鹽分脅迫對稻米品質性狀的影響

翟彩嬌 鄧先亮 張蛟 戴其根* 崔士友*

（1 江蘇沿江地區農科所/南通市耐鹽植物公共技術服務平臺，江蘇 南通226541；2 揚州大學農學院/江蘇省現代糧食作物生產協同創新中心，江蘇 揚州225009；第一作者：szgszcj18@163.com；*通迅作者：qgdai@yzu.edu.cn；cuisy198@163.com）

我國人多地少，2017年底我國擁有耕地13 492.09萬hm2[1]，人均耕地僅0.098 hm2。在要確保中國糧食安全的大背景下，邊際土地的開發利用成為人們關注的熱點。就江蘇而言，沿海灘涂的圍墾和開發利用得到了各級政府的高度重視，江蘇海岸帶淤泥質灘涂由于土壤相對肥沃，成為本省乃至我國重要的耕地后備資源之一，其開發利用有助于增強我國的糧食保障能力[2-3]。灘涂種稻作為灘涂鹽堿地開發的主要技術途徑之一，近年來受到了廣泛重視[4-7]。

鹽脅迫是影響作物生產的一個重要的非生物逆境因子。在鹽脅迫對水稻的影響方面，較多的研究著重于水稻耐鹽性鑒定與篩選[8-9]，鹽脅迫對水稻生長和產量的效應[10-12]；外源化學制劑[13-14]以及水肥管理[15-16]對緩解鹽脅迫對水稻生長發育以及產量的影響也有涉及，而鹽脅迫對稻米品質的影響卻少有報道。本研究選擇耐鹽性較好、在江蘇省種植面積較大的2 個粳稻品種作為材料，利用鹽池設施研究了鹽脅迫對水稻品質性狀的影響，以為江蘇省灘涂水稻的大面積種植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用耐鹽性較好的粳稻品種常農粳8 號（V1）和南粳9108（V2）為試驗材料。常農粳8 號為早熟晚粳，南粳9108 為遲熟中粳，含半糯性基因。試驗材料經2015—2016年灘涂（1.5～2.0 g NaCl/kg 土）實地耐鹽性鑒定篩選而得，在產量、品質、熟期等方面存在較大差異。

1.2 試驗設計

鹽池設施采用鋼筋混凝土建造，池內長5 m、內寬1.8 m、深1 m。本試驗使用5 個鹽分梯度（0、1.5、3.0、4.5 和6.0 g NaCl/kg 土，分別用S0、S1、S2、S3和S4表示）。試驗采用二因素裂區設計，主區為鹽分，設置5 個水平；副區為品種（V1和V2）。供試材料經催芽后于5月20日落谷，苗床期管理同常規。30 d 苗齡后于6月20日移栽于鹽池。行株距為25 cm×15 cm，每叢栽3 苗，共設3 個重復，2 個邊行做保護行，隨機排列。

1.3 項目測定與方法

1.3.1 土壤鹽分

采集的土壤樣品室內自然風干、磨碎，過1 mm 篩備用。取風干土樣10 g，以土水比1∶5 的比例浸提土壤，攪拌3 次，每次3 min，靜置30 min 后得土壤浸提液；取上清液測定土壤浸提液電導率EC1:5。

表1 鹽脅迫對稻米加工品質、外觀品質和營養品質的影響

1.3.2 加工品質、外觀品質和營養品質性狀

水稻收獲脫粒，曬干，室內貯藏3 個月后，用NP-4350 型風選機風選，參照GB/T17891-1999 《優質稻谷》測定糙米率、精米率、整精米率、長寬比、堊白粒率、堊白度等。采用瑞典Foss Tecator 公司生產的近紅外谷物分析儀（Infrared 1241 Grain Analyzer）測定精米的蛋白質含量和直鏈淀粉含量。

1.3.3 稻米淀粉黏滯特性

采用澳大利亞Perten 公司的快速粘度儀測定，用TCW（Thermal Cycle for Windows）配套軟件進行分析。按照AACC（美國谷物化學家協會）規程（1995-61-02）和RACI 標準方法，具體方法見先前的報道[17]。RVA 譜特征值包括峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值（峰值黏度-熱漿黏度）、消減值（最終黏度-峰值黏度）、回復值（最終黏度-熱漿黏度）和起始糊化溫度等，前6 個特征值的單位是mPa/s。

1.3.4 稻米食味值

米飯食味值采用米飯食味計（STA1A，日本佐竹公司）測定[18]，采用RHS1A 型硬度黏度儀對供試樣品進行硬度、黏度、平衡值的測定。

1.4 數據處理與統計分析

用Excel 2010 和DPS V7.05 軟件進行試驗數據的處理和分析，用Duncan 新復極差法（LSR）進行處理間顯著性檢驗，顯著水平設定為α=0.05。

2 結果與分析

2.1 對稻米加工品質、外觀品質和營養品質的影響

從表1 可見，鹽脅迫對糙米率、長寬比、堊白粒率、蛋白質含量的影響達顯著或極顯著水平，對其他性狀的影響未達顯著水平；鹽脅迫與品種互作對蛋白質含量的影響達極顯著水平。就加工品質而言，隨著鹽脅迫強度的增加，糙米率、精米率逐漸下降，其中S3、S4處理與S0處理差異達顯著水平，整精米率S1、S2、S3處理與S0處理差異達顯著水平，而S4處理與S0處理間以及其他3 個鹽脅迫處理間的差異均未達顯著水平。就外觀品質而言，本試驗未檢測出鹽脅迫對堊白度、透明度存在顯著的影響，而長寬比和堊白粒率S4處理與其他4個處理間的差異達顯著水平。鹽脅迫對稻米直鏈淀粉含量無顯著影響，而對蛋白質含量的影響達極顯著水平，且存在鹽脅迫與品種的互作。

2.2 對稻米淀粉黏滯特性的影響

從表2 可見，鹽脅迫對峰值黏度、熱漿黏度、崩解值和消減值的影響達顯著或極顯著水平，對其余特征值的影響不顯著；不同品種對崩解值、消減值和回復值的影響達顯著水平；鹽脅迫和品種互作對熱漿黏度和峰值黏度的影響達顯著和極顯著水平。隨著鹽脅迫強度的提高，峰值黏度呈V 型變化，至S2處理降至最低，此后隨鹽脅迫的進一步增加峰值黏度增加；熱漿黏度、崩解值表現出類似的變化規律。不同鹽脅迫處理的最終黏度無顯著差異。消減值則隨鹽脅迫的增強呈倒V字型變化，即隨鹽脅迫的增強消減值增加，至S2處理達最大值，此后隨鹽脅迫的進一步增強而逐漸下降；回復值和起始糊化溫度表現類似。

2.3 鹽脅迫對稻米食味值的影響

從表3 可以看出，鹽脅迫以及鹽脅迫與品種互作對稻米食味等指標有顯著或極顯著影響，而品種的影響不顯著。稻米的食味值隨鹽脅迫的增強表現為V 型變化規律，即隨著鹽脅迫強度的增加，食味值逐漸下降，在S3處理降至最低，而在S4處理又顯著增加至最大值，其中S0、S1、S2處理間差異不顯著，S3處理與其他處理差異顯著；稻米外觀、黏度、平衡度的變化趨勢與食味值基本一致。而硬度則相反，表現為倒V 字型變化，即隨著鹽脅迫的強度增加，至S2處理時硬度達最大值，隨后又下降，其中S0、S1、S3處理間差異不顯著，而S2處理與其他鹽脅迫處理間差異達顯著水平。

表2 鹽脅迫對稻米淀粉黏滯特性的影響

表3 鹽脅迫對稻米食味值及相關參數的影響

表4 加工、外觀、營養品質及RVA 譜特征值與食味值間的相關

2.4 稻米食味值與加工品質、外觀品質、營養品質及RVA 譜特征值間的關系

從表4 可見，稻米食味值與峰值黏度、熱漿黏度、崩解值呈極顯著正相關，與糙米率、蛋白質含量、消減值、回復值、起始糊化溫度呈極顯著負相關，與精米率、整精米率、長寬比、堊白粒率、堊白度、直鏈淀粉含量和最終黏度的相關性不顯著。

3 討論與結論

我國鹽堿地面積約99.13 Mhm2[19]，占世界鹽堿地面積的10.6%。人多地少的國情使得包括近1 億hm2鹽堿地在內的后備土地/耕地資源的開發引發人們的廣泛關注[20]。江蘇沿海地區灘涂總面積高達68.7 萬hm2[19]，灘涂種稻作為灘涂資源農業利用的主要技術措施之一近年來得到了各級地方政府的重視。目前相關研究涉及耐鹽品種篩選和配套栽培技術研究，主要關注產量性狀，而對鹽脅迫下品質性狀的表現則少有報道。本文在先期研究[17]的基礎上，探明了不同鹽脅迫水平對稻米品質性狀的影響。

稻米加工品質方面，在不同土壤含鹽量（0.05%～0.40%）的盆栽試驗中，0.2%～0.4%的土壤鹽分可引起整精米率的明顯下降[21]；而在非鹽堿地（沈陽農業大學）和鹽堿地（盤錦市大洼縣）進行的10 個粳稻品種的比較試驗表明，鹽堿地條件下的精米率顯著降低[22]。利用耐性不同的19 個水稻基因型進行的鹽、堿脅迫對品質影響的研究結果表明，整精米率在鹽脅迫下下降，不受堿脅迫的影響[23]。筆者的先期研究也表明，與非脅迫相比，鹽脅迫下糙米率、精米率無顯著變化，而整精米率則顯著下降[17]。本研究結果表明，隨著鹽脅迫強度增加，糙米率、精米率緩慢下降，其中糙米率在S4處理、精米率在S3和S4處理下與非脅迫的S0處理差異顯著；S1、S2、S3處理的整精米率均較S0處理顯著下降，而S4處理與S0處理差異不顯著。但是，也有不一致的報道。對來自鹽脅迫（Bicol 和Cagayan）和非脅迫（Nueva Ecija）生長的19 個水稻基因型的稻米品質進行了分析比較，結果表明來自Cagayan 的糙米率、精米率和整精米率高于來自Nueva Ecija 的；而來自Bicol 的糙米率與Nueva Ecija 的相當，但精米率和整精米率明顯提高[24]。

就稻米外觀品質而言，盆栽試驗表明0.2%～0.4%的土壤鹽分會引起堊白粒率顯著提高[21]；10 個粳稻品種的試驗也表明，與非鹽堿地相比，鹽堿地稻米的堊白粒率和堊白度顯著升高[22]。本研究結果表明，鹽脅迫、非脅迫間稻米的外觀品質如長寬比、堊白度均無顯著差異，而堊白粒率S4處理較其他4 個處理顯著降低。筆者的先期研究[17]則表明，鹽脅迫對長寬比無顯著影響，而對堊白粒率、堊白度的影響因品種不同而存在差異，鹽稻10 號和南粳5055 鹽脅迫下的堊白粒率、堊白度高于非脅迫處理，而通粳981 和鹽稻12 正好相反。

由于稻米蒸煮食味品質與稻米淀粉RVA 譜特征值間存在密切的相關[25-26]，近年來較多的研究通過測定RVA 譜來評價稻米品質，在鹽堿地稻米品質評價中也有報道[17，27-28]。土壤鹽分含量大于0.09%，鹽脅迫處理的稻米淀粉粘滯譜特性中的崩解值和最高粘度較低，消減值較高[27]。筆者先期的研究表明，與非脅迫處理相比，鹽脅迫處理顯著增加了消減值，但最高黏度、崩解值等RVA 譜特征值沒有顯著變化[17]。本研究與先期研究[17]相比，鹽脅迫的范圍從0～3 g/kg 拓展到0～6 g/kg，結果表明，隨著鹽脅迫強度的提高，RVA 譜特征值并未表現為線性的增加或減少，而是表現為V 型（峰值黏度、熱漿黏度、崩解值）或倒V 型（消減值、回復值和起始糊化溫度）的變化，最低值或最高值多出現在S2處理。由于好的食味品質與較高的崩解值和較低的消減值密切相關[25-26]，由此可推論鹽脅迫下稻米的食味品質在S2處理最低，實際測定值表明在S3處理下最低，在S2處理下較低，與推測結果的一致性較好。

至于鹽脅迫引起稻米食味品質變劣的原因可做如下推測：一方面，較多的研究一致表明，鹽脅迫促進了蛋白質含量的增加[17，21-22，27，29]，而高蛋白質含量的稻米往往食味較差，兩者間呈顯著或極顯著負相關[27，30-32]。蛋白質含量與稻米食味的關聯可從2 個方面理解：首先，精米中主要蛋白谷蛋白與醇溶蛋白含量和成分與食味和營養品質有很大關系。谷蛋白中含有較多賴氨酸、精氨酸、甘氨酸等必需氨基酸, 其營養價值高, 且易消化, 因此對食味負面效應較小；而醇溶性蛋白中甘氨酸等含量低, 與食味呈顯著負相關[33]。也有研究認為，食味值與總蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白均表現為顯著的負相關[34]。其次，蛋白質含量通過影響淀粉黏滯特征值而影響稻米食味，填塞在淀粉顆粒間的蛋白質對淀粉粒的糊化和膨脹有抑制作用，糊化溫度隨蛋白質含量的增加而提高。蛋白質含量與崩解值呈負相關[28，35]，與消減值[28，35]和回復值[28]呈正相關。而本研究及有關的研究[28，36]均表明，食味值與崩解值呈顯著正相關，與消減值和回復值呈顯著負相關。公認的食味較好的優質品種其崩解值大多在100 RVU（RVA 粘度單位，1 RVU=12 mPa·s）以上，而消減值小于25 RVU，且多數為負值；相反，食味差的品種崩解值低于35 RVU，而消減值高于80 RVU[37]。

另一方面，直鏈淀粉含量和支鏈淀粉含量與分子量是決定稻米食味品質優劣的重要因素[33]。不過，鹽脅迫對稻米直鏈淀粉含量的影響則報道不多。秸稈還田條件下鹽脅迫對水稻產量和品質影響的研究表明，土壤鹽分含量在0.09%以上時，鹽脅迫處理顯著降低稻米的直鏈淀粉含量[27]。筆者的前期研究也表明，鹽脅迫（0.3%的土壤含鹽量）下的直鏈淀粉含量較非脅迫下的直鏈淀粉含量顯著降低。而另一項不同鹽脅迫的盆栽試驗則表明，鹽脅迫會引起稻米直鏈淀粉含量增加，但不顯著[21]。