播期对江西省双季稻营养物质含量的影响

张崇华，王尚明，段里成，2，吴风雨，王成孜，张清霞，杨 林

（1.江西南昌农业气象试验站，南昌 330200；2.江西省农业气象中心，南昌 330096）

稻米是人类和牲畜能量和蛋白质的重要来源之一，且稻米蛋白质属优质植物蛋白［1］。陈能等［2］对中国 5 323 份稻米样品（包括 3 805 份籼稻，1 518 份粳稻）的调查表明，其蛋白质含量在6.0%～15.7%变动，不同品种间蛋白质跨度达9.7 个百分点，差异较大。因此，品种的选择直接决定稻米内蛋白质含量基础。但稻米内养分含量不仅受遗传控制，栽培制度、生态环境因子等也对稻米内养分具有明显影响［3-5］。谢黎虹等［6］研究表明，播期变化对“丰两优1号”稻米内蛋白质、氨基酸含量具有明显影响，均随播期推迟而递减。李祖胜等［7］研究发现，直链淀粉含量、氨基酸含量和蛋白质含量受播种期的影响较大。综上，针对播期对双季稻稻米内养分含量变化及早、晚稻稻米内养分含量之间的差异研究较少。而江西省是中国双季稻重要种植省份之一，对保障中国粮食安全起到重要作用［8］。研究播期及生长期内气象条件对早、晚稻稻米内营养物质的影响，对提高江西省双季稻稻米内营养物含量具有重要意义。基于此，本研究通过开展多年早、晚稻分期播种试验，研究不同播期及不同年份对江西省早、晚稻稻米营养物质含量的影响，从而为江西省水稻优质栽培提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料与设计

试验于2018—2020 年在江西省南昌县塔城乡芳湖村试验田（116°12′E，28°38′N）进行。供试材料为2018 年湘早籼45、荣优华占，2019 年晚稻为荣优华占，2020 年早稻为湘早籼45。2018 年早稻播种期分别为 3 月 14 日（Ⅰ）、3 月 28 日（Ⅱ）、4 月 8 日（Ⅲ）和4 月18 日（Ⅳ），晚稻播种期分别为6 月10 日（Ⅰ）、6 月 20 日（Ⅱ）、6 月 30 日（Ⅲ）和7 月 10 日（Ⅳ）；2019年晚稻播种期同2018 年晚稻；2020 年早稻播种期分别为 3 月 11 日（Ⅰ）、3 月 24 日（Ⅱ）、4 月 5 日（Ⅲ）和4 月15 日（Ⅳ）。每处理2 次重复，移栽行株距为20.0 cm×23.3 cm，每穴栽插2 根苗。

施肥水平早晚稻一致：氮肥用尿素（含N 46%），折合纯氮为150 kg/hm2，按基肥∶分蘖肥∶穗肥=5∶2∶3 分次施用；磷肥用钙镁磷肥（含P2O512%），折合成P2O5为90 kg/hm2，全部作基肥施用；钾肥用氯化钾（含K2O 60%），折合成K2O 为150 kg/hm2，按基肥∶穗肥=6∶4 施用。试验田四周各留1 m 作为保护行，中间进行分期播种处理，各播期之间作垄，确保各播期处理间水肥相互独立。

1.2 稻米常规品质测定

稻米各种氨基酸含量分析采用Waters-2695 高效液相色谱仪，按Ac-cQ. Tag 柱前衍生反相高效液相色谱法进行。稻米直链淀粉含量、蛋白质含量及其氨基酸含量分析工作均在青岛科创质量监测有限公司完成。

1.3 气象资料

试验期间逐日的日最高温度（℃）、日最低温度（℃）、日均气温（℃）、日照时数（h）和降雨量（mm）数据均取自南昌县农业气象站。

1.4 统计分析

数据用DPS 软件和Excel 2010 软件进行统计和偏相关分析。

2 结果与分析

2.1 早晚稻各播期稻米内氨基酸含量变化

稻米中各氨基酸含量之间差异明显［7］。由表1可知，早稻各氨基酸含量2018 年和2020 年分别为0.57～10.40 g/kg 和 1.00～13.51 g/kg，晚稻各氨基酸含量 2018 年和 2019 年分别为 0.47～11.82 g/kg 和 0.90～8.57 g/kg。其中氨基酸含量较高的前3 位早稻2018年为谷氨酸、组氨酸和脯氨酸，2020 年为谷氨酸、亮氨酸和天冬氨酸；晚稻2018 年为谷氨酸、组氨酸和精氨酸，2019 年为谷氨酸、丙氨酸和亮氨酸。由此可知，各氨基酸含量之间差异明显，且谷氨酸是早、晚稻稻米中惟一一个含量均最高的氨基酸。

对比各氨基酸变异系数和年际变化（表1）可知，不同播期之间各氨基酸含量存在较大差异，其中早稻2018 年除胱氨酸、组氨酸、蛋氨酸和酪氨酸变异系数较大外，其余氨基酸变异系数较小，2020 年各播期氨基酸变异系数相对比较稳定；晚稻氨基酸变异系数随年份变化有较大差异。因此，不同种植年份和不同播期对稻米内氨基酸含量影响较大。

表1 早、晚稻氨基酸含量及其播期之间的差异

本研究中，人体所需的氨基酸中赖氨酸、苏氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸总含量早稻2018年和2020年分别为22.32 g/kg和27.68 g/kg，晚稻2018年和2019年分别为22.03 g/kg和22.83 g/kg，说明品种、种植制度和年份对氨基酸的含量有明显影响。将必需氨基酸总含量与非必需氨基酸总含量对比可知，早、晚稻稻米内必需氨基酸总含量较非必需氨基酸总含量偏小。

播期对稻米内氨基酸含量具有一定程度的影响［6］。由图 1 可知，2020 年早稻稻米内大部分氨基酸含量及氨基酸总量随着播期推迟含量增加，但大部分差异不明显，2018 年各氨基酸含量随播期推迟增加趋势不明显，甚至有部分出现随着播期推迟而下降的趋势，如组氨酸和脯氨酸。2018 年和2019 年晚稻第一播期氨基酸含量普遍偏高，除2018 年第一播期的必需氨基酸与第四期差异不显著外，其必需氨基酸和非必需氨基酸均显著高于其他播期。由此可知，对于晚稻而言，适时早播有利于稻米体内氨基酸的积累，而早稻受种植年份的影响，各播期氨基酸含量变化较大。

图1 不同播期之间早、晚稻氨基酸含量变化

2.2 播期对早、晚稻稻米蛋白质、脂肪和淀粉含量的影响

由表2 可知，早、晚稻稻米内各养分物质含量以淀粉含量最高，其次是蛋白质，最少为脂肪。由变异系数可知，受品种、种植年份、种植制度等因素影响，各养分变异系数存在差异，说明品种、年份、种植制度对各播期养分含量有较大影响。

对比早、晚稻稻米内直链淀粉和支链淀粉含量变化可知，受品种特性的影响，早稻内直链淀粉含量较晚稻要高（表2），支链淀粉含量早稻较晚稻要低，这进一步解释了为什么早稻稻米相较于晚稻稻米蒸煮食用偏硬。

表2 不同播期之间早、晚稻蛋白质、脂肪等含量的变异大小

由图2 可知，早稻稻米内蛋白质含量不同年份和不同品种间均表现为第二播期含量最低，说明第二播期对早稻稻米内蛋白质积累不利。受播期和种植年份的影响，早稻和晚稻直链淀粉和支链淀粉含量不同播期之间差异较大，规律不明显；脂肪含量各播期无明显差异，说明脂肪含量受播期影响较小。

图2 不同播期之间早、晚稻蛋白质、脂肪等含量的变化

2.3 双季稻稻米养分与气象要素之间的关系

由表3 可知，除丝氨酸、甘氨酸和丙氨酸与降雨量有显著偏相关关系，赖氨酸与日平均最高气温、积温和降水量有显著偏相关关系外，其余各氨基酸与各气象要素之间无显著偏相关关系。虽各氨基酸含量与各气象要素之间偏相关性不明显，但必需氨基酸总含量与高温日数、日平均最高气温、日照时数、积温和降水量存在显著偏相关关系，其中与高温日数和积温呈显著负偏相关关系，与日平均最高气温、日照时数和降水量呈显著正偏相关关系。非必需氨基酸总含量与日平均气温和积温分别呈极显著和显著负偏相关关系，与高温日数、日平均最高气温、日照时数和降雨量呈显著或极显著正偏相关关系。由此可知，高温日数和积温越不高越不利于早稻必需氨基酸的积累，日平均气温和积温越高越不利于早稻非必需氨基酸的积累。

蛋白质、直链淀粉和支链淀粉含量与各气象要素无显著偏相关关系。脂肪含量与日平均气温呈显著负偏相关关系，与日平均最高气温、日照时数和积温呈显著正偏相关关系。总淀粉含量与积温呈显著负偏相关关系，与降雨量呈显著正偏相关关系（表3）。主要原因是在灌浆时间一定的条件下，积温越高，呼吸消耗越强，导致淀粉含量积累减少。

表3 早稻灌浆结实期气象因子与稻米养分之间的偏相关系数

由表4 可知，相较于早稻，晚稻各氨基酸含量与各气象要素偏相关关系更为明显，各气象要素对晚稻部分氨基酸含量影响更为明显。其中，日平均气温和日平均最高气温与组氨酸、酪氨酸和蛋氨酸存在显著偏相关关系；灌浆天数、日照时数、积温和降雨量与组氨酸、苏氨酸、丙氨酸、酪氨酸、赖氨酸存在显著偏相关关系。因此，各气象要素在一定程度上对晚稻部分氨基酸有一定影响。必需氨基酸总含量与灌浆天数和积温呈显著负偏相关关系，与日照时数和降雨量呈显著正偏相关关系；非必需氨基酸总含量与各气象要素无显著偏相关关系。

蛋白质和脂肪含量与各气象要素无显著偏相关关系。直链淀粉、支链淀粉和总淀粉含量与灌浆天数呈显著正偏相关关系，与日照时数呈显著负偏相关关系；积温与直链淀粉和支链淀粉呈显著正偏相关关系，日平均最高气温与直链淀粉和总淀粉含量呈显著正偏相关关系（表4）。由上可知，灌浆时间越长，导致的积温越高就越有利于晚稻淀粉的积累，日平均最高气温越高则有利于直链淀粉含量的积累。

表4 晚稻灌浆结实期气象因子与稻米养分之间的偏相关系数

3 讨论

氨基酸是稻米的重要营养成分，其含量不仅受品种自身特性的影响［9，10］，外界自然条件对其含量也有明显影响［6，11］。谢黎虹等［6］研究表明不同播期对稻米内氨基酸含量有显著影响，随着播期推迟，除蛋氨酸外，其余氨基酸含量呈下降趋势，丰两优1 号组合在温州市可选择5 月26 日播种，灌浆期日平均气温25.07 ℃，生育期130 d 左右，其蛋白质组分和氨基酸含量高，营养品质较好。李祖胜等［7］以汕优63为研究对象，发现其各种氨基酸的绝对含量和相对含量受播期影响较大，并且氨基酸之间存在显著差异。罗清等［12］研究表明蛋白质主要受日照时数和最高温度的影响，氨基酸和人体必需氨基酸主要受日照时数和最低温度的影响。本研究发现，播期对早、晚稻稻米内氨基酸含量有明显影响，且各种氨基酸之间的差异较大，这与谢黎虹等［6］、李祖胜等［7］研究结论一致。本研究还发现，不同种植年份对早、晚稻各氨基酸含量也具有较大影响。原因是不同年份气象条件不同，最后导致各氨基酸不同年份之间的差异［13］。分析早、晚稻必需和非必需氨基酸可知，早、晚稻稻米内必需氨基酸含量较非必需氨基酸含量偏少；晚稻所有播期中，第一播期氨基酸的积累最多，因此在进行晚稻生产过程中可适时早播提高晚稻稻米内氨基酸的积累。

大量研究表明，播期对稻米品质蛋白质、淀粉等含量也有显著影响，不同研究人员研究结论存在一定差异［14-16］。季红娟等［17］研究发现扬粳 3012 随着播期推迟，蛋白质含量增加，直链淀粉含量下降。刘猷红等［16］研究发现，随着播期推迟，寒地水稻直链淀粉含量呈升高趋势，蛋白质含量呈降低趋势。徐富贤等［18］研究长江上游高温伏旱区气象因子对中稻品质的影响发现，随播期推迟，蛋白质含量呈增加的趋势，稻米品质指标受气象因子影响的决定系数高达99.75%～100%。本研究结果表明，播期对早、晚稻蛋白质含量有一定影响，均表现为第二播期蛋白质含量最低，但晚稻各播期之间差异不显著，各气象要素与蛋白质含量之间无显著偏相关关系，这与刘猷红等［16］、徐富贤等［18］研究结论存在一定差异。遗传性状（品种）、环境因素、栽培措施等是导致稻米营养品质变化的主要因素［13］。淀粉含量变化随播期变化及年份变化也存在一定差异，这与季红娟等［17］研究结论也存在一定差异。播期、栽培方式、气候条件均能一定程度上影响稻米内淀粉含量的变化［19］。进一步研究蛋白质与各气象要素之间关系可知，早、晚稻蛋白质含量与日平均气温呈显著负偏相关关系，这与蒙秀菲等［20］研究得出的灌浆成熟期气温降低、蛋白质含量增加的结论一致。本研究还发现，早、晚稻直链淀粉、支链淀粉及总淀粉含量与各气象要素之间存在差异，早稻直链淀粉和支链淀粉含量与各气象要素无显著的偏相关关系，但晚稻与部分气象要素存在显著的偏相关关系。主要原因为早稻灌浆成熟期主要集中在6—7 月，此时气温普遍偏高，会加快早稻生育期进程，而晚稻灌浆成熟期主要在9—10 月，此时温度逐渐降低，晚稻生育期放缓［21］，最终导致早、晚稻之间存在差异。本研究可为江西省早、晚稻种植提供一定参考，但因本研究虽进行了多年试验，但因试验条件受限，后续需增加品种试验，以进一步研究氨基酸、蛋白质及淀粉含量对早、晚稻的影响，为江西省早、晚稻高品质品种选育和种植提供参考。

4 小结

外界自然条件等对氨基酸含量有明显影响。本研究条件下，谷氨酸是早、晚稻稻米内含量最高的氨基酸，早、晚稻稻米内必需氨基酸总含量较非必需氨基酸总含量偏少。晚稻适时早播有利于稻米内氨基酸的积累，而早稻播期和年际间差异较大。积温越高则不利于早、晚稻必需氨基酸的积累。

本研究结果表明，早稻稻米内蛋白质含量较晚稻明显偏多，淀粉含量晚稻较早稻明显偏多。对早稻而言，气温越高，积温越高，呼吸消耗越强，越不利于早稻淀粉的积累；晚稻因灌浆时间长，积温增高，反而对晚稻淀粉积累有利。