不同種植方式對(duì)豫南地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味粳稻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

雷振山，李 猛，衛(wèi)云飛，季 新，劉 娟，王付娟，劉秋員

（信陽市水稻遺傳改良與生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/信陽市優(yōu)質(zhì)稻米工程技術(shù)研究中心/信陽農(nóng)林學(xué)院，河南 信陽 464000）

近年來，由于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快推進(jìn)，農(nóng)村勞動(dòng)力日益減少，水稻種植方式也正在發(fā)生深刻的變革，一些輕簡高效栽培技術(shù)如毯苗機(jī)插、缽苗機(jī)插、直播以及拋秧等越來越受到人們的青睞[1]。由于水稻種植方式的變化，水稻生長期間的溫光環(huán)境條件也會(huì)隨之改變，這也勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致不同種植方式下水稻產(chǎn)量以及稻米品質(zhì)產(chǎn)生差異。彭廷等[2]研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)插方式下粳稻產(chǎn)量高于手插方式，但差異不顯著。韓超等[3]對(duì)比分析了機(jī)插和直播2 種方式下的水稻產(chǎn)量和品質(zhì)差異，發(fā)現(xiàn)與直播方式相比，機(jī)插方式能夠顯著提高水稻產(chǎn)量，改善加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)。韋銀蘭等[4]研究了機(jī)插、機(jī)拋、機(jī)直播3種機(jī)械種植方式對(duì)雙季稻生育期和產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)兩季全生育期以機(jī)插方式最長，其次為機(jī)拋方式，機(jī)直播方式最短，兩季產(chǎn)量以機(jī)拋方式最高，機(jī)直播方式最低。張喜娟等[5]研究發(fā)現(xiàn)，直播方式下的寒地粳稻產(chǎn)量顯著高于插秧方式。除此以外，不同種植方式下的水稻抗倒性[6]、病蟲害發(fā)生特點(diǎn)[7]、水肥吸收利用[8]、抗高溫[9]等方面也都存在顯著差異。由此可見，適宜的水稻種植方式能夠改善水稻生長過程中的溫光等生態(tài)條件，并提高其抗逆性，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)稻米，特別是優(yōu)質(zhì)食味稻米的需求越來越大[10]。豫南地區(qū)是河南省水稻主要產(chǎn)區(qū)，水稻生產(chǎn)面積達(dá)54.7 萬hm2，占河南省水稻生產(chǎn)面積的88.7%[11]，在豫南地區(qū)發(fā)展優(yōu)質(zhì)水稻生產(chǎn)具有重要意義。當(dāng)前豫南地區(qū)水稻種植方式主要有拋秧、毯苗機(jī)插、直播以及人工栽插等方式，但不同種植方式下的稻米品質(zhì)，尤其是近年來引進(jìn)種植的優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種稻米品質(zhì)特征尚不清晰。為此，以南粳9108 和南粳5718 兩個(gè)優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種為供試材料，研究當(dāng)前該地區(qū)應(yīng)用面積較大的拋秧、毯苗機(jī)插和直播3種輕簡化種植方式對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探討優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的適宜種植方式，以期為豫南地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味粳稻種植推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020 年在河南省信陽市浉河區(qū)雙井辦事處馮彎村進(jìn)行，該地位于淮河以南，處于亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，年均日照時(shí)間2 000 h，年均氣溫15.5 ℃，年均無霜期230 d，年均降雨量1 200 mm。試驗(yàn)地土壤為砂壤土，前茬為冬閑田，土壤含有機(jī)質(zhì)13.3 g/kg、全氮0.21 g/kg、速效磷18.3 mg/kg、速效鉀53.8 mg/kg。

供試水稻品種為優(yōu)質(zhì)食味粳稻品種南粳9108和南粳5718，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育。供試氮肥為尿素（含N 46.0%），磷肥為過磷酸鈣（含P2O514.0%），鉀肥為氯化鉀（含K2O 60.0%）。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇豫南地區(qū)當(dāng)前水稻種植方式中應(yīng)用面積較大的3種種植方式，即拋秧、毯苗機(jī)插和直播進(jìn)行試驗(yàn)。其中，拋秧方式采用534 缽孔狀軟盤進(jìn)行育秧，于5 月15 日播種，每張軟盤用種量30 g，濕潤育秧。于6 月5 日進(jìn)行手工拋秧移栽，拋栽密度為750盤/hm2。拋栽時(shí)，盡量保持均勻一致。毯苗機(jī)插方式采用塑料硬盤（58 cm×28 cm×3 cm）進(jìn)行育秧，于5 月15 日播種，每盤播種量120 g，旱育秧。于6 月5日進(jìn)行機(jī)械移栽，栽插行株距為30 cm×13.3 cm。直播方式采用人工模擬機(jī)械條直播方式，于6月6日進(jìn)行直播，行距為25 cm，播種量為120 kg/hm2。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理面積100 m2，重復(fù)2次，另每個(gè)處理間采用塑料薄膜包埂隔離，保證可以單獨(dú)肥水管理。所有處理純氮用量均為240 kg/hm2，按照基肥∶分蘗肥∶穗肥=3∶4∶3 施用，分蘗肥于四葉一心期施用，穗肥于倒四葉期施用；N∶P2O5∶K2O=2∶1∶2，磷肥一次性基施，鉀肥分別于耕翻前、拔節(jié)期等量施入。水分管理及病蟲草害防治等相關(guān)栽培措施均按照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)栽培技術(shù)要求進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 成熟期，于各處理的每個(gè)小區(qū)選取3個(gè)點(diǎn)調(diào)查有效穗數(shù)，其中，拋秧方式每個(gè)點(diǎn)調(diào)查2 m2（2 m×1 m），毯苗機(jī)插方式每個(gè)點(diǎn)連續(xù)調(diào)查60 穴，直播方式每個(gè)點(diǎn)調(diào)查連續(xù)3 行，每行2 m。各小區(qū)取5 個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)20 穗，調(diào)查穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。取1 000 粒干種子稱質(zhì)量，重復(fù)3 次，計(jì)算千粒質(zhì)量。在每個(gè)小區(qū)中間割6 m2（2 m×3 m），曬干后折算產(chǎn)量（含水率14.5%）。

1.3.2 稻米品質(zhì) 各處理收獲后保留1 kg 稻谷，自然曬干至稻谷水分含量為14.5%，然后用牛皮紙袋保存3 個(gè)月以上，待理化性狀穩(wěn)定后進(jìn)行稻米品質(zhì)測(cè)定。參照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《米質(zhì)測(cè)定方法》（NY/T 83—2017）[12]進(jìn)行糙米率、精米率、整精米率等加工品質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定。參照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《稻米整精米率、粒型、堊白粒率、堊白度及透明度的測(cè)定圖像法》（NY/T 2334—2013）[13]，采用萬深SC-E 大米外觀品質(zhì)檢測(cè)儀測(cè)定稻米外觀品質(zhì)，測(cè)定指標(biāo)主要包括整精米粒長、粒寬、長寬比、堊白粒率、堊白大小、堊白度等。參照國家標(biāo)準(zhǔn)《大米直鏈淀粉含量的測(cè)定》（GB/T 15683—2008）測(cè)定直鏈淀粉含量[14]；參照國家標(biāo)準(zhǔn)《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定方法》（GB 5009.5—2016）測(cè)定蛋白質(zhì)含量[15]；采用日本佐竹公司研發(fā)的STA1B型米飯食味計(jì)測(cè)定米飯的外觀、硬度、黏度、平衡度和食味值，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，取平均值。

1.3.3 RVA 譜特征值 采用澳大利亞Newport Scientific 儀器公司生產(chǎn)的Super-3 型RVA（Rapid viscosity-analyzer）快速測(cè)定稻米淀粉黏滯性。當(dāng)米粉的含水量為12.00%時(shí)，樣品量為3.00 g，蒸餾水為25.00 g。在攪拌測(cè)定過程中，罐內(nèi)溫度于50 ℃下保 持1 min，以11.84 ℃/min 的 速 度 上 升 到95 ℃（3.75 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。攪拌器在起始10 s 內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)速度為960 r/min，之后保持在160 r/min。測(cè)定結(jié)果用配套軟件TWC（Thermal cycle for windows）進(jìn)行分析，RVA 譜特征值包括峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值（峰值黏度-熱漿黏度）、消減值（最終黏度-峰值黏度）、回復(fù)值（最終黏度-熱漿黏度）和糊化溫度等。每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2016 進(jìn)行整理，利用SPSS 22.0軟件采用LSD法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對(duì)豫南地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響

從表1 可以看出，在3 種種植方式之間，2 個(gè)粳稻品種的平均產(chǎn)量表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，其中，拋秧方式和毯苗機(jī)插方式均顯著高于直播方式，分別較直播方式提高5.20%和3.18%。在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，有效穗數(shù)以直播方式最高，顯著高于其他2種種植方式，毯苗機(jī)插方式次之，拋秧方式最低；穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量則均表現(xiàn)出與有效穗數(shù)相反的規(guī)律，均是以拋秧方式最高，毯苗機(jī)插方式次之，直播方式最低，其中拋秧方式的穗粒數(shù)顯著高于直播方式、結(jié)實(shí)率顯著高于毯苗機(jī)插方式和直播方式。

表1 不同種植方式下粳稻產(chǎn)量及其構(gòu)成因素Tab.1 Yield and its components of japonica rice under different planting methods

2.2 不同種植方式對(duì)豫南地區(qū)優(yōu)質(zhì)食味粳稻稻米品質(zhì)的影響

2.2.1 加工品質(zhì) 從表2 可以看出，糙米率、精米率、整精米率在拋秧方式和毯苗機(jī)插方式之間沒有顯著差異，但均顯著高于直播方式。說明與直播方式相比，采用拋秧方式或毯苗機(jī)插方式可以有效改善稻米加工品質(zhì)，而采用直播方式進(jìn)行水稻種植，則可能需要注意改良其加工品質(zhì)。

表2 不同種植方式下粳稻稻米加工品質(zhì)Tab.2 Milling quality of japonica rice under different planting methods %

2.2.2 外觀品質(zhì) 從表3 可以看出，盡管稻米粒型在3 種種植方式之間并沒有顯著差異，但2 個(gè)粳稻品種的粒寬均表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式。堊白性狀在3種種植方式之間存在較大差異。其中，堊白粒率以及堊白度均表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，且3 種種植方式之間差異顯著，而堊白大小在3 種種植方式之間無顯著差異。說明不同種植方式對(duì)稻米的粒型基本上沒有顯著影響，但對(duì)稻米堊白性狀則有顯著影響。

2.2.3 蒸煮食味品質(zhì) 稻米直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量是影響米飯食味品質(zhì)的關(guān)鍵因素，與米飯的黏性、硬度等關(guān)系密切。從表4 可以看出，2 個(gè)粳稻品種的直鏈淀粉含量在3種種植方式之間均表現(xiàn)為直播方式＞毯苗機(jī)插方式＞拋秧方式，且3 種種植方式之間的差異達(dá)到了顯著水平。不同種植方式的稻米蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)出與直鏈淀粉含量相反的規(guī)律，以拋秧方式的稻米蛋白質(zhì)含量最高，其次為毯苗機(jī)插方式，直播方式最低，且拋秧方式與直播方式之間的差異達(dá)到顯著水平。稻米食味品質(zhì)方面，2 個(gè)粳稻品種米飯的外觀、黏度、平衡度均表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，其中拋秧方式與直播方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平，而硬度則表現(xiàn)為直播方式＞毯苗機(jī)插方式＞拋秧方式，且直播方式顯著高于拋秧方式和毯苗機(jī)插方式。2 個(gè)粳稻品種在不同種植方式下的食味值均表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，且拋秧方式顯著高于直播方式。

表4 不同種植方式下粳稻稻米蒸煮食味品質(zhì)Tab.4 Cooking and eating quality of japonica rice under different planting methods

2.2.4 RVA 譜特征值 不同種植方式下的稻米R(shí)VA 譜特征值如表5 所示。峰值黏度表現(xiàn)為拋秧方式＜毯苗機(jī)插方式＜直播方式，其中拋秧方式與直播方式之間的差異達(dá)到顯著水平；熱漿黏度表現(xiàn)為直播方式＞毯苗機(jī)插方式＞拋秧方式，且3 種種植方式之間的差異均達(dá)到顯著水平；最終黏度表現(xiàn)為直播方式＞毯苗機(jī)插方式＞拋秧方式，其中直播方式與拋秧方式、毯苗機(jī)插方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平；崩解值表現(xiàn)為直播方式＜毯苗機(jī)插方式＜拋秧方式，且直播方式與拋秧方式之間的差異達(dá)到了顯著水平；消減值表現(xiàn)為直播方式＞拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式，且直播方式與拋秧方式、毯苗機(jī)插方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平；回復(fù)值表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，其中拋秧方式與直播方式、毯苗機(jī)插方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平；糊化溫度表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，其中拋秧方式和毯苗機(jī)插方式與直播方式之間的差異均達(dá)到了顯著水平。

表5 不同種植方式下粳稻稻米R(shí)VA譜特征值Tab.5 RVA spectrum characteristic values of japonica rice under different planting methods

3 結(jié)論與討論

水稻產(chǎn)量由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量共同決定，要獲取高產(chǎn)，必須實(shí)現(xiàn)有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。前人對(duì)水稻不同種植方式下的產(chǎn)量差異研究較多[16-20]，但結(jié)論不盡相同。有研究認(rèn)為，水稻產(chǎn)量在機(jī)插方式和人工移栽方式之間無明顯差異[16]。也有研究認(rèn)為，機(jī)插稻和手栽稻的產(chǎn)量均顯著高于拋秧稻[17]。何瑞銀等[18]系統(tǒng)研究了我國三大稻區(qū)適宜的水稻種植方式，認(rèn)為南方一季稻區(qū)和雙季稻區(qū)機(jī)械插秧方式和機(jī)械直播方式產(chǎn)量要優(yōu)于手工插秧方式，北方稻區(qū)則是機(jī)械缽苗行栽方式優(yōu)于手工插秧方式。不同的研究結(jié)果可能與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)氣候條件、供試品種類型、耕作措施等有關(guān)。本研究結(jié)果表明，2個(gè)粳稻品種的產(chǎn)量均以拋秧方式最高，其次為毯苗機(jī)插方式，直播方式最低，這與徐一蘭等[19]的研究結(jié)果一致。拋秧方式能夠提高水稻產(chǎn)量，可能與拋秧有利于秧苗返青和早生快發(fā)、增加低位分蘗、改善群體通風(fēng)透光條件，從而增加穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率有關(guān)[20]。本研究中直播方式粳稻產(chǎn)量最低，可能與其群體密度過大，造成群體通風(fēng)透光條件差，從而引起穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率下降有關(guān)[7]。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國約60%人口以大米為主食，隨著生活水平不斷提高和消費(fèi)需求的日趨多樣化，稻米品質(zhì)越來越受到人們的重視[21]。稻米品質(zhì)是一個(gè)綜合概念，評(píng)價(jià)內(nèi)容主要包括碾磨加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)等方面。水稻加工品質(zhì)的好壞直接影響稻米的最終產(chǎn)量，決定了其最終的商品價(jià)值。前人研究發(fā)現(xiàn)，水稻籽粒灌漿充實(shí)度好，有利于提高稻谷的耐磨性，改善稻谷加工品質(zhì)；而籽粒灌漿充實(shí)度差，不利于提升稻谷加工品質(zhì)[22]。邢志鵬[23]研究發(fā)現(xiàn)，與毯苗機(jī)插方式和機(jī)械直播方式相比，缽苗機(jī)插方式的稻谷加工品質(zhì)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。本研究結(jié)果表明，糙米率、精米率和整精米率均以拋秧方式和毯苗機(jī)插方式較高，直播方式較低。這可能與直播方式下水稻種植密度大，群體密閉，不利于光合生產(chǎn)，導(dǎo)致籽粒灌漿充實(shí)度較差有關(guān)[24]。研究發(fā)現(xiàn)，提高水稻籽粒蛋白質(zhì)含量，能夠增加籽粒硬度，降低碾磨過程中的破損，提高整精米率[25]。本研究也發(fā)現(xiàn)，2 個(gè)粳稻品種的籽粒蛋白質(zhì)含量以拋秧方式最高，直播方式最低。這也可能是不同種植方式的稻谷加工品質(zhì)產(chǎn)生差異的重要內(nèi)在因素之一。前人研究認(rèn)為，粒型主要受水稻品種的遺傳因素控制，外界因素對(duì)其影響不大[26]。本研究結(jié)果也表明，供試粳稻品種的粒型在不同種植方式之間不存在顯著差異。霍中洋等[27]、劉利[28]、孟德龍等[29]均發(fā)現(xiàn)，直播方式下的稻米堊白度低于機(jī)插、手栽等種植方式。本研究結(jié)果也表明，直播方式下的稻米堊白粒率、堊白度均顯著低于拋秧方式和毯苗機(jī)插方式，這可能與直播方式下籽粒灌漿速率較慢有關(guān)[27]。

當(dāng)?shù)久鬃鳛橹魇尺M(jìn)行消費(fèi)時(shí)，其食味品質(zhì)是評(píng)價(jià)稻米品質(zhì)的重要一方面。前人研究發(fā)現(xiàn)，稻米直鏈淀粉含量和蛋白質(zhì)含量高，米飯硬度大，黏彈性小，適口性較差，食味品質(zhì)欠佳[30-31]。這是因?yàn)橹辨湹矸劬哂信帕杏行虻拇蠓肿渔溄Y(jié)構(gòu)，在蒸煮過程中，能夠限制水分子的進(jìn)入，從而影響淀粉的膨脹與滲出；蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的二硫鍵能夠影響大米在烹飪?cè)缙谖?，進(jìn)而影響煮熟后米飯的質(zhì)地。本研究結(jié)果表明，不同種植方式下稻米直鏈淀粉含量表現(xiàn)為拋秧方式＜毯苗機(jī)插方式＜直播方式，蛋白質(zhì)含量表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，米飯食味值表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式。對(duì)于RVA譜特征值，一般認(rèn)為，最終黏度、消減值、回復(fù)值、糊化溫度與食味性狀關(guān)系密切[32]；食味較好的稻米品種往往崩解值較大，多數(shù)在1 200 cP 以上，消減值很小，一般在300 cP 以下，且多數(shù)為負(fù)值[33]。從本研究結(jié)果看，熱漿黏度表現(xiàn)為直播方式＞毯苗機(jī)插方式＞拋秧方式，最終黏度表現(xiàn)為直播方式＞毯苗機(jī)插方式＞拋秧方式，崩解值表現(xiàn)為直播方式＜毯苗機(jī)插方式＜拋秧方式，消減值表現(xiàn)為直播方式＞拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式，回復(fù)值和糊化溫度均表現(xiàn)為拋秧方式＞毯苗機(jī)插方式＞直播方式，說明拋秧方式與毯苗機(jī)插方式均能提高崩解值和回復(fù)值，降低消減值。由此可見，豫南地區(qū)采用拋秧方式和毯苗機(jī)插方式有利于提高稻米食味值，這可能主要與其能夠保持較低的直鏈淀粉含量有關(guān)[34]。

綜上所述，不同水稻種植方式對(duì)優(yōu)質(zhì)食味粳稻產(chǎn)量和品質(zhì)均具有較大影響，其中產(chǎn)量以拋秧方式最高，其次為毯苗機(jī)插方式，直播方式最低，拋秧方式能夠獲得較高的產(chǎn)量主要得益于其較高的穗粒數(shù)和結(jié)實(shí)率。拋秧方式和毯苗機(jī)插方式能夠改善稻米加工品質(zhì)，保持較低的直鏈淀粉含量，提高稻米食味品質(zhì)，但不利于稻米外觀品質(zhì)的改善，而直播方式雖然有利于稻米外觀品質(zhì)的改善，但不利于加工和食味品質(zhì)的提升。因此，在豫南地區(qū)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)食味粳稻生產(chǎn)時(shí)，種植方式建議選擇拋秧方式或毯苗機(jī)插方式，這樣有利于兼顧水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)，但需注意其外觀品質(zhì)的改良。