太湖地區優良食味高產軟米粳稻品種特征研究

張慶 胡雅杰 郭保衛 張洪程,* 徐曉杰 徐玉峰 朱邦輝 徐潔芬 鈕中一 凃榮文

太湖地區優良食味高產軟米粳稻品種特征研究

張慶1, 2胡雅杰1郭保衛1張洪程1,*徐曉杰2徐玉峰2朱邦輝2徐潔芬2鈕中一2凃榮文2

[1揚州大學 農學院/江蘇省作物遺傳生理重點實驗室/農業農村部長江流域稻作技術創新中心/糧食作物現代產業技術協同創新中心，江蘇 揚州 225009；2江蘇(武進)水稻研究所，江蘇 常州 213175；*通信聯系人，E-mail: hczhang@yzu.edu.cn]

【】探明太湖地區優良食味高產軟米粳稻品種特征。收集適合太湖地區種植的軟米粳稻品種，根據軟米粳稻品種生育期、產量和食味品質進行分類，比較研究了不同熟期不同產量與食味品質類型的軟米粳稻產量和品質形成的差異。高產類型軟米粳稻每穗粒數、群體穎花量顯著高于中產類型。與味中類型相比，味優類型軟米粳稻穗數、每穗粒數和結實率相當，而千粒重較小。與中產類型相比，高產類型軟米粳稻生育中后期干物質積累量和氮素積累量較高，最終干物質量和總氮素積累量較大。與味中類型相比，味優軟米粳稻的糙米率、精米率和整精米率有所增加，堊白粒率和堊白度顯著提高，直鏈淀粉含量和蛋白質含量減少，膠稠度變長，淀粉RVA特征值中峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度增加，米飯食味值顯著提高。太湖地區優良食味高產軟米粳稻品種特征為穗大粒多，粒重較小，生育中后期干物質與氮素積累能力強，加工品質趨好，外觀品質差，蒸煮食味品質優。

軟米；粳稻；優良食味；高產；品種特征

隨著我國農業供給側結構性改革的深入，經濟社會發展和人民生活水平的提高，人們對稻米品質要求越來越高，特別是優質食味稻米深受歡迎。近些年，育種家們通過降低稻米直鏈淀粉含量培育出了一系列優質食味水稻品種[1-3]，如江蘇的南粳46、南粳9108、豐粳1606、武香粳113等，上海的滬軟1212、松香粳1018等，浙江的嘉58等。這些優質食味粳稻具有質地柔軟、口感彈牙、冷飯不易回生，亦被稱為軟米粳稻[4]。近幾年優質食味粳稻在我國南方稻區推廣應用面積不斷增加。據不完全統計，2019年僅江蘇省推廣面積就達1300多萬畝。因此，研究闡明軟米粳稻優質與豐產協同的品種特征，對加快我國南方地區推廣應用軟米粳稻和提升優質稻米的市場競爭力具有重要意義。長期以來，關于水稻產量品質協同提高的研究一直是研究的熱點與難點[5-7]。陳波等[8]在雙季稻地區種植產量較高的常規粳稻品種，稻米品質相對較差。萬向元等[9]研究認為通過優化產量結構，選擇合適的品質性狀基因可以實現優質高產的協同。于洪蘭等[10]在東北地區比較研究不同穗型水稻產量與食味值關系，認為320萬穗/hm2~330萬穗/hm2，每穗粒數150~170 個的品種更具高產優質潛力。朱盈等[11]研究認為江淮地區中熟常規粳稻品種特征為穗數310萬穗/hm2左右，每穗粒數140個左右，出糙率和整精米率達國標1級，稻米蛋白質含量在8%左右，直鏈淀粉含量在10%左右，膠稠度在75 mm以上，抽穗后葉面積指數、干物質積累量與積累比例能維持較高水平。胡蕾等[12]研究認為單季晚粳生育后期葉面積指數、干物質積累量及其比例較高；直鏈淀粉含量、蛋白質含量和膠稠度長度分別在10.0%、8.0%和90.0 mm左右，利于實現優良食味品質與產量的協同。郎有忠等[13]研究認為，水稻生育期延長利于稻米品質和產量的協同提高。在江蘇太湖地區，生產上有許多高產品種和優良食味水稻品種[14]，但優良食味與高產是否協同，這些品種具有哪些特征，目前尚未見有相關報道。本研究在太湖稻區篩選不同熟期的優質豐產協同的軟米粳稻品種，側重于研究闡明稻米食味品質與水稻產量協同提高的軟米粳稻品種特點。本研究通過廣泛收集適合太湖地區種植的軟米粳稻品種，根據軟米粳稻生育期、產量和品質進行分類，深入分析不同熟期不同產量與品質類型軟米粳稻品種的產量和品質形成的差異，闡明優良食味高產軟米粳稻品種的基本特征，旨在為太湖地區軟米粳稻新品種選育及優質生產提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2015－2016年在江蘇(武進)水稻研究所試驗基地進行。該基地位于江蘇省常州市武進區前黃鎮農場村，屬于太湖一級保護區。土質為砂壤土，地力中等、平衡，前茬為小麥。2015、2016兩年的土壤地力分別為：有機質含量33.3 g/kg、31.1 g/kg，全氮2.34 g/kg、2.26 g/kg，速效磷26.4 mg/kg、24.4 mg/kg，速效鉀152、140 mg/kg。

2015年和2016年度間氣候因素無顯著差異，且該地區試驗氣象條件與常年一致，具有代表性，具體氣象資料見圖1。

1.2 供試材料

從江蘇省農業科學院糧食作物所、蘇州市農業科學院、揚州大學農學院、江蘇(武進)水稻研究所等多家水稻育種科研單位收集軟米粳稻品種(系)共50個，其中中粳類型30個(生育期140~155 d)，晚粳類型20個(生育期155~170 d)。稻谷收獲后通過米粒暗胚乳(或云霧狀)表型、直鏈淀粉含量8%~15%等指標來判斷是否為軟米，再根據水稻產量(中粳、晚粳分別以9 t/hm2、9.75 t/hm2為標準)和米飯食味值(中粳、晚粳分別以55分、60分為標準)劃分4種軟米粳稻類型，分別為味中中產、味優中產、味中高產、味優高產(表1)，最終每個類型選擇有代表性2個品種或品系進行結果分析(表2)。

圖1 2015－2016年水稻生長季氣象資料

Fig. 1. Meteorological data of rice growing season in 2015 and 2016.

表1 2015年和2016年不同類型軟米粳稻分類情況

GTHY, Good taste and high yield; GTMY, Good taste and medium yield; MTHY, Medium taste and high yield; MTMY, Medium taste and medium yield.

表2 不同類型軟米粳稻代表性品種（系）

1.3 試驗設計

2015年5月28日播種，6月14日移栽；2016年5月26日播種，6月12日移栽。采用硬盤機插秧硬地噴滴灌育秧，每盤播干種子100 g。移栽密度為28.2萬穴/hm2，每穴4苗。小區面積12 m2，重復3次，小區間筑埂隔離, 并用塑料薄膜覆蓋埂體, 保證單獨排灌。前茬種植綠肥紫云英，分別于2014年10月7日、2015年10月6日套播于稻田內，2015年4月8日、2016年4月12日盛花期翻耕還田。

氮肥總量為300 kg/hm2，基肥∶分蘗肥∶穗肥=3∶3∶4。穗肥分別于倒4和倒2葉等量施入。P、K肥同常規栽培，磷肥和鉀肥的用量(分別折合成P2O5和K2O) 均為150 kg/hm2，磷肥一次性基施，鉀肥分別于耕翻前和拔節期等量施入。水分管理和病蟲害防治按照高產栽培要求實施。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 稻米品質測定

成熟期適時收割，脫粒自然曬干后儲藏 3 個月，待理化性狀穩定后，每處理稱取3 份，每份130g稻谷，按照中華人民共和國國家標準(GB/T17891－2017)測定糙米率、精米率、整精米率、堊白米率、堊白面積、堊白度、膠稠度等。用 FOSS TECATOR公司的近紅外谷物分析儀(Infratec 1241 Grain Analyzer)近紅外快速品質分析儀測定精米蛋白質含量和直鏈淀粉含量。

表3 軟米粳稻食味值與產量的差異

1.4.2 淀粉RVA譜特征值測定

采用澳大利亞Newport Scientific儀器公司的Super 3型RVA(Rapid viscosity analyzer)快速測定，按照AACC(美國谷物化學家協會)規程和RACI標準方法操作，用TWC(Thermal Cycle for Windows)配套軟件分析數據。稻米 RVA譜特征包括峰值黏度(Peak viscosity)、熱漿黏度(Hot viscosity)、最終黏度(Final viscosity) 3個一級參數和崩解值(Breakdown，最高黏度與熱漿黏度之差)、消減值(Setback，最終黏度與峰值黏度之差) 2個二級參數表示，單位為cP，同時記錄峰值黏度時間(Peak viscosity time)及起始糊化溫度(Pasting temperature)。

1.4.3 食味值測定

采用米飯食味計(STA/A，日本佐竹公司)測定米飯的外觀、硬度、黏度、平衡值的評分和綜合評分值。

1.4.4 產量及其構成因素

成熟期調查每小區100穴，計算有效穗數，取10穴調查每穗粒數、結實率和測定千粒重，成熟后實收測產。

1.4.5 干物質量測定

在移栽期、拔節期、抽穗期和成熟期按平均莖蘗數取代表性植株5穴，于105℃下殺青30 min，70℃下烘干至恒重，測定各生育期植株干物質積累情況。

1.4.6 植株氮素量測定

將樣品粉碎后用H2SO4-H2O2消化，以半微量凱氏定氮法測定拔節期、抽穗期和成熟期植株氮含量。

1.5 數據計算和統計分析

采用 Microsoft Excel 2015 數據處理，采用 SPSS 17.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 軟米品種產量和食味值變幅

2015年和2016年各軟米品種食味值變幅分別為46~74、47~72，均值分別為58.42、57.47，標準差為8.48、7.88；變異系數為14.52%、13.71%。兩年的產量變幅分別為7.32~11.00 t/hm2和7.52~10.97 t/hm2，均值分別為9.32 t/hm2和9.26 t/hm2，標準差分別為0.99和0.87，變異系數分別為10.62%和9.43%。可見，食味值和產量在品種間差異較大。

2.2 產量及其構成因素

由表4可知，晚粳類型的軟米品種較中粳類型產量優勢明顯。兩年中粳和晚粳不同類型軟米品種平均產量表現為味優高產、味中高產>味優中產、味中中產，高產類型平均產量顯著高于中產類型。對產量構成因素而言，高產類型每穗粒數和群體穎花量高于中產類型，每穗粒數除2015年晚粳類型外差異達顯著水平；同一產量類型下，除晚粳味優中產類外，味優類型千粒重小于味中類型。因此，中粳和晚粳軟米水稻高產原因在于依靠增加每穗粒數而提高群體穎花量，而同一產量類型下味優軟米水稻千粒重降低。

2.3 米飯食味值

由表5可知，中粳和晚粳熟期的軟米粳稻的食味值表現為味優高產＞味優中產＞味中中產＞味中高產，味優類型較味中類型差異達顯著水平。進一步分析食味值相關指標，外觀、黏度、平衡度均表現為味優類型＞味中類型，部分差異達顯著水平，而硬度則表現為味中類型＞味優類型，差異達顯著水平。對不同熟期軟米粳稻進一步分析，晚粳不同類型食味值均高于中粳，其中晚粳味優高產類型食味值比中粳味優高產類型增加10.94%，外觀、黏度、平衡度三個指標分別增加11.94%、2.8%、1.48%，硬度減少4.12%。說明晚粳軟米水稻食味值優于中粳。

2.4 加工和外觀品質

由表6可知，對于中粳和晚粳兩種熟期類型的加工品質，味優類型優于味中類型，其中晚粳差異達顯著水平。長寬比和透明度兩個指標，受品種遺傳因素影響較大，品種間差異不顯著。堊白粒率和堊白度則表現為味中類型＞味優類型，中粳差異不顯著，晚粳差異達顯著水平。對不同熟期的味優高產類型比較，中粳類型在出糙率和出精率兩個指標上略優于晚粳類型，增幅為0.79%、0.64%；而整精米率則晚粳略高1.74%。兩個熟期的味優高產類型的堊白粒率幾乎相同，堊白度則表現為中粳高于晚粳，增幅達65.1%。

表4 不同類型軟米粳稻產量及構成因素的差異

同一品種類型同列數據后不同小字母表示處理間差異達5%顯著水平。

Values for a cultivar type within a column followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level. GTHY, Good taste and high yield; GTMY, Good taste and medium yield; MTHY, Medium taste and high yield; MTMY, Medium taste and medium yield.

表5 不同類型軟米粳稻食味值的差異

同一品種類型同列數據后不同小字母表示處理間差異達5%顯著水平。下表同。

Values for a cultivar type within a column followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level. GTHY, Good taste and high yield; GTMY, Good taste and medium yield; MTHY, Medium taste and high yield; MTMY, Medium taste and medium yield. The same as below.

表6 不同類型軟米粳稻加工及外觀品質的差異

表7 不同類型軟米粳稻營養及蒸煮食味品質的差異

同一品種類型同列數據后不同小字母表示處理間差異達5%顯著水平。

Values for a cultivar type within a column followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level. GTHY, Good taste and high yield; GTMY, Good taste and medium yield; MTHY, Medium taste and high yield; MTMY, Medium taste and medium yield.

2.5 營養和蒸煮食味品質

由表7可知，中粳和晚粳兩種熟期，與味中類型相比，味優類型直鏈淀粉含量和蛋白質含量降低，除中粳直鏈淀粉含量外差異均達顯著水平。兩種熟期粳稻的味優類型比味中類型膠稠度較長，差異達顯著水平。進一步分析中粳和晚粳兩種熟期的味優高產類型，與晚粳相比較，中粳的直鏈淀粉含量低4.31%，蛋白質含量高0.24%，膠稠度低2.29%。

2.6 RVA譜特征值

由表8可知，中粳和晚粳兩種熟期的品種類型間RVA譜特征值差異表現一致。味優類型的峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度等4個特征值均高于味中類型，其中最終黏度、晚粳品種的崩解值差異達顯著水平。味優類型的消減值和起始糊化溫度低于味中類型，其中消減值和中粳的起始糊化溫度差異達顯著水平。進一步分析中粳和晚粳的味優高產類型，峰值黏度和熱漿黏度數據相當，崩解值和最終黏度晚粳較中粳高2.29%和12.62%。

2.7 主要生育期干物質量

由表9可知，中粳和晚粳兩種熟期軟米水稻，高產類型拔節期和抽穗期干物質量高于中產類型，但差異不顯著；而成熟期，高產類型干物質量顯著高于中產類型。對中粳和晚粳的味優高產類型進一步分析，與中粳的味優高產類型相比，晚粳的味優高產類型拔節期干物質量減少了4.48%，而抽穗期和成熟期干物質量分別提高了4.53%和5.59%。

表8 不同類型軟米粳稻米粉RVA譜特征值的差異

同一品種類型同列數據后不同小字母表示處理間差異達5%顯著水平。下表同。

Values for a cultivar type within a column followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level. GTHY, Good taste and high yield; GTMY, Good taste and medium yield; MTHY, Medium taste and high yield; MTMY, Medium taste and medium yield. The same as below.

表9 不同類型軟米粳稻主要生育期干物質量差異

表10 不同類型軟米粳稻主要生育期氮素積累量的差異

同一品種類型同列數據后不同小字母表示處理間差異達5%顯著水平。

Values for a cultivar type within a column followed by different lowercase letters are significantly different at the 5% probability level. GTHY, Good taste and high yield; GTMY, Good taste and medium yield; MTHY, Medium taste and high yield; MTMY, Medium taste and medium yield.

2.8 主要生育期氮素積累量

由表10可知，中粳軟米水稻的高產類型拔節期、抽穗期和成熟期氮素積累量均高于中產類型，其中成熟期氮素積累量差異達顯著水平。而晚粳軟米水稻的高產類型的拔節期氮素積累量與中產類型相當，抽穗期和成熟期氮素積累量略高于中產類型，差異均未達顯著水平。

3 討論

3.1 優良食味高產軟米粳稻品質的特點

農業供給側結構性改革下，水稻生產目標由高產超高產轉向優質高產，因此水稻育種家和農學家更加注重優質水稻育種和生產關鍵技術研發[15-17]。稻米品質指標主要包括碾磨品質、外觀品質、蒸煮食用品質和營養品質4個方面[18]。居民消費者關注稻米的外觀品質和蒸煮食味品質，青睞稻米透明度好、堊白少的稻米，而稻谷加工企業更關注稻米碾磨加工品質與外觀品質[19]。近些年，育種家培育了一大批低直鏈淀粉含量的優良食味軟米粳稻品種或品系，米飯質地柔軟、口感佳。但軟米粳稻品種稻谷烘干水分含量低于15%或精米在存放一段時間后因水分較低或老化等原因出現暗胚乳或云霧狀[20]，致使精米透明度較差，影響稻米外觀品質。直鏈淀粉含量和蛋白質含量是影響稻米食味品質的重要因素，兩者與稻米蒸煮食味品質均呈負相關[21]，而膠稠度越長，消減值越小，米飯綜合食味評分值越高，口感越好[22-23]。本研究結果表明，晚粳熟期類型軟米粳稻的食味值優于中粳類型。中粳和晚粳兩種熟期類型的軟米粳稻的加工品質味優類型優于味中類型，而外觀品質表現為味中類型＞味優類型，直鏈淀粉含量和蛋白質含量味優類型低于味中類型，膠稠度味優類型長于味中類型，淀粉RVA中峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度4個特征值味優類型高于味中類型。因此，太湖地區篩選出的味優高產類型軟米粳稻在加工、外觀和蒸煮食味等品質得到協同提升。

3.2 優良食味高產軟米粳稻產量和干物質與氮素積累特性

水稻產量主要受單位面積穗數、每穗粒數、結實率和千粒重4個因素的影響，其形成與植株干物質和氮素積累密切相關。前人多數研究認為水稻要獲得高產或超高產在于足量穗數與較大穗型協調產出較高群體穎花量[24-25]。本研究結果表明，太湖地區晚粳類型軟米粳稻產量表現較中粳類型優勢明顯。味優高產類型軟米粳稻主要依靠增加每穗粒數，提高群體穎花量而獲得高產。本研究還發現，同一產量水平下，軟米粳稻味優類型的千粒重小于味中類型。因此，味優高產類型軟米粳稻具有穗數足、粒數多、粒重小等特點，這些性狀指標為太湖稻區優良食味高產軟米粳稻品種選育提供了理論參考。水稻籽粒產量80%左右來源于抽穗后光合物質生產，灌漿結實期的光合物質生產對產量形成具有重要影響[26-27]。本研究條件下，與中產類型相比，高產類型全生育期干物質積累均具有優勢，特別是生育后期，而高產類型生育前中期干物質積累比例較低，生育后期干物質積累比例顯著提高。抽穗后氮素吸收與轉運顯著影響水稻產量和品質[28-29]。前人研究認為，水稻高產群體生育中后期氮素吸收能力強，葉片氮素轉運量大，植株總氮素積累量高[28-30]。本研究結果表明，高產類型在拔節到抽穗期和抽穗到成熟期氮素積累量高于中產類型。對味優高產類的不同熟期軟米粳稻進行分析，與中粳相比，晚粳生育后期氮素積累量減少5.48%和0.87%，比例低6.09%和1.52%。說明味優高產類軟米粳稻在生育中后期氮素積累量具有一定優勢，但晚粳味優高產類生育后期氮素積累量較小。因此，優良食味高產軟米品種栽培管理減少后期氮肥投入，適當氮肥前移提高光合效率，促進籽粒充實飽滿，確保優質高產高效生產。

4 結論

太湖地區優良食味高產軟米粳稻品種特征為生育期略遲，穗大粒多，粒重較小，生育中后期干物質與氮素積累能力強；加工品質趨好，外觀品質略差，蒸煮食味品質優，具體表現為直鏈淀粉和蛋白質含量低，膠稠度較長，淀粉RVA中峰值黏度、熱漿黏度、崩解值、最終黏度等4個特征值高。

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Study on the Characteristics of SoftRice Varieties with Good Taste and High Yield in Taihu Lake Area

ZHANG Qing1,2, HU Yajie1, GUO Baowei1, ZHANG Hongcheng1,*, XU Xiaojie2, XU Yufeng2, ZHU Banghui2, XU Jiefen2, NIU Zhongyi2, TU Rongwen2

[College of Agriculture, Yangzhou University / Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province / Innovation Center of Rice Cultivation Technology in the Yangtze Valley,,;Jiangsu(Wujin) Rice Research Institute,,;Corresponding author,:

【】It is of significance to explore the characteristics of softrice varieties with good taste and high yield in Taihu Lake area.【】 Softrice varieties suitable for cultivation in Taihu Lake were collected. According to the growth duration, yield and taste quality of the rice varieties, the differences in yield and quality formation of softrice varieties at different ripening stages were compared. 【】Compared with the medium yield type, the number of grains per panicle and the number of spikelets of the high yield type significantly increased in the population. The number of panicle, grain number per panicle and seed setting rate of the good taste type were equal to those of the medium taste type, while the 1000-grain weight was lower. Compared with the medium yield type, the high yield type had higher dry matter accumulation and nitrogen accumulation in the middle and late growth stages, and the final dry matter weight and total nitrogen accumulation were higher. Compared with the medium taste type, brown rice rate, milling rice rate and head milling rice rate of good taste rice increased, chalky rice percentage and chalkiness degree increased significantly, amylose content and protein content reduced, gel consistency were longer, the peak viscosity, hot paste viscosity, breakdown, final viscosity increased, rice and eating value increased significantly. 【】 The softrice varieties with good taste and high yield in Taihu Lake region were featured with large panicle, low grain weight, strong dry matter and nitrogen accumulation ability in middle and late growth stages, good processing quality, poor appearance quality, and excellent cooking and eating quality.

soft rice;rice; good taste; high yield; variety characteristics

10.16819/j.1001-7216.2021.0907

2020-09-07；

2020-12-03。

國家現代農業產業技術體系建設專項(CARS-01-27)；國家自然科學基金資助項目(31701350)；國家重點研發計劃資助項目(2017YFD 0301205)；江蘇省現代農業(水稻)產業技術體系資助項目(JATS[2020]081)；江蘇(武進)現代農業(稻麥)科技綜合示范基地資助項目(JATS[2020]085)。