结实期动态高温和干旱对软米粳稻产量和品质的影响

余恩唯 夏陈钰 丛舒敏 薛建涛 胡雅杰

（扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心，江苏 扬州 225009；第一作者：enweiyu@outlook.com；*通讯作者：huyajie@yzu.edu.cn）

优良食味粳稻是指稻米直链淀粉含量在2%～15%之间的一类水稻[1]，亦称软米粳稻，因其香软弹韧的风味口感，受到大众的喜爱。随着软米粳稻市场需求的增大，种植面积也逐年增加，据江苏省农业技术推广总站统计，2020年江苏省优良食味粳稻种植面积达100万hm2，约占全省水稻总面积的50%。

近些年，我国水稻生长期间高温频发及其伴随而来的干旱，给水稻生产带来严重危害，特别是水稻灌浆结实期受影响更大。前人对结实期高温或干旱对水稻产量和品质的影响研究认为，在一定范围内结实期高温会促进水稻籽粒灌浆，利于干物质的转运，提高千粒重[2-3]。但高温胁迫则会阻碍籽粒灌浆[4]，导致植株早衰，千粒重下降，稻米精米率、整精米率、直链淀粉含量和食味值降低，稻米蛋白质含量、垩白粒率、垩白度和糊化温度升高[5-11]。高焕晔等[12-13]和段骅等[7,14]认为，与单一高温胁迫或干旱胁迫相比，高温与干旱复合胁迫对水稻产量和品质的影响更大。

尽管前人对结实期高温、干旱对水稻产量和品质的影响已有较多研究，但前人所采用的试验材料多为直链淀粉含量较高的籼稻或粳稻，且多数结实期高温处理设置在灌浆前期或中期，采用的高温处理多为恒定温度。本研究采用直链淀粉含量较低的软米粳稻为试验材料，设置灌浆结实期动态高温、干旱和高温干旱复合处理，研究灌浆结实期动态高温和干旱胁迫对软米粳稻产量和品质的影响，以为软米粳稻优质高产栽培提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验地点为扬州大学盆栽试验场，选用软米粳稻品种扬农香28为试验材料。

1.2 栽培管理

采用盆栽试验。2020年5月13日浸种，5月15日播种，采用旱育秧，28 d秧龄，6月13日移入盆钵，采用环形栽插，每盆10丛，每丛2苗，8月20日抽穗。移栽前每盆施尿素1.0 g和磷酸氢二钾0.5 g，移栽7 d后追施尿素0.5 g，穗分化期每盆施尿素和磷酸氢二钾各0.5 g。其他管理措施按常规高产栽培要求实施。

1.3 试验设计

试验设4个处理：HT，结实期动态高温；D，结实期干旱；HTD，结实期动态高温并干旱；CK，常温湿润。水稻50%抽穗后，将水稻移入高温气候室，高温处理持续整个水稻灌浆结实期。灌浆结实期温度动态模式详见表1，该模式是根据当地近10年（2009—2019年）气象资料，模拟水稻结实期至收获时的（50 d）相对高温，根据自然界温度（日均温、日高温、日低温）5 d为1个周期进行调节。通过模拟自然温度变化规律控制温室温度变化，设置14∶00时为日最高温度，设置5∶00为日最低温。智能温室光照强度、CO2浓度等指标与自然环境一致，相对湿度恒定70%±5%，风速0.5 m/s。

表1 结实期高温处理温度变化情况 （单位：℃）

干旱处理是将抽穗后水稻移入四周通风塑料大棚，用土壤水分测定仪监测土壤水势，待土壤水势降到阈值（-20 kPa±5 kPa），覆水2～3 cm，反复数次，持续至成熟期前7 d。同一时间，在高温气候室内设置高温干旱复合处理，在塑料大棚中设置湿润灌溉作为对照（CK）。

1.4 测定内容与方法

水稻成熟后，各处理取5盆植株，考查每盆穗数、每穗粒数、结实率和千粒重，收获后测定实际产量。稻谷收获后，自然晾晒，仓库存放3个月后，用NP4350型风选机除去空秕粒。参照GB/T17891-2017测定糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率和垩白度。采用碘比色法测定稻米直链淀粉含量。采用FOSS公司的近红外谷物分析仪测定稻米蛋白质含量。用米饭食味计（STA 1A）测定米饭的食味值。采用Newport Scientific仪器公司的Super 3型RVA（Rapid Viscosity Analyzer）快速测定米粉谱黏滞特性。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2019进行试验数据处理，采用SPSS 16.0软件进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 结实期高温和干旱对软米粳稻产量的影响

由表2可知，与CK相比，HT处理理论产量和实际产量显著增加，分别增产8.84%和6.68%；而D处理产量显著降低，分别减产6.43%和10.02%；HTD处理产量略低，但差异不显著。进一步分析产量构成因素发现，与CK相比，各处理的每盆穗数和每穗粒数差异不显著；与CK相比，HT处理结实率高3.06%，而D处理和HTD处理分别低5.06%和0.91%；HT和HTD处理的千粒重分别高7.78%和4.36%，而D处理低1.11%。

表2 结实期不同处理下软米粳稻产量及其构成因素

2.2 结实期高温和干旱对软米粳稻加工品质和外观品质的影响

由表3可知，处理间的糙米率、精米率和整精米率大小均表现为CK＞HT＞D＞HTD，不同处理间的精米率和整精米率存在显著差异，HTD处理的糙米率与CK存在显著差异；处理间的垩白粒率和垩白度表现为HTD＞HT＞D＞CK，且处理间均存在显著差异。说明结实期高温和干旱处理均显著降低了稻米的加工品质和外观品质，两者复合胁迫的影响更大。

表3 结实期不同处理下软米粳稻加工品质和外观品质（单位：%）

2.3 结实期高温和干旱对软米粳稻蒸煮食味品质的影响

由表4可知，不同处理的稻米食味值和直链淀粉含量均表现为HTD＜HT＜D＜CK，且不同处理间存在显著差异；不同处理的稻米蛋白质含量表现为HTD＞HT＞D＞CK，HTD、HT和D处理均显著高于CK，且HTD处理显著高于HT和D处理。

表4 结实期不同处理下软米粳稻蒸煮食味品质

2.4 结实期高温和干旱对软米粳稻RVA谱特征值的影响

由表5可知，与CK相比，HT、D和HTD处理的崩解值显著降低，而消减值、糊化温度和热浆黏度则显著增高。

表5 结实期不同处理下软米粳稻RVA谱特征变化

3 讨论与结论

3.1 结实期高温和干旱对水稻产量及其构成因素的影响

多数研究认为，水稻抽穗后的高温胁迫会降低千粒重和结实率[15-16]。但石春林等[17]试验发现，在水稻扬花期33℃的相对高温对粳稻品种的结实率影响不大。高焕晔等[12]也研究认为，31℃的轻度高温处理下稻米的千粒重有所提升。而干旱胁迫会导致花粉败育[18]，限制茎部同化物向籽粒运输[19]，进而降低结实率和千粒重。有研究认为，高温和干旱复合胁迫下水稻千粒重和结实率较单一胁迫影响更大[7,20]，但高焕晔等[13]研究发现，轻度高温和干旱胁迫的复合处理下千粒重却增加。本研究结果表明，结实期高温处理提高了软米粳稻结实率和千粒重，进而提高产量，而结实期干旱处理则降低结实率，导致产量下降。

3.2 结实期高温和干旱对稻米品质的影响

一般认为，结实期高温和干旱胁迫降低稻米精米率和整精米率，增大垩白粒率和垩白度[3,7-11,21]。本研究中，结实期高温和干旱处理显著降低了稻米的精米率和整精米率，显著增大了稻米垩白粒率和垩白度，其中高温的影响小于干旱，高温干旱复合处理的影响大于单一高温或干旱处理。前人研究表明，结实期高温和干旱胁迫增加稻米蛋白质含量，降低直链淀粉含量，使糊化时间变长和糊化温度升高[3,7-11,21]。本研究结果也表明，结实期高温和干旱处理显著降低了稻米的直链淀粉含量，显著提高了稻米蛋白质含量，且高温干旱复合处理影响更大。本研究还发现，与常温湿润处理相比，结实期高温和干旱降低了稻米食味值和崩解值，提高了糊化温度、糊化时间和消减值，且高温干旱复合处理的影响大于单一处理。因此，本试验条件下，结实期高温和干旱处理显著降低了稻米加工品质、外观品质和蒸煮食味品质，但提高了稻米营养品质，且高温干旱复合处理对稻米品质的影响大于单一处理。