抛秧是一项轻简和高产高效的水稻栽培技术, 有序化抛栽不仅利于进一步挖掘抛秧高产潜力, 还对稻米品质有重要影响。本试验通过摆栽、点抛、撒抛3种抛栽方式以及三连孔、二连孔与常规单孔塑盘培育稻株的稻米品质比较,研究粳型超级稻有序抛栽的稻米品质特征, 为超级稻优质米生产提供理论和实践依据。结果表明, 不同栽插方式间稻米的糙米率、精米率和整精密率表现为摆栽>点抛>撒抛、机插, 以及二连孔>三连孔>单孔, 稀植有序摆抛栽利于加工品质的改善; 稻米的垩白率、垩白大小和垩白度呈现摆栽>点抛>撒抛、机插的趋势, 以及二连孔、三连孔>单孔, 三连孔、二连孔穴内分蘖多且竞争大, 一定程度削弱了穴间空间大的优势, 所以其外观品质较单孔稍差; 胶稠度、峰值黏度、热浆黏度和崩解值均表现为摆栽>点抛>撒抛、机插, 而蛋白质含量呈现相反趋势。不同连孔处理间直链淀粉和蛋白质含量变化较小, 峰值黏度、崩解值表现为二连孔>三连孔、单孔, 最终黏度和回复值则为三连孔、二连孔<单孔。有序摆抛栽能改善稻米加工品质、外观品质和蒸煮食味品质, 特别是二连孔、三连孔有序摆抛栽对稻米品质有明显改善作用。
Broadcasting rice is a simple cultivation method with high yield and efficiency. The ordered plantation influences on not only the further high yielding but also the rice quality, so it is necessary to research the quality of ordered transplanting rice providing theoretical and practical basis for good quality rice production. Three planting methods including ordered transplanting (OT), optimized broadcasting (OB) and cast transplanting (CT) using dry-raising seedlings in 3-hole, 2-hole, and 1-hole plastic plates were compared with mechanical transplanting (MT) to investigate rice quality characteristics of super rice. The results indicated that brown rice rate (BR), milled rice rate (MR), head milled rice rate (HMR) in different treatments were all as OT > OB >CT and MT, and 2-hole > 3-hole > 1-hole, showing that the sparsely ordered transplanting and optimized broadcasting were beneficial for improving rice processing quality. Chalkiness rate (CR), chalkiness size (CS), chalkiness degree (CD) in different treatments showed the trend of OT > OB > CT and MT, and 2-hole > 3-hole > 1-hole, the more tillers and larger competition in 2-hole and 3-hole treatments weakened the appearance quality. Gel consistency (GC), peak viscosity, trough viscosity and breakdown value in different treatments were OT > OB > CT and MT. There were no significant changes in amylose content and protein content in different holes treatments, Peak viscosity and breakdown value showed the trend of 2-hole>3-hole and 1-hole, and the final viscosity and setback showed 2-hole and 3-hole>1-hole. In conclusion, ordered transplanting and optimized broadcasting, especially 2-hole and 3-hole transplanting, improve rice processing, appearance, cooking, eating and nutritional qualities.
抛秧是将带土壮秧向上抛撒依靠重力下落定植的一种栽培方式, 因秧苗素质好、栽后活棵立苗快、易操作而被广泛应用。然而传统撒抛如天女散花般的随意性操作, 也导致抛后秧苗非直立苗比例大, 秧苗根球入土深度不一, 中期生长差[1, 2, 3], 影响其最终产量和品质。多年来, 有关水稻稻米品质的影响因素前人做了大量的研究, 并提出许多有价值的理论。稻米品质除受品种特性影响外[4, 5], 还受栽培调控的影响。有关栽培调控对稻米品质的影响, 前人从播期[6, 7]、氮肥调控[8, 9, 10]、栽插密度[11, 12]、种植或栽培方式[13, 14, 15, 16, 17]等方面进行了较多的研究。徐国伟等[18]认为覆膜旱种与裸地旱种稻米的垩白度及蛋白质含量明显高于水种稻, 胶稠度则显著低于水种稻。水稻旱种后, 淀粉谱的最高黏度和崩解值降低, 消减值提高, 覆膜旱种尤为明显。覆膜旱作较常规水作有利于稻米营养品质的改良, 减少了植酸在稻米中的积累[19]。杨晓娟等[20]通过超级稻专用肥的研究, 认为专用肥能显著提高人工插秧和机插秧稻米的胶稠度, 以及撒直播稻米的蛋白质含量, 而显著降低了抛秧稻米的垩白粒率和垩白度。有关抛秧稻稻米品质多是从某一栽插方式或某一品质方面进行研究[21, 22], 而从不同抛栽方式对稻米品质影响的研究不多。本文以粳型超级稻为材料, 系统研究粳型超级稻稻米的加工品质、外观品质、营养品质、蒸煮食味品质和RVA谱特征值等特征, 揭示不同抛栽方式粳型超级稻稻米品质变化规律, 旨在为优质抛秧稻的栽培提供理论与实践依据。
试验于2010— 2011年在江苏省海安县扬州大学试验基地进行。试验田前茬为小麦, 土壤质地为沙壤土, 地力中等, 含全氮量0.16%、碱解氮87.2 mg kg-1、速效磷30.1 mg kg-1、速效钾84.6 mg kg-1。
采用粳型超级稻品种武运粳24 (迟熟中粳, 全生育期156 d, 由常州市武进区农业科学研究所选育)、南粳44 (早熟晚粳, 全生育期158 d, 由江苏省农业科学院粮食作物研究所选育)。采用434单孔和由此改进而来的新型三连孔、二连孔塑盘育秧, 三连孔由3个单孔以正三角形式组成, 中间连接处相通, 二连孔由2个单孔组成, 连接处相通。单孔秧盘每孔3苗, 二连孔秧盘每孔4苗, 三连孔秧盘每孔6苗(图1), 机插每穴4苗。播种时每张秧盘施15 g壮秧剂, 二叶一心期每50张秧盘喷多效唑4 g, 秧龄25 d。三连孔、二连孔是由单孔组成, 其组成三连孔、二连孔的单孔和单孔秧盘孔径大小和排列顺序一样。
设置摆栽、点抛、常规撒抛等抛栽方式, 采用裂区设计, 其中品种为主区, 栽插方式为裂区。摆栽即行株距固定的精确摆植, 行距为30 cm, 株距视基本苗调节, 点抛即将带土秧苗控距向下投掷, 秧苗分布均匀, 是一种有序化程度较高的抛秧方式。在基本苗一致的情况下, 三连孔、二连孔和单孔秧盘对应的密度分别为每公顷12.0万穴、18.0万穴、24.0万穴, 3种秧盘培育的秧苗分别以摆栽、点抛、撒抛等3种方式抛栽, 对照机插秧为每公顷25.5万穴(表1)。小区面积20 m2, 3次重复。
分别以尿素、过磷酸钙和氯化钾的形式施入氮肥(纯氮) 270 kg hm-2, 磷肥(P2O5) 112.4 kg hm-2, 钾肥(K2O) 112.4 kg hm-2。其中, 氮肥的基肥∶ 蘖肥∶ 穗肥 = 3∶ 3∶ 4, 穗肥分别于倒四叶和倒二叶期等量施入, 磷肥全做基肥, 钾肥的50%作基肥, 50%于倒五叶期施入。
1.3.1 产量的测定 成熟期选取其中有代表性的植株5穴考种, 以小区实收产量。
1.3.2 稻米品质 将水稻收获脱粒, 晒干, 依照国标《GB/T17891-1999优质稻谷》测定稻米的糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、胶稠度等。采用近红外谷物分析仪测定稻米的蛋白质含量和直链淀粉含量。
1.3.3 稻米淀粉黏滞特性 采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super3型RVA快速黏度分析仪测定淀粉谱黏滞特性, 用配套软件TWC分析。按照AACC规程(1995-61-02)和RACI标准方法, 当米粉的含水量为12.00%时, 样品量为3.00 g, 蒸馏水为25.00 g。在搅拌测定过程中, 罐内温度于下: 50℃下保持1 min, 以11.84℃ min-1的速度上升到95℃ (3.75 min)并保持2.5 min, 再以11.84℃ min-1的速度下降到50℃并保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转动速度为960转 min-1, 之后保持在160转 min-1。
RVA谱特征值用峰值黏度(peak viscosity)、热浆黏度(trough viscosity)、最终黏度(final viscosity)、崩解值(breakdown, 峰值黏度– 热浆黏度)、消减值(setback, 最终黏度– 峰值黏度)、峰值黏度时间(peak time)和糊化温度(pasting temperature)等特征值来表示。
用DPS软件和Microsoft Excel软件分析和处理所测数据, 采用LSD进行方差分析和多重比较。
不同抛栽方式水稻两年的产量均表现为摆栽> 点抛> 撒抛、机插, 其中摆栽、点抛处理与撒抛差异达到显著水平, 部分达极显著水平。2011年武运粳24二连孔摆栽 (摆-2)、二连孔点抛(点-2)处理的产量较二连孔撒抛(撒-2)增产7.62%、5.68%, 南粳44则分别增产5.78%、3.43%。不同连孔处理间产量表现为二连孔> 三连孔> 单孔, 三连孔和单孔基本无显著差异(表2)。
对稻米的外观品质、加工品质和蒸煮食味和营养品质的方差分析表明, 除糙米率外, 稻米品质各指标在年份、品种、栽插方式及三者互作间均有极显著差异。栽插方式在糙米率间也有极显著差异, 年度及品种间糙米率的差异也达到了显著水平。可见栽插方式、品种及年度对稻米品质各项指标的影响均较大(表3)。两年灌浆期温光因子数据见表4。
2.2.1 加工品质 不同抛栽方式间稻米糙米率、精米率和整精米率均表现为摆栽> 点抛> 撒抛, 机插稻各指标介于撒抛各指标之间或略高于撒抛各处理(表5)。不同连孔间加工品质各项指标两年间表现为二连孔> 三连孔> 单孔, 三连孔和单孔基本无显著差异。可见有序摆栽和点抛提高了稻米加工品质。
2.2.2 外观品质 不同抛栽方式间稻米垩白率、垩白大小和垩白度均表现为摆栽> 点抛> 撒抛, 各抛栽方式差异显著或极显著, 机插各指标高于撒抛, 介于点抛和摆栽之间(表6), 说明抛栽有序化能显著改善稻米外观品质。不同连孔间基本表现为二连孔> 三连孔> 单孔, 不同连孔间二连孔和单孔差异多显著。2011年两品种的垩白大小和垩白度高于2010年, 可能与2011年的灌浆期温度和日照时数较2010年稍低及群体颖花量大等有关, 两品种在年度间变化值并不大, 这可能与两品种特性有关。
2.2.3 蒸煮食味与营养品质 不同抛栽方式间稻米的蛋白质含量、直链淀粉含量和胶稠度表现摆栽> 点抛> 撒抛, 机插稻稻米的蛋白质含量、直链淀粉含量高于其他处理, 而胶稠度介于撒抛处理之间(表7), 说明抛栽稻较机插稻的蒸煮食味与营养品质得到改善, 特别是有序化抛栽对该品质性状的改善效果更大。不同连孔处理间稻米的蛋白质含量、直链淀粉含量和胶稠度基本表现为二连孔> 三连孔> 单孔。
2.2.4 稻米品质指标间的相关分析 糙米率、精米率、整精米率、垩白率、垩白度等外观指标间多极显著相关, 直链淀粉含量与蛋白质含量和胶稠度也呈极显著相关(表8)。糙米率、精米率、整精米率与蛋白质含量、直链淀粉含量、胶稠度无显著相关关系, 而垩白大小与蛋白质含量和直链淀粉含量显著或极显著相关。
不同抛栽方式间的峰值黏度、热浆黏度、崩解值表现为摆栽> 点抛> 撒抛, 消减值呈现相反趋势, 回复值无明显变化规律, 机插的消减值和回复值3个指标高于部分点抛和撒抛处理(表9)。各抛栽方式稻米最终黏度差异不显著, 峰值时间和糊化温度变化不大, 基本呈现与峰值黏度相同的趋势。不同连孔处理间峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度、消减值、回复值表现为二连孔> 三连孔> 单孔, 但无显著差异, 峰值时间和糊化温度无明显变化规律。
稻米的加工品质, 主要包括糙米率、精米率和整精米率, 以整精米率作为主要评价指标。有研究认为垄作栽培[23]、免耕套种和翻耕移栽秸秆还田[24]、适当增施氮肥[25, 26, 27]对稻米加工品质有改善作用。曾勇军等[28]认为高产栽培条件下人工翻抛糙米率、精米率和整精米率较免耕抛秧和机插高, 李强等[29]认为摆栽能显著较撒抛和手插提高糙米率, 改善稻米品质。本试验中不同抛栽方式水稻的糙米率、精米率和整精米率均表现为摆栽> 点抛> 撒抛、机插, 机插低于二连孔秧苗的撒抛, 高于传统单孔秧苗的撒抛处理, 整精米率的提高可能是由于糙米中蛋白质含量的增加而导致糙米淀粉的分散性降低和黏性增加[30]。柳金来等[31]认为产量因素中穗数越多, 精米率和整精米率越低, 千粒重、成熟度愈高, 精米率和整精米率亦高。不同连孔稻株间糙米率、精米率和整精米率均表现为二连孔> 三连孔> 单孔, 而穗数上二连孔也稍占优势, 这与前人的研究有所不同。稀植籽粒容重增加而提高整精米率[32, 33], 二连孔、三连孔稻株的加工品质较好, 这与稀植植株透光率大, 叶片衰老慢, 后期光合物质生产量大, 物质转运率高等有关。摆栽、点抛水稻的穗数均略小于撒抛, 其糙米率、精米率、整精米率高于撒抛处理, 而王慧新等[11]认为单位面积穗数与糙米率、精米率、整精米率间存在显著的正相关, 这与本研究有所不同, 可见稻米品质跟穗数有关, 也受栽插方式的影响。
垩白粒率和垩白度是评价稻米外观品质的主要指标。一般认为氮肥用量与垩白米率和垩白度分别呈显著和极显著正相关[31], 也有人认为随着施氮量增加, 垩白率、垩白度、蛋白质含量显著增加[34]。栽培方式对稻米外观品质也有一定影响, 曾勇军等[28]认为高产栽培条件下抛秧稻米的垩白度和垩白面积高于机插, 而常规栽培条件下则低于机插。孟德龙等[35]和霍中洋等[14]研究认为手栽稻的垩白率和垩白度均高于机插稻, 也远远高于直播稻, 主要是因为直播稻穗粒数少, 米粒小, 容易充实; 而手栽稻库强, 相对来讲源不足, 使其垩白率和垩白度偏高[36]。本试验不同抛栽方式超级稻稻米的垩白率和垩白度均为摆栽> 点抛> 撒抛、机插, 机插稻的垩白度和垩白大小介于撒抛处理之间, 撒抛和机插的垩白情况随产量水平不同而有所不同。有序抛栽利于每穗粒数和群体颖花量的提高, 相对来说源对大库的充实有一定限制, 灌浆速率过快, 所形成的淀粉粒多呈核状, 排列疏松且颗粒间充气, 引起光折射而呈白色不透明状, 导致垩白率和垩白大小增加[37], 这也可能是导致有序摆栽和点抛垩白度大的原因。不同连孔处理间稻米的垩白度和垩白大小均表现二连孔、三连孔> 单孔, 一般认为稀植利于改善稻米加工和外观品质[38, 39], 但三连孔、二连孔穴内分蘖多且竞争大, 一定程度削弱了穴间空间大的优势, 所以其外观品质较单孔稍差。稻米垩白情况与精米率、整精米率密切相关, 还对直链淀粉含量和蛋白质含量有影响, 不论是从加工效果还是从营养品质来看, 控制垩白是提高稻米品质的重要标准, 有序摆抛栽正式通过栽插方式和规格的配置, 减少了稻米垩白, 提高了外观、加工品质。
蒸煮食味品质最好的评价方法就是通过人的感官品尝, 但不同地方的人偏好不同, 品尝人员味觉的灵敏度和准确性会对准确地把握稻米的食味品质有直接影响, 因此, 优秀品尝员能提高稻米食味的准确性。但由于人工感官品尝食味费时费力, 主观随意性较强, 所以, 关于稻米蒸煮食味品质的评定有时又以直链淀粉含量、胶稠度和碱消值等指标为主[40]。曾勇军等[28]认为抛秧高产栽培条件下黏稠度小于机插, 而常规栽培条件下高于机插。本研究粳型超级稻的黏稠度在不同抛栽方式间表现为摆栽> 点抛> 撒抛、机插, 机插和抛秧稻的产量水平不一样, 其胶稠度大小不一。孟德龙等[35]通过不同栽插方式研究认为直链淀粉含量是直播稻< 机插稻< 手栽稻; 高直链淀粉含量的米饭胀性大, 干松而色淡, 冷后质硬, 食味较差, 胶稠度则表现为手栽稻> 机插稻> 直播稻, 胶稠度较高的米饭较软且偏黏, 胶稠度较低的则偏硬且不黏, 米饭偏软是食味较好的标志之一[41]。本试验中不同抛栽方式间植株稻米的胶稠度均表现为摆栽> 点抛> 撒抛、机插, 可见合理有序栽插利于稻米食味口感的改善。氮肥施用量的增加, 显著提高糙米的蛋白质含量[42, 43], 本试验中蛋白质含量表现撒抛> 点抛> 摆栽, 蛋白质含量高对食味品质有一定负效应。有序摆抛栽提高了稻米胶稠度、降低蛋白质含量, 改善稻米食味值, 但不同连孔处理间直链淀粉和蛋白质含量变化较小。
RVA谱是稻米的一项重要品质特征。米粉的RVA谱特征值与稻米的食味品质也有高度的相关性, 相对而言, 峰值黏度高、崩解值大、最终黏度小、回复值小且为负值的则食味品质好, 米饭冷热均较软而黏, 适口性好[44, 45]。邓飞等[46]认为稻米淀粉的RVA谱特性不仅因生态条件而异, 还在很大程度上受栽培方式及其互作效应的影响, 其中以崩解值最敏感, 消减值次之, 水稻优质栽培中应充分考虑栽培方式对崩解值和回复值等淀粉RVA 特征值的调控作用, 长秧龄双苗优化定抛处理的蒸煮食味品质更佳。霍中洋等[14]研究水稻不同移栽方式表明, 峰值黏度、热浆黏度和崩解值在不同移栽方式间均表现出手栽> 机插> 直播的趋势, 而回复值则是直播> 机插> 手栽, 峰值时间在不同移栽方式间没有明显差异, 最终黏度和糊化温度的变化趋势与品种类型有关。本试验中峰值黏度、崩解值在不同抛栽方式间表现为摆栽> 点抛> 撒抛、机插, 最终黏度、消减值和回复呈现相反趋势, 说明栽插有序化有利于提高稻米食味性。不同连孔处理稻米的峰值黏度、崩解值基本上表现为二连孔> 三连孔、单孔, 最终黏度和消减值、回复则为三连孔、二连孔< 单孔。峰值时间在不同栽插植方式间和不同连孔间没显著差异, 糊化温度变化不明显。不同移栽方式均导致淀粉RVA 谱特性的变化, 这可能由于水稻植株的田间分布和空间构型不同, 从而改变其光温利用效率, 最终导致淀粉 RVA 谱的差异。
稀播匀播, 培育旱育壮秧是优质高产栽培的基础, 也是关键措施之一。相对机插毯苗, 旱育秧抛栽具有早生快发、无明显的返青期、有效分蘖率高、抗性强、结实率高等特点, 这些生长优势也利于优质稻米的形成, 因此, 对于优质稻生产最好采用塑盘旱育秧壮秧的有序抛栽。对于旱育秧摆栽采用宽行窄株或宽窄行为宜, 以便田间通风透光、建立高效群体结构, 除防止倒伏、增加产量外, 对改善稻米品质均有良好效果。分厢抛栽也可提高栽插均匀度, 其栽秧要求浅、直、匀、稳[47]。壮苗有序摆抛栽, 是超高产栽培的基础, 也可改善稻米的加工品质、外观品质和营养品质[48]。钵苗有序摆抛栽提高了茎秆强度和群体抗倒伏能力, 特别是二连孔、三连孔大穴稀植改善栽插利于构建强支撑的群体, 在高产的基础上利于稻米品质的改善。
The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。
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