邢志鵬 朱 明 吳 培 錢海軍 曹偉偉 胡雅杰 郭保衛(wèi) 魏海燕 許 軻 霍中洋 戴其根 張洪程

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稻麥兩熟制條件下缽苗機(jī)插方式對不同類型水稻品種米質(zhì)的影響

邢志鵬 朱 明 吳 培 錢海軍 曹偉偉 胡雅杰 郭保衛(wèi) 魏海燕 許 軻 霍中洋 戴其根 張洪程*

揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)部長江流域稻作技術(shù)創(chuàng)新中心/ 江蘇省作物遺傳生理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育點(diǎn), 江蘇揚(yáng)州225009

為探明缽苗機(jī)插方式在稻麥兩熟地區(qū)對水稻米質(zhì)性狀的影響及其品種類型間差異, 本文以常規(guī)粳稻、雜交秈稻和秈粳交水稻為材料, 比較了缽苗機(jī)插、毯苗機(jī)插和機(jī)械直播3種種植方式在稻麥兩熟制高產(chǎn)栽培條件下的稻米加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)特性變化及其品種類型間差異。結(jié)果表明, 缽苗機(jī)插的整精米率比毯苗機(jī)插和機(jī)械直播分別提高1.6%和4.9% (<0.05), 整精米產(chǎn)量分別提高7.8%和25.9% (<0.05), 改善了稻米加工品質(zhì); 與毯苗機(jī)插和機(jī)械直播相比, 缽苗機(jī)插的稻米堊白米率、堊白面積和堊白度顯著增加, 對稻米外觀品質(zhì)有不利影響, 但缽苗機(jī)插精米蛋白質(zhì)含量較高, 有利于稻米營養(yǎng)品質(zhì)的改良, 其精米蛋白質(zhì)產(chǎn)量分別比毯苗機(jī)插和機(jī)械直播提高8.7%和28.0%; 3種種植方式相比, 缽苗機(jī)插稻米蒸煮食味品質(zhì)表現(xiàn)出一定程度的變優(yōu)趨勢, 其中, 稻米直鏈淀粉含量、消減值和糊化溫度呈缽苗機(jī)插<毯苗機(jī)插<機(jī)械直播的趨勢, 膠稠度、峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度和崩解值呈缽苗機(jī)插>毯苗機(jī)插>機(jī)械直播的趨勢; 食味值于種植方式間無顯著差異, 呈秈粳交水稻和常規(guī)粳稻缽苗機(jī)插<毯苗機(jī)插<機(jī)械直播, 雜交秈稻毯苗機(jī)插>缽苗機(jī)插>機(jī)械直播的趨勢。由此得出, 缽苗機(jī)插不僅能增加稻谷產(chǎn)量, 還能改善部分稻米品質(zhì)特征, 是稻麥兩熟地區(qū)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)水稻生產(chǎn)的潛力型機(jī)械化種植方式。

水稻; 稻麥兩熟; 機(jī)械化種植; 缽苗機(jī)插; 產(chǎn)量; 米質(zhì)

全程機(jī)械化水稻生產(chǎn), 能有效解放勞動(dòng)力, 提升作業(yè)質(zhì)量, 實(shí)現(xiàn)節(jié)本、增效和穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn), 對保障國家糧食安全意義重大, 是未來稻作發(fā)展的方向[1-2]。機(jī)械化播栽是實(shí)現(xiàn)水稻全程機(jī)械化生產(chǎn)的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題[3]。在中國南方稻區(qū), 針對稻作生態(tài)區(qū)糧食生產(chǎn)特點(diǎn)與水稻機(jī)械化播栽于實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)難題, 科研工作者通過多年的探索與創(chuàng)新, 在水稻機(jī)械化播栽技術(shù)的研究與應(yīng)用方面取得了突破性進(jìn)展。以長江下游稻麥兩熟地區(qū)為例, 水稻機(jī)械化種植面積逐年擴(kuò)大, 已基本形成了毯苗機(jī)插、機(jī)械直播和缽苗機(jī)插等三套機(jī)械化播栽方式與配套栽培管理技術(shù)[4-5]。缽苗機(jī)插是采用高性能缽苗插秧機(jī)將缽育壯苗有序栽植入大田的省工、增效的機(jī)械化種植方式。多年多點(diǎn)的實(shí)踐證明, 稻麥兩熟地區(qū)缽苗機(jī)插水稻生產(chǎn)具有播種時(shí)間早、秧苗質(zhì)量高、秧齡彈性大和栽插幾乎無植傷等諸多優(yōu)點(diǎn), 有利于提前水稻生育進(jìn)程、改善植株生長環(huán)境、培育壯稈大穗、構(gòu)建高質(zhì)量群體, 實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)[5-8]。前人研究認(rèn)為, 缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播顯著提高水稻產(chǎn)量6%和19%以上, 是稻麥兩熟地區(qū)較優(yōu)的水稻高產(chǎn)、高效種植模式[7-8]。

近年來, 隨著人民生活水平的提高和稻米市場的開放, 人們對稻米品質(zhì)的要求越來越高, 優(yōu)質(zhì)稻米更具市場競爭力, 倍受廣大消費(fèi)者的青睞[9]。高產(chǎn)、提質(zhì)逐步成為水稻生產(chǎn)的重點(diǎn)和科學(xué)研究的熱點(diǎn)。稻米品質(zhì)受遺傳因素[10]、環(huán)境條件[11-13]和耕作栽培管理措施[14-19]的共同作用。其中, 稻米品質(zhì)于播栽方式之間差異明顯, 與播栽方式能調(diào)節(jié)水稻生育進(jìn)程、改變水稻生長環(huán)境、影響水稻“源庫流”特征、改變籽粒灌漿特性等密切相關(guān)[9,20-24]。近年來, 隨著農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移和科技的應(yīng)用, 水稻機(jī)械化種植技術(shù)發(fā)展迅速, 并呈多元化趨勢, 而關(guān)于高產(chǎn)栽培條件下不同機(jī)械化種植方式水稻米質(zhì)特性差異的系統(tǒng)研究目前較少。缽苗機(jī)插有助于改善水稻生長環(huán)境, 有利于挖掘水稻產(chǎn)量優(yōu)勢, 應(yīng)用推廣面積不斷擴(kuò)大。關(guān)于缽苗機(jī)插, 前人研究多集中于水稻產(chǎn)量特征、光合物質(zhì)生產(chǎn)特性及配套高產(chǎn)栽培技術(shù), 而能否實(shí)現(xiàn)稻麥兩熟地區(qū)水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)生產(chǎn)亟待科學(xué)評價(jià)分析。為此, 本試驗(yàn)立足于長江下游稻麥兩熟地區(qū), 系統(tǒng)地比較研究高產(chǎn)栽培模式下缽苗機(jī)插、毯苗機(jī)插和機(jī)械直播方式水稻加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、食味值和淀粉RVA譜等米質(zhì)性狀指標(biāo), 以期探明不同機(jī)械化種植方式下水稻米質(zhì)特征, 為缽苗機(jī)插高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)的研發(fā)及技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用提供理論參考及數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2014—2015年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院校外試驗(yàn)基地江蘇省興化市釣魚鎮(zhèn)進(jìn)行。該地位于江淮之間, 江蘇里下河腹部, 屬于北亞熱帶濕潤氣候區(qū), 年平均溫度15℃左右, 年日照時(shí)數(shù)2305.6 h左右, 年降水量1024.8 mm左右, 無霜期227 d左右。試驗(yàn)地前茬為小麥, 2年均產(chǎn)6.8 t hm–2, 小麥?zhǔn)斋@后秸稈全量還田。土壤地力中等, 為勤泥土, 質(zhì)地黏性。2年0~20 cm土層含有機(jī)質(zhì)26.8 g kg–1和27.6 g kg–1、全氮1.9 g kg–1和1.7 g kg–1、速效磷14.2 mg kg–1和13.6 mg kg–1、速效鉀148.9 mg kg–1和156.6 mg kg–1。

試驗(yàn)材料包括常規(guī)粳稻(南粳9108和武運(yùn)粳27)、秈粳交水稻(甬優(yōu)2640和甬優(yōu)1640)和雜交秈稻(新兩優(yōu)6380和II優(yōu)084), 各處理水稻主要生育期列于表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與管理措施

在長江下游稻麥兩熟制條件下, 根據(jù)生產(chǎn)地小麥常年收獲時(shí)間, 各機(jī)械種植方式生產(chǎn)特點(diǎn), 以及水稻及時(shí)搶播搶栽的要求, 分別設(shè)計(jì)缽苗機(jī)插、毯苗機(jī)插和機(jī)械直播方式下具有當(dāng)?shù)卮竺娣e生產(chǎn)代表性的水稻播栽期, 并根據(jù)高產(chǎn)栽培要求, 充分發(fā)揮各種植方式下水稻產(chǎn)量潛力, 配套適宜的高產(chǎn)管理技術(shù)措施。

表1 不同機(jī)械化種植方式水稻主要生育期及灌漿結(jié)實(shí)期溫光因子的差異

MT: mechanical transplanting with pothole seedlings; MC: mechanical transplanting with carpet seedlings; MD: mechanical direct seeding.

缽苗機(jī)插采用448缽孔狀硬盤育秧。兩年均于5月18日播種, 常規(guī)粳稻每孔播種4粒, 秈粳交水稻和雜交秈稻每孔播種3粒, 旱育壯秧。一葉一心期間苗, 保證常規(guī)粳稻每孔3株苗, 秈粳交水稻和雜交秈稻每孔2苗。于6月15日機(jī)械移栽, 栽插行株距33.0 cm × 12.0 cm。

毯苗機(jī)插采用盤式塑料軟盤育秧。兩年均于5月28日播種, 常規(guī)粳稻每盤播種120 g, 秈粳交水稻和雜交秈稻每盤播種90 g, 旱育壯秧。6月15日機(jī)械移栽, 栽插行株距30.0 cm × 13.3 cm, 移栽后定苗至常規(guī)粳稻每穴3株, 秈粳交水稻和雜交秈稻每穴2株。

機(jī)械直播兩年均于6月13日機(jī)械條播, 行距30 cm。一葉一心期人工定苗至常規(guī)粳稻90×104hm–2,秈粳交水稻和雜交秈稻60×104hm–2。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì), 機(jī)械種植方式為主區(qū), 水稻品種為裂區(qū), 小區(qū)間用塑料薄膜包埂隔離, 保證單獨(dú)肥水管理。每小區(qū)面積30 m2, 3次重復(fù)。

對于常規(guī)粳稻和秈粳交水稻每公頃施純氮270 kg, 雜交秈稻為225 kg?；省梅痔Y肥∶穗肥=3∶3∶4, 分蘗肥于分蘗初期施用, 穗肥于倒四葉期和倒二葉期分2次等量施用。磷肥一次性基施, 總施P2O5135 kg hm–2。鉀肥分別作基肥和促花肥等量施入, 總施K2O 270 kg hm–2。水分管理及病蟲草害防治按照高產(chǎn)栽培要求實(shí)施。

1.3 測定內(nèi)容與分析方法

1.3.1 實(shí)產(chǎn) 于各小區(qū)中央收割8 m2水稻, 測定水分, 去除雜質(zhì), 核算實(shí)產(chǎn)。

1.3.2 稻米品質(zhì) 收獲各小區(qū)水稻后脫粒、風(fēng)干, 室內(nèi)貯藏3個(gè)月, 用NP-4350型風(fēng)選機(jī)風(fēng)選, 混勻取樣3份, 樣品重130.0 g, 參照中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T17891-1999 優(yōu)質(zhì)稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、粒長、粒寬、長寬比、堊白米率、堊白面積、堊白度、透明度、膠稠度等。其中粒型指標(biāo)和外觀品質(zhì)指標(biāo)采用萬深SC-E大米外觀品質(zhì)檢測儀測定。采用瑞典FOSS TECATOR公司生產(chǎn)的近紅外谷物分析儀(Infrared 1241 grain analyzer)測定精米的蛋白質(zhì)含量和直鏈淀粉含量[25]。

1.3.3 食味值(食味綜合值) 采用日本佐竹公司生產(chǎn)的STA 1A米飯食味計(jì)測定。

1.3.4 稻米淀粉黏滯特性 采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司生產(chǎn)的Super3型RVA (Rapid Viscosity-Analyzer)快速測定淀粉譜黏滯特性, 按照AACC (美國谷物化學(xué)家協(xié)會)規(guī)程(1995-61-02)和RACI標(biāo)準(zhǔn)方法操作, 用TWC (Thermal Cycle for Windows)配套軟件分析。RVA譜特征值包括峰值黏度(peak viscosity)、熱漿黏度(trough viscosity)、最終黏度(final viscosity)、崩解值(breakdown, 峰值黏度?熱漿黏度)、消減值(setback, 最終黏度?峰值黏度)、峰值黏度時(shí)間(peak time)和起始糊化溫度(pasting temperature)等。

1.3.5 溫光資料 灌漿結(jié)實(shí)期間的逐日最高溫度、最低溫度、平均溫度、日照時(shí)數(shù)等資料取自試驗(yàn)基地所在地市氣象站釣魚氣象災(zāi)害監(jiān)測站(表1)。

1.4 數(shù)據(jù)計(jì)算與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2013處理數(shù)據(jù), 運(yùn)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要米質(zhì)性狀的總體變異

由表2可見, 稻米糙米率、精米率、蛋白質(zhì)含量、各產(chǎn)量指標(biāo)和粒寬在不同年份間的差異達(dá)顯著或極顯著水平。除食味值外, 其他品質(zhì)性狀及各產(chǎn)量指標(biāo)于種植方式間差異顯著或極顯著。水稻主要米質(zhì)性狀及產(chǎn)量指標(biāo)于水稻品種間的差異均達(dá)極顯著水平。各產(chǎn)量指標(biāo)、堊白米率、堊白度和食味值于種植方式和品種二因子互作上差異達(dá)顯著或極顯著水平。說明稻米主要品質(zhì)性狀于年度間有較大差異, 除受水稻自身遺傳特性的影響外, 還受到種植方式的明顯影響。

2.2 加工品質(zhì)

由表3可見, 水稻加工品質(zhì)受種植方式影響明顯, 其中整精米率的變異系數(shù)1.8%~3.6%, 大于精米率的0.4%~1.2%和糙米率的0.2%~0.8%, 說明整精米率受種植方式的影響大于精米率和糙米率。除南粳9108糙米率于種植方式間差異不顯著外, 其他水稻的糙米率、精米率和整精米率于種植方式間差異顯著, 表現(xiàn)為缽苗機(jī)插>毯苗機(jī)插>機(jī)械直播的趨勢。數(shù)據(jù)顯示, 除2014年甬優(yōu)1640整精米率外, 缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播提高稻谷整精米率0.4%~4.3%和3.6%~5.7%。說明與機(jī)械直播和毯苗機(jī)插相比, 缽苗機(jī)插稻加工品質(zhì)較優(yōu)。

缽苗機(jī)插的水稻產(chǎn)量、糙米產(chǎn)量、精米產(chǎn)量和整精米產(chǎn)量均顯著高于毯苗機(jī)插和機(jī)械直播。其中, 缽苗機(jī)插的整精米產(chǎn)量比毯苗機(jī)插和機(jī)械直播分別高4.6%~12.9%和19.5%~32.6%。供試秈粳交水稻和雜交秈稻的各產(chǎn)量指標(biāo)于種植方式間的變異系數(shù)大于常規(guī)粳稻, 說明秈粳交水稻和雜交秈稻的各產(chǎn)量指標(biāo)受種植方式的影響更大。秈粳交水稻配套缽苗機(jī)插的各產(chǎn)量指標(biāo)高于其他處理。

表2 不同機(jī)械化種植方式水稻主要米質(zhì)性狀的方差分析

*和**分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。

*and**were significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. PP: planting pattern; BRR: brown rice rate; MRR: milled rice rate; HRR: head rice rate; BRY: brown rice yield; MRY: milled rice yield; HRY: head rice yield; PC: protein content; PY: protein yield; L/W: length/width; CGR: chalky grain rate; CS: chalkiness size; CD: chalkiness degree; AC: amylose content; GC: gel consistency; TQ: taste quality.

表3 不同機(jī)械化種植方式對水稻加工品質(zhì)的影響

(續(xù)表3)

標(biāo)記不同小寫字母的數(shù)值在0.05水平差異顯著?？s寫同表1和表2。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. The abbreviations are the same as those in Table 1 and Table 2.

2.3 外觀品質(zhì)

由表4分析, 與機(jī)械直播和毯苗機(jī)插相比, 缽苗機(jī)插的整米粒長呈縮短趨勢, 粒寬呈增粗趨勢, 長寬比呈減小趨勢。說明缽苗機(jī)插稻整米較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播呈變短圓趨勢。

稻米堊白米率、堊白面積和堊白度于種植方式間差異較大, 變異系數(shù)在7.2%~56.6%之間, 其中堊白度于種植方式間的變異系數(shù)大于堊白面積和堊白米率, 說明堊白度受種植方式的影響更大(表4)。從水稻堊白米率和堊白面積的變異系數(shù)分析, 供試秈粳交水稻和雜交秈稻的堊白面積受種植方式的影響大于堊白米率, 常規(guī)粳稻堊白米率受種植方式的影響大于堊白面積。在種植方式的影響下, 缽苗機(jī)插稻的堊白米率、堊白面積和堊白度大于毯苗機(jī)插和機(jī)械直播, 差異顯著。說明缽苗機(jī)插稻米外觀品質(zhì)變劣。根據(jù)堊白度等級劃分, 供試稻米在缽苗機(jī)插和毯苗機(jī)插方式下屬堊白度3級, 在機(jī)械直播方式下屬堊白度2級。

由表4分析, 種植方式對甬優(yōu)2640、南粳9108和武運(yùn)粳27品種的透明度影響較大, 機(jī)械直播稻米的透明度較缽苗機(jī)插和毯苗機(jī)插等級提升, 說明機(jī)械直播方式下稻米更加晶亮。

表4 不同機(jī)械化種植方式對水稻外觀品質(zhì)的影響

標(biāo)記不同小寫字母的數(shù)值在0.05水平差異顯著?？s寫同表1和表2。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. The abbreviations are the same as those in Table 1 and Table 2.

2.4 蒸煮食味和營養(yǎng)品質(zhì)

由表5分析, 各稻米直鏈淀粉含量均表現(xiàn)為缽苗機(jī)插最低, 毯苗機(jī)插其次, 機(jī)械直播方式最高, 其中秈粳交水稻和常規(guī)粳稻的直鏈淀粉含量于種植方式間差異不顯著, 雜交秈稻的直鏈淀粉含量于缽苗機(jī)插和機(jī)械直播方式間差異顯著。稻米直鏈淀粉含量于種植方式間的變異系數(shù)為1.3%~4.0%, 其中雜交秈稻直鏈淀粉含量于種植方式間的變異系數(shù)大于秈粳交水稻和常規(guī)粳稻, 說明雜交秈稻直鏈淀粉含量受種植方式影響較大。膠稠度與直鏈淀粉含量表現(xiàn)趨勢相反, 缽苗機(jī)插稻膠稠度長于毯苗機(jī)插和機(jī)械直播, 機(jī)械直播稻膠稠度最短。綜上說明, 缽苗機(jī)插稻米的蒸煮食味品質(zhì)較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播方式呈變優(yōu)趨勢。

稻米蛋白質(zhì)含量與蛋白質(zhì)產(chǎn)量表現(xiàn)趨勢一致, 均以缽苗機(jī)插最大, 機(jī)械直播最小, 毯苗機(jī)插居于二者之間(表5)。缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插分別提高稻米蛋白質(zhì)含量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量0.3%~4.3%和5.3%~12.3%,較機(jī)械直播提高2.5%~7.7%和22.8%~35.0%。說明缽苗機(jī)插改善了稻米營養(yǎng)品質(zhì)。

除2014年機(jī)械直播武運(yùn)粳27食味值顯著高于毯苗機(jī)插和缽苗機(jī)插外, 秈粳交水稻和常規(guī)粳稻的食味值均以機(jī)械直播較高, 毯苗機(jī)插和缽苗機(jī)插較低, 但差異不顯著(表5)。除2015年II優(yōu)084食味值外, 雜交秈稻的食味值于機(jī)械直播方式下顯著低于毯苗機(jī)插和缽苗機(jī)插。進(jìn)一步分析食味評分參數(shù)發(fā)現(xiàn), 秈粳交水稻外觀評分于機(jī)械直播方式下顯著高于毯苗機(jī)插和缽苗機(jī)插, 口感評分于種植方式間差異不顯著。常規(guī)粳稻的外觀和口感評分均于機(jī)械直播方式下顯著高于毯苗機(jī)插和機(jī)械直播。雜交秈稻的外觀和口感評分于種植方式間差異不顯著。

表5 不同機(jī)械化種植方式對水稻蒸煮食味和營養(yǎng)品質(zhì)的影響

(續(xù)表5)

標(biāo)記不同小寫字母的數(shù)值在0.05水平差異顯著?？s寫同表1和表2。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. The abbreviations are the same as those in Table 1 and Table 2.

2.5 水稻淀粉RVA譜特征

表6的方差分析表明, 水稻淀粉RVA譜特征值熱漿黏度于年度間差異極顯著。除峰值黏度時(shí)間外, 其余特征值于種植方式間差異極顯著。所有特征值均于品種間差異極顯著。熱漿黏度、峰值黏度時(shí)間和糊化溫度于種植方式和品種二因子互作上差異極顯著。表明種植方式對水稻淀粉RVA譜特征具有調(diào)節(jié)作用。

從稻米淀粉RVA譜特征值于種植方式間的變異系數(shù)分析, 峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度和消減值受種植方式的影響均較大, 而峰值黏度時(shí)間和糊化溫度受種植方式影響較小, 其中消減值受種植方式的影響明顯大于其他特征值(表6)。受種植方式的影響, 與缽苗機(jī)插和毯苗機(jī)插相比, 機(jī)械直播減小了水稻淀粉RVA譜特征值峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度, 增大了消減值和糊化溫度, 差異顯著。峰值黏度時(shí)間于種植方式間無明顯規(guī)律, 差異不顯著。多數(shù)研究認(rèn)為, 水稻淀粉RVA譜特征值峰值黏度高、崩解值大、消減值小, 則米飯質(zhì)地較優(yōu)[26-27]。由此推斷, 缽苗機(jī)插與毯苗機(jī)插和機(jī)械直播相比, 優(yōu)化了水稻淀粉RVA譜特征值, 改善了稻米蒸煮食味品質(zhì)。

表6 不同機(jī)械化種植方式對水稻淀粉RVA譜特性的影響

(續(xù)表6)

標(biāo)記不同小寫字母的數(shù)值在0.05水平差異顯著。*和**分別表示在0.05和0.01水平差異顯著, ns表示差異不顯著?？s寫同表1和表2。

Values followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. * and ** were significant difference at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The “ns” was not significant. Abbreviations are the same as those in Table 1 and Table 2.

3 討論

雖然遺傳基因?qū)Φ久灼焚|(zhì)的調(diào)控具有決定性作用, 但稻作生態(tài)區(qū)氣候資源, 土壤環(huán)境, 耕作、栽培、管理措施, 收獲時(shí)期, 及產(chǎn)后晾曬、加工技術(shù)等亦影響稻米品質(zhì)性狀[9-24]。前人研究認(rèn)為, 播栽方式對水稻生長影響明顯。水稻的生育進(jìn)程, 抽穗期群體結(jié)構(gòu), 灌漿結(jié)實(shí)期氣候資源、光合物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)特征、籽粒灌漿動(dòng)態(tài), 成熟收獲時(shí)期均于播栽方式間差異顯著, 這些均會影響稻米品質(zhì)[9,20-24]。

3.1 加工品質(zhì)

稻米加工品質(zhì)優(yōu)劣、出米率高低與稻谷充實(shí)狀況緊密相關(guān)[28-29]。研究認(rèn)為, 水稻有效灌漿時(shí)間長, 灌漿速率平穩(wěn)稍慢, 則籽粒充實(shí)度較好, 米粒的耐磨性增強(qiáng), 稻谷出米率提高, 加工品質(zhì)變優(yōu), 而灌漿速率過快或過慢, 有效灌漿時(shí)間過短, 均不利于籽粒充實(shí), 降低稻米加工品質(zhì)[29-30]。因此, 影響水稻生育后期籽粒灌漿的因子, 如抽穗期群體結(jié)構(gòu)、葉片光合性能和灌漿結(jié)實(shí)期氣候環(huán)境等均會間接影響稻米加工品質(zhì)。郭保衛(wèi)等[20]研究認(rèn)為, 相同擺拋栽方式下二連孔和三連孔育秧方式較單孔方式稻谷的加工品質(zhì)優(yōu), 與其植株群體透光率大, 葉片衰老慢, 灌漿結(jié)實(shí)期干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)量大有關(guān)。周培南等[32]發(fā)現(xiàn), 適宜的寬行距有利于莖生葉片伸展與透光, 促進(jìn)葉片光合生產(chǎn)效率, 增強(qiáng)根系活力的同時(shí)提高結(jié)實(shí)率和千粒重, 有助于改善稻米加工品質(zhì)。本研究中, 缽苗機(jī)插稻米加工品質(zhì)和各品質(zhì)產(chǎn)量指標(biāo)均顯著優(yōu)于毯苗機(jī)插和機(jī)械直播, 說明缽苗機(jī)插稻出米率較高, 經(jīng)濟(jì)效益也較好。這可能與缽苗機(jī)插稻適宜的寬行距(33 cm)利于抽穗期構(gòu)建較優(yōu)的水稻群體結(jié)構(gòu), 及灌漿結(jié)實(shí)期缽苗機(jī)插稻具有高效的光合物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運(yùn)、緩慢的葉片衰老及較強(qiáng)的根系活力有關(guān)[5-8]。

Hak[31]的粳稻品種人工控溫試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度由20℃升至30℃時(shí), 稻米整精米率降幅達(dá)20%~30%。朱碧巖等[33]認(rèn)為, 水稻齊穗后20 d內(nèi)的溫度是影響加工品質(zhì)的主導(dǎo)因子?；糁醒蟮萚21]報(bào)道, 手栽、機(jī)插和直播方式間水稻灌漿結(jié)實(shí)期氣候條件不同, 整精米率與灌漿結(jié)實(shí)期的日平均溫度、日最高溫度和日最低溫度呈負(fù)相關(guān)。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 稻麥兩熟地區(qū)高產(chǎn)栽培模式下, 缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播提前水稻生育進(jìn)程, 提高灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度、日最高溫度和日最低溫度等氣候指標(biāo)(表1), 這些均有利于改善水稻灌漿環(huán)境, 充實(shí)稻谷, 提高籽粒成熟度及稻米加工品質(zhì)[13,21]。

前人研究認(rèn)為, 提早水稻播期不利于整精米率提高[14-15]。而本試驗(yàn)中與毯苗機(jī)插和機(jī)械直播相比, 缽苗機(jī)插能同時(shí)提前水稻播期和提高水稻整精米率, 這可能與播期提前對整精米率的負(fù)效應(yīng)小于缽苗機(jī)插促進(jìn)籽粒灌漿充實(shí)對整精米率的正效應(yīng)有關(guān), 綜合兩方面的效應(yīng), 整精米率于缽苗機(jī)插方式下顯著提高。

本試驗(yàn)中, 缽苗機(jī)插稻整米的長寬比顯著小于機(jī)械直播方式, 并且稻米的粒長與粒寬雖于種植方式間差異不顯著, 但表現(xiàn)出缽苗機(jī)插稻整米粒型較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播呈變短粗趨勢, 這也可為缽苗機(jī)插稻米整精米率較高作佐證, 因?yàn)槎檀值拿琢Ｔ跈C(jī)械加工時(shí)更不易斷裂[34]。前人研究較為一致地認(rèn)為, 稻米粒型主要受遺傳因素影響, 環(huán)境生態(tài)因素對其影響很小[13]。而本試驗(yàn)方差分析顯示, 稻米粒長、粒寬和長寬比于種植方式間差異均達(dá)到極顯著水平, 并且在年份間的方差變異值也較大, 甚至超過了對環(huán)境敏感的堊白的方差變異值, 這可能與供試秈粳交水稻和常規(guī)粳稻品種的長寬比相對較小, 一些相對微小的差異就能達(dá)到統(tǒng)計(jì)上的顯著水平有關(guān)。

3.2 外觀品質(zhì)

堊白是稻米胚乳中不透明的部分, 受諸多因素的共同作用。本研究中稻米堊白于年份之間的方差效應(yīng)不顯著, 與前人認(rèn)為的環(huán)境效應(yīng)對外觀品質(zhì)影響顯著的觀點(diǎn)不一致[13], 其可能原因?yàn)榉N植方式對稻米堊白影響的方差效應(yīng)值很大, 在這種情況下, 年份間的方差效應(yīng)值就相對很小。

種植方式對稻米堊白米率、堊白面積等外觀品質(zhì)指標(biāo)作用顯著, 其通過改變水稻群體結(jié)構(gòu)作用于“源庫流”的協(xié)調(diào)性, 同時(shí)調(diào)節(jié)灌漿結(jié)實(shí)期氣候條件來調(diào)控灌漿特性, 影響胚乳細(xì)胞發(fā)育與結(jié)構(gòu)形成、淀粉體的大小與排列及光合物質(zhì)的分配, 從而產(chǎn)生外觀品質(zhì)差異[28-29,35]。劉利等[22]發(fā)現(xiàn), 雜交稻于不同播栽方式下堊白面積和堊白度均表現(xiàn)為機(jī)插>手栽>機(jī)直播, 機(jī)插和機(jī)直播差異顯著。王在滿等[9]立足多個(gè)生態(tài)稻區(qū)研究機(jī)械種植方式間稻米品質(zhì)差異, 發(fā)現(xiàn)堊白度于機(jī)械穴播和機(jī)械插秧間差異不顯著, 但機(jī)械穴播顯著降低了山東高清地區(qū)稻米堊白米率。孟德龍等[23]發(fā)現(xiàn), 淮北稻區(qū)直播稻堊白率和堊白度低于機(jī)插稻, 遠(yuǎn)低于手栽稻?；糁醒蟮萚21]研究高產(chǎn)栽培模式下種植方式對水稻米質(zhì)影響, 認(rèn)為外觀品質(zhì)于機(jī)插稻和手栽稻間的差異因品種類型而異, 而直播稻的堊白率、堊白面積和堊白度顯著小于機(jī)插秧和手栽稻, 可能與直播稻最大灌漿速率和平均灌漿速率明顯小于機(jī)插和手栽有關(guān)。謝成林等[24]認(rèn)為, 缽苗機(jī)插的堊白米率和堊白度顯著高于毯苗機(jī)插, 可能與缽苗機(jī)插水稻灌漿速率過快有關(guān)。綜上分析, 前人研究較為一致地認(rèn)為直播稻外觀品質(zhì)優(yōu)于其他種植方式。本研究結(jié)果與前人結(jié)果類似, 堊白米率、堊白面積和堊白度均于缽苗機(jī)插方式下最大, 機(jī)械直播最小, 毯苗機(jī)插居于二者之間。缽苗機(jī)插能促進(jìn)籽粒充實(shí), 使籽粒質(zhì)地緊密, 但未能降低堊白, 這可能與種植方式間的播期差異有關(guān)。缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播提早播種10 d和26 d, 而早播提前了水稻抽穗, 提高了灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度, 易形成堊白[13-15]。因此, 改善缽苗機(jī)插水稻外觀品質(zhì), 提升稻米商品價(jià)值, 是研發(fā)缽苗機(jī)插兼顧高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)的重點(diǎn)之一。

稻米堊白受遺傳基因的控制, 但對環(huán)境因素響應(yīng)的敏感度于水稻基因型間差異較大, 因此可以從水稻品種著手, 培育或篩選對環(huán)境因素反應(yīng)遲鈍的基因型水稻品種以減少缽苗機(jī)插稻堊白形成[16,21]。缽苗機(jī)插配套適宜栽培措施能改善稻米外觀品質(zhì)。播期通過調(diào)節(jié)水稻灌漿結(jié)實(shí)期生長環(huán)境, 對改善稻米外觀品質(zhì)作用顯著, 多數(shù)研究認(rèn)為在保證水稻安全孕穗和齊穗的前提下, 晚播可提高稻米外觀品質(zhì)[14-15]。因此探索稻麥兩熟地區(qū)缽苗機(jī)插方式兼顧高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的最適播期亟待科學(xué)定論。氮肥對稻米堊白影響顯著, 但氮肥用量及運(yùn)籌與稻米外觀品質(zhì)的關(guān)系尚無明確定論, 這可能與堊白在遺傳因素和環(huán)境條件共同作用下形成的生理過程較為復(fù)雜有關(guān)[16-18,32]。因此, 缽苗機(jī)插配套因地、因種科學(xué)氮肥管理措施可以實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)提質(zhì)。郭保衛(wèi)等[20]認(rèn)為, 有序擺栽稻作方式能通過改變栽插規(guī)格減少稻米堊白。許鳳英等[19]發(fā)現(xiàn)稀植利于改善稻米外觀品質(zhì), 與水稻群體通風(fēng)透光好、源庫較協(xié)調(diào)、籽粒灌漿更充實(shí)有關(guān)。可見, 合理配置缽苗機(jī)插栽插規(guī)格亦可改善水稻外觀品質(zhì)。

3.3 營養(yǎng)與蒸煮食味品質(zhì)

蛋白質(zhì)含量是衡量稻米營養(yǎng)品質(zhì)的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)含量于缽苗機(jī)插方式下最高, 機(jī)械直播最低, 毯苗機(jī)插居于二者之間, 這可能與缽苗機(jī)插能于稻麥兩熟制條件下提早水稻播種, 提高灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度、日最高溫度和日最低溫度, 及缽苗機(jī)插水稻灌漿結(jié)實(shí)期強(qiáng)的光合物質(zhì)生產(chǎn)和籽粒灌漿特性有關(guān)[5-7,13-15,21]。水稻蛋白質(zhì)產(chǎn)量變化與稻米蛋白質(zhì)含量變化趨勢一致。綜上說明, 稻麥兩熟地區(qū)機(jī)械直播稻米營養(yǎng)品質(zhì)下降, 不利于以稻米為主糧的人攝取營養(yǎng), 或在獲取同等營養(yǎng)的情況下, 需要消耗更多的大米。

直鏈淀粉含量和膠稠度與米飯的黏性、硬度等關(guān)系密切, 是間接評價(jià)稻米蒸煮食味品質(zhì)的重要參數(shù)。多數(shù)研究認(rèn)為, 直鏈淀粉含量與稻米蒸煮食味品質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān), 膠稠度與蒸煮食味品質(zhì)呈顯著正相關(guān)[13]。針對于稻麥兩熟地區(qū), 霍中洋等[21]研究里下河稻區(qū)種植方式對稻米蒸煮食味品質(zhì)的影響, 發(fā)現(xiàn)稻米直鏈淀粉含量年度間均表現(xiàn)為直播、機(jī)插、手栽依次減少的趨勢, 不同種植方式間差異除淮稻9號和連粳6號不顯著外其他6個(gè)水稻品種差異顯著, 膠稠度表現(xiàn)直播<機(jī)插<手栽趨勢, 不同種植方式間差異除南粳44外均不顯著。孟德龍等[23]研究淮北稻區(qū)稻米蒸煮食味品質(zhì)對種植方式的響應(yīng), 發(fā)現(xiàn)直鏈淀粉含量表現(xiàn)為直播>機(jī)插>手栽, 膠稠度呈直播<機(jī)插<手栽趨勢, 差異顯著。謝成林等[24]研究認(rèn)為, 缽苗機(jī)插稻米直鏈淀粉含量低于毯苗機(jī)插, 但差異不顯著, 缽苗機(jī)插膠稠度顯著長于毯苗機(jī)插。本研究中, 稻米直鏈淀粉含量表現(xiàn)出缽苗機(jī)插<毯苗機(jī)插<機(jī)械直播趨勢, 其中雜交秈稻直鏈淀粉含量于缽苗機(jī)插和機(jī)械直播間差異達(dá)顯著水平。缽苗機(jī)插稻米直鏈淀粉含量較低可能是由于該方式下水稻播種期早, 抽穗期提前, 使水稻灌漿前期溫度偏高致有效直鏈淀粉積累時(shí)間縮短[13]。稻米膠稠度呈缽苗機(jī)插>毯苗機(jī)插>機(jī)械直播趨勢, 這可能與缽苗機(jī)插水稻略低的直鏈淀粉含量有關(guān)[37]。水稻淀粉RVA譜能很好地反映米飯的口感和質(zhì)地[38]。綜合本試驗(yàn)研究, 種植方式對水稻淀粉RVA譜特征值作用明顯, 表現(xiàn)為缽苗機(jī)插、毯苗機(jī)插、機(jī)械直播方式的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度呈顯著減小趨勢, 消減值和糊化溫度呈顯著增大趨勢, 這可能與缽苗機(jī)插稻米淀粉組成中直鏈淀粉含量略低于毯苗機(jī)插和機(jī)械直播有關(guān)[37-38]。由此得出, 缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播改善了水稻淀粉RVA譜,優(yōu)化了米飯口感和質(zhì)地。綜合水稻直鏈淀粉含量、膠稠度和水稻淀粉RVA譜等指標(biāo)分析, 發(fā)現(xiàn)缽苗機(jī)插稻米的蒸煮食味品質(zhì)較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播稻有變優(yōu)趨勢。

食味值是對米飯外觀和口感的綜合評價(jià)。測定發(fā)現(xiàn), 食味值于種植方式間差異不顯著。秈粳交水稻和常規(guī)粳稻于缽苗機(jī)插和毯苗機(jī)插方式下的食味值稍低于機(jī)械直播, 這可能與缽苗機(jī)插和毯苗機(jī)插方式下稻米蛋白質(zhì)含量較高有關(guān), 因?yàn)榈鞍踪|(zhì)含量與米飯味道、黏性、硬度關(guān)系密切。多數(shù)研究表明蛋白質(zhì)含量對蒸煮食味品質(zhì)有一定負(fù)效應(yīng)[20,39]。雜交秈稻表現(xiàn)為毯苗機(jī)插評分最高, 機(jī)械直播最低, 缽苗機(jī)插居于二者之間, 這可能與機(jī)械直播方式下稻谷成熟度較低有關(guān)。供試雜交秈稻溫光敏感性較強(qiáng), 采用機(jī)械直播方式于稻麥兩熟制條件下, 其播種期遲, 抽穗期過晚, 灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度較低, 日均輻射較少, 致籽粒成熟度下降, 青米率升高, 影響稻米蒸煮食味品質(zhì)[14-15,21]。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)機(jī)械直播雜交秈稻的直鏈淀粉含量顯著高于毯苗機(jī)插和缽苗機(jī)插, 這也是導(dǎo)致其食味值偏低的可能原因之一。

4 結(jié)論

與毯苗機(jī)插和機(jī)械直播相比, 缽苗機(jī)插改善了稻米加工品質(zhì), 分別平均提高水稻整精米率1.6%和4.9%, 增加整精米產(chǎn)量7.8%和25.9%。缽苗機(jī)插稻米堊白米率、堊白面積和堊白度較高, 使稻米外觀品質(zhì)變劣。缽苗機(jī)插較毯苗機(jī)插和機(jī)械直播改善了稻米的營養(yǎng)品質(zhì), 其蒸煮食味品質(zhì)有變優(yōu)趨勢。稻米食味值于種植方式間差異不顯著, 缽苗機(jī)插秈粳交水稻和常規(guī)粳稻的食味值稍遜于毯苗機(jī)插和機(jī)械直播, 缽苗機(jī)插雜交秈稻的食味值稍遜于毯苗機(jī)插, 但高于機(jī)械直播。因此, 缽苗機(jī)插既能增加水稻產(chǎn)量, 又能改善部分稻米品質(zhì), 是稻麥兩熟地區(qū)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)水稻生產(chǎn)的潛力型機(jī)械化種植方式。

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Effect of Mechanical Transplanting with Pothole Seedlings on Grain Quality of Different Types of Rice in Rice-Wheat Rotation System

XING Zhi-Peng, ZHU Ming, WU Pei, QIAN Hai-Jun, CAO Wei-Wei, HU Ya-Jie, GUO Bao-Wei, WEI Hai-Yan, XU Ke, HUO Zhong-Yang, DAI Qi-Gen, and ZHANG Hong-Cheng*

Key Laboratory of Crop Genetics & Physiology of Jiangsu Province / Innovation Center of Rice Technology in Yangtze Rice Valley, Ministry of Agriculture, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China

In rice-wheat rotation system, the mechanical transplanting with pothole seedlings (MT) is a new developed high yield and high efficiency rice planting method with increased promotion area year by year. Understanding the rice quality traits under MT method is of great importance to study and develop high yield and high quality cultivation techniques under mechanical conditions in rice-wheat rotation system. The comparison experiments were carried out to investigate the difference in processing, appearance, nutrition, cooking and eating, and taste quality, and starch RVA profile of conventional,hybrid andhybrid rice, by using MT, mechanical transplanting with carpet seedlings (MC) and mechanical direct seeding (MD) in high-yield cultivation condition, which would provide theoretical reference and practice data for high yield and high quality rice production. The head rice rate and head rice yield under MT were 1.6% and 7.8% larger than those under MC, and 4.9% and 25.9% larger than those under MD (<0.05), respectively, indicating a better processing quality under MT method. Compared with MC and MD, MT decreased appearance quality with increased chalky grain rate, chalkiness size and chalkiness degree (<0.05), and increased protein content and nutrition quality with the increase of 8.7% and 28.0% in protein yield, respectively. The effects on amylose content, setback and pasting temperature were MTMC>MD, which indicated that the cooking and eating quality under MT method might be meliorated. The taste quality was not of significant difference among planting methods, showing a tendency of MTMT>MD forhybrid rice. Therefore the MT method is recommended as one of promising mechanized planting methods to simultaneously realize high yield, high efficiency and high quality in rice production of rice-wheat rotation system.

Rice; Rice-wheat rotation system; Mode of mechanized planting; Pothole seedling of mechanical transplanting; Grain yield; Grain quality

10.3724/SP.J.1006.2017.00581

本研究由國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAD16B03), 江蘇省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新自主項(xiàng)目(CX[15]1002), 江蘇省科技支撐項(xiàng)目(BE2015340)和江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目(KYLX15_1369)資助。

This study was supported by the National Key Technology Support Program of China (2011BAD16B03), the Agricultural Technology Innovation Program of Jiangsu Province (CX[15]1002), the Jiangsu Provincial Technology Support Program (BE2015340), and the Research Innovation Program for College Graduates of Jiangsu Province (KYLX15_1369).

張洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn, Tel: 0514-87979220

E-mail: xing_pengpeng@126.com

2016-10-24;

Accepted(接受日期): 2017-01-21;

Published online(網(wǎng)絡(luò)出版日期): 2017-02-17.

URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20170217.1001.006.html