引用本文
陈波, 李军, 花劲, 霍中洋, 张洪程, 程飞虎, 黄大山, 陈忠平, 陈恒, 郭保卫, 周年兵, 舒鹏. 双季晚稻不同类型品种产量与主要品质性状的差异. 作物学报, 2017, 43(8): 1216-1225
CHEN Bo, LI Jun, HUA Jin, HUO Zhong-Yang, ZHANG Hong-Cheng, CHENG Fei-Hu, HUANG Da-Shan, CHEN Zhong-Ping, CHEN Heng, GUO Bao-Wei, ZHOU Nian-Bing, SHU Peng. Differences of Yield and Major Quality Characters between Four Late Double- Harvest Rice Varieties. ACTA AGRONOMICA SINICA, 2017, 43(8): 1216-1225  
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双季晚稻不同类型品种产量与主要品质性状的差异
陈波1, 李军1, 花劲1, 霍中洋1, 张洪程1,*, 程飞虎2, 黄大山2, 陈忠平2, 陈恒3, 郭保卫1, 周年兵1, 舒鹏1
1扬州大学农业部长江流域稻作技术创新中心 / 江苏省作物遗传生理重点实验室, 江苏扬州 225009
2江西省农业技术推广总站, 江西南昌 330046
3江西省上高县农业局, 江西上高 336400
*通讯作者(Corresponding author): 张洪程, E-mail: hczhang@yzu.edu.cn

第一作者联系方式: E-mail: chenbo@agri.gov.cn

收稿日期:2017-01-22 接受日期:2017-04-20 网络出版日期:2017-05-08
基金:本研究由国家重点研发计划项目(2016YFD0300507, 2016YFD0300503)和国家公益性行业(农业)科研专项(201303102)资助
摘要

为明确江西双季晚稻条件下籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻、杂交籼稻4种类型品种产量与一般品质的差异, 为江西双季晚稻适宜品种的科学选用与初步区划提供依据与参考, 在江西上高县(28°31′N, 115°09′E)试验点进行, 比较研究表明与杂交籼稻相比, 常规粳稻、杂交粳稻和籼粳杂交稻加工品质、蒸煮食味品质有所改善, 而外观品质与营养品质略逊。产量表现为籼粳杂交稻>杂交粳稻>常规粳稻>杂交籼稻。本研究认为上高地区 “籼改粳”工程适宜种植的晚稻品种为籼粳杂交稻、杂交粳稻和常规粳稻。

关键词: 品质; 水稻; 双季稻
Differences of Yield and Major Quality Characters between Four Late Double- Harvest Rice Varieties
CHEN Bo1, LI Jun1, HUA Jin1, HUO Zhong-Yang1, ZHANG Hong-Cheng1,*, CHENG Fei-Hu2, HUANG Da-Shan2, CHEN Zhong-Ping2, CHEN Heng5, GUO Bao-Wei1, ZHOU Nian-Bing1, SHU Peng1
1 College of Agriculture, Yangzhou University/Innovation Center of Rice Cultivation Technology in Yangtze Valley, Ministry of Agriculture/ Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology, Yangzhou 225009, China
2 Jiangxi Agricultural Technology Extension Station, Nanchang 33004, China
3 Bureau of Agriculture of Shangao County of Jiangxi Province, Shanggao 336400, China
Fund:This study was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFD0300507, 2016YFD0300503) and the Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest (201303102)
Abstract

The study was conducted to clarify the discrepancy of different-types of late rice in yield and rice quality in Jiangxi province, which provides ground and reference for scientific selection of suitable late japonicarice varieties in Jiangxi. A comparative study of late rice in yield and rice quality using four kinds of rice varieties from indica-japonicahybrid rice , japonicahybrid rice, japonica conventional rice and indicahybrid rice was carried out in Shanggao (28°31′N, 115°09′E) of Jiangxi province. Compared with indicahybrid rice, indica-japonicahybrid rice , japonicahybrid rice and japonica conventional rice had improved processing and cooking/eating qualities, then appearance and nutritional qualities. The yield showed a trend of indica- japonica hybrid rice > japonicahybrid rice > japonica conventional rice > indica hybrid rice. The suitable late varieties for the project of “education of japonica rice replacing indica rice” in Shanggao should be from indica-japonicahybrid rice , japonicahybrid rice and japonica conventional rice.

Keyword: Quality; Rice; Double-rice cropping

水稻是中国重要的粮食作物, 全国约有2/3的人口以稻米为主食[1]。同时, 中国是世界上最大的粳稻生产国, 粳稻品质优、口感佳深受广大消费者的喜爱。随着生活水平的提高, 稻米市场对粳米的需求量越来越大。特别是近年来, 北方的“ 面食改米食” 和南方的“ 籼米改粳米” 趋势明显[2, 3, 4, 5, 6], 更加大了稻米市场对粳米的需求量。因此, 提高粳稻总产, 扩大粳稻种植面积成为水稻生产的一个重要方向, 由于气候原因与水资源条件的限制, 东北粳稻区、西北粳稻区与华北粳稻区的发展潜力变小, 粳稻种植面积大幅扩大的潜力在南方双季稻区。加大南方稻区的粳稻研究与发展, 对提高粳稻产量, 提升我国全球粳稻市场竞争力具有重要意义[7, 8, 9, 10]。

关于不同类型水稻产量与品质差异的研究, 前人已有相关报道。花劲等[11]研究不同类型双季晚稻的产量差异, 认为与晚籼稻相比, 晚粳稻可以利用长生育期优势, 提高产量。许仁良等[12]以4种类型水稻品种为材料, 研究籼、粳稻品种的稻米品质对氮肥的响应表明施氮量对稻米品质指标的调节程度因品种类型而异, 表现出对粳稻品种的调节能力大于籼稻品种, 对常规稻品种的调节能力大于杂交稻品种的趋势。王晓玲等[13]研究籼、粳稻米食味品质的差异发现外观对早籼稻食味品质影响最大, 硬度对晚籼稻食味品质影响最大。纵观上述研究, 不难发现, 前人的研究主要针对籼、粳两种类型品种的品质差异, 且大多未关注不同类型水稻品种的产量表现, 有关双季稻区晚稻4种类型品种产量与主要米质性状的比较研究迄今尚未见报道。本研究立足于长江中游双季稻区, 深入分析4种类型水稻品种产量与主要米质性状的差异, 以期为该地区高产、优质、高效水稻品种类型的选用以及新一轮“ 籼改粳” 提供理论和实践依据。

1 材料与方法
1.1 试验地点及供试材料

在江西省上高县泗溪镇(28° 31′ N, 115° 09′ E, 年日照1700 h, 年均温17.5℃, 降雨量1650 mm)。试验田前茬为早稻, 晚稻后茬种植紫云英, 土壤类型属于沙壤土, 地力中上等(前茬早稻产量为7.18 t hm-2), 土壤含有机质21.15 g kg-1、速效氮73.26 mg kg-1、速效磷27.52 mg kg-1、速效钾69.82 mg kg-1。

以籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻、杂交籼稻等4种类型20份具有代表性的高产水稻品种为供试材料, 其中, 籼粳杂交稻品种包括甬优538、甬优2640、甬优1540、甬优1538、甬优4540, 杂交粳稻品种包括甬优8号、常优4号、甬优720、常优5号、常优2号, 常规粳稻品种包括小叶迟熟、长江25、秧池高大、武运粳29、镇稻5108, 杂交籼稻品种包括五丰优T025、天优华占、五优308、湘丰优9号、淦鑫688。

1.2 试验设计与栽培管理

在长江中游双季稻地区, 根据籼、粳稻高产特征和要求, 分别设置能充分发挥4种类型水稻品种产量潜力的密、肥、水等高产栽培管理技术。应用精确定量栽培原理设计, 2013年6月26日播种, 7月19日移栽, 2014年6月26日播种, 7月21日移栽, 湿润育秧, 栽插规格为26.4 cm × 13.2 cm, 常规粳稻每穴5株, 籼粳杂交稻和杂交粳稻每穴3株, 杂交籼稻每穴2株。籼稻施氮量均为205 kg hm-2, 粳稻施氮量均为255 kg hm-2, 基肥∶ 分蘖肥∶ 穗肥按4∶ 3∶ 3比例施用, 分蘖肥于移栽后7 d一次施用, 穗肥于倒四叶期和倒二叶期分2次等量施入, 氮∶ 磷∶ 钾比例为1.0∶ 0.5∶ 0.5, 磷肥一次性基施, 钾肥分别于耕翻前和拔节期等量施入。在有效分蘖临界叶龄的前一个叶龄, 当茎蘖数达到预期穗数的80%时, 开始排水搁田, 轻搁、多搁; 拔节至成熟期实行湿润灌溉, 干干湿湿。其余栽培管理措施按照高产栽培要求实施。

试验小区面积为20 m2, 重复3次, 随机区组排列, 不同类型品种间筑埂, 并用塑料薄膜覆盖埂体, 各处理间设有间隔沟约0.5 m, 试验区四周设有排灌沟约1 m, 保证各小区独立排灌。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量测定 成熟期选取其中有代表性的植株5穴考种, 以小区实收计产。

1.3.2 稻米品质 收获水稻后脱粒、晒干, 室内贮藏3个月, 用NP-4350型风选机等风量风选, 参照中华人民共和国国家标准《GB/T17891-1999优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白粒率、垩白大小、垩白度、胶稠度等。采用瑞典FOSS TECATOR公司生产的近红外谷物分析仪(Infrared 1241 grain analyzer)测定精米的蛋白质含量和直链米粉含量。

1.3.3 稻米米粉黏滞特性 采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super3型RVA (Rapid Viscosity-Analyzer)快速测定米粉谱黏滞特性, 用TWC (Thermal Cycle for Windows)配套软件分析。按照AACC (美国谷物化学家协会)规程(1995-61-02)和RACI标准方法, 当米粉含水量为12.00%时, 样品量为3.0000 g, 蒸馏水为25.0000 g。在搅拌过程中, 罐内温度50℃下保持1 min, 以11.84℃ min-1的速度上升到95℃ (3.8 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。搅拌器的转动速度在起始10 s内为960 r min-1, 之后保持在160 r min-1。

RVA谱特征值包括峰值黏度(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)和起始糊化温度(pasting temperature)等。

1.4 数据计算与统计分析

运用Microsoft Excel软件录入和整理数据; 运用DPS等软件统计分析。

2 结果与分析
2.1 不同类型水稻品种产量的差异

两年的水稻产量均表现为籼粳杂交稻> 杂交粳稻> 常规粳稻> 杂交籼稻, 以2013年为例, 常规粳稻、杂交粳稻、籼粳杂交稻的产量平均值分别较当年杂交籼稻高6.38%、11.59%和21.48% (表1)。

表1 不同类型水稻品种产量的差异 Table 1 Difference in yield of different types rice cultivar (t hm-2)
2.2 不同类型水稻品种加工品质的差异

加工品质指标主要由糙米率、精米率、整精米率组成。由表2可知, 4种类型水稻品种糙米率、精米率和整精米率存在显著差异, 且年际间趋势一致。糙米率、精米率和整精米率均表现为常规粳稻> 杂交粳稻> 籼粳杂交稻> 杂交籼稻, 以2013年为例, 常规粳稻、杂交粳稻、籼粳杂交稻的糙米率的平均值分别较当年杂交籼稻高7.65%、5.06%和2.97%, 差异极显著; 精米率的平均值分别较当年杂交籼稻高3.55%、0.76%和0.22%, 常规粳稻和杂交籼稻之间差异极显著, 杂交粳稻、籼粳杂交稻和杂交籼稻之间无显著差异; 整精米率的平均值分别较当年杂交籼稻高22.51%、18.67%和16.19%, 差异极显著。表明相比杂交籼稻, 常规粳稻、杂交粳稻与籼粳杂交稻在加工品质方面有所改善。

表2 不同类型水稻品种加工品质的差异 Table 2 Difference in processing quality of of different types rice cultivar (%)
2.3 不同类型水稻品种外观品质的差异

垩白率、垩白大小和垩白度是反映稻米外观品质的主要指标。由表3可知, 4种类型水稻品种垩白率、垩白大小和垩白度存在差异, 且年际间趋势一致。垩白率、垩白大小和垩白度均表现为常规粳稻> 杂交粳稻> 籼粳杂交稻> 杂交籼稻, 以2013年为例, 常规粳稻、杂交粳稻、籼粳杂交稻的垩白率的平均值分别较当年杂交籼稻高96.50%、65.03%和32.87%, 差异达显著或极显著水平; 垩白大小的平均值分别较当年杂交籼稻高51.80%、30.00%和5.45%, 常规粳稻和杂交籼稻之间差异显著, 杂交粳稻、籼粳杂交稻和杂交籼稻之间差异不显著; 垩白度的平均值分别较当年杂交籼稻高191.88%、125.63%和38.13%, 常规粳稻、杂交粳稻与杂交籼稻之间差异极显著, 籼粳杂交稻与杂交籼稻之间差异不显著。表明常规粳稻、杂交粳稻外观品质略逊于杂交籼稻与籼粳杂交稻。

表3 不同类型水稻品种外观品质的差异 Table 3 Difference in appearance quality of different types of rice cultivar
2.4 不同类型水稻品种蒸煮与营养品质的差异

直链淀粉和胶稠度是反映稻米蒸煮和食味品质优劣的重要指标。由表4可以看出, 4种类型水稻品种直链淀粉含量、胶稠度存在差异, 且年份间趋势一致。直链淀粉含量表现为杂交籼稻> 籼粳杂交稻> 常规粳稻> 杂交粳稻, 以2013年为例, 籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交粳稻的平均直链淀粉含量分别较当年杂交籼稻低13.62%、15.00%和16.94%, 差异极显著; 胶稠度均表现为常规粳稻> 杂交粳稻> 籼粳杂交稻> 杂交籼稻, 以2013年为例, 常规粳稻、杂交粳稻、籼粳杂交稻平均胶稠度分别较当年杂交籼稻高24.95%、21.82%和13.99%, 差异极显著。

表4 不同类型水稻品种蒸煮食味品质和营养品质的差异 Table 4 Difference in cooking and eating and nutritional quality of rice cultivar of different types (%)

营养品质是指精米中蛋白质及其氨基酸等养分的含量与组成, 以及脂肪、维生素、矿物质含量等, 一般认为蛋白质含量是反映稻米营养品质好坏的重要指标, 但蛋白质含量高会抑制米粉粒吸水、膨胀及糊化, 米饭口感差, 食味不佳。由表4可以发现, 4种类型水稻品种蛋白质含量存在差异, 且年份间趋势一致, 表现为杂交籼稻> 籼粳杂交稻> 杂交粳稻> 常规粳稻, 以2013年为例, 籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻的平均蛋白质含量分别较当年杂交籼稻低5.25%、10.81%和13.01%, 杂交粳稻、常规粳稻与杂交籼稻之间差异显著, 籼粳杂交稻与杂交籼稻之间差异不显著。

2.5 不同类型水稻品种淀粉RVA谱特征的差异

水稻淀粉RVA谱是指一定的米粉浆在加热、高温、冷却过程中, 米粉的黏滞性发生一系列变化所形成的米粉糊的黏度谱, 它是米粉热物理特性的反映, 是评价稻米蒸煮食味品质优劣的一项重要指标。RVA谱特征值表示米粉浆随温度变化的黏度曲线及米粉粒崩解情况, 包括峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度、回复值和糊化温度。

进一步分析不同类型水稻品种米粉RVA谱特征值的差异可知(表5), 峰值黏度、热浆黏度、崩解值均表现为常规粳稻> 杂交粳稻> 籼粳杂交稻> 杂交籼稻, 其中常规粳稻、杂交粳稻、籼粳杂交稻的平均峰值黏度分别较杂交籼稻高28.59%、15.82%和12.29%, 差异显著或极显著, 籼粳杂交稻与杂交籼稻之间差异不显著; 平均热浆黏度分别较杂交籼稻高16.78%、3.48%和0.43%, 常规粳稻与杂交籼稻之间差异显著, 杂交粳稻、籼粳杂交稻与杂交籼稻之间差异不显著; 平均崩解值分别较杂交籼稻高49.00%、37.15%和32.78%, 常规粳稻与杂交籼稻之间差异显著, 杂交籼稻、籼粳杂交稻与杂交籼稻之间差异不显著。最终黏度表现为籼粳杂交稻> 杂交粳稻> 常规粳稻> 杂交籼稻, 其中籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻的平均最终黏度分别较杂交籼稻高5.23%、1.46%和0.20%, 差异不显著。消减值和糊化温度的变化趋势与峰值黏度、热浆黏度和崩解值的变化趋势相反, 表现为杂交籼稻> 籼粳杂交稻> 杂交粳稻> 常规粳稻, 其中籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻的平均消减值分别较杂交籼稻低30.66%、71.56%和144.12%, 差异极显著, 籼粳杂交稻与杂交籼稻之间差异不显著; 平均糊化温度分别较杂交籼稻低7.00%、10.46%和12.54%, 差异显著或极显著。

表5 不同类型水稻品种淀粉RNA谱特征值的差异(2014年) Table 5 Difference in RVA profile characteristics of different types of rice cultivar (2014)
3 讨论
3.1 不同类型品种品质特征的差异

我国稻米品质的测定与评价一般从加工品质、外观品质、蒸煮与食味品质、营养品质等4个方面进行。稻米的加工品质, 主要包括糙米率、精米率和整精米率, 其中以整精米率作为主要评价指标。本试验中4种类型水稻品种整精米率表现为常规粳稻> 杂交粳稻> 籼粳杂交稻> 杂交籼稻, 整精米率高的主要原因可能是精米中较高的蛋白质含量导致淀粉的分散性降低和黏性增加[14]。王一凡等[4]研究认为与籼稻相比, 粳稻的精米率一般高5个百分点以上。

垩白粒率和垩白度是评价稻米外观品质的主要指标, 且是重要的商品特性[15]。本试验中4种类型水稻品种的垩白粒率和垩白度均表现为常规粳稻> 杂交粳稻> 籼粳杂交稻> 杂交籼稻。垩白的形成是由于灌浆动态不合理或灌浆物质不足, 导致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, 其主要受遗传因素的影响, 此外环境因素对垩白的影响也较大[16, 17]。花劲等[11]研究双季稻区晚粳与晚籼的品质差异, 认为粳稻的垩白率、垩白大小、垩白度均显著高于籼稻。而高虹等[18]研究籼稻与粳稻品质差异得出, 籼稻比粳稻具有较高的垩白粒率和垩白度。前人研究结论差异的主要原因可能是试验所处的生态区不同, 在江西双季稻区晚稻灌浆期均温25℃左右, 适宜籼稻灌浆, 而粳稻灌浆过快易形成垩白; 在东北稻区灌浆期均温20℃左右, 对粳稻灌浆较为适宜, 而籼稻可能灌浆物质不足形成较多垩白[19]。本研究试验地点为双季晚稻区, 结论与花劲等研究一致。

蒸煮食味品质是稻米最重要的评价指标之一, 蒸煮食味品质最好的评价方法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把握稻米的食味品质有直接影响, 且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以直链淀粉含量和胶稠度等指标为主[20]。本试验中4种类型水稻品种的直链淀粉含量表现为杂交籼稻> 籼粳杂交稻> 常规粳稻> 杂交粳稻; 胶稠度表现为常规粳稻> 杂交粳稻> 籼粳杂交稻> 杂交籼稻。张洪程等[21]研究双季晚粳生理生态特征认为, 粳稻直链淀粉含量较籼稻低10%左右。黄丽芬等[22]研究杂交粳稻和常规粳稻品质差异表明, 杂交粳稻米质较常规粳稻, 表现为平均胶稠度相对较低, 而直链淀粉含量相对较高。高直链淀粉含量的稻米通常膨胀性小, 米粒干松而色淡, 冷后易变硬回生, 食味较差[23, 24]。胶稠度是米粉与水受热条件下的膨胀特性, 胶稠度值大表明米饭较软且偏黏, 米饭的蒸煮食味特性好, 反之胶稠度值小表明米饭偏硬且不黏[25]。因此, 本研究中粳型品种的蒸煮食味特性略优于杂交籼稻。

稻米蛋白质含量是衡量稻米营养品质的重要指标, 本试验中蛋白质含量表现为杂交籼稻> 籼粳杂交稻> 杂交粳稻> 常规粳稻, 蛋白质含量高的水稻品种营养品质好, 但过高的蛋白质含量往往会造成稻米蒸煮食味品质变劣[26, 27]。杨益善等[28]研究认为选择低蛋白质含量的水稻品种是符合稻谷市场需求的, 低蛋白质含量利于改善稻米的蒸煮食味品质, 而稻米营养的降低可通过稻米配方等多种途径补偿。

3.2 “ 籼改粳” 品种的合理选择与利用

籼稻和粳稻是栽培稻的两个亚种[29], 由于其进化过程中所处的生态环境不同, 致使其形态结构特征、加工碾磨特性、稻米的理化性质、蒸煮食味品质等产生了明显的差异。本试验中4种类型水稻品种在稻米的加工、外观、营养与蒸煮食味品质方面各有优逊。两年产量均表现为籼粳杂交稻> 杂交粳稻> 常规粳稻> 杂交籼稻。从近年来江西“ 籼改粳” 工程的进展来看, 示范用种一般多从外省引进, 因此, 因地制宜地选用粳稻品种尤为关键。黄山等[30]研究认为, 江西发展粳稻生产的适宜地区主要集中在鄱阳湖平原及以北地区, 品种应以杂交晚粳为主。本试验的地点为江西上高县, 试验中常规粳稻、杂交粳稻的蒸煮食味品质优于杂交籼稻与籼粳杂交稻, 但如果常规粳稻与杂交粳稻的种植地点南移可能会造成抽穗成熟期温度过高, 有品质变劣的风险, 且会降低产量。此外, 本研究还发现选择适宜的籼粳杂交稻品种可获得较高的产量, 蒸煮食味品质介于一般粳稻与杂交籼稻之间。因此, 认为适宜上高地区种植的晚稻品种应来自籼粳杂交稻、杂交粳稻和常规粳稻。

4 结论

与杂交籼稻相比, 常规粳稻、杂交粳稻和籼粳杂交稻加工品质、蒸煮食味品质有所改善, 而外观品质与营养品质略逊。产量表现为籼粳杂交稻> 杂交粳稻> 常规粳稻> 杂交籼稻。认为适宜上高地区种植的为籼粳杂交稻、杂交粳稻和常规粳稻。选择合理的水稻品种类型, 并配套适宜的高产栽培管理措施, 有利于获得优良的品质性状, 为实施“ 籼改粳” 提供广阔的市场价值和生产前景。

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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