播期及灌漿期溫度對豫南粳稻稻米品質(zhì)的影響

段斌 方玲 何世界 李慧龍 宋曉華

（信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 信陽 464000；第一作者：duanb＠163．com）

水稻是我國重要的糧食作物。全國有超過一半的農(nóng)民從事水稻生產(chǎn)，大米是我國一半以上人口的主食[1]。粳稻是我國水稻的兩大類型之一，長期以來在水稻生產(chǎn)中占有十分重要的地位，調(diào)查結(jié)果表明，粳稻品質(zhì)優(yōu)于秈稻的格局相當(dāng)明顯[2]。研究不同播期、灌漿期溫度對粳稻稻米品質(zhì)的影響，對于進(jìn)一步優(yōu)化其稻米品質(zhì)，促進(jìn)粳稻生產(chǎn)具有重要作用。前人針對不同播期以及灌漿期溫度對稻米品質(zhì)的影響，已進(jìn)行了大量研究，結(jié)果表明，灌漿結(jié)實期的氣候生態(tài)因子是影響稻米品質(zhì)性狀最為重要的環(huán)境因子[3]。李林等[4]研究認(rèn)為，在栽培措施基本一致的情況下，灌漿前期平均氣溫在26℃以上或21℃以下，會使多數(shù)品種稻米的加工品質(zhì)下降，尤其是高溫、低溫或與寡照相對應(yīng)，則影響更甚。朱碧巖等[5]研究認(rèn)為，齊穗后20 d內(nèi)是溫度影響稻米非堊白粒率形成的主要時段。程方民等[6]研究認(rèn)為，水稻灌漿結(jié)實期溫度對稻米直鏈淀粉含量的影響主要在灌漿結(jié)實的前中期（齊穗后20 d左右），其余時段影響較小。整個結(jié)實期溫度對膠稠度均有影響，但對稻米最終膠稠度產(chǎn)生實質(zhì)性影響的則是齊穗后20 d內(nèi)的溫度狀況[7]。

豫南地處南北氣候過渡帶，水稻種植宜秈宜粳，近年來，以推遲粳稻播期為核心的栽培技術(shù)推動了豫南“秈改粳”的發(fā)展，但在豫南稻區(qū)將粳稻抽穗灌漿期到底安排在哪個時間段才能更好提升稻米品質(zhì)、粳稻晚播后灌漿期溫度與稻米品質(zhì)的關(guān)系還沒有進(jìn)行深入研究。本研究立足豫南稻區(qū)，利用6個粳稻品種，通過自然條件下分期播種試驗，研究播期及灌漿期溫度對稻米品質(zhì)的影響，可以明確豫南粳稻優(yōu)質(zhì)栽培的適宜灌漿結(jié)實期，從而完善豫南粳稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù)體系，推動豫南粳稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試品種

以近年來在豫南稻區(qū)生產(chǎn)上應(yīng)用的具有一定代表性的粳稻品種9優(yōu)418、隆優(yōu)1875、徐68優(yōu)201、鄭稻18、寧粳3號、南粳44為試驗材料。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)在信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗園區(qū)（東經(jīng)114°05＇，北緯 32°07＇，海拔 75.9 m），前茬為白茬，多年種植一季水稻，土壤類型為白散土。試驗在自然條件下分期播種，設(shè)置5個播種期：4月25日（Ⅰ）、5月10日（Ⅱ）、5月25日（Ⅲ）、6月9日（Ⅳ）、6月24日（Ⅴ），不設(shè)重復(fù)，每期每個品種栽5行20列。

濕潤育秧。每hm2施鈣鎂磷肥、碳銨各375 kg作基肥；2葉1心期每hm2施120 kg尿素作“斷乳肥”；移栽前3 d每hm2施尿素75 kg作“送嫁肥”。秧齡25d，劃行手工移栽，移栽規(guī)格 16.7 cm×30．0 cm，每叢栽 1 粒種苗。本田施肥量按純 N 225 kg/hm2、氮磷鉀比例按 1∶0.5∶0.7、基蘗肥比例為6∶4施用，病蟲害防治及田間管理同大田生產(chǎn)。

表1 參試品種5個播期稻米品質(zhì)性狀的變異系數(shù) （%）

1.3 測定項目及數(shù)據(jù)處理

以主莖抽穗為始穗期，抽穗85%為齊穗期，成熟后選取中央3行收割曬干擇凈后送農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心進(jìn)行米質(zhì)測定。氣象資料來源于信陽市氣象觀測站。相關(guān)數(shù)據(jù)使用Excel和DPS軟件進(jìn)行分析處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同播期參試品種稻米品質(zhì)變異系數(shù)

從表1可見，6個參試品種不同稻米品質(zhì)性狀的變異系數(shù)差異很大，變異系數(shù)從大到小表現(xiàn)為：堊白度＞堊白粒率＞整精米率＞膠稠度＞直鏈淀粉含量＞精米率＞堿消值＞糙米率。說明堊白度、堊白粒率和整精米率受播期和氣候條件影響較大，而糙米率、精米率和堿消值受播期和氣候條件影響相對較小。變異系數(shù)品種之間還存著一定的差異，但所有參試品種均以堊白度變異系數(shù)最大。說明不同品種的稻米品質(zhì)性狀受播期和氣候條件影響不同。

對參試品種品質(zhì)性狀的變異系數(shù)進(jìn)行聚類分析發(fā)現(xiàn)，8個品質(zhì)性狀可以劃分為3類（圖1）。第1類是糙米率、精米率、堿消值和直鏈淀粉含量，平均值在1.61%～8.84%之間；第 2 類是膠稠度、整精米率和堊白粒率，平均值在17．07%～25．06%之間；第3類是堊白度，平均值在 34.25%～99.53%之間，遠(yuǎn)高于其他性狀。說明堊白度易受播期和氣候條件的影響，糙米率、精米率、堿消值和直鏈淀粉含量受到的影響相對較小。

圖1 參試品種稻米品質(zhì)性狀變異系數(shù)聚類樹形圖

2.2 參試品種稻米品質(zhì)隨播期的變化趨勢

從表1可見，參試的6個品種糙米率、精米率和整精米率的平均值隨著播期推遲而提高，到Ⅳ期時達(dá)到最高值，到Ⅴ期時大部分品種糙米率、精米率和整精米率又下降。整精米率隨著播期推遲提高明顯，以9優(yōu)418和隆優(yōu)1875表現(xiàn)最為突出，這2個品種在Ⅳ期播種的整精米率比Ⅰ期播種分別高出39.2個和37.4個百分點；寧粳3號和南粳44以Ⅲ期播種的整精米率最高，分別比Ⅰ期高10.7個和16.0個百分點。精米率也隨著播期推遲而提高，但表現(xiàn)沒有整精米率明顯。鄭稻18精米率Ⅳ期播種的比Ⅰ期播種的高19.4個百分點，其余5個品種推遲播期后精米率提高幅度在3.2～10.9個百分點之間。糙米率播期推遲后提升幅度不大，提高幅度在2.5～3.7個百分點之間。

從表1可見，隨著播期推遲，參試品種的堊白粒率和堊白度均減小，特別是從Ⅰ期推遲到Ⅱ期后，堊白度和堊白粒率顯著減少，隨著播期繼續(xù)推遲，堊白度和堊白粒率雖也減少，但已不太明顯。從6個品種平均值來看，堊白粒率Ⅱ期播種的處理比Ⅰ期播種的處理減少22.0個百分點，Ⅲ期播種只比Ⅱ期播種減少4.0個百分點，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期播種的堊白粒率只相差1.8個百分點左右；堊白度Ⅱ期播種的處理比Ⅰ期播種減少7.4個百分點，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期差別不大。而就品種而言，徐68優(yōu)201和鄭稻18變化最為明顯，堊白粒率Ⅱ期播種的處理比Ⅰ期播種的處理分別減少47.0個和31.0個百分點，堊白度分別減少13.5個和15.5個百分點，其他4個品種堊白粒率和堊白度隨著播期推遲也有所減少，但減少程度相對較小。

從表1可見，參試品種直鏈淀粉含量隨著播期推遲而增加，特別是由Ⅳ到Ⅴ期增加明顯。但品種間差異較大，9優(yōu)418、寧粳3號和南粳44，隨著播期推遲直鏈淀粉含量一直增加，鄭稻18、隆優(yōu)1875和徐68優(yōu)201先是隨著播種期推遲而增加，而到了Ⅳ期突然降低，到Ⅴ期又迅速增加到最大值；膠稠度變化趨勢是隨著播種推遲而變小，品種間雖然差異不顯著，但隨著播期變化，6個參試品種均出現(xiàn)不同程度的波動，鄭稻18、隆優(yōu)1875和徐68優(yōu)201隨著播期推遲膠稠度呈先下降后上升再下降的變化趨勢，9優(yōu)418和南粳44膠稠度隨著播期推遲先降后升，寧粳3號則先略有增加然后下降；堿消值的變化除68優(yōu)201Ⅲ期播種的處理比Ⅱ期略有下降外，其余5個品種均是隨著播期推遲而變大，其中南粳44的變化較小，其余品種均有較大幅度增加。

2.3 不同播期齊穗后一定時段的溫度變化

從表2看，齊穗后10 d的日均溫度隨著播期推遲下降明顯，從Ⅰ期的32.0℃下降到Ⅳ期的22.5℃，下降了9.5℃，到Ⅴ期又上升到23.7℃；齊穗后20 d和整個灌漿期的日平均溫度均隨著播期推遲而下降，齊穗后20 d日平均溫度下降了8.3℃，整個灌漿期下降了6.5℃。從整個灌漿結(jié)實期日平均溫度來看，Ⅲ期播種平均溫度為21.3℃，Ⅳ期播種下降到20.0℃以下。不同播期齊穗后不同時段的溫差變化較大，其中齊穗后10 d的溫差變化同日均溫度；齊穗后20 d溫差隨著播期推遲先減小后增大，到Ⅲ期降到最小，后隨播期推遲又增大；整個灌漿期的溫差隨著播期推遲而增大，但變化范圍不大，Ⅴ期播種比Ⅰ期增加0.6℃。品種間因抽穗期不同，灌漿期的溫度變化略有不同，除寧粳3號和南粳44齊穗后10 d日平均溫度均隨著播期推遲而下降外，其余品種齊穗后不同時段溫度變化趨勢基本同總的趨勢一致。

2.4 稻米品質(zhì)與灌漿期溫度的典型相關(guān)分析

稻米品質(zhì)是基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果，不同播種時期引起粳稻稻米的碾米品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)變化的根本原因是灌漿期的氣候環(huán)境不同。程方民等[4-11]研究結(jié)果表明，水稻齊穗后20 d內(nèi)的溫度是影響稻米品質(zhì)的主導(dǎo)因子。本文以粳稻齊穗后10 d、20 d 及齊穗至成熟的日平均溫度（x1、x2、x3）和溫差（x4、x5、x6），與品質(zhì)性狀（糙米率 y1、精米率 y2、整米率 y3，堊白粒率 y4、堊白度 y5、直鏈淀粉含量 y6、膠稠度 y7、堿消值y8）做典型相關(guān)分析。分析結(jié)果為，參試品種的稻米品質(zhì)性狀與溫度有6組典型變量，但只有第1對達(dá)到顯著性檢驗水平，取第1對典型變量構(gòu)成典型相關(guān)方程。典型變量構(gòu)成如下：

表2 不同播期齊穗后一定時段日平均溫度和溫差變化 （℃）

表3 齊穗后不同時段日平均溫度和溫差與品質(zhì)性狀的相關(guān)分析（r值）

在第1對典型相關(guān)變量中，典型相關(guān)系數(shù)λ1值為0.8665，P值為0.0232，達(dá)顯著水平。典型變量U1解釋了58.2%的組內(nèi)變異，并解釋了46.41%的另一組變異；而典型變量V1解釋了61.82%的組內(nèi)變異，并解釋了43.69%的另一組變異。U1以x1（齊穗期后10 d日平均溫度）和x2（齊穗期后20 d日平均溫度）的權(quán)重系數(shù)最大，V1以y4（堊白粒率）、y5（堊白度）、y2（精米率）和y6（直鏈淀粉含量）權(quán)重系數(shù)較大，說明該對變量中，齊穗后10 d和20 d日平均溫度與堊白粒率、堊白度、精米率和直鏈淀粉含量密切相關(guān)。而x1、x2作用方向剛好相反，y2、y4、y6權(quán)重系數(shù)為負(fù)值，顯示齊穗后10 d和20 d平均溫度與堊白粒率、堊白度、精米率和直鏈淀粉含量既有正效應(yīng)，也有負(fù)效應(yīng)（表3）。

3 結(jié)論與討論

稻米品質(zhì)除受品種本身的遺傳基因控制外，還受環(huán)境因素和栽培措施影響。灌漿結(jié)實期的氣候生態(tài)因子是影響稻米品質(zhì)性狀最為重要的環(huán)境因子[3]。灌漿期溫度影響稻米品質(zhì)已經(jīng)達(dá)成共識，日均溫度在諸氣候生態(tài)因子中對各品質(zhì)性狀的影響最大，是影響稻米品質(zhì)的第1氣候因子，特別是齊穗后20 d溫度對稻米品質(zhì)的影響更為顯著[3-7]；日均溫差對稻米品質(zhì)的影響效應(yīng)要小于日平均溫度。孟亞利等[12]研究認(rèn)為，日平均溫度對整精米率的影響基本為負(fù)效應(yīng)，日平均溫度25℃～27℃對稻米整精米率、堊白粒率最為敏感，直鏈淀粉含量隨著溫度變化與品種關(guān)系較大，堿消值與溫度呈顯著負(fù)相關(guān)。李林等[3]研究認(rèn)為，灌漿前期日平均溫度在26℃以上或21℃以下都會使稻米碾磨品質(zhì)下降。程方民等[3，14-15]研究認(rèn)為，結(jié)實期不良的氣象條件如高溫、低溫、弱光等均可提高堊白的發(fā)生率，粳稻品種對溫度影響的反應(yīng)比秈稻敏感；灌漿結(jié)實期溫度對稻米膠稠度的影響隨品種差異存在著兩種生態(tài)反應(yīng)類型，直線正相關(guān)型和拋物線型，且主要受齊穗20 d內(nèi)溫度的影響；稻米直鏈淀粉含量的形成與結(jié)實期溫度有關(guān)，而齊穗后20 d內(nèi)的溫度對稻米直鏈淀粉含量形成的影響效果最明顯，不同品種受溫度影響的反應(yīng)不同。

本研究結(jié)果顯示，粳稻不同播期稻米品質(zhì)的變化，受抽穗期灌漿期溫度影響較大。通過抽穗灌漿期不同時段溫度變化來看，結(jié)合典型相關(guān)分析結(jié)果，影響因子最大的是齊穗后10 d和20 d的日均溫度。在齊穗后10 d，日平均溫度從Ⅰ期的32.0℃下降到Ⅳ期的22.5℃，精米率和整精米率最高值比最低平均分別增加了8.60個和23.52個百分點，到Ⅳ期達(dá)最高值，Ⅴ期日平均溫度上升到23.7℃，精米率和整精米率又有所下降，說明齊穗后10 d日均氣溫對碾磨品質(zhì)影響較大，高溫不利于碾米品質(zhì)提高。齊穗后20 d日平均溫度從Ⅰ期的30.6℃下降到Ⅱ期的27.0℃，堊白粒率和堊白度下降明顯，分別下降22.0個和7.4個百分點。而齊穗后20 d內(nèi)溫度從Ⅱ期的27.0℃下降到Ⅴ期的22.3℃，堊白粒率和堊白度雖有所下降，但下降幅度明顯減少，分別只有5.8個和3.7個百分點，說明稻米外觀品質(zhì)受齊穗后20 d日均溫度的影響，如果日平均氣溫高于26℃則影響明顯。直鏈淀粉含量隨播期推遲、灌漿期溫度降低而增加，直鏈淀粉含量與齊穗后20 d日平均溫度和整個灌漿期的日平均溫度均呈負(fù)相關(guān)。膠稠度的變化趨勢是隨著播期推遲和灌漿期溫度降低而下降，但品種間差異較大。6個參試品種堿消值基本上均隨著齊穗后和灌漿期日平均氣溫的升高而增加。本研究結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致[11，13－18]。

豫南粳稻稻米品質(zhì)的提升，除選擇品質(zhì)較好的品種外，還應(yīng)將齊穗期和灌漿結(jié)實期安排在適宜溫度范圍內(nèi)，特別是將齊穗后20 d這一時間段安排在適宜的溫度范圍內(nèi)，才能更好的實現(xiàn)提升品質(zhì)的目的，高溫和低溫均不利于品質(zhì)的提升。有關(guān)研究結(jié)果表明，在田間條件下，日平均氣溫在21℃～26℃，晝夜溫差大，最適于籽粒灌漿結(jié)實[19]。而在本研究中，Ⅲ期即5月25日播種，齊穗后20 d日平均氣溫為24.7℃，整個灌漿期日平均溫度為21.3℃，在5個播期中齊穗后20 d的日均溫度最為適宜。而從信陽地區(qū)1986－2015年的平均氣象資料來看，信陽地區(qū)粳稻以8月20日—30日齊穗為宜，有利于提高粳稻的稻米品質(zhì)。