豫南地區頭季和再生季水稻產量與品質差異分析

汪浩 劉祥臣 張強, 余貴龍 張文地 黃健 朱安 劉立軍,*

(1 揚州大學 江蘇省作物遺傳生理重點實驗室/江蘇省作物栽培生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現代產業技術協同創新中心，江蘇 揚州 225009；2 信陽市農業科學院，河南 信陽 464000；*通信聯系人，E-mail: ljliu@yzu.edu.cn)

水稻是全球30 多億人的主食作物，其產量必須每年至少增加1%，才可滿足人口增長和經濟發展對糧食日益增長的需求[1]。近年來我國水稻產量逐年增長，但隨著社會和經濟的發展，我國水稻生產面臨著農村勞動力短缺、種糧效益偏低、耕地面積縮小等眾多問題。種植再生稻能夠一種兩收，省時省工，經濟效益明顯，并且提高復種指數，增加單位面積糧食產量，對保障我國糧食安全意義重大。

再生稻是運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優、日產量高、省工省時、生產成本低和經濟效益高等優點[2-5]。主要種植在單季稻年溫光積累量遠大于單季稻所需，而雙季稻又不足的地區[1]。河南省豫南地區位于亞熱帶濕潤性季風氣候向暖溫帶半濕潤季風氣候過渡區域，無霜期220～230 d，年有效積溫達5000℃以上，年日照時長達2000 h 以上，年平均降水量達1000～1400 mm，是再生稻種植與發展的適宜地區[6]。近幾年來，強再生稻品種的育成以及栽培技術的進步與推廣促進了豫南稻區再生稻的發展[7]，“中稻+再生稻”已成為當地新的種植模式。豫南地區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，對再生稻的研究更多關注其產量方面，而對再生稻品質方面的研究較少。高產、優質和再生能力強的品種類型尚不明確。本研究以適宜當地種植的12個雜交秈稻品種為試驗材料，分析了豫南地區再生稻頭季與再生季產量與品質差異，以期為豫南地區高產、優質再生稻品種選擇提供理論與實踐依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為適宜豫南當地種植的雜交秈稻品種，包括兩優6326、瀘優9803、天兩優616、廣兩優476、豐兩優香1 號、C 兩優018、兩優0815、E兩優476、準兩優608、鳳兩優464、德優8258、深兩優11 號等12 個雜交秈稻組合。

1.2 栽培方法

試驗于2018 年在河南省信陽市農業科學院湖東試驗基地進行，供試土壤為黏土。土壤pH 值6.4，有效氮、速效鉀、有效磷和有機質含量分別為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，小區面積為30 m2，隨機區組排列，重復3 次。基肥施復合肥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。頭季稻移栽后長出第1 片新葉時，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，頭季稻統一收割高度為倒二節以上15 cm。收割后2～3 d 內施尿素150 kg/hm2。

根據預測預報和田間實際，統一進行病蟲害防治。頭季稻立苗階段補灌深水至不淹沒心葉，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、抽穗開花和灌漿前期灌淺水層，其余時期采用干濕交替灌溉，在再生季水稻收割前7 d 斷水。其他措施按當地高產栽培要求統一安排。表1 為供試12 個雜交秈稻品種生育期情況，頭季稻與再生季齊穗后不同時間段的日均溫和日照時數分別列于表2 和表3。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 產量

在頭季稻和再生季稻成熟期每個小區實收5 m2進行脫粒、去雜曬干后稱重，按照13.5%水分含量換算實際產量。保留稻谷樣本用于稻米品質分析。

1.3.2 稻米品質

頭季稻與再生季稻收獲后干燥貯藏3 個月后，參照國家標準《GB/T 17891-1999 優質稻谷》方法測定其糙米率、精米率、整精米率、堊白粒率、堊白度、粒寬、粒長、長寬比、直鏈淀粉、膠稠度等[8]相關指標，采用凱氏定氮儀測定稻米蛋白質含量。

1.3.3 米粉RVA 譜特征

采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產的Super 3 型快速黏度分析儀(Rapid Viscosity Analyzer)測定稻米淀粉譜黏滯特性，并用TWC (thermal cyclefor Windows)配套軟件進行分析，按AACC(美國谷物化學協會)規程及RACI 標準方法測定。按照美國谷物化學家協會規程 (AACC 1995-61-02) 標準方法，米粉含水量為12.00%，樣品量為3.0000 g，蒸餾水為25.0000 g。在攪拌過程中，罐內溫度在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。攪拌器的轉動速度在起始10 s內為960 r/min，之后保持在160 r/min。稻米RVA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間段的平均日照時數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量比較Table 4.Comparison of grain yields of differentindica hybrid combinations in main and ratoon seasons.

1.4 數據處理

采用Office 2016 軟件處理文字、數據和表，采用SPSS 21.0 系統軟件進行統計分析，用P=0.05 最小顯著極差法(LSD)進行品種間顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同雜交秈稻品種頭季稻與再生季產量的差異

根據豫南地區頭季稻和再生稻的平均單產水平(頭季稻和再生季產量分別≥8.25 t/hm2和≥5.85 t/hm2)，可將供試水稻品種劃分為兩季產量均高(雙高)、頭季稻產量高而再生季低(頭高再低)、頭季稻產量低而再生季高(頭低再高)和兩季產量均低(雙低)四種類型。12 個雜交秈稻品種的再生季稻產量顯著低于頭季稻，頭季稻產量變幅6.03～9.0 t/hm2，再生季為 3.09～6.62 t/hm2，總產量為 9.35～15.4 t/hm2。雙高品種有兩優6326、瀘優9803、天兩優616、廣兩優476 和豐兩優香1 號等5 個；頭高再低品種有C 兩優018、兩優0815 和E 兩優476 等3個；頭低再高品種為準兩優608、鳳兩優464 和德優8258 等3 個；而雙低類型只有深兩優11 號一個品種。因深兩優11 號再生季產量太低，在豫南地區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量平均分別占頭季稻產量的74.3%、59.3%和88.5%(表4)。

2.2 稻米品質差異

2.2.1 加工品質

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要優于頭季稻米。3 種類型之間，糙米率和精米率無顯著差異，整精米率則頭低再高類型顯著低于其他兩個類型(表5)。

2.2.2 外觀品質

從外觀品質來看(表6)，各品種頭季稻米堊白率和堊白度顯著高于再生季，長寬比則顯著低于再生季。雙高、頭高再低和頭低再高3 個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顯著優于頭季稻。3 個類型之間堊白率和堊白度表現為雙高＞頭低再高＞頭高再低，長寬比差異不顯著，表明頭高再低類型的外觀品質優于其他兩個類型。

表5 不同雜交秈稻組合頭季稻與再生季稻加工品質比較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與蛋白質含量比較Table 7.Comparison of cooking taste quality and protein contents among differentindica hybrid rice combinations in main and ratoon seasons.

2.2.3 蒸煮食味品質與蛋白質含量

蒸煮食味品質與蛋白質含量上也有差異(表7)，各品種膠稠度和蛋白質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顯著差異。3 個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為雙高＞頭低再高＞頭高再低，再生季則無顯著差異；膠稠度表現為頭高再低＞雙高＞頭低再高，再生季稻則頭低再高類型比其他2 個類型低；蛋白質含量頭季稻之間無顯著差異，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頭低再高＞雙高＞頭高再低；崩解值頭季稻則表現為頭高再低＞雙高＞頭低再高，再生季表現出雙高＞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的關系

相關分析表明，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相關，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，而稻米蛋白質含量與灌漿中期(齊穗后15～28 d)均呈極顯著正相關。這些結果說明灌漿結實期日平均溫度過高不利于稻米加工品質、外質品質和食味品質的形成(表9)。上述主要稻米品質指標與齊穗后日照時數不相關或相關性弱于日平均溫度(表10)，進一步表明相對于日照時數，灌漿結實期日平均溫度對稻米品質的影響更大，而齊穗后日平均溫度較低是再生季稻米品質優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間段日平均溫度與稻米品質間的相關系數 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間段平均日照時數與稻米品質間的相關系數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量變化

豫南水稻種植區是河南省水稻主要生產區，常年種植面積約43.1 萬hm2，占全省水稻種植面積83.4%，無霜期220～230 d，年有效積溫達5000℃以上，從3 月初至11 月初，有近250 d 的水稻種植適宜時間段，適宜再生稻的種植與發展[9]。近幾年來，強再生稻品種的育成以及栽培技術的進步與推廣促進了豫南稻區再生稻發展，“中稻+再生稻”已成為當地新的種植模式。根據豫南地區“中稻+再生稻”平均單產水平，將頭季和再生季水稻產量分別高于8.25 t/hm2和5.85 t/hm2劃為高產，其余為低產。據此，本研究12 個雜交秈稻品種可分為雙高(兩季產量均高)、頭高再低(頭季稻產量高而再生季低)、頭低再高(頭季稻產量低而再生季高)和雙低(兩季產量均低)四種產量類型。前人研究表明再生稻頭季產量一般不低于單季稻產量，再生季產量則取決于品種的再生能力[10,11]。眾多研究發現雜交水稻再生能力比常規水稻要強，更適宜作再生稻種植，且品種之間產量存在顯著差異[12-16]。本研究中，12 個雜交秈稻組合的全生育期適宜(227～240 d)，統一栽培條件下作再生稻種植，結果發現品種間產量表現顯著差異，表明品種特性是產量差異的主要因素，這與前人研究結果一致。其中兩優6326、瀘優9803、天兩優616、廣兩優476 和豐兩優香1 號頭季稻產量達8.41～8.8 t/hm2，再生季為6.09～6.62 t/hm2，兩季總產量顯著高于其他7 個品種。根據本研究結果，雙高類型水稻品種再生季產量占頭季產量的74%以上，這可以作為高產再生稻產量篩選的一個重要指標。未來還有必要進一步明確上述雙高類型水稻品種頭季與再生季的主要農藝性狀，這可以為高產再生稻品種篩選提供理論與實踐依據。

3.2 頭季與再生季稻米品質變化

稻米品質主要包括加工品質、外觀品質、蒸煮食味和營養品質等四個方面。環境因素中以溫光條件對稻米品質影響最大[17]。以往研究表明，溫度影響稻米品質關鍵階段是水稻灌漿結實期間，溫度太高造成灌漿加速，減少灌漿時間，從而導致稻米品質下降[18,19]。還有研究表明秈稻稻米品質形成的最適溫度為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；而秈稻的蛋白質及氨基酸最適形成溫度為24～26℃，高于或低于此溫度稻米營養品質顯著降低[20-23]。本研究中供試的12 個雜交秈稻組合，再生季稻米堊白度、堊白率、膠稠度及蛋白質含量顯著低于頭季稻，而整精米率和米粒長寬比顯著高于頭季稻，表明再生季稻米加工品質、外觀品質和蒸煮食味品質優于頭季稻。根據本研究結果，以溫光條件與稻米品質指標作相關分析發現，灌漿結實期日平均溫度過高不利于稻米加工品質、外質品質和食味品質的形成。稻米整精米率、堊白率、堊白度、直鏈淀粉含量、膠稠度和蛋白質含量與齊穗后日照時數不相關或相關性弱于日平均溫度，進一步表明相對于日照時數，灌漿結實期日平均溫度對稻米品質的影響更大。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，推測齊穗后日平均溫度較低是再生季稻米品質優于頭季稻的重要原因。

關于再生稻稻米淀粉RVA 譜特征值方面的報道目前較少。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相關與消解值呈正相關。本研究結果與此相似。本研究還觀察到3 個類型之間，雙高類型的加工品質較優，頭高再低類型外觀品質和蒸煮食味品質相對優于另外2 個類型；關于蛋白質含量，頭季稻之間無顯著差異，再生季則頭高再低類型的顯著較低。表明高產類型中稻米品質不低于低產類型，這與李剛等[25]和于洪蘭等[26]的研究結果基本一致。

4 結論

供試的12 個雜交水稻組合，再生季稻米加工品質、外觀品質和蒸煮食味品質優于頭季稻，蛋白質含量低于頭季稻。兩季均高產類型中兩優6326、天兩優616、廣兩優476 和豐兩優香1 號四個組合頭季與再生季的整精米率、堊白度、直鏈淀粉和蛋白質含量均達到農業部行業標準食用稻品種品質NY/T-593-2002 優質食用稻的標準。綜合產量及品質兩方面因素考慮，上述四個雜交水稻品種適宜作豫南地區再生稻種植。