收獲期對(duì)不同生育類(lèi)型優(yōu)良食味粳稻稻米品質(zhì)的影響

杜 敏, 郭 智, 顧克軍, 陳文超, 張?jiān)婪? 劉紅江

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,江蘇 南京 210014;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部長(zhǎng)江下游平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210014;3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所,江蘇 南京 210014;4.南京市耕地質(zhì)量保護(hù)站,江蘇 南京 210036)

多年來(lái),無(wú)論從播種面積還是單產(chǎn)來(lái)看,水稻均是中國(guó)第一大糧食作物,其產(chǎn)量的穩(wěn)步提高保證了國(guó)家糧食安全[1]。新世紀(jì)以來(lái),伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,優(yōu)質(zhì)綠色生態(tài)大米的市場(chǎng)需求日益旺盛[2],特別是2019年“中央一號(hào)文件”提出推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由提高產(chǎn)量向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)變,為優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的空間[3]。廣大水稻產(chǎn)業(yè)科研工作者和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,通過(guò)選用優(yōu)良食味品種[4-5],選擇及構(gòu)建優(yōu)良產(chǎn)地環(huán)境條件[6-7];在培育壯秧的基礎(chǔ)上,開(kāi)展優(yōu)質(zhì)綠色標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)[8-9];稻季設(shè)定肥料施用量及肥料運(yùn)籌比例[10-11],增施有機(jī)肥[12]和中、微量元素肥料[13];對(duì)水稻病蟲(chóng)草害開(kāi)展物理、生物和生態(tài)防控等綜合防控措施[14-15],在保證水稻產(chǎn)量的前提下,提高稻米的安全品質(zhì)和食味品質(zhì)。并通過(guò)加工、包裝和銷(xiāo)售優(yōu)質(zhì)大米,有力推進(jìn)了水稻增產(chǎn)、農(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效[16]。但隨著土地流轉(zhuǎn),水稻實(shí)行規(guī)?；N植以來(lái),由于稻谷曬場(chǎng)以及烘干設(shè)備等配套設(shè)施的不完善,較大比例的水稻在成熟后不能及時(shí)收獲,除對(duì)下茬作物的適期播種帶來(lái)不利影響外[17],其對(duì)稻米品質(zhì)也可能會(huì)產(chǎn)生不利影響。目前為止,關(guān)于收獲時(shí)間對(duì)優(yōu)良食味水稻稻米品質(zhì)影響的研究報(bào)道較少。本研究于2020年在江蘇省揚(yáng)中市油坊鎮(zhèn)江蘇紫江生態(tài)農(nóng)業(yè)有限公司試驗(yàn)田,通過(guò)設(shè)置不同收獲時(shí)間,研究3個(gè)不同生育類(lèi)型粳稻品種稻米品質(zhì)的變化趨勢(shì),以期能確定水稻成熟后適宜的收獲時(shí)間段,為水稻產(chǎn)業(yè)的提質(zhì)增效提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 研究地點(diǎn)

試驗(yàn)地位于江蘇省揚(yáng)中市油坊鎮(zhèn)江蘇紫江稻麥種植家庭農(nóng)場(chǎng)(32°09′N(xiāo),119°51′E),2020年稻季平均氣溫24.9 ℃,全年日照時(shí)數(shù)2 000 h,無(wú)霜期217 d,年降雨110 d,總降雨量1 060 mm,采用小麥-水稻輪作模式。土壤質(zhì)地為黃砂土,理化性質(zhì)如下:全氮含量1.34 g/kg,總磷含量0.48 g/kg,速效氮含量45.37 mg/kg,速效磷含量33.21 mg/kg,速效鉀含量115.92 mg/kg,有機(jī)質(zhì)含量20.83 g/kg,容重1.25 g/cm3,pH 6.81。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置二因素裂區(qū)試驗(yàn),主區(qū)為水稻品種,3個(gè)供試品種分別為南粳2728(中熟中粳)、南粳9108(遲熟中粳)、南粳3908(早熟晚粳)。副區(qū)為水稻收獲時(shí)間,參考供試品種育成者公布的水稻生育期,并結(jié)合移栽日期以及水稻生育后期的田間實(shí)際調(diào)查結(jié)果,推斷水稻的預(yù)期收獲時(shí)間,設(shè)置了提前7 d收獲、適期收獲以及延遲7 d、14 d、21 d、28 d收獲6個(gè)副因素。本試驗(yàn)合計(jì)18個(gè)組合,每個(gè)組合重復(fù)3次,每個(gè)組合666.7 m2。于2020年6月12日采用機(jī)插秧,行距0.30 m、穴距0.12 m,3～4株/穴。所有處理均采用常規(guī)施肥,化學(xué)氮肥(N)、磷肥(P2O5)、鉀肥(K2O)施肥量依次為270.0 kg/hm2、67.5 kg/hm2、135.0 kg/hm2。氮肥:40%基肥、30%分蘗肥、30%穗肥;磷肥:100%基肥;鉀肥:50%基肥、50%穗肥?；省⒎痔Y肥和穗肥分別于6月10日、6月18日及不同水稻品種的倒4葉抽出時(shí)施用。田間水漿管理及雜草和病蟲(chóng)害防治參照當(dāng)?shù)厮靖弋a(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)范。不同水稻品種生育期情況如表1所示。

表1 不同生育類(lèi)型水稻品種生育期情況

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.3.1 水稻產(chǎn)量 在水稻成熟期,選擇田間長(zhǎng)勢(shì)均衡的100穴,計(jì)算平均穗數(shù);選取穗數(shù)接近平均值的植株5穴,脫粒、水漂,統(tǒng)計(jì)飽粒、秕粒數(shù)和千粒質(zhì)量,并計(jì)算出理論產(chǎn)量。

1.3.2 稻米品質(zhì) 將收獲的稻谷風(fēng)干,置留3個(gè)月后礱谷、碾米,按照優(yōu)質(zhì)稻谷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17891-2017》,測(cè)定整精米率、精米率和糙米率;使用大米外觀品質(zhì)檢測(cè)儀(北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司產(chǎn)品,型號(hào)JMWT12)測(cè)定稻米的長(zhǎng)、寬、堊白面積、堊白粒率、堊白度和米粉的膠稠度;用米粒食味計(jì)SATAKE[佐竹機(jī)械(蘇州)有限公司產(chǎn)品,型號(hào)RLTA10C]測(cè)定稻米蛋白質(zhì)及直鏈淀粉含量[18]。

1.3.3 稻米淀粉黏滯特性 稻米淀粉黏滯特性用 RVA 黏度測(cè)定儀(瑞典波通Perten儀器公司產(chǎn)品)測(cè)定出峰值黏度(PV)、熱漿黏度(TV)、最終黏度(FV)、糊化溫度(PaT)和峰值時(shí)間(PeT)。崩解值=PV-TV;消減值=FV-PV;回復(fù)值=FV-TV[19]。

1.3.4 米飯食味值 稱(chēng)30.0 g精米,以米∶水=1.00∶1.25的體積比添加去離子水,常溫浸泡0.5 h,以米飯食味計(jì)[佐竹機(jī)械(蘇州)有限公司產(chǎn)品,型號(hào)STA 1A]檢測(cè)米飯的外觀值、硬度、黏度及綜合食味值等[20]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理并作圖,用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)間的多重比較和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 2020年水稻生長(zhǎng)季日平均溫度

2020年水稻生長(zhǎng)季日平均溫度如圖1所示,從2020年5月1日至11月1日,平均溫度為24.9 ℃;其中,8月平均氣溫達(dá)到30.1 ℃,8月15日日均氣溫最高,為33.6 ℃。8月17日南粳2728抽穗,8月22日南粳9108抽穗,9月1日南粳3908抽穗(表1)。8月17日至8月25,日均氣溫均超過(guò)29 ℃,可能會(huì)對(duì)水稻的抽穗灌漿產(chǎn)生不利影響。而從9月1日直至水稻收獲,僅在9月8日日均氣溫為28.6 ℃,其余時(shí)間日均氣溫均未超過(guò)28 ℃。

圖1 2020年水稻生長(zhǎng)季日平均溫度

2.2 不同水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

不同生育類(lèi)型水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素如表2所示。從水稻產(chǎn)量看,南粳3908較南粳9108和南粳2728產(chǎn)量分別提高11.46%和21.58%,且3個(gè)品種間的產(chǎn)量差異顯著。從單位面積穗數(shù)看,南粳3908較南粳9108單位面積穗數(shù)顯著提高6.85%,較南粳2728顯著提高6.36%。從每穗粒數(shù)看,南粳3908較南粳9108每穗粒數(shù)提高2.26%,較南粳2728顯著提高8.90%。從結(jié)實(shí)率看,南粳3908較南粳9108和南粳2728結(jié)實(shí)率分別提高1.00%和1.79%,但3個(gè)品種間結(jié)實(shí)率無(wú)顯著差異。從千粒質(zhì)量看,南粳3908較南粳9108千粒質(zhì)量提高1.06%,較南粳2728顯著提高3.17%。結(jié)果說(shuō)明,南粳3908相較于南粳2728產(chǎn)量顯著提高,主要是因?yàn)槟暇?908單位面積穗數(shù)、每穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量相較于南粳2728顯著提高,結(jié)實(shí)率對(duì)其產(chǎn)量提高的貢獻(xiàn)較小。南粳3908相較于南粳9108產(chǎn)量顯著提高,主要是因?yàn)槟暇?908相較于南粳9108單位面積穗數(shù)顯著提高,每穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率對(duì)其產(chǎn)量提高的貢獻(xiàn)較小。

表2 不同生育類(lèi)型水稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

2.3 收獲期對(duì)優(yōu)良食味粳稻稻米品質(zhì)的影響

2.3.1 加工品質(zhì) 不同收獲期的稻米加工品質(zhì)如表3所示。從糙米率看,不同收獲期的南粳2728糙米率差異不顯著,但是南粳9108收獲期延遲7 d、14 d、21 d和28 d較適期收獲糙米率顯著降低,南粳3908收獲期延遲28 d較提前7 d、適期、延遲7 d、14 d糙米率顯著降低。從精米率看,3個(gè)水稻品種延遲收獲精米率均呈逐漸降低的趨勢(shì)。從整精米率看,3個(gè)水稻品種延遲收獲整精米率均呈逐漸降低的趨勢(shì)。但是南粳3908延遲收獲7 d對(duì)稻米的加工品質(zhì)無(wú)顯著影響。以上結(jié)果說(shuō)明,延遲收獲會(huì)使稻米加工品質(zhì)變劣。

表3 不同收獲期對(duì)稻米加工品質(zhì)的影響

2.3.2 外觀品質(zhì) 不同收獲期水稻稻米外觀品質(zhì)如表4所示。收獲期延遲或提前對(duì)南粳2728和南粳9108的整精米長(zhǎng)、整精米寬及整精米長(zhǎng)寬比均無(wú)明顯影響。僅收獲期提前7 d使南粳3908的整精米長(zhǎng)、整精米寬顯著降低,但顯著提高了其整精米長(zhǎng)寬比。3個(gè)水稻品種皆在適期收獲時(shí)稻米的堊白粒率和堊白度最低,其中南粳3908的堊白粒率和堊白度最低,隨著收獲期的延遲稻米的堊白粒率和堊白度均有增加的趨勢(shì)。這可能與品種的生態(tài)適應(yīng)性有關(guān),南粳3908為早熟晚粳,適應(yīng)在本地種植,而南粳2728和南粳9108適宜種植在江蘇的長(zhǎng)江以北地區(qū)。以上結(jié)果說(shuō)明,收獲期延遲對(duì)3個(gè)水稻品種稻米的粒型影響不大;但延遲收獲使稻米的堊白粒率和堊白度提高,致使稻米的外觀品質(zhì)趨劣。3個(gè)品種中,以南粳3908的外觀品質(zhì)最好,且南粳3908收獲期延遲7 d和14 d外觀品質(zhì)下降不顯著。

表4 不同收獲期對(duì)稻米外觀品質(zhì)的影響

2.3.3 蒸煮食味品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 不同收獲期稻米蒸煮食味品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)如表5所示。適期收獲時(shí)蛋白質(zhì)含量以南粳2728最高,南粳3908最低,收獲期提前或延遲對(duì)3個(gè)水稻品種稻米的蛋白質(zhì)含量沒(méi)有顯著影響。3個(gè)品種稻米的膠稠度均在適期收獲時(shí)最長(zhǎng),其中南粳3908最長(zhǎng),隨著收獲期的延遲稻米的膠稠度均有逐漸變短的趨勢(shì)。收獲期延遲對(duì)3個(gè)水稻品種稻米的直鏈淀粉含量無(wú)顯著影響,收獲期提前對(duì)南粳2728和南粳9108稻米的直鏈淀粉含量無(wú)顯著影響,但南粳3908收獲期提前7 d較適期、延遲7 d、14 d、21 d和28 d稻米的直鏈淀粉含量顯著降低。以上結(jié)果說(shuō)明,雖然收獲期延遲對(duì)3個(gè)水稻品種稻米直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量均無(wú)明顯影響,但稻米的膠稠度縮短,使稻米的蒸煮食味品質(zhì)變劣。但是收獲期延遲7 d對(duì)3個(gè)水稻品種稻米的膠稠度均無(wú)顯著影響。

表5 不同收獲期對(duì)稻米蒸煮食味品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.4 RVA譜特征值 不同收獲期的稻米R(shí)VA譜特征值如表6所示。3個(gè)水稻品種稻米的峰值黏度和熱漿黏度均在適期收獲時(shí)最高,隨著收獲期的推遲,稻米的峰值黏度和熱漿黏度呈下降的趨勢(shì)。3個(gè)水稻品種稻米的最終黏度均是在適期收獲時(shí)最高,隨著收獲期的延遲,稻米的最終黏度均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。延遲收獲對(duì)3個(gè)水稻品種稻米的崩解值、消減值和回復(fù)值影響較小。稻米的峰值時(shí)間是米粉樣品到達(dá)峰值黏度的時(shí)間長(zhǎng)度,耗時(shí)越短,表明稻米淀粉粒的膨脹性越好。3個(gè)水稻品種稻米的峰值時(shí)間均是在適期收獲時(shí)最短,并且隨著收獲期的延遲呈延長(zhǎng)的趨勢(shì)。稻米的糊化溫度指稻米樣品的成糊溫度,糊化溫度越低,說(shuō)明稻米在蒸煮過(guò)程中加熱吸水膨脹性越好。3個(gè)水稻品種稻米的糊化溫度均是在適期收獲時(shí)最低,隨著收獲期的推遲,稻米的糊化溫度表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢(shì)。綜上,延遲收獲期使3個(gè)水稻品種的峰值黏度、熱漿黏度和最終黏度降低;使稻米的峰值時(shí)間延長(zhǎng)、糊化溫度升高;對(duì)稻米的崩解值、消減值及回復(fù)值總體影響不明顯?？傮w而言,延遲收獲使稻米品質(zhì)變劣。但相較于適期收獲,收獲期延遲7 d對(duì)南粳3908的RVA譜特征值無(wú)顯著影響。

表6 不同收獲期對(duì)稻米R(shí)VA譜特征值的影響

2.3.5 稻米綜合食味值 不同收獲期稻米綜合食味值如表7所示。3個(gè)水稻品種稻米的外觀值、黏度和平衡度均在適期收獲時(shí)最高,隨著收獲期的延遲,稻米的外觀值、黏度和平衡度呈降低的趨勢(shì)。南粳2728和南粳9108稻米的硬度均在適期收獲時(shí)最低,南粳3908稻米的硬度在收獲期延遲7 d時(shí)最低,隨著收獲期的延遲,3個(gè)水稻品種的稻米硬度呈增加的趨勢(shì)。3個(gè)水稻品種稻米的食味值均在適期收獲時(shí)最高,隨著收獲期的延遲,稻米食味值呈下降的趨勢(shì)。結(jié)果說(shuō)明,延遲收獲期增加了稻米的硬度,降低了稻米的外觀值、黏度、平衡度和食味值,使稻米綜合食味品質(zhì)變低。但延遲7 d收獲,對(duì)南粳9108和南粳3908稻米綜合食味值無(wú)顯著影響。

3 討論

不同水稻品種的稻米品質(zhì)主要受自身遺傳特性影響,同時(shí)還受播栽方式和肥料運(yùn)籌等栽培措施,以及溫度、光照、水分等環(huán)境條件的影響[21-27]。本研究中3個(gè)水稻品種同屬南粳系列,具有較為相似的遺傳背景,食味品質(zhì)優(yōu)良。已有研究結(jié)果表明,與常規(guī)粳稻比較,南粳系列稻米具有蛋白質(zhì)含量低、膠稠度長(zhǎng)、直鏈淀粉含量低、糊化溫度低、綜合食味值較高等特點(diǎn)[19]。郎有忠等[28]研究結(jié)果表明,適當(dāng)延長(zhǎng)水稻的生育期,稻米的整精米率、堊白率、蛋白質(zhì)含量、直鏈淀粉含量等指標(biāo)更優(yōu),米質(zhì)更好。本研究結(jié)果表明,南粳2728和南粳9108由于生育期偏短,抽穗揚(yáng)花期在8月中旬前后,試驗(yàn)地點(diǎn)該時(shí)間段溫度較高,水稻的授粉和前期的灌漿結(jié)實(shí)都受到影響。高溫除了影響水稻的產(chǎn)量,還會(huì)影響稻米品質(zhì)[29]。段驊等[30]的研究結(jié)果也表明,受高溫脅迫時(shí),稻米的整精米率低,膠稠度短,堊白度、蛋白質(zhì)含量、糊化溫度和回復(fù)值高,米質(zhì)變劣。實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)水稻抽穗期遇到高溫脅迫,可以通過(guò)增加灌水量以及適當(dāng)增施氮肥等措施來(lái)緩解高溫帶來(lái)的負(fù)面影響[31]。

關(guān)于收獲期對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育和稻米品質(zhì)的影響,已有前人研究結(jié)果表明,晚收增加水稻倒伏的風(fēng)險(xiǎn),降低千粒質(zhì)量,影響水稻產(chǎn)量[32];晚收會(huì)增加水稻機(jī)械收獲作業(yè)時(shí)的損失率[33],最終影響水稻產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益[34]。關(guān)于收獲期對(duì)稻米品質(zhì)影響的研究結(jié)果表明,提前收獲影響了水稻的成熟度,并通過(guò)影響稻米的蛋白質(zhì)組成和淀粉結(jié)構(gòu)而影響稻米品質(zhì),使綜合食味值降低[35],與本研究結(jié)果基本一致。關(guān)于延遲收獲對(duì)秈稻品種稻米品質(zhì)影響的研究結(jié)果表明,隨著收獲期持續(xù)后延,稻米的加工和外觀品質(zhì)變劣,膠稠度也呈顯著變短的趨勢(shì),稻米品質(zhì)變差[36];該研究還發(fā)現(xiàn),通過(guò)對(duì)大量水稻品種進(jìn)行篩選,在發(fā)現(xiàn)不影響水稻產(chǎn)量和米質(zhì),耐遲收水稻品種的同時(shí),水稻生育后期結(jié)合延時(shí)淹水灌溉,能夠有效降低稻米中的鎘含量,提升稻米安全性[36]。本研究結(jié)果表明,3個(gè)水稻品種延遲收獲,稻米品質(zhì)均有變劣的趨勢(shì);特別是南粳2728和南粳9108延遲收獲時(shí),多數(shù)品質(zhì)指標(biāo)下降顯著;但南粳3908延遲7 d收獲,米質(zhì)下降不顯著。在東北地區(qū)鹽堿地條件下的研究結(jié)果表明,稻米在適期收獲條件下適口性好、食味值高,與本研究結(jié)果基本一致;但適當(dāng)延遲收獲可改善稻米的外觀品質(zhì),降低其堊白度和堊白粒率[37],這可能與水稻灌漿結(jié)實(shí)期東北地區(qū)溫度相對(duì)較低有關(guān)。前人研究結(jié)果表明,水稻抽穗灌漿期的最適日均氣溫在22～28 ℃,較低或較高的溫度會(huì)導(dǎo)致水稻灌漿速度過(guò)慢或過(guò)快,使得籽粒不飽滿(mǎn)或堊白增加,最終影響粒質(zhì)量和稻米品質(zhì)[38]。本研究中南粳2728和南粳9108由于抽穗較早,抽穗灌漿期溫度較高,稻米品質(zhì)受到影響,水稻植株容易出現(xiàn)早衰[39-40],推遲收獲會(huì)進(jìn)一步影響其稻米品質(zhì)。而南粳3908由于抽穗較晚,在抽穗灌漿期有效避開(kāi)了高溫的不利影響,提高了稻米品質(zhì)。

4 結(jié)論

3個(gè)優(yōu)良食味水稻品種間比較,產(chǎn)量以南粳3908為最高,主要原因是其單位面積穗數(shù)和每穗粒數(shù)相對(duì)較高。3個(gè)品種中總體也以南粳3908稻米品質(zhì)最優(yōu);從收獲期看,收獲期提前或延遲均會(huì)對(duì)稻米品質(zhì)帶來(lái)不利影響,但收獲期延遲7 d對(duì)南粳3908稻米品質(zhì)無(wú)顯著影響。因此,生產(chǎn)上為了保證稻米品質(zhì),建議水稻要盡量采取適期收獲。由于南粳9108和南粳2728屬于中粳水稻品種,本研究地處江蘇省長(zhǎng)江以南地區(qū),并不是其最適種植區(qū),影響了其高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)潛力的發(fā)揮。為此,下一步應(yīng)選擇在南粳9108和南粳2728適宜種植區(qū),研究不同收獲期對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響,為實(shí)際生產(chǎn)提供更具針對(duì)性的決策建議。