生物菌肥對水稻食味品質的影響

劉建　謝銳萍　常立新　李爽　杜錦　向春陽　曹高燚

摘要：為了研究生物菌肥對水稻食味的影響，以粳型水稻津原E28為供試材料，2015年在天津市津南區名洋湖和辛莊2個地點分別進行生物菌肥試驗。試驗設2個處理，即常規栽培處理（T1）、菌肥處理（T2）。結果表明，名洋湖和辛莊2個試驗點稻米2個處理間的產量、產量構成因素和外觀均不存在顯著差異。名洋湖T1處理的蛋白質含量顯著高于T2處理，辛莊T1處理的評分顯著低于T2處理，直連淀粉含量的差異不明顯。從稻米的RVA特征譜來看，2個試點均表現為T2處理的最高黏度、崩解值顯著高于T1處理，而消減值顯著低于T1處理。從米飯的食味評價方面來看，除辛莊試點T2處理的綜合評價顯著高于T1處理外，米飯的外觀、香氣、黏度和味道差異不顯著。本研究的結果為水稻食味品質提供了栽培技術方面的借鑒。

關鍵詞：水稻;生物菌肥;稻米食味特性值;食味品質;產量;產量構成因素;外觀;RVA特征譜

中圖分類號： S511.06文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）09-0124-03

農業生產中化肥和農藥的大量施用容易造成土壤退化、農作物品質下降、生態環境惡化等問題，對我國食品及環境安全構成嚴重的威脅。生物菌肥因其環境友好、資源節約、綠色安全等特點受到廣泛關注，在安全優質農產品生產和生態環境中的地位不斷提高，在我國農業發展中的地位尤為突出[1]。生物菌肥在改善土壤結構[2]、提高養分供應能力[3]、刺激作物生長[4-6]、降解有害物質[7]和增加作物抗逆能力[8]上具有顯著效用。生物菌肥對作物品質改善的研究主要集中于蔬菜、水果、煙草及藥用植物等高回報經濟作物上，而在糧食作物上的研究較少[9]，特別是對水稻食味品質影響的研究未見報道。

水稻是世界三大主要糧食作物之一，也是我國最重要的糧食作物，我國是世界上最大的水稻生產國，總產位居世界第一[10]，種植面積約占我國糧食作物的30%，稻谷產量約為我國糧食總產的40%，全國約2/3的人口以水稻為主食[11]，因此水稻生產在我國國民經濟發展中占據極其重要的地位，對農業生產具有舉足輕重的影響。

近年來，隨著國民經濟的發展和人們生活水平的提高，居民對稻米品質的要求越來越高，大力發展高產、優質稻米已勢在必行[12]。稻米的品質包括多個方面，其中稻米的外觀是最為重要的商品品質，食味品質是重中之重。因此，本研究以粳型水稻津原E28為材料，以常規栽培處理為對照，分析了2個試驗點生物菌肥處理對稻米外觀、食味特性值及食味的影響，探究生物菌肥施用對稻米品質食味影響的作用規律，有利于合理地應用生物菌肥，推動水稻產業的發展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地點

試驗材料為稻米外觀較好、食味品質中上、在華北地區大面積種植的水稻粳型水稻品種津原E28（天津市原種場選育，審定編號為國審稻2012040）。

天津市津南區名洋湖（38°91′N、117°46′E）的土壤類型為鹽化水稻土，土壤含鹽量為0.2%，有機質含量為1.65%，含氮量為0.11%，有效磷含量為11.8 mg/kg，有效鉀含量為53.7 mg/kg;辛莊（39°03′N、117°35′E）的土壤類型為水稻土，不含鹽堿，有機質含量為1.84%，全氮含量0.13%，有效磷含量13.9 mg/kg，速效鉀含量67.4 mg/kg。

1.2 試驗設計與田間管理

選用的生物菌肥購自中弘新緣生物科技（天津）有限公司。設2個試驗點，每個試驗點2個處理，即常規栽培處理（T1）和施用生物菌肥處理（T2），每個處理重復3次。2015年4月15日開始薄膜育秧，移栽前整地施肥，常規栽培處理的本田施用肥料種類為尿素、磷酸二銨、硫酸鉀，其施用量分別為300、150、60 kg/hm2（以上數據為純氮、P2O5、K2O的用量）。磷肥、鉀肥作為底肥一次性施入，氮肥分底肥、分蘗肥和孕穗肥3次投入，施肥比例為4 ∶4 ∶2，氮肥3次總量達到300 kg/hm2 [13]。菌肥處理在移栽前進行，主要發酵劑成分為酵母菌;施用300 kg/hm2的復合微生物肥料作為基肥，復合微生物肥料為發酵雞糞，添加的微生物菌株為乳酸菌和芽孢桿菌。2015年5月26日插秧，每個處理面積為15 m2，株數約340株，株行距15 cm×30 cm，3次重復。菌肥處理于2015年7月1日、7月18日及8月6日分別用稀釋的植物益生菌進行葉面噴施[益生菌劑是中弘新緣生物科技（天津）有限公司自主研發的，包括枯草芽孢桿菌、膠質芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌等，也已經過農業部微生物肥料和食用菌菌種質量監督檢驗測試中心的鑒定，使用濃度為稀釋500倍沖施使用，每667 m2施用4 kg]。常規栽培處理和菌肥處理的其他田間栽培措施均相同。

1.3 田間取樣與品質分析

2015年10月8日水稻成熟后，每個重復單獨隨機取樣20株，待自然干燥到水分含量為14.5%后帶入實驗室進行品質分析。

稻米外觀測定采用日本佐竹公司生產的RJQI20型顆粒評定儀。顆粒評定儀測定的外觀項目較多，為了便于分析和表格的制作，把測定項目歸為3類，即整精米（沒有任何瑕疵的完整粒）、堊白米（粒型完整，但有心白、腹白或背白以及未熟粒、茶色米）和碎米（米粒不完整、裂腰以及蟲傷）;稻米成分測定采用用日本靜岡制機公司生產的PS500型水稻食味計，評分采用默認參數，由水稻食味計根據自帶公式自動獲得;淀粉的糊化特性使用澳大利亞Newport公司生產的 RAV-4 型快速黏度分析儀測定[13];食味評價由天津農學院的師生共22名來完成[14]。

1.4 統計分析

使用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析，平均值的比較采用Duncans的SSR測驗;使用SAS進行環境和處理之間的互作分析;表格的制作用Excel來完成。

2 結果與分析

2.1 不同處理條件對津原E28的產量及構成要素的影響

水稻的產量由水稻的單位面積的有效穗數、穗粒數和千粒質量決定。本研究分析了生物菌肥處理和常規栽培處理對名洋湖和辛莊2地水稻的產量性狀及其構成的影響。由表1可知，菌肥處理一定程度上增加了水稻的有效穗數、千粒質量和產量，但增加并不顯著。在名洋湖試點，菌肥處理下的每穗實粒數低于常規栽培處理;而在辛莊試點，菌肥處理下的每穗實粒數高于常規栽培處理，但并未達到顯著水平（表1）。

2.2 不同處理條件下津原E28的外觀品質

稻米的外觀品質主要取決于整精米率和堊白性狀。從表2可以看出，2個試驗點生物菌肥處理的整精米率高于常規栽培處理，而堊白率和碎米率則恰恰相反，生物菌肥處理低于常規栽培處理，但差異并未達到顯著水平，說明生物菌肥處理有改善外觀品質的可能性，但作用不明顯。選擇外觀品質中的整精米率指標進行環境和處理之間的互作分析，結果表明，整精米率在T1、T2處理與名洋湖、辛莊2地之間無互作關系。

2.3 不同處理條件下津原E28的主要成分分析和評分

水稻的食味和其主要成分特別是蛋白質、直鏈淀粉含量關系最為密切。從表3可以看出，名洋湖T1處理的蛋白質含量（8.7%）最高，辛莊T2處理的蛋白質含量（8.0%）最低。名洋湖地區生物菌肥處理的蛋白質含量明顯低于常規栽培處理。另外，辛莊試驗點2個處理的蛋白質含量低于名洋湖試驗點的對應處理。各處理的直鏈淀粉含量差異并不顯著。評分是由儀器根據主要成分含量給出的判定值，其中辛莊T2處理的53分為最高，2個試驗點T1處理的44分為最低，特別是辛莊試點菌肥處理的評分顯著高于常規栽培處理。這一試驗結果與微生物肥料中含氮量較低，從而引起水稻蛋白質含量下降有關，而生物菌肥對直鏈淀粉含量的影響較小，通過影響蛋白質含量而對評分產生影響。選擇主要成分中的蛋白質含量指標進行環境和處理之間的互作分析，結果表明，兩者之間互作，但差異不顯著。

2.4 不同處理條件下津原E28的RVA譜特征值

從表4可以看出，不同處理條件下津原E28的RVA譜特征值，其中名洋湖T1處理的最高黏度（158.83）最低，辛莊T2處理的最高黏度（189.33）最高，不同試點的生物菌肥處理間無顯著性差異，但生物菌肥處理的最高黏度顯著高于常規栽培處理。崩解值和最高黏度表現出相同的趨勢，但不同試驗點生物菌肥處理間差異顯著，即2地T2處理顯著高于T1處理。消減值和前兩者相反，名洋湖T1處理（2.58）最高，辛莊T2處理（-5.42）最低，生物菌肥處理明顯低于常規栽培處理。選擇RVA譜特征值中的最高黏度指標進行環境和處理之間的互作分析，結果表明，兩者之間互作，且差異顯著。

2.5 不同處理條件下津原E28的食味評價

食味品嘗評價是稻米品質評定的最重要環節。從表5可以看出，不同試驗點和處理在米飯的外觀、香氣、味道、黏度和硬度上差異不顯著。辛莊試驗點T2和T1處理間的綜合評價存在顯著差異;名洋湖試點T2處理下的綜合評價值高于T1處理， 雖差異不顯著， 但呈現除了較大的差值。這說明菌肥處理和食味優于常規處理的食味。與表2、表3、表4不同的是，表5中2個試點間的各項目處理間差值較大，但大部分差異不顯著，這主要是因為表2、表3、表4中的數據是由儀器測定的，重復間數值的差異不大，所以處理間的差值雖很小，但統計分析時仍存在顯著差異;表5中的數據是由不同品嘗人員對米飯品嘗所得結果，由于品嘗人員間的差異性較大，即使處理間差值較大，但分析時差異也不顯著。

3 討論與結論

生物菌肥對水稻產量的影響已有諸多報道，一般認為，它的施用可以提高水稻的產量[15-18]，生物菌肥對品質影響的研究報道較少，主要集中在對外觀品質的研究上[16，18]。誠然稻米的外觀品質是其流通和銷售中最為重要的商品品質，但外觀品質和食味品質沒有顯著的相關關系[19]，食味品質才是研究者、生產者、經營者以及消費者追求的最終目標。本試驗除了對不同處理的外觀品質進行分析之外，對影響稻米品質的主要指標包括蛋白質含量、直鏈淀粉含量以及RVA譜特征值也進行了全面分析，并最終完成了食味品嘗評價。

從試驗結果來看，生物菌肥處理的產量構成因素和常規處理無顯著差異，產量略高于常規處理（表1），生物菌肥處理的外觀品質略優于常規栽培處理（表2），且生物菌肥處理的蛋白質含量較低、評分較高（表3），最高黏度和崩解值較高、消減值較低（表4）;這可能與生物菌肥處理改善了土壤環境，使水稻根系活力增強，養分供應能力提高，籽粒的灌漿更為充實有關[20];同時名洋湖試驗點的土壤含鹽量較高，插秧后緩苗緩慢，延緩了水稻發育進程，造成后期籽粒灌漿飽滿度較差所致[21]。已有研究證明，稻米成分中蛋白質和直鏈淀粉含量是影響稻米食味的2個最主要因素，蛋白質含量越低，食味越好，直鏈淀粉含量在一定范圍內也是越低越好[22-25]，此外稻米淀粉的糊化特性和食味間存在著密切關系，能夠反映食味品質優劣差異的RAV譜特征值中較為重要的指標為最高黏度、崩解值和消減值，其共同表現為最高黏度、崩解值相對較高，消減值相對較低的品種，食味品質可能較好[26]，消減值、崩解值可有效地區分出品質的優劣[27-28]。

本試驗中生物菌肥處理的食味特性值在蛋白質含量和RVA譜特征值等方面明顯優于常規栽培處理，在食味品嘗評價方面，菌肥處理的綜合評價值也明顯高于常規處理。筆者推測，處理間食味特性值的差異可能與不同栽培條件下不同根系活力導致養分供應能力的差異有關[29]。即在生物菌肥栽培條件下，根系活力和養分供應能力增強，使籽粒灌漿更為飽滿，從而導致蛋白質含量的降低和RVA譜特征值的改善，事實上是否如此，有待今后進一步試驗來進行驗證。此外菌肥處理條件下，稻米蛋白質含量較低的另外一個原因如上所述，可能與微生物肥料中的含氮量較低有關。

在食味品嘗評價方面，雖然在外觀、香氣、味道、黏度和硬度項目上的差異不顯著，但綜合評價是根據這些項目的整體來判斷得出的，由于各個項目的累加貢獻，最后導致辛莊試點生物菌肥處理的綜合評價值顯著高于常規處理，名洋湖試點2個處理間的差值也較大，但無顯著差異，說明生物菌肥對稻米直鏈淀粉含量的影響不明顯。生物菌肥的作用比較緩慢，為了準確把握和評價生物菌肥對食味的影響，有必要連續進行至少2～3年試驗對生物菌肥的效果進一步驗證。

生物菌肥可降低蛋白質含量，改善稻米的淀粉糊化特性，并對食味品嘗評價產生一定的影響。但它是如何通過改善土壤結構、提高養分供應能力來達到改善和提高水稻食味品質的，即生物肥料對水稻食味影響的機理將是今后研究的一個重要方向。此外，從本試驗的結果看，生物菌肥在鹽堿地土壤中的作用較小，如何使用生物肥料有效地改良鹽堿土壤、提高水稻的食味品質將是今后研究的另一個重要領域，這將對生物肥料的推廣使用和我國稻米品質的改、國際市場競爭力的提高有著非常積極的作用。

本試驗選擇了一個品質較為優良的水稻國審品種津原E28為試驗材料，在1年2地進行生物菌肥對水稻食味及品質的影響研究。水稻的食味及品質取決于遺傳和多種環境因素的雙重調控，后續試驗將增加水稻參試品種的數量，采用多年多點的研究方案，進一步綜合評價生物菌肥對水稻食味計品種的影響。

參考文獻：

[1]許景鋼，孫 濤，李 嵩. 我國微生物肥料的研發及其在農業生產中的應用[J]. 作物雜志，2016（1）：1-6.

[2]金宏鑫，裴占江，李淑芹，等. 污泥生物有機肥對大豆產量和氮磷吸收的影響[J]. 作物雜志，2012（1）：92-95.

[3]薛泉宏，李素儉，張俊宏，等. 液培條件下鉀細菌對土壤養分的活化作用研究[J]. 西北農業大學學報，1999，27（2）：33-37.

[4]Yu C，Hu X M，Deng W，et al. Changes in soil microbial community structure and functional diversity in the rhizosphere surrounding mulberry subjected to long-term fertilization[J]. Applied Soil Ecology，2015，86：30-40.

[5]Abbass Z，Okon Y. Plant-growth promotion by Azotobacterpaspali in the rhizosphere[J]. Soil Biology & Biochemistry，1993，25（8）：1075-1083.

[6]肖佳雷，趙 明，王貴江，等. 微肥與化學調控劑處理對春大豆農藝性狀及產量性能的影響[J]. 作物雜志，2013（4）：83-86.

[7]王 磊，李淑芹，鄭玉蓮，等. 普施特降解Bacillus sp. zx2和zx7生長及降解特性[J]. 農業環境科學學報，2012，31（2）：351-356.

[8]王孝濤，李淑芹，許景鋼，等. 生物肥對大豆根際過氧化氫酶和脲酶活性的影響[J]. 東北農業大學學報，2012，43（5）：96-99.

[9]王素英，陶光燦，謝光輝，等. 我國微生物肥料的應用研究進展[J]. 中國農業大學學報，2003，8（1）：14-18.

[10]趙 凌，趙春芳，周麗慧，等. 中國水稻生產現狀與發展趨勢[J]. 江蘇農業科學，2015，43（10）：105-107.

[11]虞國平. 水稻在我國糧食安全中的戰略地位分析[J]. 新西部（下半月），2009，22（11）：31-33.

[12]王志東，賴穗春，李 宏，等. 稻米食味品質評價方法的研究進展與展望[J]. 廣東農業科學，2011（13）：18-20.

[13]徐錫明，張 欣，施利利，等. 直鏈淀粉含量偏低型雜交粳稻組合的稻米品質評價[J]. 作物雜志，2016（6）：44-48.

[14]田南南，郭海峰， 生 華，等. 不同施肥處理對“稻花香”食味的[LM]影響[J]. 中國稻米，2016，22（6）：30-33.

[15]王成璦，張文香，趙 磊，等. 有機肥生物菌肥對水稻產量及產量性狀的影響[J]. 中國農學通報，2004，20（6）：202-204.

[16]魯 杰，劉寶忠，周傳遠，等. 生物有機菌肥對水稻產量及稻米品質的影響[J]. 中國農學通報，2009，25（6）：146-150.

[17]崔曾杰，耿艷秋，范麗麗，等. 生物菌肥對鹽堿地水稻生長發育及產量的影響[J]. 吉林農業科學，2013，38（5）：32-35.

[18]楊 慶，楊 晶，李 彬，等. 富農生物菌肥對水稻生長，產量及品質的影響[J]. 中國稻米，2014，20（5）：72-74.

[19]劉 建，張 欣，崔 晶，等. 水稻品質分析儀在食味育種中的應用研究[J]. 種子，2013，32（10）：15-19.

[20]沈 杰，蔡 艷，張宇羽，等. 苗床添加EM菌肥對煙草幼苗生長及抗逆酶活性的影響[J]. 西北農林科技大學學報（自然科學版），2016，44（4）：48-56.

[21]喬海龍，沈會權，陳 健，等. 大麥種質耐鹽性鑒定及評價[J]. 核農學報，2015，29（1）：153-160.

[22]今井徹. 稲と米，品質を活かす. 農林水産省農業研究センタ——生物系特定産業技術研究推進機構編[M]. 東京：農林水産技術協會，1990.[HJ1.65mm]

[23]稲津脩. 北海道産米の食味向上による品質改善に関する研究[R]. 北海道立農業試験場報告，1988：1-89.

[24]巖崎哲也.米の品質評価法[J]. 農林水産技術研究ジャーナル，1991，14（4）：14-21.

[25]松江勇次·原田稔，原田皓二. 北部九州における水稲品種のアミログラム特性，N，P，K含量と食味との関係[J]. 日作九支報，1989，56（1）：43-44.

[26]隋炯明，李 欣，嚴 松，等. 稻米淀粉RVA譜特征與品質性狀相關性研究[J]. 中國農業科學，2005，38（4）：657-663.

[27]陳 能，羅玉坤，朱智偉，等. 優質食用稻米品質的理化指標與食味的相關性研究[J]. 中國水稻科學，1997，11（2）：70-76.

[28]舒慶堯，吳殿星，夏英武，等. 稻米淀粉RVA譜特征與食用品質的關系[J]. 中國農業科學，1998，31（3）：25-29.

[29]Zhu D W，Zhang H C，Guo B W，et al. Effect of Nitrogen management on the structure and physicochemical properties of rice starch[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry，2016，64（42）：8019-8025.