生物菌肥对水稻食味品质的影响

刘建　谢锐萍　常立新　李爽　杜锦　向春阳　曹高燚

摘要：为了研究生物菌肥对水稻食味的影响，以粳型水稻津原E28为供试材料，2015年在天津市津南区名洋湖和辛庄2个地点分别进行生物菌肥试验。试验设2个处理，即常规栽培处理（T1）、菌肥处理（T2）。结果表明，名洋湖和辛庄2个试验点稻米2个处理间的产量、产量构成因素和外观均不存在显著差异。名洋湖T1处理的蛋白质含量显著高于T2处理，辛庄T1处理的评分显著低于T2处理，直连淀粉含量的差异不明显。从稻米的RVA特征谱来看，2个试点均表现为T2处理的最高黏度、崩解值显著高于T1处理，而消减值显著低于T1处理。从米饭的食味评价方面来看，除辛庄试点T2处理的综合评价显著高于T1处理外，米饭的外观、香气、黏度和味道差异不显著。本研究的结果为水稻食味品质提供了栽培技术方面的借鉴。

关键词：水稻;生物菌肥;稻米食味特性值;食味品质;产量;产量构成因素;外观;RVA特征谱

中图分类号： S511.06文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2019）09-0124-03

农业生产中化肥和农药的大量施用容易造成土壤退化、农作物品质下降、生态环境恶化等问题，对我国食品及环境安全构成严重的威胁。生物菌肥因其环境友好、资源节约、绿色安全等特点受到广泛关注，在安全优质农产品生产和生态环境中的地位不断提高，在我国农业发展中的地位尤为突出[1]。生物菌肥在改善土壤结构[2]、提高养分供应能力[3]、刺激作物生长[4-6]、降解有害物质[7]和增加作物抗逆能力[8]上具有显著效用。生物菌肥对作物品质改善的研究主要集中于蔬菜、水果、烟草及药用植物等高回报经济作物上，而在粮食作物上的研究较少[9]，特别是对水稻食味品质影响的研究未见报道。

水稻是世界三大主要粮食作物之一，也是我国最重要的粮食作物，我国是世界上最大的水稻生产国，总产位居世界第一[10]，种植面积约占我国粮食作物的30%，稻谷产量约为我国粮食总产的40%，全国约2/3的人口以水稻为主食[11]，因此水稻生产在我国国民经济发展中占据极其重要的地位，对农业生产具有举足轻重的影响。

近年来，随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，居民对稻米品质的要求越来越高，大力发展高产、优质稻米已势在必行[12]。稻米的品质包括多个方面，其中稻米的外观是最为重要的商品品质，食味品质是重中之重。因此，本研究以粳型水稻津原E28为材料，以常规栽培处理为对照，分析了2个试验点生物菌肥处理对稻米外观、食味特性值及食味的影响，探究生物菌肥施用对稻米品质食味影响的作用规律，有利于合理地应用生物菌肥，推动水稻产业的发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验地点

试验材料为稻米外观较好、食味品质中上、在华北地区大面积种植的水稻粳型水稻品种津原E28（天津市原种场选育，审定编号为国审稻2012040）。

天津市津南区名洋湖（38°91′N、117°46′E）的土壤类型为盐化水稻土，土壤含盐量为0.2%，有机质含量为1.65%，含氮量为0.11%，有效磷含量为11.8 mg/kg，有效钾含量为53.7 mg/kg;辛庄（39°03′N、117°35′E）的土壤类型为水稻土，不含盐碱，有机质含量为1.84%，全氮含量0.13%，有效磷含量13.9 mg/kg，速效钾含量67.4 mg/kg。

1.2 试验设计与田间管理

选用的生物菌肥购自中弘新缘生物科技（天津）有限公司。设2个试验点，每个试验点2个处理，即常规栽培处理（T1）和施用生物菌肥处理（T2），每个处理重复3次。2015年4月15日开始薄膜育秧，移栽前整地施肥，常规栽培处理的本田施用肥料种类为尿素、磷酸二铵、硫酸钾，其施用量分别为300、150、60 kg/hm2（以上数据为纯氮、P2O5、K2O的用量）。磷肥、钾肥作为底肥一次性施入，氮肥分底肥、分蘖肥和孕穗肥3次投入，施肥比例为4 ∶4 ∶2，氮肥3次总量达到300 kg/hm2 [13]。菌肥处理在移栽前进行，主要发酵剂成分为酵母菌;施用300 kg/hm2的复合微生物肥料作为基肥，复合微生物肥料为发酵鸡粪，添加的微生物菌株为乳酸菌和芽孢杆菌。2015年5月26日插秧，每个处理面积为15 m2，株数约340株，株行距15 cm×30 cm，3次重复。菌肥处理于2015年7月1日、7月18日及8月6日分别用稀释的植物益生菌进行叶面喷施[益生菌剂是中弘新缘生物科技（天津）有限公司自主研发的，包括枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等，也已经过农业部微生物肥料和食用菌菌种质量监督检验测试中心的鉴定，使用浓度为稀释500倍冲施使用，每667 m2施用4 kg]。常规栽培处理和菌肥处理的其他田间栽培措施均相同。

1.3 田间取样与品质分析

2015年10月8日水稻成熟后，每个重复单独随机取样20株，待自然干燥到水分含量为14.5%后带入实验室进行品质分析。

稻米外观测定采用日本佐竹公司生产的RJQI20型颗粒评定仪。颗粒评定仪测定的外观项目较多，为了便于分析和表格的制作，把测定项目归为3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）;稻米成分测定采用用日本静冈制机公司生产的PS500型水稻食味计，评分采用默认参数，由水稻食味计根据自带公式自动获得;淀粉的糊化特性使用澳大利亚Newport公司生产的 RAV-4 型快速黏度分析仪测定[13];食味评价由天津农学院的师生共22名来完成[14]。

1.4 统计分析

使用SPSS 19.0軟件进行单因素方差分析，平均值的比较采用Duncans的SSR测验;使用SAS进行环境和处理之间的互作分析;表格的制作用Excel来完成。

2 结果与分析

2.1 不同处理条件对津原E28的产量及构成要素的影响

水稻的产量由水稻的单位面积的有效穗数、穗粒数和千粒质量决定。本研究分析了生物菌肥处理和常规栽培处理对名洋湖和辛庄2地水稻的产量性状及其构成的影响。由表1可知，菌肥处理一定程度上增加了水稻的有效穗数、千粒质量和产量，但增加并不显著。在名洋湖试点，菌肥处理下的每穗实粒数低于常规栽培处理;而在辛庄试点，菌肥处理下的每穗实粒数高于常规栽培处理，但并未达到显著水平（表1）。

2.2 不同处理条件下津原E28的外观品质

稻米的外观品质主要取决于整精米率和垩白性状。从表2可以看出，2个试验点生物菌肥处理的整精米率高于常規栽培处理，而垩白率和碎米率则恰恰相反，生物菌肥处理低于常规栽培处理，但差异并未达到显著水平，说明生物菌肥处理有改善外观品质的可能性，但作用不明显。选择外观品质中的整精米率指标进行环境和处理之间的互作分析，结果表明，整精米率在T1、T2处理与名洋湖、辛庄2地之间无互作关系。

2.3 不同处理条件下津原E28的主要成分分析和评分

水稻的食味和其主要成分特别是蛋白质、直链淀粉含量关系最为密切。从表3可以看出，名洋湖T1处理的蛋白质含量（8.7%）最高，辛庄T2处理的蛋白质含量（8.0%）最低。名洋湖地区生物菌肥处理的蛋白质含量明显低于常规栽培处理。另外，辛庄试验点2个处理的蛋白质含量低于名洋湖试验点的对应处理。各处理的直链淀粉含量差异并不显著。评分是由仪器根据主要成分含量给出的判定值，其中辛庄T2处理的53分为最高，2个试验点T1处理的44分为最低，特别是辛庄试点菌肥处理的评分显著高于常规栽培处理。这一试验结果与微生物肥料中含氮量较低，从而引起水稻蛋白质含量下降有关，而生物菌肥对直链淀粉含量的影响较小，通过影响蛋白质含量而对评分产生影响。选择主要成分中的蛋白质含量指标进行环境和处理之间的互作分析，结果表明，两者之间互作，但差异不显著。

2.4 不同处理条件下津原E28的RVA谱特征值

从表4可以看出，不同处理条件下津原E28的RVA谱特征值，其中名洋湖T1处理的最高黏度（158.83）最低，辛庄T2处理的最高黏度（189.33）最高，不同试点的生物菌肥处理间无显著性差异，但生物菌肥处理的最高黏度显著高于常规栽培处理。崩解值和最高黏度表现出相同的趋势，但不同试验点生物菌肥处理间差异显著，即2地T2处理显著高于T1处理。消减值和前两者相反，名洋湖T1处理（2.58）最高，辛庄T2处理（-5.42）最低，生物菌肥处理明显低于常规栽培处理。选择RVA谱特征值中的最高黏度指标进行环境和处理之间的互作分析，结果表明，两者之间互作，且差异显著。

2.5 不同处理条件下津原E28的食味评价

食味品尝评价是稻米品质评定的最重要环节。从表5可以看出，不同试验点和处理在米饭的外观、香气、味道、黏度和硬度上差异不显著。辛庄试验点T2和T1处理间的综合评价存在显著差异;名洋湖试点T2处理下的综合评价值高于T1处理， 虽差异不显著， 但呈现除了较大的差值。这说明菌肥处理和食味优于常规处理的食味。与表2、表3、表4不同的是，表5中2个试点间的各项目处理间差值较大，但大部分差异不显著，这主要是因为表2、表3、表4中的数据是由仪器测定的，重复间数值的差异不大，所以处理间的差值虽很小，但统计分析时仍存在显著差异;表5中的数据是由不同品尝人员对米饭品尝所得结果，由于品尝人员间的差异性较大，即使处理间差值较大，但分析时差异也不显著。

3 讨论与结论

生物菌肥对水稻产量的影响已有诸多报道，一般认为，它的施用可以提高水稻的产量[15-18]，生物菌肥对品质影响的研究报道较少，主要集中在对外观品质的研究上[16，18]。诚然稻米的外观品质是其流通和销售中最为重要的商品品质，但外观品质和食味品质没有显著的相关关系[19]，食味品质才是研究者、生产者、经营者以及消费者追求的最终目标。本试验除了对不同处理的外观品质进行分析之外，对影响稻米品质的主要指标包括蛋白质含量、直链淀粉含量以及RVA谱特征值也进行了全面分析，并最终完成了食味品尝评价。

从试验结果来看，生物菌肥处理的产量构成因素和常规处理无显著差异，产量略高于常规处理（表1），生物菌肥处理的外观品质略优于常规栽培处理（表2），且生物菌肥处理的蛋白质含量较低、评分较高（表3），最高黏度和崩解值较高、消减值较低（表4）;这可能与生物菌肥处理改善了土壤环境，使水稻根系活力增强，养分供应能力提高，籽粒的灌浆更为充实有关[20];同时名洋湖试验点的土壤含盐量较高，插秧后缓苗缓慢，延缓了水稻发育进程，造成后期籽粒灌浆饱满度较差所致[21]。已有研究证明，稻米成分中蛋白质和直链淀粉含量是影响稻米食味的2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[22-25]，此外稻米淀粉的糊化特性和食味间存在着密切关系，能够反映食味品质优劣差异的RAV谱特征值中较为重要的指标为最高黏度、崩解值和消减值，其共同表现为最高黏度、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[26]，消减值、崩解值可有效地区分出品质的优劣[27-28]。

本试验中生物菌肥处理的食味特性值在蛋白质含量和RVA谱特征值等方面明显优于常规栽培处理，在食味品尝评价方面，菌肥处理的综合评价值也明显高于常规处理。笔者推测，处理间食味特性值的差异可能与不同栽培条件下不同根系活力导致养分供应能力的差异有关[29]。即在生物菌肥栽培条件下，根系活力和养分供应能力增强，使籽粒灌浆更为饱满，从而导致蛋白质含量的降低和RVA谱特征值的改善，事实上是否如此，有待今后进一步试验来进行验证。此外菌肥处理条件下，稻米蛋白质含量较低的另外一个原因如上所述，可能与微生物肥料中的含氮量较低有关。

在食味品尝评价方面，虽然在外观、香气、味道、黏度和硬度项目上的差异不显著，但综合评价是根据这些项目的整体来判断得出的，由于各个项目的累加贡献，最后导致辛庄试点生物菌肥处理的综合评价值显著高于常规处理，名洋湖试点2个处理间的差值也较大，但无显著差异，说明生物菌肥对稻米直链淀粉含量的影响不明显。生物菌肥的作用比较缓慢，为了准确把握和评价生物菌肥对食味的影响，有必要连续进行至少2～3年试验对生物菌肥的效果进一步验证。

生物菌肥可降低蛋白质含量，改善稻米的淀粉糊化特性，并对食味品尝评价产生一定的影响。但它是如何通过改善土壤结构、提高养分供应能力来达到改善和提高水稻食味品质的，即生物肥料对水稻食味影响的机理将是今后研究的一个重要方向。此外，从本试验的结果看，生物菌肥在盐碱地土壤中的作用较小，如何使用生物肥料有效地改良盐碱土壤、提高水稻的食味品质将是今后研究的另一个重要领域，这将对生物肥料的推广使用和我国稻米品质的改、国际市场竞争力的提高有着非常积极的作用。

本试验选择了一个品质较为优良的水稻国审品种津原E28为试验材料，在1年2地进行生物菌肥对水稻食味及品质的影响研究。水稻的食味及品质取决于遗传和多种环境因素的双重调控，后续试验将增加水稻参试品种的数量，采用多年多点的研究方案，进一步综合评价生物菌肥对水稻食味计品种的影响。

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