豫南地區(qū)頭季和再生季水稻產(chǎn)量與品質(zhì)差異分析

汪浩 劉祥臣 張強(qiáng), 余貴龍 張文地 黃健 朱安 劉立軍,*

(1 揚(yáng)州大學(xué) 江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 揚(yáng)州 225009；2 信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000；*通信聯(lián)系人，E-mail: ljliu@yzu.edu.cn)

水稻是全球30 多億人的主食作物，其產(chǎn)量必須每年至少增加1%，才可滿足人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)糧食日益增長(zhǎng)的需求[1]。近年來(lái)我國(guó)水稻產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，但隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)水稻生產(chǎn)面臨著農(nóng)村勞動(dòng)力短缺、種糧效益偏低、耕地面積縮小等眾多問(wèn)題。種植再生稻能夠一種兩收，省時(shí)省工，經(jīng)濟(jì)效益明顯，并且提高復(fù)種指數(shù)，增加單位面積糧食產(chǎn)量，對(duì)保障我國(guó)糧食安全意義重大。

再生稻是運(yùn)用配套的栽培管理措施，使先前收獲水稻殘茬上的休眠芽萌發(fā)成穗，從而第二次收獲的水稻種植模式[2]。近些年研究表明再生稻具有米質(zhì)優(yōu)、日產(chǎn)量高、省工省時(shí)、生產(chǎn)成本低和經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)[2-5]。主要種植在單季稻年溫光積累量遠(yuǎn)大于單季稻所需，而雙季稻又不足的地區(qū)[1]。河南省豫南地區(qū)位于亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候向暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候過(guò)渡區(qū)域，無(wú)霜期220～230 d，年有效積溫達(dá)5000℃以上，年日照時(shí)長(zhǎng)達(dá)2000 h 以上，年平均降水量達(dá)1000～1400 mm，是再生稻種植與發(fā)展的適宜地區(qū)[6]。近幾年來(lái)，強(qiáng)再生稻品種的育成以及栽培技術(shù)的進(jìn)步與推廣促進(jìn)了豫南稻區(qū)再生稻的發(fā)展[7]，“中稻+再生稻”已成為當(dāng)?shù)匦碌姆N植模式。豫南地區(qū)常年水稻種植面積在4.67×105hm2以上，種植的雜交中秈稻品種較多，而適宜作再生稻種植的品種較少，以往推廣再生稻品種較為單一，對(duì)再生稻的研究更多關(guān)注其產(chǎn)量方面，而對(duì)再生稻品質(zhì)方面的研究較少。高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和再生能力強(qiáng)的品種類型尚不明確。本研究以適宜當(dāng)?shù)胤N植的12個(gè)雜交秈稻品種為試驗(yàn)材料，分析了豫南地區(qū)再生稻頭季與再生季產(chǎn)量與品質(zhì)差異，以期為豫南地區(qū)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)再生稻品種選擇提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為適宜豫南當(dāng)?shù)胤N植的雜交秈稻品種，包括兩優(yōu)6326、瀘優(yōu)9803、天兩優(yōu)616、廣兩優(yōu)476、豐兩優(yōu)香1 號(hào)、C 兩優(yōu)018、兩優(yōu)0815、E兩優(yōu)476、準(zhǔn)兩優(yōu)608、鳳兩優(yōu)464、德優(yōu)8258、深兩優(yōu)11 號(hào)等12 個(gè)雜交秈稻組合。

1.2 栽培方法

試驗(yàn)于2018 年在河南省信陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院湖東試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試土壤為黏土。土壤pH 值6.4，有效氮、速效鉀、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量分別為54.3 mg/kg、75.1 mg/kg、9.7 mg/kg 和22.4 g/kg。采用大棚缽體育秧，3 月4 日播種，4 月17 日移栽，每穴兩苗，移栽行株距為33 cm×15 cm，小區(qū)面積為30 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次?；适?fù)合肥750 kg/hm2(含N、P2O5、K2O 各15%)、鋅肥(硫酸鋅率含量＞98%，純鋅含量＞25%)6 kg/hm2和氯化鉀(含K2O 60%)36 kg/hm2。頭季稻移栽后長(zhǎng)出第1 片新葉時(shí)，施用尿素(含氮率46%)105 kg/hm2，齊穗后15～20 d 另施尿素225 kg/hm2和氯化鉀150 kg/hm2，頭季稻統(tǒng)一收割高度為倒二節(jié)以上15 cm。收割后2～3 d 內(nèi)施尿素150 kg/hm2。

根據(jù)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和田間實(shí)際，統(tǒng)一進(jìn)行病蟲(chóng)害防治。頭季稻立苗階段補(bǔ)灌深水至不淹沒(méi)心葉，活棵后淺水灌溉，有效分蘗臨界葉齡期分次擱田控苗。頭季和再生季水稻孕穗期、抽穗開(kāi)花和灌漿前期灌淺水層，其余時(shí)期采用干濕交替灌溉，在再生季水稻收割前7 d 斷水。其他措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培要求統(tǒng)一安排。表1 為供試12 個(gè)雜交秈稻品種生育期情況，頭季稻與再生季齊穗后不同時(shí)間段的日均溫和日照時(shí)數(shù)分別列于表2 和表3。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量

在頭季稻和再生季稻成熟期每個(gè)小區(qū)實(shí)收5 m2進(jìn)行脫粒、去雜曬干后稱重，按照13.5%水分含量換算實(shí)際產(chǎn)量。保留稻谷樣本用于稻米品質(zhì)分析。

1.3.2 稻米品質(zhì)

頭季稻與再生季稻收獲后干燥貯藏3 個(gè)月后，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17891-1999 優(yōu)質(zhì)稻谷》方法測(cè)定其糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度、粒寬、粒長(zhǎng)、長(zhǎng)寬比、直鏈淀粉、膠稠度等[8]相關(guān)指標(biāo)，采用凱氏定氮儀測(cè)定稻米蛋白質(zhì)含量。

1.3.3 米粉RVA 譜特征

采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super 3 型快速黏度分析儀(Rapid Viscosity Analyzer)測(cè)定稻米淀粉譜黏滯特性，并用TWC (thermal cyclefor Windows)配套軟件進(jìn)行分析，按AACC(美國(guó)谷物化學(xué)協(xié)會(huì))規(guī)程及RACI 標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定。按照美國(guó)谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)規(guī)程 (AACC 1995-61-02) 標(biāo)準(zhǔn)方法，米粉含水量為12.00%，樣品量為3.0000 g，蒸餾水為25.0000 g。在攪拌過(guò)程中，罐內(nèi)溫度在50℃下保持1 min，以11.84 min/℃的速度上升到95℃ (3.8 min)并保持2.5 min，再以11.84 min/℃的速度下降到50℃并保持1.4 min。攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在起始10 s內(nèi)為960 r/min，之后保持在160 r/min。稻米R(shí)VA譜特征值用最高黏度(pick viscosity)、熱漿黏度(trough viscosity)、最終黏度(final viscosity)、崩解值(breakdown，最高黏度-熱漿黏度) 、消減值(setback，最終黏度-最高黏度)和糊化溫度(pasting temperature) 等來(lái)表示。 黏滯性單位為 cP(centipoise)。

表1 供試雜交秈稻組合的生育期Table 1.Growth duration of variousindicarice combinations.

表2 頭季稻和再生季齊穗后不同時(shí)間段的日平均溫度Table 2.Average daily temperature at different stages after full heading in main and ratoon seasons. ℃

表3 頭季稻和再生季齊穗后不同時(shí)間段的平均日照時(shí)數(shù)Table 3.Average sunshine hours at different stages after full heading in main and ratoon seasons. h

表4 不同雜交秈稻組合頭季稻與再生季稻產(chǎn)量比較Table 4.Comparison of grain yields of differentindica hybrid combinations in main and ratoon seasons.

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Office 2016 軟件處理文字、數(shù)據(jù)和表，采用SPSS 21.0 系統(tǒng)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用P=0.05 最小顯著極差法(LSD)進(jìn)行品種間顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同雜交秈稻品種頭季稻與再生季產(chǎn)量的差異

根據(jù)豫南地區(qū)頭季稻和再生稻的平均單產(chǎn)水平(頭季稻和再生季產(chǎn)量分別≥8.25 t/hm2和≥5.85 t/hm2)，可將供試水稻品種劃分為兩季產(chǎn)量均高(雙高)、頭季稻產(chǎn)量高而再生季低(頭高再低)、頭季稻產(chǎn)量低而再生季高(頭低再高)和兩季產(chǎn)量均低(雙低)四種類型。12 個(gè)雜交秈稻品種的再生季稻產(chǎn)量顯著低于頭季稻，頭季稻產(chǎn)量變幅6.03～9.0 t/hm2，再生季為 3.09～6.62 t/hm2，總產(chǎn)量為 9.35～15.4 t/hm2。雙高品種有兩優(yōu)6326、瀘優(yōu)9803、天兩優(yōu)616、廣兩優(yōu)476 和豐兩優(yōu)香1 號(hào)等5 個(gè)；頭高再低品種有C 兩優(yōu)018、兩優(yōu)0815 和E 兩優(yōu)476 等3個(gè)；頭低再高品種為準(zhǔn)兩優(yōu)608、鳳兩優(yōu)464 和德優(yōu)8258 等3 個(gè)；而雙低類型只有深兩優(yōu)11 號(hào)一個(gè)品種。因深兩優(yōu)11 號(hào)再生季產(chǎn)量太低，在豫南地區(qū)只可作單季中稻種植。雙高、頭高再低和頭低再高三種類型再生季稻產(chǎn)量平均分別占頭季稻產(chǎn)量的74.3%、59.3%和88.5%(表4)。

2.2 稻米品質(zhì)差異

2.2.1 加工品質(zhì)

頭季稻糙米率略低于再生季稻，但差異不顯著，而精米率和整精米率頭季稻顯著低于再生季。雙高、頭高再低和頭低再高3 個(gè)類型再生季稻的精米率分別比頭季稻高6.48%、5.15%和7.28%，整精米率分別比頭季稻高16.4%、27.4%和32.9%，表明再生季稻米的加工品質(zhì)要優(yōu)于頭季稻米。3 種類型之間，糙米率和精米率無(wú)顯著差異，整精米率則頭低再高類型顯著低于其他兩個(gè)類型(表5)。

2.2.2 外觀品質(zhì)

從外觀品質(zhì)來(lái)看(表6)，各品種頭季稻米堊白率和堊白度顯著高于再生季，長(zhǎng)寬比則顯著低于再生季。雙高、頭高再低和頭低再高3 個(gè)類型的頭季稻堊白率分別比再生季高103.7%、105.5%和171.4%，堊白度依次比再生季高180%、321.6%和240.7%，均呈極顯著差異，表明再生季稻米的外觀品質(zhì)顯著優(yōu)于頭季稻。3 個(gè)類型之間堊白率和堊白度表現(xiàn)為雙高＞頭低再高＞頭高再低，長(zhǎng)寬比差異不顯著，表明頭高再低類型的外觀品質(zhì)優(yōu)于其他兩個(gè)類型。

表5 不同雜交秈稻組合頭季稻與再生季稻加工品質(zhì)比較Table 5.Comparison of processing quality of differentindicahybrid combinations in main and ratoon seasons.

表6 不同雜交秈稻組合頭季稻與再生季稻外觀品質(zhì)比較Table 6.Comparison of the appearance quality among differentindica hybrid rice combinations in main and ratoon seasons.

表7 不同雜交秈稻組合頭季稻與再生季稻蒸煮食味品質(zhì)與蛋白質(zhì)含量比較Table 7.Comparison of cooking taste quality and protein contents among differentindica hybrid rice combinations in main and ratoon seasons.

2.2.3 蒸煮食味品質(zhì)與蛋白質(zhì)含量

蒸煮食味品質(zhì)與蛋白質(zhì)含量上也有差異(表7)，各品種膠稠度和蛋白質(zhì)含量頭季稻顯著高于再生季稻，直鏈淀粉含量則因品種而異。雙高類型頭季稻的直鏈淀粉含量比再生季高6.29%，而頭高再低類型比再生季低8.38%，均呈顯著差異，頭低再高類型頭季稻與再生季稻直鏈淀粉含量則無(wú)顯著差異。3 個(gè)類型的膠稠度頭季稻分別高于再生季18.6%、53.5%和47.3%，蛋白質(zhì)含量則頭季稻分別高于再生季13.6%、22.5%和5%，均呈顯著差異。3 種類型之間，頭季稻的直鏈淀粉含量表現(xiàn)為雙高＞頭低再高＞頭高再低，再生季則無(wú)顯著差異；膠稠度表現(xiàn)為頭高再低＞雙高＞頭低再高，再生季稻則頭低再高類型比其他2 個(gè)類型低；蛋白質(zhì)含量頭季稻之間無(wú)顯著差異，再生季則頭高再低類型顯著低于其他類型。

2.2.4 RVA 譜特征

各水稻品種崩解值頭季稻顯著高于再生季，而消解值則顯著低于再生季，最高黏度和糊化溫度因品種而異。3 種類型之間頭季稻和再生季的消解值均表現(xiàn)頭低再高＞雙高＞頭高再低；崩解值頭季稻則表現(xiàn)為頭高再低＞雙高＞頭低再高，再生季表現(xiàn)出雙高＞頭高再低＞頭低再高(表8)。

2.3 齊穗后溫光條件與稻米主要品質(zhì)的關(guān)系

相關(guān)分析表明，稻米的整精米率與齊穗后8～35 d 日平均溫度均呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，堊白度與齊穗至齊穗后35 d 日平均溫度均呈顯著或極顯著正相關(guān)，而稻米蛋白質(zhì)含量與灌漿中期(齊穗后15～28 d)均呈極顯著正相關(guān)。這些結(jié)果說(shuō)明灌漿結(jié)實(shí)期日平均溫度過(guò)高不利于稻米加工品質(zhì)、外質(zhì)品質(zhì)和食味品質(zhì)的形成(表9)。上述主要稻米品質(zhì)指標(biāo)與齊穗后日照時(shí)數(shù)不相關(guān)或相關(guān)性弱于日平均溫度(表10)，進(jìn)一步表明相對(duì)于日照時(shí)數(shù)，灌漿結(jié)實(shí)期日平均溫度對(duì)稻米品質(zhì)的影響更大，而齊穗后日平均溫度較低是再生季稻米品質(zhì)優(yōu)于頭季稻的重要原因。

表8 不同雜交秈稻組合頭季稻與再生季稻RVA 譜Table 8.RVA spectra of differentindica hybrid combinations in main and ratoon seasons.

表9 頭季和再生季齊穗后不同時(shí)間段日平均溫度與稻米品質(zhì)間的相關(guān)系數(shù) Table 9.Correlation coefficients between average daily temperature and rice quality at different stages after full heading in main and ratoon seasons.

表10 頭季和再生季齊穗后不同時(shí)間段平均日照時(shí)數(shù)與稻米品質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)Table 10.Correlation coefficients between average sunshine hours and rice quality at different stages after full heading in main and ratoon seasons.

3 討論

3.1 頭季與再生季水稻產(chǎn)量變化

豫南水稻種植區(qū)是河南省水稻主要生產(chǎn)區(qū)，常年種植面積約43.1 萬(wàn)hm2，占全省水稻種植面積83.4%，無(wú)霜期220～230 d，年有效積溫達(dá)5000℃以上，從3 月初至11 月初，有近250 d 的水稻種植適宜時(shí)間段，適宜再生稻的種植與發(fā)展[9]。近幾年來(lái)，強(qiáng)再生稻品種的育成以及栽培技術(shù)的進(jìn)步與推廣促進(jìn)了豫南稻區(qū)再生稻發(fā)展，“中稻+再生稻”已成為當(dāng)?shù)匦碌姆N植模式。根據(jù)豫南地區(qū)“中稻+再生稻”平均單產(chǎn)水平，將頭季和再生季水稻產(chǎn)量分別高于8.25 t/hm2和5.85 t/hm2劃為高產(chǎn)，其余為低產(chǎn)。據(jù)此，本研究12 個(gè)雜交秈稻品種可分為雙高(兩季產(chǎn)量均高)、頭高再低(頭季稻產(chǎn)量高而再生季低)、頭低再高(頭季稻產(chǎn)量低而再生季高)和雙低(兩季產(chǎn)量均低)四種產(chǎn)量類型。前人研究表明再生稻頭季產(chǎn)量一般不低于單季稻產(chǎn)量，再生季產(chǎn)量則取決于品種的再生能力[10,11]。眾多研究發(fā)現(xiàn)雜交水稻再生能力比常規(guī)水稻要強(qiáng)，更適宜作再生稻種植，且品種之間產(chǎn)量存在顯著差異[12-16]。本研究中，12 個(gè)雜交秈稻組合的全生育期適宜(227～240 d)，統(tǒng)一栽培條件下作再生稻種植，結(jié)果發(fā)現(xiàn)品種間產(chǎn)量表現(xiàn)顯著差異，表明品種特性是產(chǎn)量差異的主要因素，這與前人研究結(jié)果一致。其中兩優(yōu)6326、瀘優(yōu)9803、天兩優(yōu)616、廣兩優(yōu)476 和豐兩優(yōu)香1 號(hào)頭季稻產(chǎn)量達(dá)8.41～8.8 t/hm2，再生季為6.09～6.62 t/hm2，兩季總產(chǎn)量顯著高于其他7 個(gè)品種。根據(jù)本研究結(jié)果，雙高類型水稻品種再生季產(chǎn)量占頭季產(chǎn)量的74%以上，這可以作為高產(chǎn)再生稻產(chǎn)量篩選的一個(gè)重要指標(biāo)。未來(lái)還有必要進(jìn)一步明確上述雙高類型水稻品種頭季與再生季的主要農(nóng)藝性狀，這可以為高產(chǎn)再生稻品種篩選提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

3.2 頭季與再生季稻米品質(zhì)變化

稻米品質(zhì)主要包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)等四個(gè)方面。環(huán)境因素中以溫光條件對(duì)稻米品質(zhì)影響最大[17]。以往研究表明，溫度影響稻米品質(zhì)關(guān)鍵階段是水稻灌漿結(jié)實(shí)期間，溫度太高造成灌漿加速，減少灌漿時(shí)間，從而導(dǎo)致稻米品質(zhì)下降[18,19]。還有研究表明秈稻稻米品質(zhì)形成的最適溫度為21～25℃，高于或低于此范圍稻米堊白度和堊白率均顯著增加，整精米率顯著降低；而秈稻的蛋白質(zhì)及氨基酸最適形成溫度為24～26℃，高于或低于此溫度稻米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)顯著降低[20-23]。本研究中供試的12 個(gè)雜交秈稻組合，再生季稻米堊白度、堊白率、膠稠度及蛋白質(zhì)含量顯著低于頭季稻，而整精米率和米粒長(zhǎng)寬比顯著高于頭季稻，表明再生季稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)于頭季稻。根據(jù)本研究結(jié)果，以溫光條件與稻米品質(zhì)指標(biāo)作相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，灌漿結(jié)實(shí)期日平均溫度過(guò)高不利于稻米加工品質(zhì)、外質(zhì)品質(zhì)和食味品質(zhì)的形成。稻米整精米率、堊白率、堊白度、直鏈淀粉含量、膠稠度和蛋白質(zhì)含量與齊穗后日照時(shí)數(shù)不相關(guān)或相關(guān)性弱于日平均溫度，進(jìn)一步表明相對(duì)于日照時(shí)數(shù)，灌漿結(jié)實(shí)期日平均溫度對(duì)稻米品質(zhì)的影響更大。本研究各品種頭季稻齊穗至齊穗后35 d 日平均溫大多在25～33℃，而再生季大多在21～26℃(表2)，因此，推測(cè)齊穗后日平均溫度較低是再生季稻米品質(zhì)優(yōu)于頭季稻的重要原因。

關(guān)于再生稻稻米淀粉RVA 譜特征值方面的報(bào)道目前較少。吳延壽等[24]研究表明，再生季崩解值顯著低于頭季稻，消解值高于頭季稻，且在一定范圍食味值與崩解值呈負(fù)相關(guān)與消解值呈正相關(guān)。本研究結(jié)果與此相似。本研究還觀察到3 個(gè)類型之間，雙高類型的加工品質(zhì)較優(yōu)，頭高再低類型外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)相對(duì)優(yōu)于另外2 個(gè)類型；關(guān)于蛋白質(zhì)含量，頭季稻之間無(wú)顯著差異，再生季則頭高再低類型的顯著較低。表明高產(chǎn)類型中稻米品質(zhì)不低于低產(chǎn)類型，這與李剛等[25]和于洪蘭等[26]的研究結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

供試的12 個(gè)雜交水稻組合，再生季稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)優(yōu)于頭季稻，蛋白質(zhì)含量低于頭季稻。兩季均高產(chǎn)類型中兩優(yōu)6326、天兩優(yōu)616、廣兩優(yōu)476 和豐兩優(yōu)香1 號(hào)四個(gè)組合頭季與再生季的整精米率、堊白度、直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量均達(dá)到農(nóng)業(yè)部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)食用稻品種品質(zhì)NY/T-593-2002 優(yōu)質(zhì)食用稻的標(biāo)準(zhǔn)。綜合產(chǎn)量及品質(zhì)兩方面因素考慮，上述四個(gè)雜交水稻品種適宜作豫南地區(qū)再生稻種植。