晚播晚栽機插水稻稻米品質的變化特征

蔣天昊 任曉佳 仇景濤 顧雪怡 張祖建

摘要：晚播晚栽機插水稻因其具備的特殊應用價值而長期存在，然而對其稻米品質的變化特征認識并不清楚。在蘇南區域農田設置不同晚播栽期機插處理，觀察晚播晚栽機插水稻稻米品質的變化，結果表明，晚播晚栽條件下稻米的出糙率、精米率和整精米率都表現出下降趨勢，堊白粒率、堊白大小、堊白度均有輕度上升趨勢，顯示晚播晚栽機插水稻在稻米加工品質上表現出一定劣勢。另一方面，晚播晚栽機插水稻稻米直鏈淀粉含量下降顯著，膠稠度有變長的趨勢;稻米淀粉RVA譜特征值表現改善，晚播晚栽一定程度上提升了稻米淀粉的糊化特性;同時，稻米蛋白質含量顯著下降，以清蛋白含量影響最大，其次為球蛋白和谷蛋白。綜上所述，在能夠正常成熟的前提下，晚播晚栽機插水稻稻米的加工和外觀品質有小幅下降，但稻米蒸煮和食味品質顯著提升。研究結果明確了晚播晚栽機插水稻在一定條件下的應用價值。

關鍵詞：水稻;機插秧;晚播晚栽;加工品質;蒸煮和食味品質;RVA譜

中圖分類號：S511.04 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）12-0067-05

收稿日期：2021-03-08

基金項目：國家重點研發計劃（編號：2016YFD0300502）;江蘇省重點研發計劃（現代農業）（編號：BE2015320）。

作者簡介：蔣天昊（1995—），男，江蘇常州人，碩士研究生，主要從事水稻調優栽培途徑方面的研究。E-mail：292081199@qq.com。

通信作者：張祖建，博士，教授，主要從事水稻高產優質栽培技術研究。E-mail：zzj@yzu.edu.cn。

水稻機械化移栽作為一種高效豐產的現代化栽培模式，已經發展成為江蘇省等主要粳稻生產區的主要栽培模式之一，也為高效優質發展水稻生產提供了重要保障[1-2]。適時播種和移栽是機插水稻高產優質生產的必要條件，但在實際生產中，有不少稻田因為各種原因不能及時栽種，形成與適宜播栽時間相比明顯推遲的晚播晚栽稻田，特別是在稻麥兩熟種植地區，晚播晚栽機插水稻普遍存在，也成為限制機插水稻高產優質發展的重要因素[3-4]。晚播晚栽機插稻雖然在產量表現中有所不足，但在一定條件下依然能夠表現較高的生產能力[3，5-8]，能夠在勞力和季節緊張的換茬條件下維持周年的較高產出，成為穩產或抗災保產的重要途徑。

機插水稻的栽培研究已經有很多積累，而針對晚播晚栽機插水稻的專題研究卻較為缺乏。筆者所在課題組研究了蘇南地區晚播晚栽機插水稻的產量表現及其群體發育特征，發現晚播晚栽機插水稻可通過較高移栽密度配合促進前期早發提高群體質量，適當減少中后期肥料控制無效分蘗發生，可獲得相對較好的產量和生產效率[9]。然而在注重產量的同時，提高稻米品質也是當前水稻栽培努力的方向，晚播晚栽機插水稻稻米品質的變化也是本研究必須重視的問題。本研究重點分析晚播晚栽機插水稻的稻米品質，為明確晚播晚栽條件下稻米品質的變化特征及其提高對策提供必要的理論支撐。

1 材料與方法

試驗于2016—2017年連續2年在江蘇省常熟市尚湖鎮羅墩村揚州大學常熟現代農業研究院試驗基地（31°37′N，120°39′E）實施。供試品種為鎮稻11。稻麥兩熟種植，前茬為小麥，地力為當地一般水平。耕作層有機質含量20.12 g/kg、速效氮含量82.43 mg/kg、速效磷含量25.01 mg/kg、速效鉀含量54.21 mg/kg。試驗實施的2年氣候條件相對正常，所有試驗處理均正常成熟。

1.1 試驗處理

采用30 cm行距6行高速乘坐式插秧機（久保田公司生產）進行毯苗機插移栽操作。常規硬盤基質育秧，3葉1心期移栽，移栽密度為140萬苗/hm2。

2016年設置常規播期和晚播2個處理，常規播期（NS）：6月1日播種，6月16日機插移栽;晚播晚栽（LS）：6月17日播種，7月2日機插移栽。2017年共設置3個播期，分別為正常播期（S1）：6月3日播種，6月18日機插移栽;偏遲播期（S2）：6月10日播種，6月25日機插移栽;晚播晚栽（S3）：6月17日播種，7月2日機插移栽。

按當地平均管理水平施肥（施用純氮 320 kg/hm2，基肥 ∶蘗肥 ∶穗肥為4 ∶3 ∶3）。磷肥、鉀肥以基肥1次施用，用量分別為P2O5 48 kg/hm2、K2O 120 kg/hm2。水分管理及病蟲害防治同當地高產田。

1.2 測定項目和方法

1.2.1 樣品準備

水稻成熟后，每個小區選定3個代表性樣點，每個樣點連續收取10株水稻，脫粒曬干并存放3個月以上，使其含水量穩定在14%左右。用小型機械分別出糙、出精，用粉碎機將精米磨成米粉，過100目篩，供品質分析用，所有指標在測定時均進行3次重復。

1.2.2 稻米加工品質

加工品質測定參照中華人民共和國國家標準GB/T 17891—1999《優質稻谷》執行。分別對加工前后的稻谷、糙米、精米和整精米進行稱量，計算稻米加工品質。其中：

整精米率=達到完整精米粒平均長度的4/5以上（含4/5）的米粒質量/樣品稻谷質量×100%。

1.2.3 稻米外觀品質

稻米外觀品質性狀的測定參照國家優質稻谷標準：NY/T 593—2002《食用稻品種品質》進行。堊白部分的鑒定使用稻米堊白觀測儀判定。

1.2.4 蒸煮理化指標

直鏈淀粉含量（AC）和膠稠度（GC）的測定方法按中華人民共和國國家標準GB/T 17891—1999《優質稻谷》進行。

1.2.5 稻米淀粉黏滯特性（RVA譜）

采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產的RVA-4型RVA儀進行快速測定，用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套軟件進行分析。

1.2.6 蛋白質含量

稱取1 g精米粉，注入250 mL消化管中，再注入12 mL濃硫酸及7 g K2SO4和 0.8 g CuSO4·5H2O的混合物，420 ℃消化1 h后，用全自動凱氏定氮儀（Kjeltec8400，FOSS公司，丹麥）測定米粉含氮率，再乘以換算系數5.95即為蛋白質含量。

1.2.7 蛋白質組分含量

采用楊靜等的連續提取法[10]，依次用蒸餾水、5% NaCl、70%乙醇和0.2%氫氧化鈉4種溶劑對清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白進行分離提取，然后采用考馬斯亮藍法依次對各組分蛋白含量進行測定，并用凱氏定氮法對殘渣蛋白含量進行測定。

1.3 數據處理及分析

用Microsoft Excel軟件整理數據，用Sigmaplot 10.0繪圖，用DPS 7.05進行統計分析，多重比較的顯著性測驗采用最小顯著差數法（PLSD）進行。

2 結果與分析

2.1 晚播晚栽機插水稻稻米的加工和外觀品質

供試材料在2年試驗中均顯示正常成熟，表明在蘇南地區一定限度的晚播晚栽仍可保證正常的結實生長，但遲播遲栽處理（2016年6月17日、2017年6月17日播期處理）導致產量明顯下降[9]。稻米加工品質決定其商品質量，更多地收到稻米廠家及規模種植經營單位的重視。從表1可以看出，2年晚播晚栽試驗稻米加工品質的變化，隨著播期的推遲，出糙率、精米率和整精米率都表現出下降趨勢，晚播晚栽機插水稻在稻米加工品質上表現出一定劣勢。但從絕對數值來看，下降幅度并不是很大，從整精米率來看，2年試驗分別下降了2.25%和3.42%。2017年6月10日播種處理與6月2日播種處理并未表現出顯著性差異，可見在適當范圍內的晚播晚栽對稻米加工品質不會產生顯著影響。

從表2可以看出，不同播期對機插水稻稻米外觀品質的影響為隨著播期的推遲，稻米堊白粒率、堊白大小、堊白度均有輕度上升趨勢，稻米外觀品質有所變差。但這種變化相對有限，特別是堊白大小變化處理間差異均不顯著，堊白粒率可見少許增加。表明在能夠保證正常成熟的前提下晚播晚栽機插水稻稻米外觀品質變化不是非常明顯，播期的影響有限。

2.2 晚播晚栽機插水稻稻米的蒸煮食味品質

2.2.1 直鏈淀粉含量和膠稠度

從表3可以看出，晚播晚栽對機插水稻稻米直鏈淀粉含量和膠稠度的影響，在晚播晚栽條件下，直鏈淀粉含量下降顯著，膠稠度有變長的趨勢，但未達到顯著水平。從二者表現可見，在晚播晚栽條件下稻米蒸煮食味品質不但不會變劣，還有改善的趨勢，且這種變化隨播期的推遲愈加明顯。這可能與晚播晚栽機插水稻后期在結實生長階段氣溫較低、晝夜溫差變大有一定關系。

2.2.2 稻米蛋白質含量與組分的變化

大米中的蛋白質含量較低，然而對稻米食味品質影響不可忽略，一般認為，稻米蛋白質含量越高，其食味品質越差。從圖1可以看出，不同播期對機插水稻稻米蛋白質含量的影響，隨著播期的推遲，稻米蛋白質含量呈明顯下降趨勢。本試驗測定獲得的稻米總蛋白質含量呈現較高水平，可能與所用品種和儀器調校有關，但處理間趨勢與蛋白質組分的測定結果（表4）一致。

從表4可以看出，不同播期對機插水稻稻米蛋白組分的影響。稻米中4種蛋白質的含量表現為清蛋白<球蛋白<醇溶蛋白<谷蛋白，其中谷蛋白占總蛋白質含量的75%～80%，醇溶蛋白占總蛋白質含量的10%～16%，醇溶蛋白的含量大于清蛋白和球蛋白含量之和。隨播期推遲，稻米中清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白含量均表現出下降趨勢，6月17日最晚播期比6月3日最早播期分別下降了7.41%、4.26%、3.20%、4.16%，可見播期推遲對稻米清蛋白含量影響最大，其次為球蛋白和谷蛋白，而對醇溶蛋白影響相對較小。稻米蛋白質含量的下降有利于稻米食味品質的改善，表明晚播晚栽機插水稻對稻米食味品質的影響趨于有利。

2.3 稻米淀粉RVA譜特征值

淀粉是稻米中最主要的組成部分，除了直鏈、支鏈淀粉的含量差異外，淀粉鏈長、分支度和結晶特征等均可對稻米蒸煮和食味品質造成顯著影響，最直觀地表現為淀粉的糊化特征。晚播晚栽機插水稻稻米淀粉糊化特征值（RVA譜）的變化情況見表5。在正常成熟的前提下，隨播栽期的推遲，一定程度上提高了機插水稻稻米淀粉的最高黏度、熱漿黏度、崩解值和最終黏度，并降低了消減值、峰值時間和糊化溫度。一般而言，最高黏度大、崩解值大、消減值的絕對值小，稻米的蒸煮和食味品質較好。表明晚播晚栽一定程度上提升了稻米在蒸煮過程中淀粉的糊化特性，從而利于改善稻米的蒸煮和食味品質。

3 討論與結論

3.1 晚播晚栽機插水稻稻米品質的變化及其機制

隨著消費者對稻米品質要求的日益提高，水稻生產從重視產量向產量和稻米品質協同提高轉變已成為必然趨勢，發展優質水稻生產也迫在眉睫[11-14]。針對晚播晚栽機插水稻，同樣需要對稻米品質的變化進行客觀評價。江蘇省機插水稻一般以在6月20日前移栽為宜，在生產中要求杜絕7月移栽。晚播晚栽機插水稻帶來的實質性變化是開花期和成熟期的推遲，因而帶來籽粒結實溫光條件的差異，而針對稻米品質而言，更為關鍵的應該是溫度變化導致的品質差異。

稻米品質存在很多衡量指標，但日常接觸最為密切的還是商家最為關心的商品品質和消費者最為關心的蒸煮食味品質，前者以加工和外觀品質為關鍵指標，后者則較為復雜，以人的適口性評價最為客觀，但膠稠度和淀粉的糊化特征等指標與之關系密切。播期對稻米加工和外觀品質的影響結論尚不一致，趙慶勇等研究表明，江蘇省5個不同生態類型的粳稻品種隨著播期的推遲，稻米的加工品質均下降[7]。邢志鵬等研究表明，機插方式下的粳型超級稻和秈粳交水稻推遲播期可以改善其加工品質[15]。在適宜播期內，堊白粒率和堊白度隨著播期的推遲表現出下降趨勢，稻米外觀品質得到改善[16-17]。而較遲的播期范圍內，其堊白粒率和堊白度會隨著播期的推遲而增加，導致外觀品質劣化[7]。朱鎮等則認為，隨著播期的推遲，籽粒堊白率、堊白度呈曲線變化[18]。本研究顯示，晚播晚栽機插水稻出糙率、精米率和整精米率都表現出一定的下降，稻米加工品質也有輕微變差趨勢，稻米堊白粒率和堊白度也表現出小幅上升趨勢，表明晚播晚栽機插水稻在稻米加工品質和外觀品質方面具有一定的劣勢。針對蒸煮食味品質，多數研究顯示，播期的推遲會導致直鏈淀粉含量下降[17]，其主要原因是抽穗后6～15 d的相對高溫會提高直鏈淀粉含量[19]。但也有直鏈淀粉含量隨播期推遲呈增加趨勢的報告[20]。羅科等認為，稻米膠稠度在不同播期內沒有多大的差異[21]。本研究結果表明，晚播晚栽機插水稻稻米直鏈淀粉含量有一定程度的下降，蛋白質含量則呈顯著下降趨勢，膠稠度則明顯變長，顯示晚播晚栽機插水稻稻米食味品質有明顯改善的趨勢。對稻米淀粉RVA譜特征的分析也進一步驗證了這一現象。這與已有的遲播影響稻米蒸煮品質的研究報道有一定出入[22]。

已有研究表明，水稻的灌漿結實適宜溫度一般在22～25 ℃，在相對較低的溫度和較大的晝夜溫差條件下灌漿成熟，能夠獲得更好的稻米品質。本試驗條件下，江蘇省南部晚播晚栽機插水稻在結實成熟期間的溫度變化正好符合了這一溫度變化，而且能夠維持稻穗大部分籽粒正常成熟，因而可以一定程度上改善稻米蒸煮和食味品質。但從籽粒充實的角度來看，稻穗中上部強勢粒的充實應該不受影響甚至有所改善，但因成熟后期環境氣溫的降低，可能有少部分的稻穗下部弱勢粒充實未能完全，較正常播栽期機插水稻有所劣化，稻米加工和外觀品質的變劣趨勢也正是因為這部分弱勢粒充實的變差所致。綜上所述，晚播晚栽機插水稻稻米品質的影響機制見圖2。

3.2 晚播晚栽機插水稻產量與品質的協同調控

對于晚播晚栽機插水稻的產量變化特征，本研究系列已進行專文報告[9]，結果顯示，機插水稻晚播晚栽處理產量出現一定程度的下降，主要原因是穗數和每穗粒數有所降低，但2年的試驗均可看出，晚播晚栽處理的產量下降幅度并不是很大，均在5%以內，表明在蘇南地區晚播晚栽依然可以獲得較高的產量，這可能也是多年來該地區晚播晚栽現象依然有較多存在的根本原因。通過采用較高移栽密度，促進前期早發，適當減少中后期肥料，改善結實期生長條件，可獲得相對較好的產量和生產效率。本研究為同一試驗稻米品質的測定結果，表明晚播晚栽機插水稻在加工品種和外觀品質上有小幅下降，但蒸煮和食味品質明顯改善，因此從稻米品質調優的角度出發，晚播晚栽機插水稻應更加關注稻米外觀和加工品質的改善，以提高其商品價值。事實上，晚播晚栽機插水稻稻米外觀品質的劣化，與結實后期稻穗下部弱勢籽粒灌漿生長條件變差、籽粒充實物質供應不足有密切關系，提高結實期物質生產能力，即能改善稻米外觀品質的物質基礎。因此，改善晚播晚栽機插水稻群體結實期的物質生產能力，是提升其稻米品質的關鍵。從這一角度出發，針對晚播晚栽機插水稻構建的高產高效栽培對策，與構建其優質稻米生產群體在本質上是一致的，這與一般的高產與優質存在必然矛盾的看法不同，對一般水稻高產和優質協同形成的研究也有一定的參考價值。另一方面，通過適宜的栽培調控，獲得晚播晚栽機插水稻產量和品質的協同提高，是提升機插水稻應對不利氣候因素并穩產保優的重要途徑，也能成為稻麥兩熟地區保障稻麥周年生產能力的必要補充。

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