茍當(dāng)1號在不同海拔生態(tài)環(huán)境種植的蒸煮食味品質(zhì)分析

張志斌 龍思芳 吳嫻 彭強(qiáng) 王倩 徐海峰張習(xí)春 羅秦歡 王忠妮 龔記熠 朱速松*

（1貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴陽 550025；2 貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，貴陽 550006；3 黔南民族醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，貴州都勻 558000；4貴州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴陽 550025；第一作者：1439225377@qq.com；*通訊作者：susongzhu@139.com）

近年來，隨著水稻產(chǎn)量增加和我國糧食生產(chǎn)的不斷發(fā)展，我國溫飽問題基本得到解決，人們從關(guān)注水稻產(chǎn)量逐步轉(zhuǎn)變成關(guān)注水稻品質(zhì)。稻米品質(zhì)直接關(guān)系到日常飲食的質(zhì)量與健康[1]。其中，蒸煮食味品質(zhì)是稻米品質(zhì)中最重要的一方面，它主要表現(xiàn)為米飯的外觀、氣味、味道、軟糯性、彈性以及冷飯是否回生等特性。影響稻米蒸煮食味品質(zhì)的主要理化指標(biāo)有蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量和RVA譜特征值等[2]。一般來說，蛋白質(zhì)含量與蒸煮食味品質(zhì)之間呈負(fù)相關(guān)[3]，蛋白質(zhì)含量高的稻米籽粒結(jié)構(gòu)緊密，吸水量少且慢，導(dǎo)致大米需要蒸煮的時(shí)間長，淀粉不易充分糊化，米飯硬度大，適口性差。有研究表明，蛋白質(zhì)含量對蒸煮食味品質(zhì)的影響因品種而異[4]。直鏈淀粉含量也是影響稻米食味品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，一般與蒸煮食味品質(zhì)呈負(fù)相關(guān)[5]。低直鏈淀粉大米脹性小、米飯吸水性好、較為軟黏，而高直鏈淀粉大米的韌性較差、容易斷粒、易回生。稻米的RVA譜特征值與蒸煮食味品質(zhì)關(guān)系密切，普遍認(rèn)為消減值、回復(fù)值、蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量低及峰值黏度大和崩解值高的品種，飯軟而粘、有彈性、適口性好、冷飯柔軟，食味品質(zhì)優(yōu)[6]。

研究表明，稻米品質(zhì)既受遺傳基因的制約，也受環(huán)境因素和栽培條件的影響，是一種多基因系統(tǒng)與環(huán)境因素交互作用的結(jié)果[7]。香禾糯是貴州省黔東南地區(qū)苗侗等少數(shù)民族在長期生產(chǎn)實(shí)踐中選育并傳承下來的一類地方特色稻，品種類型多種多樣，具有香味濃郁、米飯軟和、冷飯不回生等優(yōu)異性狀[8]。本試驗(yàn)研究的茍當(dāng)1號材料就是于2006年在貴州省黔東南州從江縣高增鄉(xiāng)建華村發(fā)現(xiàn)的一種中晚熟地方香禾品種[9]。目前主要在從江縣種植，其食味品質(zhì)優(yōu)異，且香味濃郁。

有關(guān)環(huán)境因素對稻米品質(zhì)的影響，現(xiàn)階段主要針對溫度、光照、土壤成分等因子[10]，關(guān)于海拔梯度變化對蒸煮食味品質(zhì)變化的影響研究較少。本研究通過在從江地區(qū)選擇5個(gè)不同海拔的種植點(diǎn)種植茍當(dāng)1號，分析不同種植點(diǎn)對茍當(dāng)1號蒸煮食味品質(zhì)影響的情況，以了解該品種最適宜的種植區(qū)域及研究不同種植地點(diǎn)對品種品質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為2019年在從江地區(qū)5個(gè)不同種植點(diǎn)（按海拔高低排列依次為：高嶺857 m、機(jī)英陰637 m、岑木535 m、高大437 m、蝦板242 m）收取的茍當(dāng)1號稻谷。

茍當(dāng)1號是2006年在貴州省從江縣高增鄉(xiāng)建華村收集的地方品種，于2013年7月通過貴州省品種審定委員會審定（審定編號：黔審稻2013011號）。屬中晚熟粳糯類型，依據(jù)NY/T593-2002標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到三等食用粳糯稻品種品質(zhì)規(guī)定要求。

1.2 測定項(xiàng)目及方法

1.2.1 土壤肥力狀況

速效氮按照LY/T 1229-1999《森林土壤水解性氮的測定》規(guī)定的方法進(jìn)行測定。有效磷按照NY/T 1121.7-2014《土壤檢測》規(guī)定的方法進(jìn)行檢測。有效鉀按照NY/T 889-2004 《土壤速效鉀和緩效鉀含量的測定》規(guī)定的方法進(jìn)行檢測。有機(jī)質(zhì)按照NY/T 1121.6-2006《土壤檢測》規(guī)定的方法進(jìn)行檢測。pH值按照NY/T1377-2007《土壤pH的測定》規(guī)定的方法進(jìn)行檢測。

1.2.2 蛋白質(zhì)含量

水稻收獲后，將稻谷在室溫下保存3個(gè)月，使其理化特性趨于穩(wěn)定后，脫殼碾成精米，用粉碎器粉碎，過0.180 mm孔徑篩后待用。采用杜馬斯定氮儀測定蛋白質(zhì)含量。

1.2.3 直鏈淀粉含量

直鏈淀粉含量按照GB/T15683-2008《大米直鏈淀粉含量的測定》規(guī)定的方法進(jìn)行測定。

1.2.4 RVA譜特征值

RVA譜特征值用瑞典波通儀器公司的快速黏度分析儀Techmaster進(jìn)行測定，并用配套軟件TCW（Thermal Cycle for Windows）對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，含水量為14.0 %時(shí)，樣品質(zhì)量為3.00 g，蒸餾水為25.0 mL。測定過程中罐內(nèi)溫度變化如下：50.0 ℃保持1 min，以12℃/min上升到95 ℃（3.75 min），95 ℃保持2.5 min，以12 ℃/min下降到50 ℃（3.75 min），50 ℃保持1.4 min。攪拌器在起始10 s內(nèi)轉(zhuǎn)速為960 r/min，以后轉(zhuǎn)速維持在160 r/min。

稻米RVA譜特征一般由7個(gè)指標(biāo)組成，即峰值黏度（Peak viscosity，PKV）、熱漿黏度（Hot paste viscosity，HPV）、最終黏度（Final viscosity，F(xiàn)LV）、崩解值（Breakdown，BDV）、消減值（Setback，SBV），回復(fù)值（Consistence，CSV）、峰值時(shí)間（peak time，PET）和糊化溫度（pasting temperature，PAT）[11]。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 22.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

圖1 從江地區(qū)不同種植點(diǎn)茍當(dāng)1號蛋白質(zhì)含量

圖2 從江地區(qū)不同種植點(diǎn)茍當(dāng)1號直連淀粉含量

2.1 不同海拔種植點(diǎn)茍當(dāng)1號蛋白質(zhì)含量的差異

對5個(gè)種植點(diǎn)茍當(dāng)1號稻米的蛋白質(zhì)含量進(jìn)行方差分析和多重比較可知，蛋白質(zhì)含量變異范圍為5.23%～7.07%，平均值為6.05%，變異系數(shù)10.74 %。除蝦板種植點(diǎn)和高大種植點(diǎn)的蛋白質(zhì)含量之間差異不顯著外，其他種植點(diǎn)之間差異均顯著。

由圖1可知，蛋白質(zhì)含量與海拔高度呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為－0.974。按照海拔從高到低排列蛋白質(zhì)含量依次為5.23%、5.62%、5.86%、6.48%和7.07%。

2.2 不同海拔種植點(diǎn)茍當(dāng)1號直鏈淀粉含量差異

對5個(gè)種植點(diǎn)茍當(dāng)1號稻米的直鏈淀粉含量進(jìn)行方差分析和多重比較可知，直鏈淀粉含量的變異范圍在1.61%～2.87%之間，平均值為2.19%，變異系數(shù)18.66%；除岑木點(diǎn)與高大點(diǎn)、機(jī)英陰點(diǎn)差異不顯著外，其他種植點(diǎn)之間差異顯著。

由圖2可知，直鏈淀粉含量與海拔高度呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為－0.986。按照海拔從高到低排列直鏈淀粉含量依次為1.61%、2.02%、2.18%、2.29%和2.87%。

2.3 不同海拔種植點(diǎn)茍當(dāng)1號RVA譜特征值差異

由表1可知，5個(gè)種植點(diǎn)RVA譜特征值差異明顯，峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度總體都隨海拔的升高而降低。崩解值隨海拔的升高先降低后升高；消減值隨海拔的升高先升高后降低，回復(fù)值、峰值時(shí)間、糊化溫度則均隨海拔的升高而降低。

表1 從江地區(qū)不同種植點(diǎn)茍當(dāng)1號RVA譜特征值的多重比較

表2 從江地區(qū)不同種植點(diǎn)茍當(dāng)1號RVA特征值差異分析

表3 從江地區(qū)種植茍當(dāng)1號蒸煮食味品質(zhì)與海拔高度的相關(guān)性分析結(jié)果

由表2得知，各特征值變異系數(shù)從大到小依次為回復(fù)值、最終黏度、熱漿黏度、消減值、崩解值、峰值時(shí)間、峰值黏度、糊化溫度。

2.4 茍當(dāng)1號蒸煮食用品質(zhì)與海拔高度相關(guān)性分析

從表3可見，蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量和RVA譜特征值中的峰值時(shí)間、回復(fù)值與海拔高度呈極顯著負(fù)相關(guān)；RVA譜特征值中的峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度和糊化溫度與海拔高度呈顯著負(fù)相關(guān)；崩解值與海拔高度呈負(fù)相關(guān)，未達(dá)顯著水平；消減值與海拔高度呈正相關(guān)，未達(dá)顯著水平。

從表3可見，蛋白質(zhì)含量與直鏈淀粉含量、RVA譜特征值中的峰值時(shí)間呈極顯著正相關(guān)，與RVA譜特征值中的峰值黏度、回復(fù)值、糊化溫度呈顯著正相關(guān)；與RVA譜特征值中的最終黏度、熱漿黏度、崩解值呈正相關(guān)，與消減值呈負(fù)相關(guān)，均未達(dá)到顯著水平。

從表3可見，直鏈淀粉含量與峰值黏度呈極顯著正相關(guān)，與熱漿黏度、最終黏度、回復(fù)值、峰值時(shí)間、糊化溫度呈顯著正相關(guān)；與崩解值呈正相關(guān)，與消減值呈負(fù)相關(guān)，且均不顯著。

從表3可見，RVA譜特征值中的3個(gè)一級指標(biāo)間熱漿黏度與最終黏度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.995；峰值黏度與熱漿黏度、最終黏度則呈正相關(guān)，相關(guān)性不顯著。5個(gè)二級指標(biāo)間的相關(guān)性表現(xiàn)為，崩解值與消減值呈極顯著負(fù)相關(guān)，與糊化溫度、峰值時(shí)間、回復(fù)值呈不顯著負(fù)相關(guān)。峰值時(shí)間與回復(fù)值呈極顯著正相關(guān)，與糊化溫度呈顯著正相關(guān)，與消減值呈不顯著正相關(guān)?；貜?fù)值與糊化溫度、消減值呈不顯著正相關(guān)。糊化溫度與消減值呈不顯著負(fù)相關(guān)。

從表3可見，RVA譜特征值3個(gè)一級指標(biāo)與二級指標(biāo)中的回復(fù)值、峰值時(shí)間均呈極顯著或顯著相關(guān)。峰值黏度與糊化溫度呈顯著正相關(guān)，熱漿黏度和最終黏度與糊化溫度呈不顯著正相關(guān)，峰值黏度與消減值呈不顯著負(fù)相關(guān)、與崩解值呈不顯著正相關(guān)，熱漿黏度和最終黏度與消減值呈不顯著正相關(guān)、與崩解值呈不顯著負(fù)相關(guān)。

表4 從江地區(qū)不同種植點(diǎn)土壤肥力的基本性狀成分含量分析

表5 從江地區(qū)種植茍當(dāng)1號蒸煮食味品質(zhì)與土壤肥力基本性狀的相關(guān)性分析結(jié)果

2.5 不同種植點(diǎn)土壤肥力的基本成分差異分析

由表4可知，高大點(diǎn)速效氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量在5個(gè)點(diǎn)中均最高。高嶺點(diǎn)的有效鉀含量、土壤pH值為5個(gè)種植點(diǎn)中最高。從江地區(qū)5個(gè)種植點(diǎn)土壤各項(xiàng)指標(biāo)并不一致，其中有效鉀、有效磷含量變異系數(shù)大，分別達(dá)到76.38%和68.45%，有機(jī)質(zhì)含量變異系數(shù)為26.73%。pH值、有效氮含量的變異系數(shù)小，分別只有8.21 %和6.42 %。

2.6 茍當(dāng)1號蒸煮食用品質(zhì)與土壤肥力的基本性狀相關(guān)性分析

由表5可知，熱漿黏度、最終黏度、回復(fù)值、糊化溫度與土壤pH值呈極顯著負(fù)相關(guān)，直鏈淀粉含量、峰值時(shí)間與土壤pH值呈顯著負(fù)相關(guān)。崩解值、消減值與速效氮含量分別呈顯著負(fù)相關(guān)和顯著正相關(guān)。其他蒸煮食味品質(zhì)與土壤肥力性狀之間并無顯著或極顯著的相關(guān)性。

3 討論

已有研究表明，稻米的蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量和RVA譜特征值主要由遺傳基因控制，同時(shí)又受環(huán)境條件的影響[12]。本文研究發(fā)現(xiàn)，茍當(dāng)1號蛋白質(zhì)含量與海拔高度呈極顯著負(fù)相關(guān)，導(dǎo)致這種情況的原因可能是與高海拔較低的溫度有關(guān)，較低的溫度抑制了稻米碳水化合物的代謝，使稻米籽粒變重，而溫度對籽粒中氮代謝的抑制程度遠(yuǎn)小于碳水化合物代謝[13]。因此，生物稀釋效應(yīng)使蛋白質(zhì)的相對含量減少。

茍當(dāng)1號的直鏈淀粉含量隨海拔的增高而降低，因?yàn)楹０卧礁邥円箿夭钤酱?，水稻?xì)胞內(nèi)的部分淀粉會轉(zhuǎn)變成可溶性糖，從而使水稻直鏈淀粉含量降低。同時(shí)在高海拔種植植物的光合作用減弱，導(dǎo)致植物體內(nèi)碳水化合物的轉(zhuǎn)運(yùn)率和ATP的生產(chǎn)降低，進(jìn)而影響植物直鏈淀粉含量的積累。

RVA譜特征值能夠較好反映稻米蒸煮食味品質(zhì)的變化，主要體現(xiàn)在回復(fù)值、崩解值、消減值等指標(biāo)上，且與直鏈淀粉含量密切相關(guān)[14]。本文研究得出，崩解值和消減值與海拔高度相關(guān)不顯著，其他各項(xiàng)指標(biāo)均與海拔高度呈顯著或極顯著相關(guān)。通過多重比較分析不同地區(qū)崩解值與消減值的變化，我們得出，在242～550 m的海拔范圍內(nèi)，崩解值逐步降低、消減值逐步升高；在550～857 m的海拔范圍內(nèi)，崩解值逐步升高、消減值逐步下降。這與朱振華等[15]研究結(jié)果一致，表明海拔高度與RVA譜特征值關(guān)系密切。

根據(jù)本試驗(yàn)土壤基本成分與稻米品質(zhì)的相關(guān)性結(jié)果表明，種植地區(qū)的速效氮含量、pH值與蒸煮食味品質(zhì)密切相關(guān)，土壤速效氮含量越低，水稻RVA譜特征值的消減值越小、崩解值越大，與前人研究結(jié)果一致[16]。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可以得出如下推論：土壤中速效氮含量降低，將導(dǎo)致水稻崩解值升高、消減值降低、蛋白質(zhì)含量降低；pH值升高，將使直鏈淀粉含量降低、回復(fù)值降低，品質(zhì)更優(yōu)。但是過低的施氮量會導(dǎo)致水稻植株瘦弱、葉片發(fā)黃，產(chǎn)量降低；過高的pH值會導(dǎo)致植株出現(xiàn)缺素癥狀，生長受阻、幼葉變黃、葉緣干枯或焦枯、毛細(xì)根腐爛等現(xiàn)象。因此，在水稻種植時(shí)期應(yīng)注意控制氮肥的合理補(bǔ)充，以及適度調(diào)節(jié)土壤的pH值，使得土壤養(yǎng)分有效性更高，水稻更容易利用土壤中的各類元素。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在海拔242～857 m的范圍內(nèi)，茍當(dāng)1號蒸煮食味品質(zhì)與海拔高度、土壤pH值和土壤速效氮含量密切相關(guān)，其中海拔高度和土壤pH值與直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和RVA譜特征值均相關(guān)性高，土壤速效氮含量則與RVA譜特征值中的崩解值和消減值顯著相關(guān)。在242～857 m的海拔范圍內(nèi)，茍當(dāng)1號的蒸煮食味品質(zhì)隨海拔的升高而變優(yōu)，在海拔857 m的高嶺點(diǎn)種植的茍當(dāng)1號直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量較低、RVA譜的回復(fù)值和消減值較低、崩解值較高，蒸煮食味品質(zhì)最優(yōu)，而海拔242 m的蝦板點(diǎn)種植的茍當(dāng)1號食味品質(zhì)最差。