日本寒冷地帶北海道粳稻米粒外觀品質(zhì)的年度及地域間差異及其發(fā)生原因

丹野 久

（北海道農(nóng)產(chǎn)協(xié)會(huì)，日本 北海道札幌，060-0004）

北海道的一等米比率在 1970年代以后得到了大幅上升。其結(jié)果，北海道與日本全國(guó)相比以往較低，但從 1998年以后開(kāi)始變高，自該年至2018年的21年平均為86%±7.1%（±標(biāo)準(zhǔn)偏差），比日本全國(guó)的76%±5.9%高10%（圖1）。但是，顯示年度間差異的標(biāo)準(zhǔn)偏差值比日本全國(guó)稍大，這個(gè)值還需要縮小。

圖1 北海道和日本全國(guó)的一等米比率及收成指數(shù)的年度推移[1]

另外，這21年間一等米比率低于85%的年份有7年。究其等級(jí)下降的因素，在很多年中都是由于腹白粒和心白粒等白未熟粒的產(chǎn)生導(dǎo)致的整粒不足和青未熟粒等導(dǎo)致的充實(shí)度不足造成的。此外，還發(fā)現(xiàn)有由于水稻盲蝽多發(fā)而造成的含有斑點(diǎn)米的著色粒（表1，圖2）。

表1 1998—2018年北海道一等米比率低于85%的7年等級(jí)下降的主要原因[2-8]

圖2 農(nóng)產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中糙米品質(zhì)（等級(jí)）中的受害粒、死米、著色粒及未熟粒的例子

從收成指數(shù)和一等米比率的關(guān)系來(lái)看，1998—2018年之間收成指數(shù)越高的年度，一等米比率就越高（圖 3）。然而，在 1971—1997年之間這種關(guān)系并不明確，推測(cè)其原因是受同期間的育種導(dǎo)致外觀品質(zhì)提高[10]和栽培方法改良[11]的影響。另外，這種相關(guān)關(guān)系在日本全國(guó)的平均值中也看不到，這是北海道的特征性關(guān)系。

圖3 北海道與日本全國(guó)的收成指數(shù)與一等米比率之間的關(guān)系[1]

另一方面，在與食味相關(guān)的直鏈淀粉含量和大米蛋白質(zhì)含量（以下簡(jiǎn)稱(chēng)蛋白質(zhì)）中，年度間差異比地域間差異大，這是因?yàn)樵耘嗥陂g和不同生長(zhǎng)階段氣溫的年度間差異比地域間差異大，糙米產(chǎn)量等的生長(zhǎng)特性差異也較顯著[12]。因此，可推測(cè)米粒外觀品質(zhì)的年度間差異和地域間差異都會(huì)受水稻不同生長(zhǎng)階段氣溫和生長(zhǎng)特性差異的影響。

因此，本報(bào)告列舉了作為米粒外觀品質(zhì)的整粒，從整粒中去除的未熟粒、受害粒及死米，以及含在整粒中造成等級(jí)下降的著色粒及影響大米外觀評(píng)價(jià)的糙米白度和大米白度等。主要由1999—2006年的6～8年間，15個(gè)地區(qū)的調(diào)查結(jié)果，闡明了這些米粒外觀品質(zhì)的年度間和地域間的差異，并且明確了它們和氣象以及生長(zhǎng)特性之間的關(guān)系[13-14]。此外，開(kāi)發(fā)了抑制未熟粒、受害粒、死米及著色粒的產(chǎn)生以及提高糙米白度和大米白度的提高外觀品質(zhì)的栽培技術(shù)，并面向生產(chǎn)者進(jìn)行普及和指導(dǎo)，在此也介紹了其大概內(nèi)容。

1 米粒外觀品質(zhì)的年度間地區(qū)間差異

在整粒比率、未熟粒比率、受害粒比率、死米比率，以及著色粒比率、糙米白度和大米白度方面，比較年度間和地區(qū)間的最大值和最小值之差以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，結(jié)果都是年度間的差異大。也就是說(shuō)，年度間的差異與地區(qū)間的相比，受害粒最大分別為6.5、6.2倍，其次是整粒、未熟粒及著色粒的2.5～3.1倍、2.9～3.1倍，糙米白度及大米白度為2.0～2.1、2.4～3.1倍，與之相比，死米最小，為1.1、1.9倍（表2）。

表2 年度間和地區(qū)間米粒外觀品質(zhì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果[13-14]

2 各生長(zhǎng)階段的氣溫及生長(zhǎng)特性的年度間地區(qū)間差異

出穗前24日以后30天之間的障礙型冷害危險(xiǎn)期（以下稱(chēng)為障礙危險(xiǎn)期）的平均氣溫以及出穗后40天之間的日平均累計(jì)氣溫（以下稱(chēng)為成熟氣溫）的年度間差異與地區(qū)間差異相比，以及年度間的標(biāo)準(zhǔn)偏差與地區(qū)間相比，分別為 2.4～3.4倍以及3.6～3.9倍。而且，在不結(jié)實(shí)比率、千粒重、糙米產(chǎn)量的生長(zhǎng)特性及蛋白質(zhì)方面，年度間的差異與地區(qū)間相比，還有年度間的標(biāo)準(zhǔn)偏差與地區(qū)間相比分別為1.3～3.1、1.5～3.4倍（表3）。

表3 年度間和地區(qū)間各生長(zhǎng)階段的氣溫及生長(zhǎng)特性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果[13-14]

如上所述，在各個(gè)生長(zhǎng)階段的氣溫和生長(zhǎng)特性方面，年度間差異均比地區(qū)間差異大。因此，推斷米粒外觀品質(zhì)的年度間差異比地區(qū)間差異大。

3 年度間與地區(qū)間米粒外觀品質(zhì)之間的關(guān)系

由于未熟粒比率和受害粒比率比死米比率在年度間和地區(qū)間的差異更大，所以被認(rèn)為對(duì)整粒比率的影響更大（表2）。比較它們與整粒比率之間的相關(guān)系數(shù)，年度間的受害粒比率，地區(qū)間的未熟粒比率比受害粒比率的絕對(duì)值更大，其對(duì)整粒比率的影響更大（表4，圖4）。另外，試驗(yàn)?zāi)甓戎械?003年，是北海道收成指數(shù)為73的冷害年。在本次試驗(yàn)中，該年與其他年度相比，受害粒比率和著色粒比率增高，整粒比率降低。

表4 年度間和地區(qū)間米粒外觀品質(zhì)之間的相關(guān)系數(shù)

圖4 年度間和地區(qū)間的未熟粒比率以及受害粒比率與整粒比率之間的關(guān)系

另外，整粒比率在年度間和地區(qū)間與受害粒比率之間呈負(fù)的相關(guān)關(guān)系，并且與受害粒比率呈正相關(guān)性的著色粒比率（圖 5）也有負(fù)的相關(guān)關(guān)系。整粒比率在地區(qū)間與糙米白度之間存在正的相關(guān)關(guān)系。另外，糙米白度和大米白度之間，在年度和地區(qū)間都有正的相關(guān)關(guān)系（圖6）。也就是說(shuō)，提高整粒比率、糙米白度和大米白度的因素有類(lèi)似性，并且這些因素會(huì)減少受害粒和著色粒。

在年度之間，死米越多通常受害粒和著色粒就越少，糙米白度和大米白度也就越高。另一方面，在地區(qū)之間，死米多，受害粒和著色粒也增多，而糙米白度和大米白度卻降低。因此，死米和這些外觀品質(zhì)之間的關(guān)系，在年度間和地區(qū)間是不同的。

圖5 年度間和地區(qū)間的受害粒比率和著色粒比率之間的關(guān)系

圖6 年度間和地區(qū)間的糙米白度和大米白度之間的關(guān)系

4 年度間米粒外觀品質(zhì)與生長(zhǎng)特性及不同生長(zhǎng)階段氣溫之間的關(guān)系

年度之間，整粒越多，由于豐產(chǎn)使得蛋白質(zhì)越低（表 5，圖 7，圖 8）。另外，障礙危險(xiǎn)期的氣溫越高，不結(jié)實(shí)比率越低，蛋白質(zhì)越低，并且成熟氣溫越高，糙米白度和大米白度就越高（圖9，圖10）。另一方面，在冷害危險(xiǎn)期為高溫情況下，不結(jié)實(shí)率越低，千粒重越重，越是豐產(chǎn)（表5），并且分別達(dá)到890和850 ℃的成熟溫度越高，受害粒和著色粒發(fā)生就越少（圖11和圖12）。

表5 年度間和地區(qū)間米粒外觀品質(zhì)和生長(zhǎng)特性以及各生長(zhǎng)階段氣溫之間的相關(guān)系數(shù)

圖7 年度間和地區(qū)間的糙米產(chǎn)量與整粒比率之間的關(guān)系

圖8 年度間和地區(qū)間的大米蛋白質(zhì)含量與整粒比率之間的關(guān)系

圖9 年度間和地區(qū)間的大米蛋白質(zhì)含量與糙米白度及大米白度之間的關(guān)系

圖10 年度間和地區(qū)間的出穗后40天之間的日平均累計(jì)氣溫與糙米白度及大米白度之間的關(guān)系

圖11 年度間和地區(qū)間的出穗后40天之間的日平均累計(jì)氣溫與受害粒比率之間的關(guān)系[14]

圖12 年度間和地區(qū)間的出穗后40天之間的日平均累計(jì)氣溫和著色粒比率之間的關(guān)系[14]

死米比率與這些生長(zhǎng)階段的氣溫和生長(zhǎng)特性之間的關(guān)系，與整粒比率、糙米白度和大米白度的情況類(lèi)似，但稍顯不清晰。另外，未熟粒比率與這些生長(zhǎng)階段的氣溫和生長(zhǎng)特性之間的關(guān)系沒(méi)有固定的傾向性。

5 年度間未熟粒比率與氣象之間的關(guān)系

年度間的未熟粒比率當(dāng)成熟氣溫在808 ℃時(shí)為最低，比其高的話白未熟粒增多[15-17]，低的話青未熟粒增多[18]，其比率變高（圖 13）。并且，對(duì)成熟期間的出穗后 1～20日的前半以及 21～40日的后半的日平均累計(jì)氣溫和未熟粒比率的二次回歸曲線的決定系數(shù)進(jìn)行比較的話，由于成熟期間后半的值更大（表6），可認(rèn)為其影響度也更大。另外，作為主要未熟粒的乳白粒和腹白粒，除了高溫之外，日照越少就越多（圖14）。

圖13 年度間和地區(qū)間的出穗后40天之間的日平均累計(jì)氣溫和未熟粒比率之間的關(guān)系[14]

表6 抽穗后1～20天以及21～40天的日平均累計(jì)氣溫和未熟粒比率的二次回歸方程決定系數(shù)的比較[14]

圖14 出穗后40天之間的日平均累計(jì)氣溫和日照時(shí)間對(duì)乳白粒以及腹白粒產(chǎn)生的影響[19]

6 地區(qū)間米粒外觀品質(zhì)與生長(zhǎng)特性及不同生長(zhǎng)階段氣溫之間的關(guān)系

地區(qū)之間，存在成熟氣溫越高，受害粒和著色粒就越少，糙米白度和大米白度就越高的趨勢(shì)，但其他方面相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值略小，沒(méi)有顯示明確的相關(guān)關(guān)系（表5）。但是，泥炭土比率越高，灰色低地土比率越低，死米就越多（圖 15）。也就是說(shuō)，泥炭土具有即使在初期生長(zhǎng)較差，但之后由于氮供給量多，每平方米的稻谷數(shù)量多的特征[20]。由此，在遲穗上生長(zhǎng)的稻谷不能充分成熟，死米就會(huì)變多。因此，由土壤類(lèi)型差異造成了死米產(chǎn)生的地區(qū)間差異，這是前述 3.的死米比率與受害粒比率、著色粒比率、糙米白度和大米白度之間的關(guān)系在年度間和地區(qū)間不同的主要原因。

圖15 調(diào)查地區(qū)之間土壤類(lèi)型比率與死米比率之間的關(guān)系[14]

7 提高米粒外觀品質(zhì)的對(duì)策

如上所述，為了提高外觀品質(zhì)，有必要抑制未熟粒、受害粒、著色粒和死米的產(chǎn)生。因此，對(duì)于未熟粒及死米，要遵守適當(dāng)?shù)姆N植密度，通過(guò)側(cè)條施肥促進(jìn)初期生長(zhǎng)，以及避免早期異常出穗，使稻穗整齊，同時(shí)促進(jìn)出穗。此外，通過(guò)土壤診斷決定施肥量等，將每平方米的稻谷數(shù)量適當(dāng)化，在成熟期向土壤供給充足的水分，同時(shí)進(jìn)行適期收割。另外，這些對(duì)策技術(shù)對(duì)于提高糙米形質(zhì)的充實(shí)度和增加光澤度也很有效[21]。此外，對(duì)于死米，為了防止因稻瘟病而導(dǎo)致的成熟停止，應(yīng)充分采取防治措施。

有關(guān)受害粒，對(duì)于發(fā)芽粒要避免多肥，防止倒伏。對(duì)于爆腰粒應(yīng)避免遲收淋雨，或收獲后的高溫干燥。此外，對(duì)于茶米，鼓勵(lì)在強(qiáng)風(fēng)地帶設(shè)置防風(fēng)網(wǎng)和使用硅酸肥料來(lái)減輕葉鞘褐變病和褐變穗的產(chǎn)生[22-24]（圖 16）以及適期收割[21]（圖17，表 7）。

另外，著色粒主要是水稻盲蝽造成的斑點(diǎn)米[25-26]（圖 18），但是由于黑附球菌而產(chǎn)生的紅變米也會(huì)在一些年份發(fā)生[24]。這些谷粒都是破損稻谷多的品種發(fā)生率高，所以要注意選擇種植品種（圖 19）。另外，為了防止盲蝽的多發(fā)，對(duì)田埂畔和周邊的禾科雜草進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓芾?，并在水稻上撒布藥劑進(jìn)行充分的防治[25]。紅變米在成熟過(guò)程中，糙米水分越高，越容易感染，癥狀也越嚴(yán)重，稻谷周?chē)臐穸仍礁?，就越容易多發(fā)（圖 20），注意不要遲割，收獲后迅速進(jìn)行干燥。

圖16 出穗期的硅酸含量與褐變稻谷率之間的關(guān)系[23]

圖17 收割時(shí)期與糙米外觀品質(zhì)之間的關(guān)系[21]

表7 從適期收割和推遲收割的著色粒中分離的Alternaria（鏈格孢）菌接種而產(chǎn)生的稻谷（稻穗）褐變和著色粒，以及接種該菌和推遲收割對(duì)糙米的影響[23]

圖18 水稻盲蝽的水田內(nèi)發(fā)生量與粗糙米斑點(diǎn)米率的關(guān)系[26]

圖19 品種間的破損稻谷率和作為著色粒的斑點(diǎn)米和紅變米的各發(fā)生率之間的關(guān)系[27-28]

圖20 黑附球菌接種導(dǎo)致的糙米紅變和相對(duì)濕度之間的關(guān)系[28]

此外，為了提高糙米白度和大米白度，有必要提高整粒率，實(shí)現(xiàn)低蛋白化（圖9）。為此，包括促進(jìn)初期生長(zhǎng)在內(nèi)的低蛋白米生產(chǎn)技術(shù)是非常有效的[29]。

備注：

1. 參考文獻(xiàn)中，除注明國(guó)家的期刊外，其余均為日語(yǔ)期刊。

2. 本文的彩色圖表可從本刊官網(wǎng)（http://lyspkj.ijournal.cn/ch/index.axpx）、中國(guó)知網(wǎng)、萬(wàn)方、維普、超星等數(shù)據(jù)庫(kù)下載獲取。