張崇華，王尚明，段里成，2，吳風(fēng)雨，王成孜，張清霞，楊 林

（1.江西南昌農(nóng)業(yè)氣象試驗站，南昌 330200；2.江西省農(nóng)業(yè)氣象中心，南昌 330096）

稻米是人類和牲畜能量和蛋白質(zhì)的重要來源之一，且稻米蛋白質(zhì)屬優(yōu)質(zhì)植物蛋白［1］。陳能等［2］對中國 5 323 份稻米樣品（包括 3 805 份秈稻，1 518 份粳稻）的調(diào)查表明，其蛋白質(zhì)含量在6.0%～15.7%變動，不同品種間蛋白質(zhì)跨度達(dá)9.7 個百分點，差異較大。因此，品種的選擇直接決定稻米內(nèi)蛋白質(zhì)含量基礎(chǔ)。但稻米內(nèi)養(yǎng)分含量不僅受遺傳控制，栽培制度、生態(tài)環(huán)境因子等也對稻米內(nèi)養(yǎng)分具有明顯影響［3-5］。謝黎虹等［6］研究表明，播期變化對“豐兩優(yōu)1號”稻米內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基酸含量具有明顯影響，均隨播期推遲而遞減。李祖勝等［7］研究發(fā)現(xiàn)，直鏈淀粉含量、氨基酸含量和蛋白質(zhì)含量受播種期的影響較大。綜上，針對播期對雙季稻稻米內(nèi)養(yǎng)分含量變化及早、晚稻稻米內(nèi)養(yǎng)分含量之間的差異研究較少。而江西省是中國雙季稻重要種植省份之一，對保障中國糧食安全起到重要作用［8］。研究播期及生長期內(nèi)氣象條件對早、晚稻稻米內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的影響，對提高江西省雙季稻稻米內(nèi)營養(yǎng)物含量具有重要意義?；诖?，本研究通過開展多年早、晚稻分期播種試驗，研究不同播期及不同年份對江西省早、晚稻稻米營養(yǎng)物質(zhì)含量的影響，從而為江西省水稻優(yōu)質(zhì)栽培提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)計

試驗于2018—2020 年在江西省南昌縣塔城鄉(xiāng)芳湖村試驗田（116°12′E，28°38′N）進行。供試材料為2018 年湘早秈45、榮優(yōu)華占，2019 年晚稻為榮優(yōu)華占，2020 年早稻為湘早秈45。2018 年早稻播種期分別為 3 月 14 日（Ⅰ）、3 月 28 日（Ⅱ）、4 月 8 日（Ⅲ）和4 月18 日（Ⅳ），晚稻播種期分別為6 月10 日（Ⅰ）、6 月 20 日（Ⅱ）、6 月 30 日（Ⅲ）和7 月 10 日（Ⅳ）；2019年晚稻播種期同2018 年晚稻；2020 年早稻播種期分別為 3 月 11 日（Ⅰ）、3 月 24 日（Ⅱ）、4 月 5 日（Ⅲ）和4 月15 日（Ⅳ）。每處理2 次重復(fù)，移栽行株距為20.0 cm×23.3 cm，每穴栽插2 根苗。

施肥水平早晚稻一致：氮肥用尿素（含N 46%），折合純氮為150 kg/hm2，按基肥∶分蘗肥∶穗肥=5∶2∶3 分次施用；磷肥用鈣鎂磷肥（含P2O512%），折合成P2O5為90 kg/hm2，全部作基肥施用；鉀肥用氯化鉀（含K2O 60%），折合成K2O 為150 kg/hm2，按基肥∶穗肥=6∶4 施用。試驗田四周各留1 m 作為保護行，中間進行分期播種處理，各播期之間作壟，確保各播期處理間水肥相互獨立。

1.2 稻米常規(guī)品質(zhì)測定

稻米各種氨基酸含量分析采用Waters-2695 高效液相色譜儀，按Ac-cQ. Tag 柱前衍生反相高效液相色譜法進行。稻米直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量及其氨基酸含量分析工作均在青島科創(chuàng)質(zhì)量監(jiān)測有限公司完成。

1.3 氣象資料

試驗期間逐日的日最高溫度（℃）、日最低溫度（℃）、日均氣溫（℃）、日照時數(shù)（h）和降雨量（mm）數(shù)據(jù)均取自南昌縣農(nóng)業(yè)氣象站。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)用DPS 軟件和Excel 2010 軟件進行統(tǒng)計和偏相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 早晚稻各播期稻米內(nèi)氨基酸含量變化

稻米中各氨基酸含量之間差異明顯［7］。由表1可知，早稻各氨基酸含量2018 年和2020 年分別為0.57～10.40 g/kg 和 1.00～13.51 g/kg，晚稻各氨基酸含量 2018 年和 2019 年分別為 0.47～11.82 g/kg 和 0.90～8.57 g/kg。其中氨基酸含量較高的前3 位早稻2018年為谷氨酸、組氨酸和脯氨酸，2020 年為谷氨酸、亮氨酸和天冬氨酸；晚稻2018 年為谷氨酸、組氨酸和精氨酸，2019 年為谷氨酸、丙氨酸和亮氨酸。由此可知，各氨基酸含量之間差異明顯，且谷氨酸是早、晚稻稻米中惟一一個含量均最高的氨基酸。

對比各氨基酸變異系數(shù)和年際變化（表1）可知，不同播期之間各氨基酸含量存在較大差異，其中早稻2018 年除胱氨酸、組氨酸、蛋氨酸和酪氨酸變異系數(shù)較大外，其余氨基酸變異系數(shù)較小，2020 年各播期氨基酸變異系數(shù)相對比較穩(wěn)定；晚稻氨基酸變異系數(shù)隨年份變化有較大差異。因此，不同種植年份和不同播期對稻米內(nèi)氨基酸含量影響較大。

表1 早、晚稻氨基酸含量及其播期之間的差異

本研究中，人體所需的氨基酸中賴氨酸、蘇氨酸、胱氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸和苯丙氨酸總含量早稻2018年和2020年分別為22.32 g/kg和27.68 g/kg，晚稻2018年和2019年分別為22.03 g/kg和22.83 g/kg，說明品種、種植制度和年份對氨基酸的含量有明顯影響。將必需氨基酸總含量與非必需氨基酸總含量對比可知，早、晚稻稻米內(nèi)必需氨基酸總含量較非必需氨基酸總含量偏小。

播期對稻米內(nèi)氨基酸含量具有一定程度的影響［6］。由圖 1 可知，2020 年早稻稻米內(nèi)大部分氨基酸含量及氨基酸總量隨著播期推遲含量增加，但大部分差異不明顯，2018 年各氨基酸含量隨播期推遲增加趨勢不明顯，甚至有部分出現(xiàn)隨著播期推遲而下降的趨勢，如組氨酸和脯氨酸。2018 年和2019 年晚稻第一播期氨基酸含量普遍偏高，除2018 年第一播期的必需氨基酸與第四期差異不顯著外，其必需氨基酸和非必需氨基酸均顯著高于其他播期。由此可知，對于晚稻而言，適時早播有利于稻米體內(nèi)氨基酸的積累，而早稻受種植年份的影響，各播期氨基酸含量變化較大。

圖1 不同播期之間早、晚稻氨基酸含量變化

2.2 播期對早、晚稻稻米蛋白質(zhì)、脂肪和淀粉含量的影響

由表2 可知，早、晚稻稻米內(nèi)各養(yǎng)分物質(zhì)含量以淀粉含量最高，其次是蛋白質(zhì)，最少為脂肪。由變異系數(shù)可知，受品種、種植年份、種植制度等因素影響，各養(yǎng)分變異系數(shù)存在差異，說明品種、年份、種植制度對各播期養(yǎng)分含量有較大影響。

對比早、晚稻稻米內(nèi)直鏈淀粉和支鏈淀粉含量變化可知，受品種特性的影響，早稻內(nèi)直鏈淀粉含量較晚稻要高（表2），支鏈淀粉含量早稻較晚稻要低，這進一步解釋了為什么早稻稻米相較于晚稻稻米蒸煮食用偏硬。

表2 不同播期之間早、晚稻蛋白質(zhì)、脂肪等含量的變異大小

由圖2 可知，早稻稻米內(nèi)蛋白質(zhì)含量不同年份和不同品種間均表現(xiàn)為第二播期含量最低，說明第二播期對早稻稻米內(nèi)蛋白質(zhì)積累不利。受播期和種植年份的影響，早稻和晚稻直鏈淀粉和支鏈淀粉含量不同播期之間差異較大，規(guī)律不明顯；脂肪含量各播期無明顯差異，說明脂肪含量受播期影響較小。

圖2 不同播期之間早、晚稻蛋白質(zhì)、脂肪等含量的變化

2.3 雙季稻稻米養(yǎng)分與氣象要素之間的關(guān)系

由表3 可知，除絲氨酸、甘氨酸和丙氨酸與降雨量有顯著偏相關(guān)關(guān)系，賴氨酸與日平均最高氣溫、積溫和降水量有顯著偏相關(guān)關(guān)系外，其余各氨基酸與各氣象要素之間無顯著偏相關(guān)關(guān)系。雖各氨基酸含量與各氣象要素之間偏相關(guān)性不明顯，但必需氨基酸總含量與高溫日數(shù)、日平均最高氣溫、日照時數(shù)、積溫和降水量存在顯著偏相關(guān)關(guān)系，其中與高溫日數(shù)和積溫呈顯著負(fù)偏相關(guān)關(guān)系，與日平均最高氣溫、日照時數(shù)和降水量呈顯著正偏相關(guān)關(guān)系。非必需氨基酸總含量與日平均氣溫和積溫分別呈極顯著和顯著負(fù)偏相關(guān)關(guān)系，與高溫日數(shù)、日平均最高氣溫、日照時數(shù)和降雨量呈顯著或極顯著正偏相關(guān)關(guān)系。由此可知，高溫日數(shù)和積溫越不高越不利于早稻必需氨基酸的積累，日平均氣溫和積溫越高越不利于早稻非必需氨基酸的積累。

蛋白質(zhì)、直鏈淀粉和支鏈淀粉含量與各氣象要素?zé)o顯著偏相關(guān)關(guān)系。脂肪含量與日平均氣溫呈顯著負(fù)偏相關(guān)關(guān)系，與日平均最高氣溫、日照時數(shù)和積溫呈顯著正偏相關(guān)關(guān)系?？偟矸酆颗c積溫呈顯著負(fù)偏相關(guān)關(guān)系，與降雨量呈顯著正偏相關(guān)關(guān)系（表3）。主要原因是在灌漿時間一定的條件下，積溫越高，呼吸消耗越強，導(dǎo)致淀粉含量積累減少。

表3 早稻灌漿結(jié)實期氣象因子與稻米養(yǎng)分之間的偏相關(guān)系數(shù)

由表4 可知，相較于早稻，晚稻各氨基酸含量與各氣象要素偏相關(guān)關(guān)系更為明顯，各氣象要素對晚稻部分氨基酸含量影響更為明顯。其中，日平均氣溫和日平均最高氣溫與組氨酸、酪氨酸和蛋氨酸存在顯著偏相關(guān)關(guān)系；灌漿天數(shù)、日照時數(shù)、積溫和降雨量與組氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、酪氨酸、賴氨酸存在顯著偏相關(guān)關(guān)系。因此，各氣象要素在一定程度上對晚稻部分氨基酸有一定影響。必需氨基酸總含量與灌漿天數(shù)和積溫呈顯著負(fù)偏相關(guān)關(guān)系，與日照時數(shù)和降雨量呈顯著正偏相關(guān)關(guān)系；非必需氨基酸總含量與各氣象要素?zé)o顯著偏相關(guān)關(guān)系。

蛋白質(zhì)和脂肪含量與各氣象要素?zé)o顯著偏相關(guān)關(guān)系。直鏈淀粉、支鏈淀粉和總淀粉含量與灌漿天數(shù)呈顯著正偏相關(guān)關(guān)系，與日照時數(shù)呈顯著負(fù)偏相關(guān)關(guān)系；積溫與直鏈淀粉和支鏈淀粉呈顯著正偏相關(guān)關(guān)系，日平均最高氣溫與直鏈淀粉和總淀粉含量呈顯著正偏相關(guān)關(guān)系（表4）。由上可知，灌漿時間越長，導(dǎo)致的積溫越高就越有利于晚稻淀粉的積累，日平均最高氣溫越高則有利于直鏈淀粉含量的積累。

表4 晚稻灌漿結(jié)實期氣象因子與稻米養(yǎng)分之間的偏相關(guān)系數(shù)

3 討論

氨基酸是稻米的重要營養(yǎng)成分，其含量不僅受品種自身特性的影響［9，10］，外界自然條件對其含量也有明顯影響［6，11］。謝黎虹等［6］研究表明不同播期對稻米內(nèi)氨基酸含量有顯著影響，隨著播期推遲，除蛋氨酸外，其余氨基酸含量呈下降趨勢，豐兩優(yōu)1 號組合在溫州市可選擇5 月26 日播種，灌漿期日平均氣溫25.07 ℃，生育期130 d 左右，其蛋白質(zhì)組分和氨基酸含量高，營養(yǎng)品質(zhì)較好。李祖勝等［7］以汕優(yōu)63為研究對象，發(fā)現(xiàn)其各種氨基酸的絕對含量和相對含量受播期影響較大，并且氨基酸之間存在顯著差異。羅清等［12］研究表明蛋白質(zhì)主要受日照時數(shù)和最高溫度的影響，氨基酸和人體必需氨基酸主要受日照時數(shù)和最低溫度的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，播期對早、晚稻稻米內(nèi)氨基酸含量有明顯影響，且各種氨基酸之間的差異較大，這與謝黎虹等［6］、李祖勝等［7］研究結(jié)論一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，不同種植年份對早、晚稻各氨基酸含量也具有較大影響。原因是不同年份氣象條件不同，最后導(dǎo)致各氨基酸不同年份之間的差異［13］。分析早、晚稻必需和非必需氨基酸可知，早、晚稻稻米內(nèi)必需氨基酸含量較非必需氨基酸含量偏少；晚稻所有播期中，第一播期氨基酸的積累最多，因此在進行晚稻生產(chǎn)過程中可適時早播提高晚稻稻米內(nèi)氨基酸的積累。

大量研究表明，播期對稻米品質(zhì)蛋白質(zhì)、淀粉等含量也有顯著影響，不同研究人員研究結(jié)論存在一定差異［14-16］。季紅娟等［17］研究發(fā)現(xiàn)揚粳 3012 隨著播期推遲，蛋白質(zhì)含量增加，直鏈淀粉含量下降。劉猷紅等［16］研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期推遲，寒地水稻直鏈淀粉含量呈升高趨勢，蛋白質(zhì)含量呈降低趨勢。徐富賢等［18］研究長江上游高溫伏旱區(qū)氣象因子對中稻品質(zhì)的影響發(fā)現(xiàn)，隨播期推遲，蛋白質(zhì)含量呈增加的趨勢，稻米品質(zhì)指標(biāo)受氣象因子影響的決定系數(shù)高達(dá)99.75%～100%。本研究結(jié)果表明，播期對早、晚稻蛋白質(zhì)含量有一定影響，均表現(xiàn)為第二播期蛋白質(zhì)含量最低，但晚稻各播期之間差異不顯著，各氣象要素與蛋白質(zhì)含量之間無顯著偏相關(guān)關(guān)系，這與劉猷紅等［16］、徐富賢等［18］研究結(jié)論存在一定差異。遺傳性狀（品種）、環(huán)境因素、栽培措施等是導(dǎo)致稻米營養(yǎng)品質(zhì)變化的主要因素［13］。淀粉含量變化隨播期變化及年份變化也存在一定差異，這與季紅娟等［17］研究結(jié)論也存在一定差異。播期、栽培方式、氣候條件均能一定程度上影響稻米內(nèi)淀粉含量的變化［19］。進一步研究蛋白質(zhì)與各氣象要素之間關(guān)系可知，早、晚稻蛋白質(zhì)含量與日平均氣溫呈顯著負(fù)偏相關(guān)關(guān)系，這與蒙秀菲等［20］研究得出的灌漿成熟期氣溫降低、蛋白質(zhì)含量增加的結(jié)論一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，早、晚稻直鏈淀粉、支鏈淀粉及總淀粉含量與各氣象要素之間存在差異，早稻直鏈淀粉和支鏈淀粉含量與各氣象要素?zé)o顯著的偏相關(guān)關(guān)系，但晚稻與部分氣象要素存在顯著的偏相關(guān)關(guān)系。主要原因為早稻灌漿成熟期主要集中在6—7 月，此時氣溫普遍偏高，會加快早稻生育期進程，而晚稻灌漿成熟期主要在9—10 月，此時溫度逐漸降低，晚稻生育期放緩［21］，最終導(dǎo)致早、晚稻之間存在差異。本研究可為江西省早、晚稻種植提供一定參考，但因本研究雖進行了多年試驗，但因試驗條件受限，后續(xù)需增加品種試驗，以進一步研究氨基酸、蛋白質(zhì)及淀粉含量對早、晚稻的影響，為江西省早、晚稻高品質(zhì)品種選育和種植提供參考。

4 小結(jié)

外界自然條件等對氨基酸含量有明顯影響。本研究條件下，谷氨酸是早、晚稻稻米內(nèi)含量最高的氨基酸，早、晚稻稻米內(nèi)必需氨基酸總含量較非必需氨基酸總含量偏少。晚稻適時早播有利于稻米內(nèi)氨基酸的積累，而早稻播期和年際間差異較大。積溫越高則不利于早、晚稻必需氨基酸的積累。

本研究結(jié)果表明，早稻稻米內(nèi)蛋白質(zhì)含量較晚稻明顯偏多，淀粉含量晚稻較早稻明顯偏多。對早稻而言，氣溫越高，積溫越高，呼吸消耗越強，越不利于早稻淀粉的積累；晚稻因灌漿時間長，積溫增高，反而對晚稻淀粉積累有利。