大穗型水稻品種在不同播期條件下的品質表現(xiàn)

姚儀敏+陳建珍+閆浩亮+邵平+王燚+田小海

摘要：以6個大穗型水稻品種為試驗材料，于2013年在長江大學試驗農場進行分期播種，研究不同播期下各水稻品種的品質差異，探討灌漿結實期的氣象因子與水稻主要品質指標的相關性。不同播期處理下各水稻品種的加工品質和外觀品質差異顯著，堊白粒率、堊白度變異最大，其次是整精米率，糙米率和長寬比的變化最小。隨著播期的推遲，高溫危害日數(shù)逐漸降低，加工品質和外觀品質逐漸變優(yōu)，播期過遲品質變差，溫度敏感型品種湘恢210和K106表現(xiàn)得更加明顯。整精米率對結實期高溫反應的敏感性大于低溫，敏感溫度區(qū)段為日均溫度27.7～30.0 ℃。高溫和低溫均會導致堊白增加，但前期高溫后期低溫堊白明顯降低。

關鍵詞：大穗型水稻；加工品質；外觀品質

中圖分類號：S511.2.1；S511.3.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）10-2323-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.005

隨著人民生活質量的提高，人們對稻米品質的要求越來越高，因此高產優(yōu)質成為水稻育種的基本要求。稻米品質不僅受品種本身的遺傳因素影響，還受外界的環(huán)境條件、栽培方式和加工技術的影響。關于環(huán)境對稻米品質的影響，前人開展了較多的研究[1-3]，李建國等[2]，孟亞利等[4]詳細研究了灌漿結實期間的氣象因子對品質的影響。但是不同的研究者選用的材料和栽種的環(huán)境條件有很大的差異，所以結論并不一致。

長江中下游地區(qū)是水稻的主產區(qū)，7月中下旬至8月中上旬氣溫較高，正是水稻進入生殖生長的關鍵時期，也是對氣溫最敏感的時期，近年來極端高溫出現(xiàn)的頻率逐年增加，嚴重影響著許多水稻品種優(yōu)良品質的發(fā)揮。2013年是一個高溫年，極端的氣候條件嚴重影響了水稻的生長發(fā)育，本研究以6個大穗型水稻品種為試驗材料，分期播種，調查了各品種的品質性狀，結合對應的逐日氣象資料，分析溫度、濕度、降雨量、日照時數(shù)等氣象因子對大穗型水稻品質的影響，探討各品種不同性狀對播期的反應機制及規(guī)律，以期選出優(yōu)質的水稻品種，并為長江中下游水稻優(yōu)質生產及品質改良提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2013年在長江大學農學院試驗基地進行。試驗材料為大穗型水稻品種C418、J1307、CW2221、湘恢210、K106和R-2。為了保證所有品種生殖生長期達到基本一致的發(fā)育階段，供試材料根據(jù)積溫調整播期（表1），播種后25 d移栽，行株距20.0 cm×16.7 cm，單本栽，試驗采用品種和播期兩因素隨機區(qū)組設計，設3次重復，大田施純氮8 kg/667 m2，其他的措施同大田高產栽培管理。

1.2 測試內容與方法

定期觀察參試品種的生育時期和生長動態(tài)，并做好記錄和標記。在稻穗齊穗后30 d，各品種每個重復選取長勢一致的稻株2穴，分期收獲，自然干燥至核定含水量（13.5%），在恒溫恒濕條件下存放3個月后，按國家優(yōu)質稻谷質量標準（GB/T17891-1999）測定糙米率、精米率、整精米率、粒長、粒寬、長寬比、堊白粒率和堊白度等品質指標。

1.3 各品種生育期間的氣象條件

對于長江中下游地區(qū)來說，每年從7月下旬起至8月上旬氣溫達到一年中的高峰，此后緩慢下降。水稻高溫熱害的溫度界限值為連續(xù)3 d日平均氣溫達30 ℃以上或日最高氣溫35 ℃[5]，低溫冷害的溫度界限值為連續(xù)3 d日平均氣溫22 ℃以下[6]。本試驗的氣象數(shù)據(jù)來源于湖北省荊州市農業(yè)氣象試驗站（國家一級生態(tài)農業(yè)試驗站）記錄的氣象數(shù)據(jù)（圖1），普查生育期間的溫度、光照和降雨量，篩選與品質相關的氣象因子。

2 結果與分析

2.1 不同播期水稻經(jīng)歷的氣象條件

2.1.1 不同播期水稻穎花分化到成熟的氣象條件 根據(jù)始穗期推測各播期水稻的穎花分化期和減數(shù)分裂期，第1播期為6月30日至7月12日和7月5日至16日；第2播期為7月9日至18日和7月14日至22日；第3播期為7月20日至30日和7月25日至8月3日；第4播期為7月31日至8月10日和8月5日至14日（表1）。結合圖1分析可知，各水稻品種遭受高溫危害的時間較長，而進入灌漿中后期同時遭受了低溫冷害。具體來講，前3個播期的水稻品種在穎花分化期、減數(shù)分裂期、抽穗揚花期和灌漿期均遭受了不同程度的高溫危害，第4播期的水稻品種在穎花分化期和減數(shù)分裂期遭受了嚴重的高溫危害，灌漿結實期遭受了低溫冷害。

2.1.2 不同播期水稻灌漿結實期的氣象條件 由表2可知，第1播期的水稻僅遭受高溫危害，第4播期的水稻僅遭受了低溫危害，中間兩個播期的水稻先遭受了高溫危害，中后期又遭受了低溫危害。隨著播期的推遲，高溫危害日數(shù)逐漸降低，而高溫危害積溫的順序為第2播期>第1播期>第3播期；低溫冷害日數(shù)為第4播期>第2播期>第3播期。隨著播期的推遲，日最高溫度、日最低溫度、日均溫度和日降雨量逐漸降低；日均溫差先減小后增大。

2.2 不同播期水稻品種的品質表現(xiàn)及其與灌漿期氣象因子的相關性分析

2.2.1 加工品質 加工品質主要包括糙米率、精米率、整精米率3項指標，其中整精米率是加工品質中最重要的指標。4個播期間，糙米率的順序為第2播期>第1播期>第4播期>第3播期，但是播期間的差異很小，變異系數(shù)為0.45%～1.22%。糙米率對播期的響應因品種而異，耐高溫品種C418、J1307、CW2221和R-2播期間的變異較小，敏感型品種湘恢210和K106播期間的變異較大。不同品種的糙米率隨著播期的推遲呈現(xiàn)不同的變化趨勢，湘恢210和K106表現(xiàn)為先降后升，C418、J1307和R-2表現(xiàn)為先升后降，CW2221播期間變異最小。進一步分析發(fā)現(xiàn)，灌漿結實期的氣象因子與糙米率的相關性均未達到顯著水平。以上分析表明，各環(huán)境因子對糙米率的影響較小，糙米率對環(huán)境的響應與品種的耐熱性有關，耐高溫品種播期間變異較小，敏感型品種變異較大。endprint

整精米率受播期的影響較大，隨著播期的推遲整精米率逐漸增大，變異系數(shù)為12.16%～30.40%。整精米率對結實期高溫反應較為敏感，尤其是日均溫度在27.7～30.0 ℃的區(qū)段，日均溫度由30.0 ℃降至27.7 ℃以及由27.7 ℃降至25.1 ℃時，溫度分別降低了2.3 ℃和2.6 ℃，整精米率增加了35.3%和11.3%；而溫度由25.1 ℃降至22.7 ℃時，溫度降低了2.4 ℃，整精米率僅增加1.6%。整精米率對播期的響應因品種而異，C418和J1307變異較小，CW2221和湘恢210的變異居中，K106和R-2的變異最大。2013年的氣象資料顯示，隨著播期的推遲，灌漿結實期的降雨量逐漸增加，日照時數(shù)和溫度逐漸降低，高溫受害程度逐漸減輕而低溫受害程度則逐漸增強。灌漿結實期的氣象因子與整精米率的相關性分析結果表明，灌漿期的高溫天數(shù)、高溫危害積溫、連續(xù)高溫受害天數(shù)、日最高溫度、日最低溫度、日均溫度和日照時數(shù)均與整精米率呈顯著負相關（相關系數(shù)分別為-0.62、-0.46、-0.55、-0.71、-0.69、-0.70、-0.74）。而低溫天數(shù)和降雨量與整精米率呈顯著正相關（相關系數(shù)分別為0.54和0.61）。

2.2.2 外觀品質 堊白和粒型是評價稻米外觀品質的兩個主要指標。不同播期之間的堊白的差異很大，堊白粒率和堊白度隨著播期的推遲表現(xiàn)出兩類反應，一類為先降低后升高，另一類為逐漸降低。堊白粒率和堊白度之間呈顯著正相關，堊白度相對于堊白粒率更易受播期的影響，堊白度對播期的響應因品種而異，CW2221的堊白度因其播期的變化變異較小，C418、K106和J1307居中，R-2的堊白度較小，但不同播期間的變異較大，湘恢210的堊白度和變異均最大。整體分析顯示，品種間堊白度的變異大小為第1播期>第4播期>第2播期>第3播期，灌漿期的高溫熱害（第1播期）和冷害處理（第4播期）稻米堊白度較高，分別為23.15%和6.15%，而高溫熱害和冷害交替處理稻米堊白度較低，分別為3.46%和2.58%。與灌漿結實期的氣象因子結合進行相關性分析發(fā)現(xiàn)，堊白度與灌漿結實期的溫差、日照時數(shù)、灌漿中期和后期的高溫危害日數(shù)、高溫危害積溫和連續(xù)高溫危害日數(shù)呈顯著正相關（相關系數(shù)分別為0.47、0.42、0.42、0.51和0.48）。

以上結果表明，整個灌漿期的高溫熱害和低溫冷害處理稻米的堊白較大，高溫對稻米堊白的影響大于低溫，高低溫交替處理堊白粒率和堊白度較小。堊白度的上升主要是堊白粒率增加造成的，不同品種的堊白對灌漿期溫度的響應差異明顯，高溫敏感型品種（湘恢210和K106）的堊白受影響較大，推測堊白與品種對溫度的敏感性有關。

播期對子粒長和長寬比的影響遠不及對堊白的影響。隨著播期的推遲子粒長呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。子粒長對播期的反應因品種而異，C418和湘恢210受播期的影響較大，K106和R-2受播期的影響較小。長寬比的變化趨勢和粒長的變化基本一致，但受播期的影響較大。盡管品種間長寬比對播期的響應存在一定的差異，但是差異較小，相比較而言，K106受播期的影響最大，變異系數(shù)為37.91%；整體分析顯示，第3播期和第4播期對品種的影響較大，品種間的變異系數(shù)分別為26.28%和23.23%。總之，稻米的外形主要由遺傳基因控制[7]，受播期的影響較小。

3 小結與討論

水稻高溫熱害的溫度界限值為連續(xù)3 d日平均氣溫30 ℃或日最高氣溫35 ℃。4個播期的水稻在整個生育期均遭受了嚴重的高溫危害，隨著播期推遲，溫度降低，高溫危害減輕，不同品種的糙米率呈現(xiàn)不同的變化趨勢，但是差異不明顯；整精米率總體不斷增加；堊白粒率和堊白度總體呈降低的趨勢；稻米的外形受播期的影響較小。總體來講，隨著播期的推遲水稻的加工品質和外觀品質逐漸變優(yōu)，但是播期太晚會導致外觀品質變差。

播期對糙米率的影響與品種的耐熱性有關，耐高溫品種（C418、J1307、CW2221和R-2）不同播期間變異較小，敏感型品種（湘恢210和K106）變異較大。整精米率與灌漿結實期間的低溫受害天數(shù)及日降雨量呈顯著正相關，而與其他的氣象因子呈顯著負相關，高溫處理下的整精米率明顯小于低溫處理，對高溫的反應較低溫敏感，敏感的區(qū)段為日均溫度27.7～30.0 ℃。整個灌漿期高溫和低溫處理堊白粒率和堊白度較大，但是灌漿前期高溫處理，中后期低溫處理，堊白粒率和堊白度明顯降低，尤其對于溫度敏感型的品種湘恢210和K106影響更為明顯。總之，播期主要影響敏感型水稻品種的品質，對耐熱型品種的影響較小，本試驗篩選出3個加工品質和外觀品質表現(xiàn)較好的品種，分別為J1307、CW2221和R-2。

稻米品質的形成是在遺傳因素和環(huán)境條件共同作用下，通過灌漿動態(tài)變化來實現(xiàn)品質表現(xiàn)[1]。灌漿期是對稻米的加工品質和外觀品質影響最主要的時期。前人對此做了大量的研究，由于每個人具體情況不同所以得出的結論也不盡一致。李建國等[2]認為隨著播期的推遲，稻米的整精米率提高，堊白度變小。張洪熙等[3]、熊圣國[8]、張小祥等[9]認為播期的推遲導致整精米率逐步下降，堊白粒率和堊白度逐步增加，品質變差。姚義等[10]以3種熟期類型的水稻品種為材料，研究認為隨著播期的推遲，外觀品質均呈變優(yōu)趨勢，加工品質因類型的不同而存在一定差異。目前較為一致的看法是在各品質性狀中，播期對外觀品質的影響最大，均表現(xiàn)為隨播期的推遲，稻米外觀品質變優(yōu)[11]，但是過遲播種反而使品質變差。本試驗研究發(fā)現(xiàn)，播期對稻米品質的影響最大的是堊白粒率和堊白度，其次為整精米率、影響最小的為糙米率和長寬比。播期對稻米品質的影響與上述結論一致。隨著播期的推遲，加工品質呈變優(yōu)趨勢，外觀先變優(yōu)后變差，播期過遲會導致堊白增加，外觀品質變差。

孟亞利等[4]研究認為，結實期日均溫度對稻米的整精米率影響較大，且基本呈負效應，高溫處理下的整精米率明顯低于低溫處理，稻米整精米率對結實期高溫反應的敏感性大于低溫，特別是日均溫度25.0～27.0 ℃較高溫度區(qū)段反應最為敏感。本試驗結果與其基本一致，不同的是稻米整精米率的敏感溫度區(qū)段為日均溫度27.7～30.0 ℃。李林等[12]發(fā)現(xiàn)生育后期的光照不足，光合作用減弱，碳水化合物合成受阻，堊白粒率增加，整精米率降低。本試驗發(fā)現(xiàn)，整精米率與灌漿期的日照時數(shù)呈極顯著負相關，隨著播期的推遲，日照時數(shù)降低，整精米率增加，第4播期的日照時數(shù)較第1播期降低了48.3%，整精米率增加了52.9%，這與前人的結論不一致。endprint

程方民等[13]認為，溫度對稻米品質影響較大，抽穗至成熟期階段溫度過低會使堊白增加。賈志寬等[14]研究發(fā)現(xiàn)高溫使堊白增加，低溫使其降低，高溫處理轉入低溫處理效果接近高溫處理，由低溫處理效果轉入高溫處理接近低溫處理。吳翔宙[15]研究發(fā)現(xiàn)高溫對堊白粒率的影響大于低溫。灌漿早期的高溫和低溫處理導致?lián)P稻6號堊白度顯著升高，中期低溫處理堊白度有所降低。本試驗整體分析顯示，灌漿期高溫（第1播期）和低溫處理（第4播期）堊白粒率和堊白度遠大于其他兩個播期，原因可能是第1播期高溫伴隨著長日照，誘導逼熟，導致稻米堊白增加，而第4播期的稻米，因生育后期光照不足，光合作用減弱，碳水化合物合成受阻，子粒充實不良，堊白粒率增加。試驗還發(fā)現(xiàn)，灌漿前期高溫處理，中后期低溫處理，堊白米率和堊白度顯著降低，尤其對于溫度敏感型的品種湘恢210和K106較為明顯，這與段驊[16]的結論一致，至于高低溫處理的交互作用機理尚有待進一步研究。

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