比较而言，K106受播期的影响最大，变异系数为37.91%；整体分析显示，第3播期和第4播期对品种的影响较大，品种间的变异系数分别为26.28%和23.23%。总之，稻米的外形主要由遗传基因控制[7]，受播期的影响较小。

3 小结与讨论

水稻高温热害的温度界限值为连续3 d日平均气温30 ℃或日最高气温35 ℃。4个播期的水稻在整个生育期均遭受了严重的高温危害，随着播期推迟，温度降低，高温危害减轻，不同品种的糙米率呈现不同的变化趋势，但是差异不明显；整精米率总体不断增加；垩白粒率和垩白度总体呈降低的趋势；稻米的外形受播期的影响较小。总体来讲，随着播期的推迟水稻的加工品质和外观品质逐渐变优，但是播期太晚会导致外观品质变差。

播期对糙米率的影响与品种的耐热性有关，耐高温品种（C418、J1307、CW2221和R-2）不同播期间变异较小，敏感型品种（湘恢210和K106）变异较大。整精米率与灌浆结实期间的低温受害天数及日降雨量呈显著正相关，而与其他的气象因子呈显著负相关，高温处理下的整精米率明显小于低温处理，对高温的反应较低温敏感，敏感的区段为日均温度27.7～30.0 ℃。整个灌浆期高温和低温处理垩白粒率和垩白度较大，但是灌浆前期高温处理，中后期低温处理，垩白粒率和垩白度明显降低，尤其对于温度敏感型的品种湘恢210和K106影响更为明显。总之，播期主要影响敏感型水稻品种的品质，对耐热型品种的影响较小，本试验筛选出3个加工品质和外观品质表现较好的品种，分别为J1307、CW2221和R-2。

稻米品质的形成是在遗传因素和环境条件共同作用下，通过灌浆动态变化来实现品质表现[1]。灌浆期是对稻米的加工品质和外观品质影响最主要的时期。前人对此做了大量的研究，由于每个人具体情况不同所以得出的结论也不尽一致。李建国等[2]认为随着播期的推迟，稻米的整精米率提高，垩白度变小。张洪熙等[3]、熊圣国[8]、张小祥等[9]认为播期的推迟导致整精米率逐步下降，垩白粒率和垩白度逐步增加，品质变差。姚义等[10]以3种熟期类型的水稻品种为材料，研究认为随着播期的推迟，外观品质均呈变优趋势，加工品质因类型的不同而存在一定差异。目前较为一致的看法是在各品质性状中，播期对外观品质的影响最大，均表现为随播期的推迟，稻米外观品质变优[11]，但是过迟播种反而使品质变差。本试验研究发现，播期对稻米品质的影响最大的是垩白粒率和垩白度，其次为整精米率、影响最小的为糙米率和长宽比。播期对稻米品质的影响与上述结论一致。随着播期的推迟，加工品质呈变优趋势，外观先变优后变差，播期过迟会导致垩白增加，外观品质变差。

孟亚利等[4]研究认为，结实期日均温度对稻米的整精米率影响较大，且基本呈负效应，高温处理下的整精米率明显低于低温处理，稻米整精米率对结实期高温反应的敏感性大于低温，特别是日均温度25.0～27.0 ℃较高温度区段反应最为敏感。本试验结果与其基本一致，不同的是稻米整精米率的敏感温度区段为日均温度27.7～30.0 ℃。李林等[12]发现生育后期的光照不足，光合作用减弱，碳水化合物合成受阻，垩白粒率增加，整精米率降低。本试验发现，整精米率与灌浆期的日照时数呈极显著负相关，随着播期的推迟，日照时数降低，整精米率增加，第4播期的日照时数较第1播期降低了48.3%，整精米率增加了52.9%，这与前人的结论不一致。endprint

程方民等[13]认为，温度对稻米品质影响较大，抽穗至成熟期阶段温度过低会使垩白增加。贾志宽等[14]研究发现高温使垩白增加，低温使其降低，高温处理转入低温处理效果接近高温处理，由低温处理效果转入高温处理接近低温处理。吴翔宙[15]研究发现高温对垩白粒率的影响大于低温。灌浆早期的高温和低温处理导致扬稻6号垩白度显著升高，中期低温处理垩白度有所降低。本试验整体分析显示，灌浆期高温（第1播期）和低温处理（第4播期）垩白粒率和垩白度远大于其他两个播期，原因可能是第1播期高温伴随着长日照，诱导逼熟，导致稻米垩白增加，而第4播期的稻米，因生育后期光照不足，光合作用减弱，碳水化合物合成受阻，子粒充实不良，垩白粒率增加。试验还发现，灌浆前期高温处理，中后期低温处理，垩白米率和垩白度显著降低，尤其对于温度敏感型的品种湘恢210和K106较为明显，这与段骅[16]的结论一致，至于高低温处理的交互作用机理尚有待进一步研究。

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