川南冬水田雜交中稻品種與氣候互作對稻米品質(zhì)的影響*

徐富賢, 周興兵, 劉 茂, 蔣 鵬, 張 林, 郭曉藝, 朱永川, 熊 洪

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川南冬水田雜交中稻品種與氣候互作對稻米品質(zhì)的影響*

徐富賢, 周興兵, 劉 茂, 蔣 鵬, 張 林, 郭曉藝, 朱永川, 熊 洪

(四川省農(nóng)業(yè)科學院水稻高粱研究所/農(nóng)業(yè)部西南水稻生物學與遺傳育種重點實驗室 德陽 618000)

為了改善大面積生產(chǎn)的水稻稻米品質(zhì), 2015年和2016年以雜交中稻優(yōu)質(zhì)稻品種‘旌優(yōu)127’、高產(chǎn)品種‘Ⅱ優(yōu)602’為材料, 通過分期播種并設(shè)置高氮低密與低氮高密兩種栽培方式, 研究了雜交中稻品種、氣候及栽培方式互作對稻米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明, 隨著播種期推遲, 整精米率、長寬比呈升高趨勢, 堊白度、膠稠度呈下降趨勢, 堊白粒率則呈“V”字型變化; 高氮低密與低氮高密兩個栽培方式間稻米品質(zhì)差異不顯著, 栽培方式與年度、品種、播種期對稻米品質(zhì)的互作效應(yīng)均不顯著; 整精米率、堊白度、堊白粒率、長寬比同時受年度、播種期和品種的互作效應(yīng)顯著, 膠稠度在年度和品種間互作效應(yīng)顯著, 直鏈淀粉含量在播種期和品種間互作效應(yīng)顯著。對稻米品質(zhì)影響程度的降序排列是品種、氣候、栽培方式。有利于提高稻米品質(zhì)的氣象條件為: 播種—移栽相對濕度小、日平均氣溫高, 移栽—拔節(jié)期日平均氣溫低、日照時數(shù)少, 拔節(jié)—齊穗期日最高氣溫低、日最低氣溫高、日均相對濕度低, 齊穗—成熟期日照時數(shù)少。水稻抽穗前的氣象因子通過改變穗粒結(jié)構(gòu)而間接影響米質(zhì), 抽穗后溫度升高引起籽粒灌漿速度加快致稻米品質(zhì)下降。

雜交中稻; 品種; 氣象因子; 栽培方式; 稻米品質(zhì)

2015年全國水稻()種植面積3 021.3萬hm2, 總產(chǎn)2.08億t、單產(chǎn)6.89 t·hm-2, 稻谷總產(chǎn)和單產(chǎn)均再創(chuàng)歷史新高。但稻米品質(zhì)總體達標率僅28.3%, 其中秈稻達標率26.9%, 以致我國在今后相當長的時期內(nèi), 發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻將成為水稻產(chǎn)業(yè)的重要方向之一[1]。四川盆地東南部(含重慶市)常年水稻種植面積160萬hm2左右, 年均溫16.5~18.6 ℃, 年種1季中稻的面積占90%以上, 大面積稻谷單產(chǎn)已達8 250~9 225 kg·hm-2的較高水平, 但稻谷品質(zhì)普遍較差[2], 急需加強水稻品質(zhì)改良工作。稻米品質(zhì)除受品種的制約外, 很大程度上還受環(huán)境與栽培措施的影響[3]。因此, 先期分別就水稻品種庫源結(jié)構(gòu)[4-5]、產(chǎn)量性狀[6]、地理位置[7]、環(huán)境條件[8-9]、氮肥運籌[10-11]與插秧方式等[12-14]對米質(zhì)的影響開展了較多研究。研究發(fā)現(xiàn), 人工減庫能提高粳稻糙米率、精米率、直鏈淀粉含量(AC)、膠稠度(GC)[4], 雜交中秈稻品種間整精米率與庫源比呈顯著負相關(guān), 堊白粒率與庫源比呈顯著或極顯著正相關(guān)[5]; 選擇有效穗數(shù)多、穗粒數(shù)偏少、千粒重中等、結(jié)實率較高的品種, 有利于提高長寬比、整精米率和膠稠度, 并降低堊白度[6]。適期早播早栽有利于提高產(chǎn)量和明顯改善外觀品質(zhì)[8]; 堊白度對氣候條件變化最敏感, 粒形、粒長等性狀較遲鈍, 而整精米率、膠稠度、直鏈淀粉含量等性狀居中[9]; 隨著海拔高度增加, 稻米品質(zhì)有變優(yōu)趨勢[3]。基蘗肥與穗肥比例為6∶4的氮肥運籌方式, 使缽苗機插優(yōu)質(zhì)食味水稻達到高產(chǎn)、高效的相互統(tǒng)一[10]; 適當增加穗肥比例能有效改善稻米的加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì), 增大稻米粒長和粒寬, 但降低了稻米的外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)[11]。有序擺拋栽能改善稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)[12]; 機直播的碾米品質(zhì)較優(yōu), 優(yōu)化定拋的直鏈淀粉含量較高, 而機插的峰值黏度、崩解值較高, 消減值較低, 蒸煮食味品質(zhì)較好[13]; 適當擴大栽插行距和減少栽插本數(shù), 有利于提高稻米的外觀品質(zhì)、蒸煮品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)[8]。但有關(guān)抽穗前的氣象因子及品種、環(huán)境條件與栽培模式互作對稻米品質(zhì)的影響方面的研究甚少。為此, 本文以雜交中稻優(yōu)質(zhì)稻品種‘旌優(yōu)127’、高產(chǎn)品種‘Ⅱ優(yōu)602’為材料, 通過分期播種并在高施氮量及低栽秧密度與低施氮量及高栽秧密度栽培方式下, 研究了雜交中稻品種、氣候及栽培方式互作對稻米品質(zhì)的影響, 以期為水稻優(yōu)質(zhì)栽培提供理論與實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2015年和2016年在四川省農(nóng)業(yè)科學院水稻高粱研究所瀘縣基地冬水田進行, 稻田土壤質(zhì)地均勻, 中上等肥力。試驗處理因素以外的田間栽培管理與大面積高產(chǎn)技術(shù)相同。

1.2 試驗設(shè)計

以雜交中稻高產(chǎn)品種‘Ⅱ優(yōu)602’和優(yōu)質(zhì)品種‘旌優(yōu)127’為材料, 分別于3月5日、3月25日、4月20日、5月4日和5月24日播種, 濕潤培育中苗秧, 4.5葉左右移栽, 每穴栽雙株。本田采用高氮低密(施純氮210 kg·hm-2, 9萬穴·hm-2)和低氮高密(施純氮105 kg·hm-2, 18萬穴·hm-2)2種栽培方式, 共20個處理。小區(qū)面積14 m2, 3次重復(fù)。采用裂-裂區(qū)設(shè)計, 以播種期為主區(qū), 栽培方式為裂區(qū), 品種為再裂區(qū)。

1.3 考查項目

記載播種期、移栽期、拔節(jié)期、齊穗期和成熟期的時間。水稻移栽后20 d開始, 每小區(qū)定點20穴調(diào)查苗情動態(tài), 每5 d調(diào)查1次, 至苗數(shù)達到最高峰值為止。收割前1 d按小區(qū)平均有效穗數(shù)取樣5穴, 用于室內(nèi)考查穗部性狀。收小區(qū)實產(chǎn)時, 每小區(qū)取稻谷2 kg放入沙網(wǎng)袋吊掛室內(nèi)自然風干, 貯藏3個月后送中國水稻研究所分析稻米整精米率、堊白粒率、堊白度、長寬比、膠稠度、直鏈淀粉含量。并統(tǒng)計3月至9月(各播種期處理的播種至成熟期)逐日的日最高氣溫(℃)、日最低氣溫(℃)、日平均氣溫(℃)、降水量(mm)、日平均相對濕度(%)、日照時數(shù)(h)。數(shù)據(jù)取自與試驗田相距1 200 m、海拔相差1.9 m的瀘縣氣象站資料。

1.4 數(shù)據(jù)處理

首先對各處理間稻谷品質(zhì)指標進行方差分析, 然后分別進行各品質(zhì)指標與水稻各生育階段的氣象因素間、穗粒結(jié)構(gòu)間進行回歸與相關(guān)分析。所有數(shù)據(jù)運算由DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和Excel操作系統(tǒng)完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 品種、播種期及栽培方式互作對稻米品質(zhì)的影響

從兩年不同品種、播種期及栽培方式下稻米品質(zhì)的測試結(jié)果(表1)看出, 6個稻米品質(zhì)指標中, 堊白度的變異系數(shù)最大超過100%, 其次為堊白粒率和整精米率在48%以上, 長寬比、膠稠度、直鏈淀粉的變異系數(shù)相對較小(18.84%~24.52%)。表明堊白度、堊白粒率和整精米率受水稻基因型和環(huán)境條件的影響較大, 改良的潛力較大, 長寬比、膠稠度、直鏈淀粉相對穩(wěn)定。

表1 品種、播種期及栽培方式對稻米品質(zhì)影響及其方差分析

高氮低密: 施純氮210 kg·hm-2、9萬穴·hm-2; 低氮高密: 施純氮105 kg·hm-2, 18萬穴·hm-2。同列不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。*和**表示處理間在0.05和0.01水平上差異顯著。HNLD: high N and low density (pure nitrogen 210 kg×hm-2, 90 000 points×hm-2); LNHD: low N and high density (pure nitrogen 105 kg×hm-2, 180 000 points×hm-2). Different lowercase letters in the same column mean significant differences at 0.05 level. * and ** mean significantly differences at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

進一步比較氣候(播種期)、栽培方式和品種對稻米品質(zhì)的影響, 各播種期間品質(zhì)除直鏈淀粉含量差異不顯著外, 另5個指標差異達顯著或極顯著水平(方差分析值為12.70*~24.65**), 表現(xiàn)為隨著播種期推遲, 整精米率、長寬比呈升高趨勢, 堊白度、膠稠度呈下降趨勢, 堊白粒率則呈“V”字型變化; 直鏈淀粉含量相對穩(wěn)定, 受氣候因素影響不大。高氮低密與低氮高密兩個栽培方式間6個品質(zhì)指標差異均不顯著。品種間除整精米率的差異不顯著外, 另5個指標的差異極顯著(方差分析值為456.16**~7 147.44**), 其中‘旌優(yōu)127’的堊白度、堊白粒率、直鏈淀粉分別比‘Ⅱ優(yōu)602’低, 長寬比和膠稠度分別比‘Ⅱ優(yōu)602’高。再次證明‘旌優(yōu)127’為優(yōu)質(zhì)稻、‘Ⅱ優(yōu)602’為等外米。

就品種、播種期及栽培方式對稻米品質(zhì)的互作效應(yīng)而言, 凡有栽培方式參與下的互作效應(yīng)均不顯著, 其他因素互作對部分品質(zhì)指標影響顯著。其中整精米率、堊白度、堊白粒率、長寬比同時受年度、播種期和品種互作影響, 膠稠度受年度和品種互作影響, 直鏈淀粉含量受播種期和品種互作影響。2015年的6個品質(zhì)指標為2016年的0.46~2.56倍, 平均1.16倍, 而高產(chǎn)品種‘Ⅱ優(yōu)602’則為優(yōu)質(zhì)品種‘旌優(yōu)127’的0.64~8.16倍, 平均2.72倍, 說明品種間品質(zhì)的變異大于環(huán)境的變異。因此, 就對米質(zhì)影響而言, 品種>環(huán)境>栽培。

2.2 影響稻米品質(zhì)的氣象因子分析

如前所述, 稻米品質(zhì)主要受環(huán)境條件和品種的制約, 高氮低密與低氮高密栽培方式對品質(zhì)作用不顯著。進一步明確稻米品質(zhì)受氣候條件影響的關(guān)鍵時期與氣象因子十分重要。為此, 根據(jù)‘旌優(yōu)127’和‘Ⅱ優(yōu)602’兩個品種的關(guān)鍵生育期節(jié)點(表2), 分別統(tǒng)計兩個品種2015年、2016年各生育時段的6個氣象因子(表3、表4), 并進行兩年稻米品質(zhì)與氣象因子的多元逐步回歸分析。

表2 2015年和2016年各試驗處理下兩水稻品種關(guān)鍵生育期的日期(月-日)

高氮低密: 施純氮210 kg·hm-2、9萬穴·hm-2; 低氮高密: 施純氮105 kg·hm-2, 18萬穴·hm-2。HNLD: high N and low density (pure nitrogen 210 kg×hm-2, 90 000 points×hm-2); LNHD: low N and high density (pure nitrogen 105 kg×hm-2, 180 000 points×hm-2).

表3 兩個水稻品種在不同播種期下各生育期的氣候因素(2015年)

ST: from sowing to transplanting; TJS: from transplanting to jointing stage; JSFS: from jointing stage to full heading stage; FSM: from full heading stage to maturity.

從分析結(jié)果(表5)可見, 稻米品質(zhì)與氣象因子間存在極顯著線性關(guān)系, 入選影響同一個稻米品質(zhì)指標的有相應(yīng)生育階段共3~5個關(guān)鍵氣象因子,值12.87**~234.24**, 決定系數(shù)高達0.911 9~0.994 7。但影響兩個品種同一稻米品質(zhì)指標的氣象因子不完全相同。究其原因, 參試的兩個品種中, ‘旌優(yōu)127’為優(yōu)質(zhì)品種, ‘Ⅱ優(yōu)602’為高產(chǎn)品種, 其米質(zhì)和生育期均有一定差異, 相同生育階段所處的氣候條件也存在差異。因此, 制約其米質(zhì)的關(guān)鍵氣象因子不會相同。進一步比較影響兩個品種同一米質(zhì)指標的關(guān)鍵氣象因子中, 僅有1~2個氣象因子相同, 即整精米率(1)與拔節(jié)—齊穗期降雨量呈極顯著負相關(guān)(15); 堊白度(2)分別與拔節(jié)—齊穗期日最低溫度(7)呈極顯著負相關(guān), 與拔節(jié)—齊穗期日照時數(shù)(23)呈極顯著正相關(guān); 堊白粒率(3)與播種—移栽的日平均氣溫(9)呈極顯著負相關(guān); 長寬比(4)與齊穗—成熟期降雨量(16)呈負相關(guān); 膠稠度(5)與齊穗—成熟期平均相對濕度(20)呈極顯著負相關(guān); 直鏈淀粉(6)與移栽—拔節(jié)期降雨量(14)呈極顯著負相關(guān)。

表4 兩個水稻品種在不同播種期下的氣候因素(2016年)

ST: from sowing to transplanting; TJS: from transplanting to jointing stage; JSFS: from jointing stage to full heading stage; FSM: from full heading stage to maturity.

為明確氣象因子對稻米品質(zhì)影響的總體效果, 將兩個品種合并分別進行6個品質(zhì)指標與兩年各時段氣象因子間的回歸分析。分析結(jié)果如下:

表5 兩個品種的稻米品質(zhì)與氣象因子的回歸分析(2015—2016)

表5 (續(xù))

品種Variety回歸方程Regression equationF值F valueR2偏相關(guān)Partial correlationt檢驗值t test value 合計Totaly1=248.97-13.612 0X3+11.451 0X7+4.299 6X9-1.332 4X17-0.183 5X2441.99**0.937 5r(y, X3)=-0.923 89.030 4** r(y, X7)=0.730 03.997 0** r(y, X9)=0.716 33.841 3** r(y, X17)=-0.644 93.156 9** r(y, X24)=-0.578 72.654 9* y2=172.85+7.842 9X4-17.036 4X8-2.738 2X9+0.056 0X22+0.197 5X234.09*0.693 6r(y, X4)=0.522 22.291 0* r(y, X8)=-0.582 62.681 9* r(y, X9)=-0.563 92.555 1* r(y, X22)=0.399 51.630 3 r(y, X23)=0.739 44.108 7** y3=114.77-12.424 8X2+0.075 4X14+4.376 4X19+0.135 7X22-0.713 8X245.51**0.662 9r(y, X2)=-0.717 23.850 6** r(y, X14)=0.406 31.663 9 r(y, X19)=0.530 32.340 6* r(y, X22)=0.384 21.556 8 r(y, X24)=-0.825 34.332 2** y4=-3.40+1.372 0X2+0.611 6X9-1.945 8X10-0.006 8X22+0.014 6X247.37**0.724 7r(y, X2)=0.742 94.152 6** r(y, X9)=0.652 03.217 6** r(y, X10)=-0.731 64.015 5** r(y, X22)=-0.662 73.311 4** r(y, X24)=0.783 34.714 0** y5=-270.41+6.800 6X2-0.095 6X14+1.434 2X20-0.081 5X22+0.343 9X244.81**0.632 2r(y, X2)=0.617 82.939 5** r(y, X14)=-0.627 93.018 5** r(y, X20)=0.401 41.639 6 r(y, X22)=-0.341 61.359 9 r(y, X24)=0.666 33.343 0** y6=64.83-2.147 0X1-3.701 5X2+5.575 1X6+0.061 3X22-0.084 4X244.73**0.628 1r(y, X1)=-0.424 81.755 9 r(y, X2)=-0.577 22.644 6* r(y, X6)=0.624 02.988 1** r(y, X22)=0.670 43.380 9** r(y, X24)=-0.697 73.643 8**

與含義見表1和表3。*和**分別表示可信度在0.05和0.01水平上顯著。Meanings ofandare shown in the table 1 and table 3. * and ** indicate the significant confidence at 0.05 and 0.01 levels, respectively.

1)整精米率(1)分別與拔節(jié)—齊穗期日最高氣溫(3)、播種—移栽期日平均相對濕度(17)、齊穗—成熟期日照時數(shù)(24)呈顯著或極顯著負相關(guān), 分別與拔節(jié)—齊穗期日最低氣溫(7)和播種—移栽日平均氣溫(9)呈極顯著正相關(guān)。表明播種—移栽相對濕度小、日平均氣溫高, 拔節(jié)—齊穗期日最高氣溫低、日最低氣溫高和齊穗—成熟期日照時數(shù)少即氣溫低(圖1), 有利于提高整精米率。

2)堊白度(2)分別與齊穗—成熟期日最高氣溫(4)、移栽—拔節(jié)期日照時數(shù)(22)和拔節(jié)—齊穗期日照時數(shù)(23)呈正效應(yīng), 分別與齊穗—成熟期日最低氣溫(8)、播種—移栽期日平均氣溫(9)呈負相關(guān)。因此, 播種—移栽期日平均氣溫高、移栽—成熟日照時數(shù)少即氣溫低(圖1)有利于降低堊白度。

3)堊白粒率(3)分別與移栽—拔節(jié)期日最高氣溫(2)、齊穗—成熟日照時數(shù)(24)呈負相關(guān), 與拔節(jié)—齊穗期日均相對濕度(19)呈正相關(guān)。表明移栽—拔節(jié)期日最高氣溫高、拔節(jié)—齊穗期日均相對濕度低、齊穗—成熟日照時數(shù)多有利于降低堊白粒率。

4)長寬比(4)分別與移栽—拔節(jié)期日最高氣溫(2)、播種—移栽期日平均氣溫(9)、齊穗—成熟日照時數(shù)(24)呈正相關(guān), 與移栽—拔節(jié)期日平均氣溫(10)、移栽—拔節(jié)期日照時數(shù)(22)呈負相關(guān)。表明播種—移栽期日平均氣溫高、齊穗—成熟日照時數(shù)多, 移栽—拔節(jié)期日最高氣溫高、日平均氣溫低、日照時數(shù)少有利于提高長寬比。

5)膠稠度(5)分別與移栽—拔節(jié)期日最高氣溫(2)、齊穗—成熟日照時數(shù)(24)呈正相關(guān), 與移栽—拔節(jié)期降水量(14)呈負相關(guān)。表明移栽—拔節(jié)期日最高氣溫高、降水量少, 齊穗—成熟日照時數(shù)多有利于提高膠稠度。

圖1 氣候因素間及水稻穗粒數(shù)與營養(yǎng)生長歷期間的回歸分析

6)直鏈淀粉(6)分別與移栽—拔節(jié)期日最高氣溫(2)、齊穗—成熟日照時數(shù)(24)呈負相關(guān), 與移栽—拔節(jié)期日最低溫(6)、移栽—拔節(jié)期日照時數(shù)(22)呈正相關(guān)。表明移栽—拔節(jié)期日最高氣溫低、日最低溫高(即晝夜溫差小)、日照時數(shù)多和齊穗—成熟日照時數(shù)少有利于提高直鏈淀粉含量。

綜上所述, 播種—移栽相對濕度小、日平均氣溫高, 移栽—拔節(jié)期日平均氣溫低、日照時數(shù)少, 拔節(jié)—齊穗期日最高氣溫低、日最低氣溫高、日均相對濕度低, 齊穗—成熟期日照時數(shù)少, 有利于提高整精米率、長寬比、直鏈淀粉含量, 降低堊白度、堊白粒率和膠稠度。

2.3 氣象因子影響稻米品質(zhì)的原因

為了探索氣象因子影響稻米品質(zhì)的原因, 將表5中對米質(zhì)有顯著影響的氣象因子與稻谷產(chǎn)量構(gòu)成因素間進行相關(guān)分析, 結(jié)果(表6)表明, 氣象因子主要影響穗粒數(shù), 極少數(shù)對有效穗、結(jié)實率和千粒重有作用。其中, 對兩個水稻品種均有影響的氣象因子有播種—移栽期日最高氣溫(1)、日平均氣溫(9), 移栽—拔節(jié)期日最高氣溫(2)、日平均氣溫(10)、降雨量(14), 拔節(jié)—齊穗期日最高氣溫(3)、日最低氣溫(7)、日照時數(shù)(23), 分別與穗粒數(shù)呈極顯著負相關(guān)。齊穗—成熟期平均相對溫度(20)與結(jié)實率呈顯著負相關(guān), 移栽—拔節(jié)的降雨量(14)與千粒重呈顯著負相關(guān)。

以上可見各生育階段的氣溫和部分生育階段的日照時數(shù)、相對溫度和降雨量對穗粒結(jié)構(gòu)有顯著影響。由于氣溫與日照時數(shù)、相對溫度和降雨量呈顯著正相關(guān)(圖1a, b, c), 因此, 實質(zhì)上應(yīng)該是溫度對米質(zhì)起主導作用。水稻生長中前期內(nèi)溫度升高引起營養(yǎng)生長期縮短(圖1d)而穗粒數(shù)減少(表6), 致齊穗期粒葉比下降[15], 籽粒充實度增加而影響稻米品質(zhì)[5,16-17]; 抽穗后溫度升高引起籽粒灌漿速度加快, 致整精米率下降、堊白度和堊白粒率增加[18]。此外, 水稻生長期的氣候變化導致其他物質(zhì)積累發(fā)生變化, 也可能是引起米質(zhì)變異的原因。

3 討論

3.1 多因子互作對稻米品質(zhì)的影響

為了提高稻米品質(zhì), 先期分別就水稻品種[4-6]、氣候條件[3,7-9]和栽培技術(shù)[8,10-13]與稻米品質(zhì)的關(guān)系進行了較多研究。水稻品種的庫源結(jié)構(gòu)對米質(zhì)影響, 主要表現(xiàn)為庫小源足能提高粳稻糙米率、精米率、直鏈淀粉含量(AC)、膠稠度(GC)[4], 降低整精米率和提高堊白粒率[5], 穗數(shù)型品種有利于提高長寬比、整精米率和膠稠度, 并降低堊白度[6]。氣候因子對各品質(zhì)指標影響程度各異(堊白度對氣候條件變化最敏感, 粒形、粒長等性狀較遲鈍, 而整精米率、膠稠度、直鏈淀粉含量等性狀居中)[9]; 隨著海拔高度增加, 稻米品質(zhì)有變優(yōu)趨勢[3]。氮肥后移有利于高產(chǎn)和改善稻米的加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)[10], 但降低了稻米的外觀品質(zhì)和食味品質(zhì)[11]; 有序擺拋[12]、機直播與優(yōu)化定拋[13]和適當稀植[8]對部分品質(zhì)指標有明顯影響。但有關(guān)水稻品種、氣候條件和栽培技術(shù)互作對稻米品質(zhì)影響的研究則極少。

表6 兩水稻品種產(chǎn)量穗粒結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵生育階段氣象因子(X)間的相關(guān)系數(shù)(2015—2016年)

X含義見表3。*和** 表示相關(guān)性在0.05和0.01水平上顯著。Meanings ofXare shown in table 3。* and ** indicate the correlation are significant at level 0.05 and 0.01, respectively.

本研究以目前四川省大面積推廣的代表性優(yōu)質(zhì)品種和高產(chǎn)品種為材料, 采用冬水田區(qū)兩種代表性的栽培方式(高氮低密和低氮高密), 通過分期播種, 明確了水稻品種、氣候條件和栽培技術(shù)互作對稻米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明栽培方式及其與年度、品種和氣候?qū)Φ久灼焚|(zhì)的互作效應(yīng)不明顯, 本研究只設(shè)計了“高密低氮”和“低氮高密”兩種方式, 因施氮量與栽秧密肥是互補的[5], 最終兩種栽培方式間的最高苗數(shù)和有效穗數(shù)差異不顯著, 其對田間小氣候微環(huán)境氣象因子的影響應(yīng)該極小, 可能是其對米質(zhì)影響不顯著的根本原因。整精米率、堊白度、堊白粒率、長寬比同時受年度、氣候和品種互作影響, 膠稠度受年度和品種互作影響, 直鏈淀粉含量受氣候和品種互作影響。水稻品種、氣候條件和栽培技術(shù)對米質(zhì)的影響主次, 在先期眾多研究中沒有明確的結(jié)論。根據(jù)本研究結(jié)果, 對米質(zhì)整體影響表現(xiàn)為品種>氣候>栽培。因此, 在發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻的生產(chǎn)實踐中, 選擇優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的品種是關(guān)鍵, 其次是搞好生態(tài)布局, 以水稻生長季節(jié)氣溫偏低的地區(qū)為宜[19], 栽培措施可針對某些品種的某項劣勢指標進行優(yōu)化調(diào)控。

3.2 氣象因子對稻米品質(zhì)的影響

氣候因素對稻米品質(zhì)影響的研究, 多側(cè)重于稻米品質(zhì)受水稻灌漿期氣候條件的響應(yīng)方面[8-9,18,20-21]。在影響稻米品質(zhì)的諸氣候生態(tài)因子中, 水稻灌漿結(jié)實期間的日平均溫度的作用最大, 日平均太陽輻射、日平均溫差和平均日照時數(shù)次之, 而日平均相對濕度和日平均降雨量最小[9]。尤其是灌漿中前期對品質(zhì)影響較大[18,20-21], 水稻齊穗后0~20 d的相對濕度大、日均氣溫和日最低氣溫低有利于提整精米率, 降低堊白粒率和堊白度。高溫下通過正常灌水可顯著緩解對稻米品質(zhì)的不利影響[21]。

水稻生長前期和中期的氣候條件與米質(zhì)關(guān)系研究極少。本文研究了水稻從播種至收獲不同生育時段的氣象因子對稻米品質(zhì)的影響。結(jié)果表明, 各生育階段的氣溫和部分生育階段的日照時數(shù)、相對溫度和降雨量對穗粒結(jié)構(gòu)有顯著影響, 表現(xiàn)為隨著播種期推遲, 稻米品質(zhì)多數(shù)指標有變優(yōu)趨勢。先期較為一致的觀點認為灌漿期氣溫偏高是米質(zhì)變差的主要氣候原因[18,20-21], 與本研究結(jié)論為齊穗—成熟期日照時數(shù)少有利于改善稻米品質(zhì)似乎有所差異, 但由于各生育階段氣溫分別與日照時數(shù)、相對溫度和降雨量呈正相關(guān), 因此對米質(zhì)起主導作用的氣象因子應(yīng)該還是氣溫。并進一步指出了有利于提高稻米品質(zhì)的各生育時段的氣象條件: 播種—移栽相對濕度小、日平均氣溫高, 移栽—拔節(jié)的日平均氣溫低、日照時數(shù)少, 拔節(jié)—齊穗期日最高氣溫低、日最低氣溫高、日均相對濕度低, 齊穗—成熟期日照時數(shù)少。播種—移栽氣象因子對米質(zhì)調(diào)控作用顯著, 以前尚未見報道, 是否與影響了秧苗素質(zhì)進而改變本田分蘗成穗狀況有關(guān), 還需進一步研究。水稻本田抽穗以前氣象因子對稻米品質(zhì)的影響是通過改變植株營養(yǎng)物質(zhì)積累量及庫源比, 致籽粒充實度的差異而影響米質(zhì)[5]; 抽穗后溫度升高引起籽粒灌漿速度加快, 致整精米率下降、堊白度和堊白粒率增加[18]。這提示我們優(yōu)質(zhì)稻生產(chǎn)中, 不能只注重灌漿期的氣溫, 應(yīng)考慮到水稻整個生育期的氣候條件, 方能生產(chǎn)出較優(yōu)品質(zhì)的稻米。

4 結(jié)論

影響稻米品質(zhì)的因素由大到小的順序是品種、播種期、栽培方式, 稻米品質(zhì)各項指標均顯著受氣候和品種互作影響, 各品質(zhì)指標受氣候影響表現(xiàn)為隨著播種期推遲, 整精米率、長寬比呈升高趨勢, 堊白度、膠稠度呈下降趨勢, 堊白粒率則呈“V”字型變化。水稻生長本田生長期日平均氣溫低、日均相對濕度低、日照時數(shù)少有利于提高稻米品質(zhì)。水稻抽穗前的氣象因子對穗粒結(jié)構(gòu)的顯著影響間接影響米質(zhì), 抽穗后溫度則通過改變籽粒灌漿速度而影響外觀品質(zhì)。

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Interaction effects of mid-season hybrid rice varieties and meteorological factors on rice quality in South Sichuan winter paddy fields*

XU Fuxian, ZHOU Xingbing, LIU Mao, JIANG Peng, ZHANG Lin,GUO Xiaoyi, ZHU Yongchuan,XIONG Hong

(Rice and Sorghum Research Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Southwest Rice Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture, Deyang 618000, China)

In order to improve rice quality for large-scale rice production, a field experiment on mid-season hybrid rice varieties of ‘ⅡY602’ (high yield variety) and ‘JY127’ (high quality variety) was conducted in 2015–2016 under two cultivation methods [HNLD, high N and low density (pure nitrogen 210 kg×hm-2, 90 000 points×hm-2); LNHD: low N and high density (pure nitrogen 105 kg×hm-2, 180 000 points×hm-2)] in 5 sowing dates (5 March, 25 March, 20 April, 4 May, 24 May). The experiment aimed at to clarify the effects of meteorological factors at different growth stages on quality of different rice varieties under different cultivation measures. The experimental results showed that with delayed seeding time, head rice rate and length to width ratio increased; chalkiness, gel consistency decreased; and chalky grain rate in “V” type changed. There were no significant difference between two cultivation methods of high N and low density and low N and high density in all rice quality indexes and no interaction effects of rice cultivation modes, variety and seeding time. There were significant interaction effects of year, seeding time and rice variety on head rice rate, chalkiness, chalky grain rate and length-to-width ratio. Significant interaction effects were also observed between year and rice varieties in gel consistency and between seeding time and rice variety in amylose content. The descending order of influence on rice quality was: variety, climate and planting mode. Meteorological conditions required to improve rice quality included small relative humidity, high daily average temperature for the period from sowing and transplanting; low average temperature, less sunshine hours from transplanting to jointing; low daily highest temperature, high daily minimum temperature and low daily average relative humidity for the period from jointing to full-heading; and less sunshine hours for the period from full-heading to mature. The meteorological factors indirectly impacted rice quality through changing grain structure before heading in hybrid rice. High temperature after grain-filling reduced rice quality. The study provided scientific basis for high-quality rice cultivation.

Mid-season hybrid rice; Variety; Meteorological factor; Cultivation method; Rice quality

, XU Fuxian, E-mail: xu6501@163.com

Dec. 3, 2017;

Feb. 27, 2018

S511.037

A

1671-3990(2018)08-1137-12

10.13930/j.cnki.cjea.171123

2017-12-03

2018-02-27

* This work was supported by the Special Fund for the Industrial System Construction of Modern Agriculture of China (CARS-01-25), the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest of China (20120302), the National Grain Bumper Science and Technology Project of China (2013BAD07B13-05) and Sichuan Financial Genetic Engineering Project.

* 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(CARS-01-25)、國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))專項(20120302)、國家糧食豐產(chǎn)科技工程(2013BAD07B13-05)和四川省財政基因工程項目資助

徐富賢, 主要從事水稻栽培、生理、生態(tài)研究。E-mail: xu6501@163.com

徐富賢, 周興兵, 劉茂, 蔣鵬, 張林, 郭曉藝, 朱永川, 熊洪. 川南冬水田雜交中稻品種與氣候互作對稻米品質(zhì)的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2018, 26(8): 1137-1148

XU F X, ZHOU X B, LIU M, JIANG P, ZHANG L, GUO X Y, ZHU Y C,XIONG H. Interaction effects of mid-season hybrid rice varieties and meteorological factors on rice qualityin south Sichuan winter paddy field[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(8): 1137-1148