全 文 ：灌溉方式对黄淮稻区优质粳米品质的影响*
刘奇华摇 吴摇 修摇 陈博聪摇 信彩云摇 陈摇 峰摇 王摇 瑜摇 孙召文摇 马加清**
(山东省农业科学院水稻研究所, 济南 250100)
摘摇 要摇 为探明不同水深处理对优质稻米的影响,研究了湿润、浅水、深水 3 种灌溉方式对优
质粳稻(圣稻 14、圣稻 2572、圣稻 18)籽粒外观、稻米直链淀粉、蛋白质含量及淀粉 RVA 谱的
影响,分析了稻米品质与理化指标之间的关系.结果表明: 浅水灌溉下籽粒面积、周长、粒长、
稻米蛋白质含量显著高于其他灌溉方式,垩白率和垩白度的表现相反;RVA 谱的最高黏度和
热浆黏度值以湿润灌溉最高,深水灌溉最低,最终黏度值以深水灌溉最低;不同品种 RVA 谱
的崩解值、消减值、回复值及稻米直链淀粉含量对 3 种灌溉方式的响应存在明显的基因型差
异.圣稻 14 以湿润灌溉的食味品质最好,圣稻 18 则以深水灌溉最好. 相关分析表明,稻米
RVA谱特征值与稻米外观指标及蛋白质含量之间存在显著的相关性.回归与通径分析表明,
粒型是影响崩解值与消减值的主要因子,而稻米蛋白质与直链淀粉含量是影响回复值的主要
因子.
关键词摇 灌溉方式摇 稻米摇 外观品质摇 食用品质
文章编号摇 1001-9332(2014)09-2583-08摇 中图分类号摇 S181摇 文献标识码摇 A
Effects of different irrigation methods on grain quality of japonica rice in Huanghuai District
of China. LIU Qi鄄hua, WU Xiu, CHEN Bo鄄cong, XIN Cai鄄yun, CHEN Feng, WANG Yu, SUN
Zhao鄄wen, MA Jia鄄qing (Rice Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Ji鄄
nan 250100, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(9): 2583-2590.
Abstract: To clarify the effects of different irrigation treatments in paddy field on rice gain quality,
three irrigation methods, moistening irrigation (0 cm water depth), shallow water irrigation (1-2
cm water depth) and deep water irrigation (5-6 cm water depth), were established under field
condition. In the experiment, rice gain physiochemical parameters including grain length, width,
area and perimeter, amylose and protein contents and RVA profile characteristics of 3 rice cultivars
(Shengdao 14, Shengdao 2572, Shengdao 18 ) with excellent quality were evaluated. Results
showed that grain length, area and perimeter were significantly enhanced under shallow water irriga鄄
tion when compared with the other two irrigation methods, while chalky rice rate and chalkiness
performed conversely. Of all irrigation methods, moistening irrigation produced the highest peak
viscosity and hot viscosity values, but deep irrigation produced the lowest peak viscosity, hot viscos鄄
ity and final viscosity values. The breakdown, setback, consistence values and amylose content of
rice grains of 3 varieties displayed disparate responses to the 3 irrigation treatments, largely due to
the difference of genotypes. Shengdao 14 had the best eating quality under moistening irrigation and
Shengdao 18 under deep irrigation. Correlation analysis indicated that RVA profile parameters were
significantly related with apparent and physiochemical parameters. The relationship between appa鄄
rent and eating quality was quantified by regression and pathway analyses, suggesting that grain
area, perimeter and the ratio of grain length to width were the main factors controlling breakdown,
the ratio of grain length to width was for setback, and grain protein and amylose contents for consis鄄
tence.
Key words: irrigation methods; rice; apparent quality; eating quality.
*国家自然科学基金项目(31301296)和山东省农业重大应用技术创新项目资助.
**通讯作者. E鄄mail: zxbsds@ 163. com
2014鄄02鄄24 收稿,2014鄄06鄄13 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 9 月摇 第 25 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2014, 25(9): 2583-2590
摇 摇 水分运筹是决定水稻品质形成的关键因素,因
此土壤水分条件与稻米品质的关系一直是研究热
点[1-2] .周广生等[3]研究了水稻粒型在孕穗期干旱
条件下的变化,结果表明,干旱可导致水稻籽粒的体
积、长、宽、厚、长宽比发生改变. 蔡一霞等[2]和刘凯
等[4]研究表明,与传统栽培方式相比,土壤干旱或
重度干湿交替灌溉(土壤落干至水势臆-30 kPa 时
复水,再落干复水,如此反复)下糙米率、整精米率、
淀粉 RVA谱的崩解值下降,垩白率与蛋白质含量升
高;轻度干湿交替灌溉方式(土壤落干至水势臆-15
kPa时复水,再落干复水,如此反复)则显著提高了
糙米率、精米率、整精米率,降低了垩白的发生,使胶
稠度变软.董明辉等[5]研究发现,土壤水分对稻穗
不同粒位籽粒淀粉黏滞特性的影响因粒位而异,认
为这种差异与直、支链淀粉的结构比例以及支链淀
粉的链结构有关. 蔡一霞等[6]研究表明,与水层灌
溉相比,水分胁迫提高了正常施氮水平下稻米醇溶
蛋白和谷蛋白含量.
水稻品质是一个受遗传、环境等多因素控制的
复杂性状[7-9] .在影响稻米品质的众多环境因素中,
水分是仅次于气温的第二大影响因子,因此,研究稻
田水分状态对稻米品质的影响具有重要意义[10-12] .
围绕节水控水方向研究稻米品质已有诸多报道,而
且也取得了重要突破. 但这些研究大都是在水稻结
实期进行,缺乏全生育期不同水分管理对稻米品质
影响的研究,因此研究结果具有一定局限性[1-3,6] .
不同水深处理对稻米品质的影响更是鲜有报道,尤
其是对优质粳米的相关研究尤为薄弱,尚待进一步
探讨.鉴于此,本研究设置了湿润、浅水、深水 3 种水
分处理方式,探讨了水稻全生育期不同水层处理对
优质粳米粒型、垩白、直链淀粉、蛋白质含量及 RVA
谱特征值的影响,并深入分析了稻米理化性状与食
味品质的关系,以期为不同土壤水分条件下优质粳
米生产提供有益参考.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试品种
供试材料为山东省水稻研究所育成审定的常规
优质粳稻品种:圣稻 14 (国家标准一级米)、圣稻
2572(国家标准一级米)和圣稻 18(国家标准二级
米).
1郾 2摇 试验设计与试验地点
试验于 2012 年在山东省济宁市南阳湖农场(属
于典型的黄淮稻区)进行.前茬作物为小麦,土质为
黏壤土,土壤基础肥力为: 有机质含量 23郾 55
g·kg-1,全氮含量 1. 09 g· kg-1,全磷含量 0郾 86
g·kg-1,全钾含量 21. 31 g·kg-1,碱解氮含量 54郾 29
mg·kg-1,速效磷含量 40. 63 mg·kg-1,速效钾含量
146. 50 mg·kg-1 . 采用两因素裂区试验设计,灌溉
方式为主区,设置 3 种水分处理方式:玉:湿润灌溉
(水稻返青至成熟前 1 周田间 0 cm 水层,但保持湿
润状态);域:浅水灌溉(水稻返青至成熟前 1 周田
间保持 1 ~ 2 cm 浅水层);芋:深水灌溉(水稻返青
至成熟前 1 周田间保持 5 ~ 6 cm深水层),品种为副
区. 5 月 12 日播种,6 月 22 日移栽. 栽插行株距为
28 cm伊20 cm,每穴 3 苗,小区面积 30 m2 .水稻全生
育期降雨量为 286. 6 mm.每次降雨后,若田间水位
高于试验设定值,及时排水以保证各灌溉处理的一
致性.大田氮肥用量为:300 kg·hm-2(折合纯氮),
氮肥施用比例为基肥 颐 分蘖肥 颐 穗肥= 5 颐 3 颐 2,氮
磷钾施用比例为 2 颐 1 颐 1,磷肥做基肥 1 次性施入,
钾肥分基肥和穗肥 2 次等量施入. 病虫防治措施等
同常规生产.
1郾 3摇 测定项目及方法
各处理供试材料成熟收获后,晒干、脱壳、去糙,
挑选整精米进行外观及食用品质测定.
1郾 3郾 1 稻米理化性状测定 摇 使用万深 SC鄄E 型大米
外观品质检测分析仪测定稻米面积、周长、长度、宽
度,利用机器拍摄的扫描图观测垩白粒率.每个处理
重复测定 5 次,每次随机选取 100 粒整精米测定.使
用最小外接矩形法提取稻米外观特征信息,计算籽
粒形态性状. 直链淀粉含量的测定按农业部标准
NY 147—88《米质测定方法》 [13]进行. 运用 BUCHI
全自动凯氏定氮仪测定稻米蛋白质含量,换算系数
为 5. 95.
1郾 3郾 2 淀粉黏滞性测定摇 使用澳大利亚 Newport Sci鄄
entific仪器公司生产的 Super 3 型 RVA(Rapid Vis鄄
cosity鄄Analyzer)仪测定淀粉的黏滞性,重复测定 3
次.运用 TWC(Thermal Cycle for Windows)配套软件
分析测定结果.
RVA谱特征值主要以最高黏度、热浆黏度、最
终黏度、崩解值、消减值、回复值表示,以 RVU 为单
位.
1郾 4摇 数据处理
采用 SPSS 11. 0 软件进行方差分析、Pearson 相
关分析,利用 DPS 3. 01 统计软件建立逐步线性回归
方程,采用逐步剔除法进行多元线性回归方程的拟
合,确保入选自变量的回归系数 P 值达显著水平,
4852 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
并对入选自变量与因变量做通径分析,进一步分析
自变量的影响效应与程度. 为了直观形象地描述二
元线性回归方程中各变量间的关系,使用 SigmaPlot
10. 0 软件作三维关系图.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 水稻生育期内降雨量
由图 1 可知,各灌溉方式开始处理至结束,共
29 d 存在降雨,且不同时段降雨量存在一定差异.
除移栽后第 13 天降雨量达 110. 4 mm 外,其余各时
间段降雨量均在 25 mm以下,其中有 22 d的降雨量
在 10 mm以下,有 10 d的降雨量不足 1 mm.
2郾 2摇 不同灌溉方式对稻米理化性状的影响
2郾 2郾 1 对稻米外观品质的影响 摇 由表 1 可知,稻米
外观形态指标均随着田间灌水深度的增加呈先增后
减的变化趋势.与其他灌水方式相比,浅水处理显著
增加了稻米面积、周长、长度、宽度及长宽比,较湿润
处理 提 高 了 1郾 90% 、 1郾 13% 、 1郾 09% 、 0郾 56% 、
0郾 50% , 较 深 水 处 理 提 高 了 2郾 73% 、 1郾 78% 、
1郾 72% 、1郾 16% 、0郾 52% ;而垩白率与垩白度分别比
湿润处理显著降低了 35郾 0%和 41郾 9% ,比深水处理
显著降低了 17郾 3%和 38郾 0% .
2郾 2郾 2 对稻米直链淀粉和蛋白质含量的影响摇 不同
品种籽粒直链淀粉含量对灌水方式的响应存在差
异.圣稻 18 对不同灌溉方式表现为钝感,各处理间
无显著性差异;圣稻 14 以浅水处理的直链淀粉含量
最低,分别比湿润和深水处理显著降低 7. 8% 、
5郾 0% ;圣稻 2572 以深水处理的直链淀粉含量最高,
湿润处理最低,浅水处理较湿润处理高 6. 40% ,较
深水处理低5郾 7% ,各处理间的差异达显著水平.各
图 1摇 水稻生育期内(返青至成熟前 7 天)的降雨量
Fig. 1摇 Precipitation during rice growth duration (from resuming
growth to the 7th day before maturity) .
降雨量为 0 的数据未列出 Excluding data for 0 mm precipitation.
品种浅水处理的籽粒蛋白质含量显著高于其余 2 种
灌水方式,分别比湿润和深水处理高 7. 5% 、4. 8% ;
除圣稻 14 外,其余品种湿润与深水处理间的差异不
显著(图 2).
2郾 3摇 不同灌溉方式对稻米 RVA谱特征值的影响
各处理稻米 RVA 谱的最高黏度和热浆黏度均
以湿润灌溉最高,深水灌溉最低,最终黏度则以深水
处理最低,且差异均达显著水平;各处理的崩解值、
消减值、回复值变化存在明显的品种间差异;圣稻
14 湿润处理的崩解值最高,深水处理最低,圣稻 18
的表现则相反,而圣稻 2572 各处理间无显著差异;
圣稻 14 湿润处理消减值最低,其余 2 种处理间差异
不显著,圣稻 2572 湿润处理的消减值最高,其余处
理间差异不显著,圣稻 18 各处理间差异不显著;圣
稻 14 深水处理的回复值最低,其余处理间差异不显
著,圣稻 2572 和圣稻 18 浅水处理的回复值显著高
于湿润处理,其余处理间差异不显著(表 2).
表 1摇 灌溉方式对稻米外观品质的影响
Table 1摇 Effects of different irrigation methods on rice apparent quality
品种
Cultivar
灌溉方式
Irrigation
method
籽粒面积
Grain
area
(mm2)
籽粒周长
Grain
perimeter
(mm)
粒长
Grain
length
(mm)
粒宽
Grain
width
(mm)
长宽比
Ratio of
grain length
to width
垩白率
Percentage
of chalky rice
(% )
垩白度
Chalkiness
(% )
圣稻 14 玉 9. 848b 12. 340c 4. 601b 2. 665a 1. 729b 2. 0a 0. 80a
Shengdao 14 域 10. 115a 12. 528a 4. 691a 2. 675a 1. 756a 1. 3a 0. 52a
芋 10. 072a 12. 470b 4. 673a 2. 668a 1. 754a 3. 3a 0. 83a
圣稻 2572 玉 10. 428b 12. 962b 4. 958b 2. 642b 1. 880a 17. 7a 9. 38a
Shengdao 域 10. 674a 13. 117a 4. 994a 2. 667a 1. 876a 12. 0b 5. 40b
2572 芋 10. 264c 12. 800c 4. 881c 2. 631c 1. 859b 13. 0b 8. 72a
圣稻 18 玉 10. 079b 12. 495b 4. 700b 2. 677a 1. 759a 2. 3a 0. 02a
Shengdao 18 域 10. 143a 12. 578a 4. 729a 2. 687a 1. 763a 1. 0b 0. 01a
芋 9. 775c 12. 286c 4. 617c 2. 638b 1. 754a 1. 0b 0. 01a
玉: 湿润 Moistening; 域: 浅水 Shallow water; 芋: 深水 Deep water. 同列不同字母表示差异显著(P<0. 05) Different small letters in the same
column meant significant difference among treatments at 0. 05 level. 下同 The same below.
58529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘奇华等: 灌溉方式对黄淮稻区优质粳米品质的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 灌溉方式对稻米直链淀粉和蛋白质含量的影响
Fig. 2 摇 Effects of different irrigation methods on amylose and
protein contents of rice.
玉: 湿润 Moistening; 域: 浅水 Shallow water; 芋: 深水 Deep water.
A: 圣稻 14 Shengdao 14; B: 圣稻 2572 Shengdao 2572; C: 圣稻 18
Shengdao 18.
2郾 4摇 稻米外观与食用品质性状间的相关性
由表 3 可知,最高黏度与热浆黏度、最终黏度及
稻米蛋白质含量呈显著或极显著正相关性;热浆黏
度与最终黏度、消减值、回复值、稻米蛋白质含量、稻
米面积、稻米周长及垩白率呈显著或极显著正相关;
最终黏度与消减值、回复值、稻米蛋白质含量、籽粒
面积、籽粒周长、粒长、籽粒长宽比及垩白率呈显著
或极显著正相关;崩解值与消减值、籽粒面积、籽粒
周长、粒长、籽粒长宽比、垩白率呈极显著负相关;消
减值与回复值、籽粒面积、籽粒周长、粒长、籽粒长宽
比、垩白率呈显著或极显著正相关;回复值与稻米蛋
白质含量、籽粒周长、粒长、籽粒长宽比、垩白率呈
显著或极显著正相关;籽粒面积与籽粒周长、粒长、
籽粒长宽比、垩白率呈显著或极显著正相关;籽粒周
长与粒长、籽粒长宽比、垩白率呈极显著正相关;粒
长与籽粒长宽比、垩白率呈极显著正相关;籽粒长宽
比与垩白率呈极显著正相关. 这表明稻米食味品质
与粒型间存在显著的相关性.
2郾 5摇 稻米理化性状与食味品质间的逐步回归分析
为了进一步探明稻米理化性状对食味品质的影
响,分别建立了以崩解值(y1)、消减值(y2)、回复值
(y3)为因变量,稻米蛋白质含量( x1)、直链淀粉含
量(x2)、籽粒面积(x3)、籽粒周长( x4)、粒长( x5)、
粒宽( x6 )、籽粒长宽比( x7 )、垩白率( x8 )、垩白度
(x9)为自变量的逐步线性回归方程(表 4). 从 9 个
自变量中筛选出与崩解值关系最重要的 4 个,建立
最优回归方程:y1 = 5. 637x1 -61. 533x3 +72. 274x4 -
250. 524x7,方程中各回归系数经检验均达到显著水
平(R2 =0. 988,P = 0. 001),表明该方程可真实地反
映出稻米蛋白质含量、籽粒面积、籽粒周长、籽粒长
宽比与崩解值的关系. 通径分析表明,4 个自变量
中,籽粒周长对崩解值的影响最大,且表现为正效
应,其次为籽粒面积和长宽比,表现为负效应. 从 9
个自变量中筛选出与消减值关系最重要的 2 个,建
立最优回归方程:y2 =2. 784x1+214郾 661x7,方程中各
回归系数经检验均达到显著水平(R2 = 0郾 987,P<
0郾 001),表明该方程可真实地反映出稻米蛋白质含
量、籽粒长宽比与消减值的关系. 通径分析表明,籽
粒长宽比对消减值的影响效应远大于稻米蛋白质含
量,且表现为正效应.从 9 个自变量中筛选出与回复
值关系最重要的 2 个,建立最优回归方程: y3 =
9郾 702x1+3. 807x2,方程中各回归系数经检验均达到
显著水平(R2 = 0. 838,P = 0. 004),表明该方程可真
实地反映出稻米蛋白质含量、直链淀粉含量与回复
值的关系.通径分析表明,稻米蛋白质含量对回复值
的影响效应大于直链淀粉含量,且呈正效应.籽粒长
表 2摇 灌溉方式对稻米淀粉 RVA谱特征值的影响
Table 2摇 Effects of different irrigation methods on RVA profile of rice
品种
Cultivar
灌溉方式
Irrigation
method
最高黏度
Peak viscosity
(RVU)
热浆黏度
Hot viscosity
(RVU)
最终黏度
Final viscosity
(RVU)
崩解值
Breakdown
(RVU)
消减值
Setback
(RVU)
回复值
Consistence
(RVU)
圣稻 14 玉 225. 03a 145. 83a 231. 25b 79. 19a 12. 39b 91. 50a
Shengdao 14 域 214. 58b 139. 75b 237. 45a 74. 83b 16. 67a 91. 58a
芋 207. 33c 136. 81b 222. 94c 70. 53c 15. 61a 86. 14b
圣稻 2572 玉 211. 03a 160. 17a 252. 50a 50. 86a 41. 47b 92. 33b
Shengdao 2572 域 210. 14a 156. 81a 256. 50a 53. 33a 46. 36a 99. 69a
芋 199. 08b 141. 69b 237. 64b 57. 39a 38. 56b 95. 94ab
圣稻 18 玉 181. 14a 116. 19a 195. 53a 64. 94b 14. 39a 79. 33b
Shengdao 18 域 182. 86a 116. 33a 198. 14a 66. 53b 15. 28a 81. 81a
芋 170. 89b 101. 94b 183. 39b 68. 94a 12. 50a 81. 44ab
6852 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 3摇 稻米外观品质与营养食味品质的相关系数
Table 3摇 Correlation coefficients between apparent quality and nutritional and eating qualities of rice
最高
黏度1)
热浆
黏度2)
最终
黏度3)
崩解值4) 消减值5) 回复值6) 蛋白质
含量7)
直链淀粉
含量8)
籽粒
面积9)
籽粒
周长10)
粒长11) 粒宽12) 长宽比13) 垩白率14)
热浆黏度2) 0. 87**
最终黏度3) 0. 84** 0. 98**
崩解值4) 0. 10 -0. 40 -0. 43
消减值5) 0. 30 0. 71* 0. 76* -0. 89**
回复值6) 0. 73* 0. 87** 0. 93** -0. 41 0. 78*
蛋白质含量7) 0. 75* 0. 80* 0. 87** -0. 22 0. 56 0. 82**
直链淀粉含量8) -0. 21 -0. 05 -0. 02 -0. 31 0. 34 0. 26 -0. 18
籽粒面积9) 0. 30 0. 68* 0. 72* -0. 82** 0. 90** 0. 66 0. 62 0. 08
籽粒周长10) 0. 30 0. 70* 0. 74* -0. 88** 0. 96** 0. 71* 0. 58 0. 18 0. 98**
粒长11) 0. 22 0. 66 0. 70* -0. 93** 0. 98** 0. 67* 0. 51 0. 24 0. 95** 0. 99**
粒宽12) 0. 06 -0. 15 -0. 18 0. 41 -0. 44 -0. 32 -0. 01 -0. 52 -0. 01 -0. 18 -0. 29
籽粒长宽比13) 0. 18 0. 63 0. 67* -0. 94** 0. 99** 0. 68* 0. 47 0. 34 0. 87** 0. 94** 0. 98** -0. 49
垩白率14) 0. 32 0. 72* 0. 73* -0. 88** 0. 94** 0. 68* 0. 45 0. 29 0. 77* 0. 87** 0. 91** -0. 57 0. 96**
垩白度15) 0. 31 0. 69* 0. 71* -0. 82** 0. 91** 0. 70* 0. 44 0. 37 0. 69* 0. 81** 0. 86** -0. 65 0. 93** 0. 98**
1) Peak viscosity; 2) Hot viscosity; 3) Final viscosity; 4) Breakdown; 5) Setback; 6) Consistence; 7) Protein content; 8) Amylose content; 9) Grain
area; 10) Grain perimeter; 11) Grain length; 12) Grain width; 13) Ratio of grain length to width; 14) Percentage of chalky rice; 15) Chalkiness.
*P<0. 05; **P<0. 01.
表 4摇 回归方程的相关参数及入选方程各性状因子的直接通径系数
Table 4摇 Related parameters of regression equation and direct path coefficients of dependent variables
因变量
Dependent
variable
自变量
Independent
variable
回归系数
Regression
coefficient
回归系数 P值
P value of
regression coefficient
回归方程 P值
P value of
regression equation
R2 Durbin鄄watson统计量
Durbin鄄watson
value
直接通径系数
Direct path
coefficient
y1 x1 5. 637 0. 003 0. 001 0. 988 1. 410 0. 380
x3 -61. 533 0. 023 -1. 765
x4 72. 274 0. 045 2. 116
x7 -250. 524 0. 004 -1. 578
y2 x1 2. 784 0. 047 <0. 001 0. 987 2. 043 0. 129
x7 214. 661 <0. 001 0. 927
y3 x1 9. 702 0. 001 0. 004 0. 838 2. 226 0. 893
x2 3. 807 0. 041 0. 419
图 3摇 稻米长宽比、蛋白质含量与 RVA谱消减值的关系
Fig. 3摇 Three鄄dimensional diagram among setback, the ratio of
grain length to width and protein content of rice.
宽比、稻米蛋白质含量、直链淀粉含量与消减值、回
复值的三维关系图可更直观地反映出各自变量对因
变量的影响效应与程度(图 3、图 4).
图 4摇 稻米直链淀粉、蛋白质含量与 RVA谱回复值的关系
Fig. 4摇 Three鄄dimensional diagram among consistence, amylose
content and protein content of rice.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 不同灌溉方式对水稻粒型的影响
籽粒形态是衡量稻米外观的重要参考指标.前
78529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 刘奇华等: 灌溉方式对黄淮稻区优质粳米品质的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
人对籽粒长、宽、厚等的研究主要依靠人工测量,误
差较大,精确度差,效率低,不易操作,多数描述外观
的参数难以获取,仅限于粒长、粒宽及长宽比. 随着
现代科技的迅速发展,机器视觉技术在农业生产中
的应用日益广泛,借助此技术既有效获取了人工无
法测量的重要参数(如籽粒面积与周长),又准确提
取到农产品形态信息,可全面准确地描述籽粒外观
品质[14-16] .但该技术应用于水稻籽粒形态的研究报
道却较少.张卫星等[17]通过机器视觉技术发现,土
壤水分亏缺条件下,随着控水程度的加剧,水稻籽粒
长度及面积显著降低,认为这种差异与谷壳大小的
变化有关.本试验中,机器视觉检测结果显示,浅水
灌溉条件下稻米粒长、粒宽、籽粒长宽比、籽粒面积、
周长比其他 2 种灌溉方式显著提高.研究表明,谷壳
大小与稻米胚乳发育程度密切相关[18-19] .因此推测
本试验中各灌溉方式对水稻幼穗分化期的颖壳发育
产生了影响,使谷壳容积发生不同程度的改变,从而
导致最终粒型的差异.据报道,间歇灌溉下的稻米垩
白率低于淹水与干旱处理[19] . 本研究发现,与其他
2 种灌溉方式相比,浅水灌溉下垩白率最低.由此说
明适度浅水灌溉有利于增大水稻粒型,减少垩白的
发生,提高稻米外观品质.
3郾 2摇 不同灌溉方式对水稻籽粒直链淀粉和蛋白质
含量的影响
研究证实,稻米直链淀粉和蛋白质含量极易受
到环境的影响,尤其是蛋白质的遗传力只有 25% ~
50% ,甚至更低[6,12,20] .程建平等[21]研究表明,在淹
水灌溉、间歇灌溉、半干旱栽培、干旱栽培 4 种灌溉
方式下,稻米直链淀粉含量依次递减,由 21. 2%降
至 18. 9% ,而蛋白质含量呈依次递增的变化规律.
蔡一霞等[6,22]报道,与浅水灌溉相比,水分胁迫有利
于提高谷氨酰胺合成酶 ( GS )、 谷氨酸合酶
(GOGAT)和颗粒淀粉合酶(GBSS)活性,增强了籽
粒合成氨基酸与直链淀粉的能力,使稻米蛋白质与
直链淀粉含量得到提高.本试验中,浅水灌溉方式下
稻米蛋白质含量显著高于湿润与深水灌溉;而直链
淀粉含量的变化则较为复杂,存在品种与处理间的
互作效应.究其原因,可能与不同灌溉方式下籽粒
GS、GOGAT和 GBSS 活性的变化密切相关,而各品
种籽粒中 GBSS 活性对 3 种灌溉方式的响应不同.
本文未涉及相关生理性状的研究,因此尚待进一步
探讨.
3郾 3摇 不同灌溉方式对稻米 RVA谱特征值的影响
研究表明,与水层灌溉相比,干旱种植条件下稻
米淀粉 RVA 谱的最高黏度、崩解值、最终黏度和回
复值发生明显改变,但不同品种间存在差异[23] . 刘
凯等[4]研究指出,轻度干湿交替灌溉比水层灌溉显
著提高了稻米 RVA谱的最高黏度和崩解值,重度干
湿交替灌溉下的表现则相反. 本研究表明,RVA 谱
的最高黏度和热浆黏度以湿润灌溉下最高、深水灌
溉下最低,最终黏度以深水灌溉下最低;其余指标在
各灌溉方式下的变化趋势存在明显的品种间差异.
这与水分亏缺条件下的研究结果有类似之处[23] .
RVA是一种国际公认的快速、准确检测淀粉糊化特
性的测定方法,是反映稻米食味品质的重要指标.
Nguyen等[24]认为,RVA 谱黏滞峰主要由淀粉颗粒
的膨胀、直链淀粉的可增溶作用和蛋白质的水合作
用三方面决定[25] .直链淀粉通过影响淀粉粒晶体结
构,对米粉糊化特性产生影响.直链淀粉使三维淀粉
矩阵结构排列更紧密,不易被破坏,从而造成米粉流
变性变差,硬度增加[26] . 蛋白质主要通过 2 种途径
影响淀粉糊化黏滞性:一是蛋白质与水分子结合,增
加胶稠化的淀粉在黏滞相的浓度;二是通过二硫键
作用形成网络限制淀粉糊化[27] . 笔者认为,本试验
条件下,各灌溉方式对稻米 RVA谱的影响可能是通
过蛋白质与直链淀粉的交互作用实现的. 通常情况
下,食味好的稻米与淀粉 RVA 谱的崩解值、消减值
和回复值具有高度关联性[28-30] .本研究的相关分析
表明,崩解值、消减值、回复值与稻米理化性状间存
在显著的相关性;回归与通径分析表明,籽粒长宽
比、稻米直链淀粉与蛋白质含量是影响稻米食味品
质的主要因素.籽粒形态是由颖壳发育状况决定的,
而颖壳大小可能直接导致水稻源库比的改变,进而
影响籽粒直链淀粉与蛋白质的生物合成,最终影响
稻米食味品质.
4摇 结摇 摇 论
与湿润、深水灌溉相比,浅水灌溉可显著改善稻
米外观品质,提高稻米蛋白质含量;不同灌溉方式对
食味品质的影响存在品种间差异;稻米理化指标与
食味品质间存在不同程度的相关性,生产中针对不
同品种应采取相应的灌溉措施,使稻米外观与食用
品质处于最佳的协调状态,以获取优良米质.
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作者简介 摇 刘奇华,男,1979 年生,硕士,助理研究员. 主要
从事水稻生理生态与轻简化栽培研究. E鄄mail: lqhsds@ 163.
com
责任编辑摇 张凤丽
0952 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷