大穗型水稻品種在不同播期條件下的品質(zhì)表現(xiàn)

姚儀敏+陳建珍+閆浩亮+邵平+王燚+田小海

摘要：以6個(gè)大穗型水稻品種為試驗(yàn)材料，于2013年在長(zhǎng)江大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行分期播種，研究不同播期下各水稻品種的品質(zhì)差異，探討灌漿結(jié)實(shí)期的氣象因子與水稻主要品質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)性。不同播期處理下各水稻品種的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)差異顯著，堊白粒率、堊白度變異最大，其次是整精米率，糙米率和長(zhǎng)寬比的變化最小。隨著播期的推遲，高溫危害日數(shù)逐漸降低，加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)逐漸變優(yōu)，播期過(guò)遲品質(zhì)變差，溫度敏感型品種湘恢210和K106表現(xiàn)得更加明顯。整精米率對(duì)結(jié)實(shí)期高溫反應(yīng)的敏感性大于低溫，敏感溫度區(qū)段為日均溫度27.7～30.0 ℃。高溫和低溫均會(huì)導(dǎo)致堊白增加，但前期高溫后期低溫堊白明顯降低。

關(guān)鍵詞：大穗型水稻；加工品質(zhì)；外觀品質(zhì)

中圖分類號(hào)：S511.2.1；S511.3.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）10-2323-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.005

隨著人民生活質(zhì)量的提高，人們對(duì)稻米品質(zhì)的要求越來(lái)越高，因此高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)成為水稻育種的基本要求。稻米品質(zhì)不僅受品種本身的遺傳因素影響，還受外界的環(huán)境條件、栽培方式和加工技術(shù)的影響。關(guān)于環(huán)境對(duì)稻米品質(zhì)的影響，前人開(kāi)展了較多的研究[1-3]，李建國(guó)等[2]，孟亞利等[4]詳細(xì)研究了灌漿結(jié)實(shí)期間的氣象因子對(duì)品質(zhì)的影響。但是不同的研究者選用的材料和栽種的環(huán)境條件有很大的差異，所以結(jié)論并不一致。

長(zhǎng)江中下游地區(qū)是水稻的主產(chǎn)區(qū)，7月中下旬至8月中上旬氣溫較高，正是水稻進(jìn)入生殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，也是對(duì)氣溫最敏感的時(shí)期，近年來(lái)極端高溫出現(xiàn)的頻率逐年增加，嚴(yán)重影響著許多水稻品種優(yōu)良品質(zhì)的發(fā)揮。2013年是一個(gè)高溫年，極端的氣候條件嚴(yán)重影響了水稻的生長(zhǎng)發(fā)育，本研究以6個(gè)大穗型水稻品種為試驗(yàn)材料，分期播種，調(diào)查了各品種的品質(zhì)性狀，結(jié)合對(duì)應(yīng)的逐日氣象資料，分析溫度、濕度、降雨量、日照時(shí)數(shù)等氣象因子對(duì)大穗型水稻品質(zhì)的影響，探討各品種不同性狀對(duì)播期的反應(yīng)機(jī)制及規(guī)律，以期選出優(yōu)質(zhì)的水稻品種，并為長(zhǎng)江中下游水稻優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)及品質(zhì)改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年在長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)材料為大穗型水稻品種C418、J1307、CW2221、湘恢210、K106和R-2。為了保證所有品種生殖生長(zhǎng)期達(dá)到基本一致的發(fā)育階段，供試材料根據(jù)積溫調(diào)整播期（表1），播種后25 d移栽，行株距20.0 cm×16.7 cm，單本栽，試驗(yàn)采用品種和播期兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)，大田施純氮8 kg/667 m2，其他的措施同大田高產(chǎn)栽培管理。

1.2 測(cè)試內(nèi)容與方法

定期觀察參試品種的生育時(shí)期和生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，并做好記錄和標(biāo)記。在稻穗齊穗后30 d，各品種每個(gè)重復(fù)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的稻株2穴，分期收獲，自然干燥至核定含水量（13.5%），在恒溫恒濕條件下存放3個(gè)月后，按國(guó)家優(yōu)質(zhì)稻谷質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB/T17891-1999）測(cè)定糙米率、精米率、整精米率、粒長(zhǎng)、粒寬、長(zhǎng)寬比、堊白粒率和堊白度等品質(zhì)指標(biāo)。

1.3 各品種生育期間的氣象條件

對(duì)于長(zhǎng)江中下游地區(qū)來(lái)說(shuō)，每年從7月下旬起至8月上旬氣溫達(dá)到一年中的高峰，此后緩慢下降。水稻高溫?zé)岷Φ臏囟冉缦拗禐檫B續(xù)3 d日平均氣溫達(dá)30 ℃以上或日最高氣溫35 ℃[5]，低溫冷害的溫度界限值為連續(xù)3 d日平均氣溫22 ℃以下[6]。本試驗(yàn)的氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于湖北省荊州市農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站（國(guó)家一級(jí)生態(tài)農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站）記錄的氣象數(shù)據(jù)（圖1），普查生育期間的溫度、光照和降雨量，篩選與品質(zhì)相關(guān)的氣象因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期水稻經(jīng)歷的氣象條件

2.1.1 不同播期水稻穎花分化到成熟的氣象條件 根據(jù)始穗期推測(cè)各播期水稻的穎花分化期和減數(shù)分裂期，第1播期為6月30日至7月12日和7月5日至16日；第2播期為7月9日至18日和7月14日至22日；第3播期為7月20日至30日和7月25日至8月3日；第4播期為7月31日至8月10日和8月5日至14日（表1）。結(jié)合圖1分析可知，各水稻品種遭受高溫危害的時(shí)間較長(zhǎng)，而進(jìn)入灌漿中后期同時(shí)遭受了低溫冷害。具體來(lái)講，前3個(gè)播期的水稻品種在穎花分化期、減數(shù)分裂期、抽穗揚(yáng)花期和灌漿期均遭受了不同程度的高溫危害，第4播期的水稻品種在穎花分化期和減數(shù)分裂期遭受了嚴(yán)重的高溫危害，灌漿結(jié)實(shí)期遭受了低溫冷害。

2.1.2 不同播期水稻灌漿結(jié)實(shí)期的氣象條件 由表2可知，第1播期的水稻僅遭受高溫危害，第4播期的水稻僅遭受了低溫危害，中間兩個(gè)播期的水稻先遭受了高溫危害，中后期又遭受了低溫危害。隨著播期的推遲，高溫危害日數(shù)逐漸降低，而高溫危害積溫的順序?yàn)榈?播期>第1播期>第3播期；低溫冷害日數(shù)為第4播期>第2播期>第3播期。隨著播期的推遲，日最高溫度、日最低溫度、日均溫度和日降雨量逐漸降低；日均溫差先減小后增大。

2.2 不同播期水稻品種的品質(zhì)表現(xiàn)及其與灌漿期氣象因子的相關(guān)性分析

2.2.1 加工品質(zhì) 加工品質(zhì)主要包括糙米率、精米率、整精米率3項(xiàng)指標(biāo)，其中整精米率是加工品質(zhì)中最重要的指標(biāo)。4個(gè)播期間，糙米率的順序?yàn)榈?播期>第1播期>第4播期>第3播期，但是播期間的差異很小，變異系數(shù)為0.45%～1.22%。糙米率對(duì)播期的響應(yīng)因品種而異，耐高溫品種C418、J1307、CW2221和R-2播期間的變異較小，敏感型品種湘恢210和K106播期間的變異較大。不同品種的糙米率隨著播期的推遲呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，湘恢210和K106表現(xiàn)為先降后升，C418、J1307和R-2表現(xiàn)為先升后降，CW2221播期間變異最小。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，灌漿結(jié)實(shí)期的氣象因子與糙米率的相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。以上分析表明，各環(huán)境因子對(duì)糙米率的影響較小，糙米率對(duì)環(huán)境的響應(yīng)與品種的耐熱性有關(guān)，耐高溫品種播期間變異較小，敏感型品種變異較大。endprint

整精米率受播期的影響較大，隨著播期的推遲整精米率逐漸增大，變異系數(shù)為12.16%～30.40%。整精米率對(duì)結(jié)實(shí)期高溫反應(yīng)較為敏感，尤其是日均溫度在27.7～30.0 ℃的區(qū)段，日均溫度由30.0 ℃降至27.7 ℃以及由27.7 ℃降至25.1 ℃時(shí)，溫度分別降低了2.3 ℃和2.6 ℃，整精米率增加了35.3%和11.3%；而溫度由25.1 ℃降至22.7 ℃時(shí)，溫度降低了2.4 ℃，整精米率僅增加1.6%。整精米率對(duì)播期的響應(yīng)因品種而異，C418和J1307變異較小，CW2221和湘恢210的變異居中，K106和R-2的變異最大。2013年的氣象資料顯示，隨著播期的推遲，灌漿結(jié)實(shí)期的降雨量逐漸增加，日照時(shí)數(shù)和溫度逐漸降低，高溫受害程度逐漸減輕而低溫受害程度則逐漸增強(qiáng)。灌漿結(jié)實(shí)期的氣象因子與整精米率的相關(guān)性分析結(jié)果表明，灌漿期的高溫天數(shù)、高溫危害積溫、連續(xù)高溫受害天數(shù)、日最高溫度、日最低溫度、日均溫度和日照時(shí)數(shù)均與整精米率呈顯著負(fù)相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為-0.62、-0.46、-0.55、-0.71、-0.69、-0.70、-0.74）。而低溫天數(shù)和降雨量與整精米率呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為0.54和0.61）。

2.2.2 外觀品質(zhì) 堊白和粒型是評(píng)價(jià)稻米外觀品質(zhì)的兩個(gè)主要指標(biāo)。不同播期之間的堊白的差異很大，堊白粒率和堊白度隨著播期的推遲表現(xiàn)出兩類反應(yīng)，一類為先降低后升高，另一類為逐漸降低。堊白粒率和堊白度之間呈顯著正相關(guān)，堊白度相對(duì)于堊白粒率更易受播期的影響，堊白度對(duì)播期的響應(yīng)因品種而異，CW2221的堊白度因其播期的變化變異較小，C418、K106和J1307居中，R-2的堊白度較小，但不同播期間的變異較大，湘恢210的堊白度和變異均最大。整體分析顯示，品種間堊白度的變異大小為第1播期>第4播期>第2播期>第3播期，灌漿期的高溫?zé)岷Γǖ?播期）和冷害處理（第4播期）稻米堊白度較高，分別為23.15%和6.15%，而高溫?zé)岷屠浜惶嫣幚淼久讏装锥容^低，分別為3.46%和2.58%。與灌漿結(jié)實(shí)期的氣象因子結(jié)合進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，堊白度與灌漿結(jié)實(shí)期的溫差、日照時(shí)數(shù)、灌漿中期和后期的高溫危害日數(shù)、高溫危害積溫和連續(xù)高溫危害日數(shù)呈顯著正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)分別為0.47、0.42、0.42、0.51和0.48）。

以上結(jié)果表明，整個(gè)灌漿期的高溫?zé)岷偷蜏乩浜μ幚淼久椎膱装纵^大，高溫對(duì)稻米堊白的影響大于低溫，高低溫交替處理堊白粒率和堊白度較小。堊白度的上升主要是堊白粒率增加造成的，不同品種的堊白對(duì)灌漿期溫度的響應(yīng)差異明顯，高溫敏感型品種（湘恢210和K106）的堊白受影響較大，推測(cè)堊白與品種對(duì)溫度的敏感性有關(guān)。

播期對(duì)子粒長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比的影響遠(yuǎn)不及對(duì)堊白的影響。隨著播期的推遲子粒長(zhǎng)呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。子粒長(zhǎng)對(duì)播期的反應(yīng)因品種而異，C418和湘恢210受播期的影響較大，K106和R-2受播期的影響較小。長(zhǎng)寬比的變化趨勢(shì)和粒長(zhǎng)的變化基本一致，但受播期的影響較大。盡管品種間長(zhǎng)寬比對(duì)播期的響應(yīng)存在一定的差異，但是差異較小，相比較而言，K106受播期的影響最大，變異系數(shù)為37.91%；整體分析顯示，第3播期和第4播期對(duì)品種的影響較大，品種間的變異系數(shù)分別為26.28%和23.23%。總之，稻米的外形主要由遺傳基因控制[7]，受播期的影響較小。

3 小結(jié)與討論

水稻高溫?zé)岷Φ臏囟冉缦拗禐檫B續(xù)3 d日平均氣溫30 ℃或日最高氣溫35 ℃。4個(gè)播期的水稻在整個(gè)生育期均遭受了嚴(yán)重的高溫危害，隨著播期推遲，溫度降低，高溫危害減輕，不同品種的糙米率呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，但是差異不明顯；整精米率總體不斷增加；堊白粒率和堊白度總體呈降低的趨勢(shì)；稻米的外形受播期的影響較小?？傮w來(lái)講，隨著播期的推遲水稻的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)逐漸變優(yōu)，但是播期太晚會(huì)導(dǎo)致外觀品質(zhì)變差。

播期對(duì)糙米率的影響與品種的耐熱性有關(guān)，耐高溫品種（C418、J1307、CW2221和R-2）不同播期間變異較小，敏感型品種（湘恢210和K106）變異較大。整精米率與灌漿結(jié)實(shí)期間的低溫受害天數(shù)及日降雨量呈顯著正相關(guān)，而與其他的氣象因子呈顯著負(fù)相關(guān)，高溫處理下的整精米率明顯小于低溫處理，對(duì)高溫的反應(yīng)較低溫敏感，敏感的區(qū)段為日均溫度27.7～30.0 ℃。整個(gè)灌漿期高溫和低溫處理堊白粒率和堊白度較大，但是灌漿前期高溫處理，中后期低溫處理，堊白粒率和堊白度明顯降低，尤其對(duì)于溫度敏感型的品種湘恢210和K106影響更為明顯?？傊テ谥饕绊懨舾行退酒贩N的品質(zhì)，對(duì)耐熱型品種的影響較小，本試驗(yàn)篩選出3個(gè)加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)表現(xiàn)較好的品種，分別為J1307、CW2221和R-2。

稻米品質(zhì)的形成是在遺傳因素和環(huán)境條件共同作用下，通過(guò)灌漿動(dòng)態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)品質(zhì)表現(xiàn)[1]。灌漿期是對(duì)稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)影響最主要的時(shí)期。前人對(duì)此做了大量的研究，由于每個(gè)人具體情況不同所以得出的結(jié)論也不盡一致。李建國(guó)等[2]認(rèn)為隨著播期的推遲，稻米的整精米率提高，堊白度變小。張洪熙等[3]、熊圣國(guó)[8]、張小祥等[9]認(rèn)為播期的推遲導(dǎo)致整精米率逐步下降，堊白粒率和堊白度逐步增加，品質(zhì)變差。姚義等[10]以3種熟期類型的水稻品種為材料，研究認(rèn)為隨著播期的推遲，外觀品質(zhì)均呈變優(yōu)趨勢(shì)，加工品質(zhì)因類型的不同而存在一定差異。目前較為一致的看法是在各品質(zhì)性狀中，播期對(duì)外觀品質(zhì)的影響最大，均表現(xiàn)為隨播期的推遲，稻米外觀品質(zhì)變優(yōu)[11]，但是過(guò)遲播種反而使品質(zhì)變差。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，播期對(duì)稻米品質(zhì)的影響最大的是堊白粒率和堊白度，其次為整精米率、影響最小的為糙米率和長(zhǎng)寬比。播期對(duì)稻米品質(zhì)的影響與上述結(jié)論一致。隨著播期的推遲，加工品質(zhì)呈變優(yōu)趨勢(shì)，外觀先變優(yōu)后變差，播期過(guò)遲會(huì)導(dǎo)致堊白增加，外觀品質(zhì)變差。

孟亞利等[4]研究認(rèn)為，結(jié)實(shí)期日均溫度對(duì)稻米的整精米率影響較大，且基本呈負(fù)效應(yīng)，高溫處理下的整精米率明顯低于低溫處理，稻米整精米率對(duì)結(jié)實(shí)期高溫反應(yīng)的敏感性大于低溫，特別是日均溫度25.0～27.0 ℃較高溫度區(qū)段反應(yīng)最為敏感。本試驗(yàn)結(jié)果與其基本一致，不同的是稻米整精米率的敏感溫度區(qū)段為日均溫度27.7～30.0 ℃。李林等[12]發(fā)現(xiàn)生育后期的光照不足，光合作用減弱，碳水化合物合成受阻，堊白粒率增加，整精米率降低。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，整精米率與灌漿期的日照時(shí)數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，隨著播期的推遲，日照時(shí)數(shù)降低，整精米率增加，第4播期的日照時(shí)數(shù)較第1播期降低了48.3%，整精米率增加了52.9%，這與前人的結(jié)論不一致。endprint

程方民等[13]認(rèn)為，溫度對(duì)稻米品質(zhì)影響較大，抽穗至成熟期階段溫度過(guò)低會(huì)使堊白增加。賈志寬等[14]研究發(fā)現(xiàn)高溫使堊白增加，低溫使其降低，高溫處理轉(zhuǎn)入低溫處理效果接近高溫處理，由低溫處理效果轉(zhuǎn)入高溫處理接近低溫處理。吳翔宙[15]研究發(fā)現(xiàn)高溫對(duì)堊白粒率的影響大于低溫。灌漿早期的高溫和低溫處理導(dǎo)致?lián)P稻6號(hào)堊白度顯著升高，中期低溫處理堊白度有所降低。本試驗(yàn)整體分析顯示，灌漿期高溫（第1播期）和低溫處理（第4播期）堊白粒率和堊白度遠(yuǎn)大于其他兩個(gè)播期，原因可能是第1播期高溫伴隨著長(zhǎng)日照，誘導(dǎo)逼熟，導(dǎo)致稻米堊白增加，而第4播期的稻米，因生育后期光照不足，光合作用減弱，碳水化合物合成受阻，子粒充實(shí)不良，堊白粒率增加。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，灌漿前期高溫處理，中后期低溫處理，堊白米率和堊白度顯著降低，尤其對(duì)于溫度敏感型的品種湘恢210和K106較為明顯，這與段驊[16]的結(jié)論一致，至于高低溫處理的交互作用機(jī)理尚有待進(jìn)一步研究。

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