盐分胁迫对稻米品质性状的影响

翟彩娇 邓先亮 张蛟 戴其根* 崔士友*

（1 江苏沿江地区农科所/南通市耐盐植物公共技术服务平台，江苏 南通226541；2 扬州大学农学院/江苏省现代粮食作物生产协同创新中心，江苏 扬州225009；第一作者：szgszcj18@163.com；*通迅作者：qgdai@yzu.edu.cn；cuisy198@163.com）

我国人多地少，2017年底我国拥有耕地13 492.09万hm2[1]，人均耕地仅0.098 hm2。在要确保中国粮食安全的大背景下，边际土地的开发利用成为人们关注的热点。就江苏而言，沿海滩涂的围垦和开发利用得到了各级政府的高度重视，江苏海岸带淤泥质滩涂由于土壤相对肥沃，成为本省乃至我国重要的耕地后备资源之一，其开发利用有助于增强我国的粮食保障能力[2-3]。滩涂种稻作为滩涂盐碱地开发的主要技术途径之一，近年来受到了广泛重视[4-7]。

盐胁迫是影响作物生产的一个重要的非生物逆境因子。在盐胁迫对水稻的影响方面，较多的研究着重于水稻耐盐性鉴定与筛选[8-9]，盐胁迫对水稻生长和产量的效应[10-12]；外源化学制剂[13-14]以及水肥管理[15-16]对缓解盐胁迫对水稻生长发育以及产量的影响也有涉及，而盐胁迫对稻米品质的影响却少有报道。本研究选择耐盐性较好、在江苏省种植面积较大的2 个粳稻品种作为材料，利用盐池设施研究了盐胁迫对水稻品质性状的影响，以为江苏省滩涂水稻的大面积种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用耐盐性较好的粳稻品种常农粳8 号（V1）和南粳9108（V2）为试验材料。常农粳8 号为早熟晚粳，南粳9108 为迟熟中粳，含半糯性基因。试验材料经2015—2016年滩涂（1.5～2.0 g NaCl/kg 土）实地耐盐性鉴定筛选而得，在产量、品质、熟期等方面存在较大差异。

1.2 试验设计

盐池设施采用钢筋混凝土建造，池内长5 m、内宽1.8 m、深1 m。本试验使用5 个盐分梯度（0、1.5、3.0、4.5 和6.0 g NaCl/kg 土，分别用S0、S1、S2、S3和S4表示）。试验采用二因素裂区设计，主区为盐分，设置5 个水平；副区为品种（V1和V2）。供试材料经催芽后于5月20日落谷，苗床期管理同常规。30 d 苗龄后于6月20日移栽于盐池。行株距为25 cm×15 cm，每丛栽3 苗，共设3 个重复，2 个边行做保护行，随机排列。

1.3 项目测定与方法

1.3.1 土壤盐分

采集的土壤样品室内自然风干、磨碎，过1 mm 筛备用。取风干土样10 g，以土水比1∶5 的比例浸提土壤，搅拌3 次，每次3 min，静置30 min 后得土壤浸提液；取上清液测定土壤浸提液电导率EC1:5。

表1 盐胁迫对稻米加工品质、外观品质和营养品质的影响

1.3.2 加工品质、外观品质和营养品质性状

水稻收获脱粒，晒干，室内贮藏3 个月后，用NP-4350 型风选机风选，参照GB/T17891-1999 《优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、长宽比、垩白粒率、垩白度等。采用瑞典Foss Tecator 公司生产的近红外谷物分析仪（Infrared 1241 Grain Analyzer）测定精米的蛋白质含量和直链淀粉含量。

1.3.3 稻米淀粉黏滞特性

采用澳大利亚Perten 公司的快速粘度仪测定，用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套软件进行分析。按照AACC（美国谷物化学家协会）规程（1995-61-02）和RACI 标准方法，具体方法见先前的报道[17]。RVA 谱特征值包括峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值（峰值黏度-热浆黏度）、消减值（最终黏度-峰值黏度）、回复值（最终黏度-热浆黏度）和起始糊化温度等，前6 个特征值的单位是mPa/s。

1.3.4 稻米食味值

米饭食味值采用米饭食味计（STA1A，日本佐竹公司）测定[18]，采用RHS1A 型硬度黏度仪对供试样品进行硬度、黏度、平衡值的测定。

1.4 数据处理与统计分析

用Excel 2010 和DPS V7.05 软件进行试验数据的处理和分析，用Duncan 新复极差法（LSR）进行处理间显著性检验，显著水平设定为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 对稻米加工品质、外观品质和营养品质的影响

从表1 可见，盐胁迫对糙米率、长宽比、垩白粒率、蛋白质含量的影响达显著或极显著水平，对其他性状的影响未达显著水平；盐胁迫与品种互作对蛋白质含量的影响达极显著水平。就加工品质而言，随着盐胁迫强度的增加，糙米率、精米率逐渐下降，其中S3、S4处理与S0处理差异达显著水平，整精米率S1、S2、S3处理与S0处理差异达显著水平，而S4处理与S0处理间以及其他3 个盐胁迫处理间的差异均未达显著水平。就外观品质而言，本试验未检测出盐胁迫对垩白度、透明度存在显著的影响，而长宽比和垩白粒率S4处理与其他4个处理间的差异达显著水平。盐胁迫对稻米直链淀粉含量无显著影响，而对蛋白质含量的影响达极显著水平，且存在盐胁迫与品种的互作。

2.2 对稻米淀粉黏滞特性的影响

从表2 可见，盐胁迫对峰值黏度、热浆黏度、崩解值和消减值的影响达显著或极显著水平，对其余特征值的影响不显著；不同品种对崩解值、消减值和回复值的影响达显著水平；盐胁迫和品种互作对热浆黏度和峰值黏度的影响达显著和极显著水平。随着盐胁迫强度的提高，峰值黏度呈V 型变化，至S2处理降至最低，此后随盐胁迫的进一步增加峰值黏度增加；热浆黏度、崩解值表现出类似的变化规律。不同盐胁迫处理的最终黏度无显著差异。消减值则随盐胁迫的增强呈倒V字型变化，即随盐胁迫的增强消减值增加，至S2处理达最大值，此后随盐胁迫的进一步增强而逐渐下降；回复值和起始糊化温度表现类似。

2.3 盐胁迫对稻米食味值的影响

从表3 可以看出，盐胁迫以及盐胁迫与品种互作对稻米食味等指标有显著或极显著影响，而品种的影响不显著。稻米的食味值随盐胁迫的增强表现为V 型变化规律，即随着盐胁迫强度的增加，食味值逐渐下降，在S3处理降至最低，而在S4处理又显著增加至最大值，其中S0、S1、S2处理间差异不显著，S3处理与其他处理差异显著；稻米外观、黏度、平衡度的变化趋势与食味值基本一致。而硬度则相反，表现为倒V 字型变化，即随着盐胁迫的强度增加，至S2处理时硬度达最大值，随后又下降，其中S0、S1、S3处理间差异不显著，而S2处理与其他盐胁迫处理间差异达显著水平。

表2 盐胁迫对稻米淀粉黏滞特性的影响

表3 盐胁迫对稻米食味值及相关参数的影响

表4 加工、外观、营养品质及RVA 谱特征值与食味值间的相关

2.4 稻米食味值与加工品质、外观品质、营养品质及RVA 谱特征值间的关系

从表4 可见，稻米食味值与峰值黏度、热浆黏度、崩解值呈极显著正相关，与糙米率、蛋白质含量、消减值、回复值、起始糊化温度呈极显著负相关，与精米率、整精米率、长宽比、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量和最终黏度的相关性不显著。

3 讨论与结论

我国盐碱地面积约99.13 Mhm2[19]，占世界盐碱地面积的10.6%。人多地少的国情使得包括近1 亿hm2盐碱地在内的后备土地/耕地资源的开发引发人们的广泛关注[20]。江苏沿海地区滩涂总面积高达68.7 万hm2[19]，滩涂种稻作为滩涂资源农业利用的主要技术措施之一近年来得到了各级地方政府的重视。目前相关研究涉及耐盐品种筛选和配套栽培技术研究，主要关注产量性状，而对盐胁迫下品质性状的表现则少有报道。本文在先期研究[17]的基础上，探明了不同盐胁迫水平对稻米品质性状的影响。

稻米加工品质方面，在不同土壤含盐量（0.05%～0.40%）的盆栽试验中，0.2%～0.4%的土壤盐分可引起整精米率的明显下降[21]；而在非盐碱地（沈阳农业大学）和盐碱地（盘锦市大洼县）进行的10 个粳稻品种的比较试验表明，盐碱地条件下的精米率显著降低[22]。利用耐性不同的19 个水稻基因型进行的盐、碱胁迫对品质影响的研究结果表明，整精米率在盐胁迫下下降，不受碱胁迫的影响[23]。笔者的先期研究也表明，与非胁迫相比，盐胁迫下糙米率、精米率无显著变化，而整精米率则显著下降[17]。本研究结果表明，随着盐胁迫强度增加，糙米率、精米率缓慢下降，其中糙米率在S4处理、精米率在S3和S4处理下与非胁迫的S0处理差异显著；S1、S2、S3处理的整精米率均较S0处理显著下降，而S4处理与S0处理差异不显著。但是，也有不一致的报道。对来自盐胁迫（Bicol 和Cagayan）和非胁迫（Nueva Ecija）生长的19 个水稻基因型的稻米品质进行了分析比较，结果表明来自Cagayan 的糙米率、精米率和整精米率高于来自Nueva Ecija 的；而来自Bicol 的糙米率与Nueva Ecija 的相当，但精米率和整精米率明显提高[24]。

就稻米外观品质而言，盆栽试验表明0.2%～0.4%的土壤盐分会引起垩白粒率显著提高[21]；10 个粳稻品种的试验也表明，与非盐碱地相比，盐碱地稻米的垩白粒率和垩白度显著升高[22]。本研究结果表明，盐胁迫、非胁迫间稻米的外观品质如长宽比、垩白度均无显著差异，而垩白粒率S4处理较其他4 个处理显著降低。笔者的先期研究[17]则表明，盐胁迫对长宽比无显著影响，而对垩白粒率、垩白度的影响因品种不同而存在差异，盐稻10 号和南粳5055 盐胁迫下的垩白粒率、垩白度高于非胁迫处理，而通粳981 和盐稻12 正好相反。

由于稻米蒸煮食味品质与稻米淀粉RVA 谱特征值间存在密切的相关[25-26]，近年来较多的研究通过测定RVA 谱来评价稻米品质，在盐碱地稻米品质评价中也有报道[17，27-28]。土壤盐分含量大于0.09%，盐胁迫处理的稻米淀粉粘滞谱特性中的崩解值和最高粘度较低，消减值较高[27]。笔者先期的研究表明，与非胁迫处理相比，盐胁迫处理显著增加了消减值，但最高黏度、崩解值等RVA 谱特征值没有显著变化[17]。本研究与先期研究[17]相比，盐胁迫的范围从0～3 g/kg 拓展到0～6 g/kg，结果表明，随着盐胁迫强度的提高，RVA 谱特征值并未表现为线性的增加或减少，而是表现为V 型（峰值黏度、热浆黏度、崩解值）或倒V 型（消减值、回复值和起始糊化温度）的变化，最低值或最高值多出现在S2处理。由于好的食味品质与较高的崩解值和较低的消减值密切相关[25-26]，由此可推论盐胁迫下稻米的食味品质在S2处理最低，实际测定值表明在S3处理下最低，在S2处理下较低，与推测结果的一致性较好。

至于盐胁迫引起稻米食味品质变劣的原因可做如下推测：一方面，较多的研究一致表明，盐胁迫促进了蛋白质含量的增加[17，21-22，27，29]，而高蛋白质含量的稻米往往食味较差，两者间呈显著或极显著负相关[27，30-32]。蛋白质含量与稻米食味的关联可从2 个方面理解：首先，精米中主要蛋白谷蛋白与醇溶蛋白含量和成分与食味和营养品质有很大关系。谷蛋白中含有较多赖氨酸、精氨酸、甘氨酸等必需氨基酸, 其营养价值高, 且易消化, 因此对食味负面效应较小；而醇溶性蛋白中甘氨酸等含量低, 与食味呈显著负相关[33]。也有研究认为，食味值与总蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白均表现为显著的负相关[34]。其次，蛋白质含量通过影响淀粉黏滞特征值而影响稻米食味，填塞在淀粉颗粒间的蛋白质对淀粉粒的糊化和膨胀有抑制作用，糊化温度随蛋白质含量的增加而提高。蛋白质含量与崩解值呈负相关[28，35]，与消减值[28，35]和回复值[28]呈正相关。而本研究及有关的研究[28，36]均表明，食味值与崩解值呈显著正相关，与消减值和回复值呈显著负相关。公认的食味较好的优质品种其崩解值大多在100 RVU（RVA 粘度单位，1 RVU=12 mPa·s）以上，而消减值小于25 RVU，且多数为负值；相反，食味差的品种崩解值低于35 RVU，而消减值高于80 RVU[37]。

另一方面，直链淀粉含量和支链淀粉含量与分子量是决定稻米食味品质优劣的重要因素[33]。不过，盐胁迫对稻米直链淀粉含量的影响则报道不多。秸秆还田条件下盐胁迫对水稻产量和品质影响的研究表明，土壤盐分含量在0.09%以上时，盐胁迫处理显著降低稻米的直链淀粉含量[27]。笔者的前期研究也表明，盐胁迫（0.3%的土壤含盐量）下的直链淀粉含量较非胁迫下的直链淀粉含量显著降低。而另一项不同盐胁迫的盆栽试验则表明，盐胁迫会引起稻米直链淀粉含量增加，但不显著[21]。