刘建 杨勇 杜锦 曹高燚 赵飞 崔晶 向春阳 王景余
(1天津农学院农学与资源环境学院,天津300384;2天津市农作物研究所,天津300384;第一作者:1871182209qq.com;*通讯作者:13821757926@163.com)
天津是小站稻的故乡,其闻名源于清同治年间周盛传的屯兵垦荒种稻。由于当时水源含有较多淤泥和腐殖质,水质好,所产稻米外观、蒸煮和食味品质俱佳,从而使小站稻得以驰名,小站稻一度成为皇室贡米。20世纪30年代日本侵华期间,引进了“银坊”“水源”等优良品种,使小站稻米质更佳,往往“一家煮饭,四邻飘香”,小站稻成为天津的风物珍品,其名声达到鼎盛。现在的小站稻已成为优质稻米的代名词,被注册成商标。近年来,由于水源短缺等因素,天津水稻栽培面积锐减,小站稻的生产也开始进入了低谷,其影响力在不断下降。为此,如何通过育种和栽培手段改良稻米品质,重塑昔日小站稻的辉煌,对推动天津稻米生产的结构调整以及提升我国稻米的国际市场竞争力有着深远的意义。
东北地区是我国主要的粳稻生产区,其中黑龙江占到了东三省水稻栽培面积的一半以上。由此可见,黑龙江省的水稻发展对全国水稻的发展至关重要。随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,人们对稻米品质的要求越来越高[1]。黑龙江省在品质育种上迎头赶上,其中以香稻品种最具代表性,迄今为止已审定的香稻品种有22个,每年种植面积在70万hm2以上[2]。香稻品种中以“稻花香”最负盛名,该品种是20世纪90年代由当地培育的优质食味水稻品种,具有香气浓郁、抗病等特点[3],在五常市的栽培面积超过10万hm2,占该市水稻种植面积的90%以上。
本试验以天津主要优质米品种为供试材料,与“稻花香”的食味品质性状进行比较,以找到当前天津水稻品种在食味品质方面的差距,为提高今后水稻食味育种和栽培水平,重振小站稻雄风,提升天津的稻米品质提供可参考性的意见和建议。
试验于2017年进行,供试材料为津原45、津原E28、津稻9618、皖香早以及“稻花香”。
1.2.1 试验地概况及栽培管理
黑龙江五常市试验点(N 44°92′,E 127°15′)的土壤类型属黑色壤土,土壤有机质含量为4.2 g/kg,pH值6.5,属偏酸性土壤。天津津南区试验点(N 39°03′,E 117°35′)的土壤类型属滨海盐土,有机质含量为1.8g/kg,pH值7.6,属偏碱性土壤。
1.2.2 田间试验设计和田间管理
试验设3次重复,随机区组排列,株行距15 cm×30 cm,小区面积15 m2。本次试验共5个品种,其中,“稻花香”的种植设2个处理,即常规栽培和施豆饼处理,常规栽培按五常市的习惯栽培法进行,水稻在整个生育期内的纯N用量限制在150 kg/hm2以下。施豆饼处理即水稻整个生育期不施化肥,每hm2施发酵豆饼600 kg作为基肥。天津津南区的水稻种植按天津市的习惯栽培法进行,纯N用量为350 kg/hm2,其他田间管理方式均相同。水稻成熟后每个重复分别取样进行自然风干,待水分降至14.5%,送天津农学院中日合作水稻食味研究中心进行品质分析。
表1 不同品种稻米加工品质和外观品质的比较
表2 不同品种稻米主成分分析
表3 不同品种稻米的糊化特性比较
1.2.2 外观、成分和淀粉糊化特性的测定
用韩国砻谷机械产业公司生产的SY-88-TH型砻谷机去糙,日本佐竹公司生产的CBS300AS(1)型精米机碾成精米,精糙比控制在90%。用日本佐竹公司生产的RJQI20型颗粒评定仪测定稻米外观,日本SATAKE公司生产的RLTA1082-K型食味分析计测定稻米成分和食味品质评分,使用澳大利亚Newport公司生产的RVA-4型快速粘度分析仪测定淀粉的糊化特性。颗粒评定仪测定外观项目归为三类,即整精米(没有任何瑕疵的完整粒)、垩白米(粒型完整,但有心白、腹白或背白以及未熟粒、茶色米)和碎米(米粒不完整、裂腰以及虫伤)[4]。
1.2.3 食味品尝
品尝人员由22名天津农学院的教师和学生组成,以天津产津原45为对照(各品尝评价项目值设为零),不设重复,试验操作遵照日本粮食厅制定的要领进行[5]。
使用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析,多重比较采用Duncan法。
从表1可以看出,天津品种的整精米率均高于“稻花香”,特别是津稻9618的整精米率最高,达到80.2%,显著高于“稻花香”和其他天津品种。津原E28和皖香早的整精米率也明显高于“稻花香”,只有对照品种津原45的整精米率虽略高于“稻花香”,但并无显著差异。从垩白粒率看,除津稻9618显著低于其他品种外,其余各品种均无显著差异。碎米率也是津稻9618最低,显著低于其他品种,而“稻花香”的碎米率最高,特别是常规栽培条件下达到17.1%,其原因是“稻花香”的米粒比较细长,在加工碾磨过程中容易破碎所致。除津稻9618外,“稻花香”的垩白粒率和其他品种并无显著差异,但由于碎米率升高,导致其整精米率降低,从而影响了稻米的外观品质。
从表2可见,“稻花香”的蛋白质含量显著低于其他品种,其中以豆饼处理的最低,为6.4%,但和常规栽培处理的“稻花香”无显著差异。天津品种中津稻9618最低,津原E28次之,对照品种津原45和皖香早最高,显著高于其他品种。就直链淀粉而言,各品种间均不存在显著差异。脂肪酸度方面,天津品种除皖香早外均显著高于“稻花香”。食味评分以豆饼处理“稻花香”最高,常规处理的次之,均显著高于天津品种。由于五常市的施氮水平较低,基本上是天津水稻栽培的一半,从而造成稻米籽粒中蛋白质含量较低,影响了稻米的食味评分。
从表3可以看出,“稻花香”的最高粘度和崩解值以豆饼处理为高,常规栽培略低,两者无显著差异,但均明显高于天津品种。天津品种中津原E28的最高粘度最高,津稻9618的崩解值最大,与对照品种津原45均存在显著差异。消减值五常市产“稻花香”不管是豆饼处理还是常规栽培都较低,均显著低于天津品种。天津品种中津稻9618的消减值最低,但与津原E28、皖香早相比无显著差异,这3个品种的消减值均显著低于对照品种津原45。稻米糊化特性的优劣取决于稻米的主要成分及其结构,这一结果和表2中给出的数据基本一致。
表4 稻米的食味品尝评价
从表4看,豆饼处理的“稻花香”食味品尝综合评价最高(1.38),常规栽培“稻花香”(1.22)次之,两者无显著差异,但均显著高于3个天津优质米品种和对照津原45。3个天津优质米品种之间在综合评价上虽以津稻9618最高,但三者间无显著差异,但都明显高于对照津原45。产生此结果的原因主要是五常产“稻花香”在外观、香气、味道、粘度和硬度方面的值都比较理想,均高于天津品种。
稻米的加工品质和外观品质是育种和栽培中首要考量的指标,其中最重要的是整精米率,整精米率高意味着垩白粒率和碎米率总和的降低。刘建等[6]研究指出,虽然稻米加工品质和米饭的食味不相关,但作为最直观的商品品质,整精米率仍是亲本选定、资源材料筛选以及后代选择中非常重要的一项指标。本试验中,天津品种中除对照品种津原45外,其余3个品种的整精米率均显著高于“稻花香”,这说明在育种过程中,天津品种更注重加工品质的选择。对于“稻花香”而言,要提高整精米率,改善其外观品质,在保证其他性状的前提下,需适当缩短稻米籽粒的长度,以减少加工时的机械损伤。另一方面,提高碾米机的质量,可减少碾米时的破损。
稻米成分中蛋白质含量和直链淀粉含量是影响稻米食味的两个最主要因素,蛋白质含量越低食味越好,直链淀粉含量在一定范围内也是越低越好[6-10]。本试验中,“稻花香”的蛋白质含量显著低于天津品种,天津品种中又以津稻9618最低。除品种的因素外,氮肥的施用量是影响稻米蛋白质含量的一个主要因素[11-14]。由于天津的水稻品种氮肥的施用量高出五常市1倍以上,是造成天津水稻品种蛋白质含量较高的一个重要原因。此外,氮肥的过量投入不仅会降低稻米的品质,还因作物不能完全吸收,会随水流失,造成环境污染。所以,对天津的水稻而言,除选育低蛋白质含量的品种外,在种植中减少氮肥的施用量也至关重要。新产稻米的脂肪酸含量(本试验中用脂肪酸度表示)和食味没有直接的关系,但作为衡量稻米劣化速度的指标,其值越高劣化速度也越快[15-18]。从本试验的结果来看,天津品种的脂肪酸含量偏高,不利于长时间贮藏。品质分是仪器在测定稻米主成分后给出的分数,它决定于蛋白质含量和直链淀粉含量等的高低,可作为参考值使用。
稻米淀粉的糊化特性和食味之间存在密切联系,能够反映食味品质优劣差异的RVA谱特征值较为重要的指标为最高粘度、崩解值和消减值,其共同表现为最高粘度、崩解值相对较高,消减值相对较低的品种食味品质可能较好[19]。陈能等[20-21]研究也认为,消减值、崩解值可有效地区分出品质的优劣。本试验中,天津品种的糊化特性明显不如“稻花香”,主要表现在最高粘度和崩解值相对较低,消减值较高。为此,要提高小站稻的品质,在今后的育种中应根据稻米糊化特性的优劣进行品种选拔。
稻米的食味品质是育种者和消费者对品质追求的最终归宿,是所有稻米品质中最为重要的一个方面。刘建等[22]研究认为,不同地区品尝员间的食味嗜好性虽存在差异,但基本上是一致的。从本次试验的结果来看,食味品尝的数据和主成分以及糊化特性测定的结果相吻合,供试品种的食味可分为3个档次,第1档次为五常产“稻花香”,第2档次为津稻9618、津原E28和皖香早,第3档次为津原45。可见,天津在水稻品质育种上取得了长足的进步,但与“稻花香”相比还存在一定差距。为此,建立优质食味水稻育种体系,改善水稻栽培措施,全面提升小站稻品质任重道远。另一方面,需要说明的是,虽然五常产“稻花香”豆饼处理的稻米食味和常规栽培无显著差异,但从品质安全和环境保护的角度上讲仍具有非常重要的意义,这将是今后研究的一个重要领域和方向。