大穗型水稻品种在不同播期条件下的品质表现

姚仪敏+陈建珍+闫浩亮+邵平+王燚+田小海

摘要：以6个大穗型水稻品种为试验材料，于2013年在长江大学试验农场进行分期播种，研究不同播期下各水稻品种的品质差异，探讨灌浆结实期的气象因子与水稻主要品质指标的相关性。不同播期处理下各水稻品种的加工品质和外观品质差异显著，垩白粒率、垩白度变异最大，其次是整精米率，糙米率和长宽比的变化最小。随着播期的推迟，高温危害日数逐渐降低，加工品质和外观品质逐渐变优，播期过迟品质变差，温度敏感型品种湘恢210和K106表现得更加明显。整精米率对结实期高温反应的敏感性大于低温，敏感温度区段为日均温度27.7～30.0 ℃。高温和低温均会导致垩白增加，但前期高温后期低温垩白明显降低。

关键词：大穗型水稻；加工品质；外观品质

中图分类号：S511.2.1；S511.3.2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）10-2323-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.10.005

随着人民生活质量的提高，人们对稻米品质的要求越来越高，因此高产优质成为水稻育种的基本要求。稻米品质不仅受品种本身的遗传因素影响，还受外界的环境条件、栽培方式和加工技术的影响。关于环境对稻米品质的影响，前人开展了较多的研究[1-3]，李建国等[2]，孟亚利等[4]详细研究了灌浆结实期间的气象因子对品质的影响。但是不同的研究者选用的材料和栽种的环境条件有很大的差异，所以结论并不一致。

长江中下游地区是水稻的主产区，7月中下旬至8月中上旬气温较高，正是水稻进入生殖生长的关键时期，也是对气温最敏感的时期，近年来极端高温出现的频率逐年增加，严重影响着许多水稻品种优良品质的发挥。2013年是一个高温年，极端的气候条件严重影响了水稻的生长发育，本研究以6个大穗型水稻品种为试验材料，分期播种，调查了各品种的品质性状，结合对应的逐日气象资料，分析温度、湿度、降雨量、日照时数等气象因子对大穗型水稻品质的影响，探讨各品种不同性状对播期的反应机制及规律，以期选出优质的水稻品种，并为长江中下游水稻优质生产及品质改良提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2013年在长江大学农学院试验基地进行。试验材料为大穗型水稻品种C418、J1307、CW2221、湘恢210、K106和R-2。为了保证所有品种生殖生长期达到基本一致的发育阶段，供试材料根据积温调整播期（表1），播种后25 d移栽，行株距20.0 cm×16.7 cm，单本栽，试验采用品种和播期两因素随机区组设计，设3次重复，大田施纯氮8 kg/667 m2，其他的措施同大田高产栽培管理。

1.2 测试内容与方法

定期观察参试品种的生育时期和生长动态，并做好记录和标记。在稻穗齐穗后30 d，各品种每个重复选取长势一致的稻株2穴，分期收获，自然干燥至核定含水量（13.5%），在恒温恒湿条件下存放3个月后，按国家优质稻谷质量标准（GB/T17891-1999）测定糙米率、精米率、整精米率、粒长、粒宽、长宽比、垩白粒率和垩白度等品质指标。

1.3 各品种生育期间的气象条件

对于长江中下游地区来说，每年从7月下旬起至8月上旬气温达到一年中的高峰，此后缓慢下降。水稻高温热害的温度界限值为连续3 d日平均气温达30 ℃以上或日最高气温35 ℃[5]，低温冷害的温度界限值为连续3 d日平均气温22 ℃以下[6]。本试验的气象数据来源于湖北省荆州市农业气象试验站（国家一级生态农业试验站）记录的气象数据（图1），普查生育期间的温度、光照和降雨量，筛选与品质相关的气象因子。

2 结果与分析

2.1 不同播期水稻经历的气象条件

2.1.1 不同播期水稻颖花分化到成熟的气象条件 根据始穗期推测各播期水稻的颖花分化期和减数分裂期，第1播期为6月30日至7月12日和7月5日至16日；第2播期为7月9日至18日和7月14日至22日；第3播期为7月20日至30日和7月25日至8月3日；第4播期为7月31日至8月10日和8月5日至14日（表1）。结合图1分析可知，各水稻品种遭受高温危害的时间较长，而进入灌浆中后期同时遭受了低温冷害。具体来讲，前3个播期的水稻品种在颖花分化期、减数分裂期、抽穗扬花期和灌浆期均遭受了不同程度的高温危害，第4播期的水稻品种在颖花分化期和减数分裂期遭受了严重的高温危害，灌浆结实期遭受了低温冷害。

2.1.2 不同播期水稻灌浆结实期的气象条件 由表2可知，第1播期的水稻仅遭受高温危害，第4播期的水稻仅遭受了低温危害，中间两个播期的水稻先遭受了高温危害，中后期又遭受了低温危害。随着播期的推迟，高温危害日数逐渐降低，而高温危害积温的顺序为第2播期>第1播期>第3播期；低温冷害日数为第4播期>第2播期>第3播期。随着播期的推迟，日最高温度、日最低温度、日均温度和日降雨量逐渐降低；日均温差先减小后增大。

2.2 不同播期水稻品种的品质表现及其与灌浆期气象因子的相关性分析

2.2.1 加工品质 加工品质主要包括糙米率、精米率、整精米率3项指标，其中整精米率是加工品质中最重要的指标。4个播期间，糙米率的顺序为第2播期>第1播期>第4播期>第3播期，但是播期间的差异很小，变异系数为0.45%～1.22%。糙米率对播期的响应因品种而异，耐高温品种C418、J1307、CW2221和R-2播期间的变异较小，敏感型品种湘恢210和K106播期间的变异较大。不同品种的糙米率随着播期的推迟呈现不同的变化趋势，湘恢210和K106表现为先降后升，C418、J1307和R-2表现为先升后降，CW2221播期间变异最小。进一步分析发现，灌浆结实期的气象因子与糙米率的相关性均未达到显著水平。以上分析表明，各环境因子对糙米率的影响较小，糙米率对环境的响应与品种的耐热性有关，耐高温品种播期间变异较小，敏感型品种变异较大。endprint

整精米率受播期的影响较大，随着播期的推迟整精米率逐渐增大，变异系数为12.16%～30.40%。整精米率对结实期高温反应较为敏感，尤其是日均温度在27.7～30.0 ℃的区段，日均温度由30.0 ℃降至27.7 ℃以及由27.7 ℃降至25.1 ℃时，温度分别降低了2.3 ℃和2.6 ℃，整精米率增加了35.3%和11.3%；而温度由25.1 ℃降至22.7 ℃时，温度降低了2.4 ℃，整精米率仅增加1.6%。整精米率对播期的响应因品种而异，C418和J1307变异较小，CW2221和湘恢210的变异居中，K106和R-2的变异最大。2013年的气象资料显示，随着播期的推迟，灌浆结实期的降雨量逐渐增加，日照时数和温度逐渐降低，高温受害程度逐渐减轻而低温受害程度则逐渐增强。灌浆结实期的气象因子与整精米率的相关性分析结果表明，灌浆期的高温天数、高温危害积温、连续高温受害天数、日最高温度、日最低温度、日均温度和日照时数均与整精米率呈显著负相关（相关系数分别为-0.62、-0.46、-0.55、-0.71、-0.69、-0.70、-0.74）。而低温天数和降雨量与整精米率呈显著正相关（相关系数分别为0.54和0.61）。

2.2.2 外观品质 垩白和粒型是评价稻米外观品质的两个主要指标。不同播期之间的垩白的差异很大，垩白粒率和垩白度随着播期的推迟表现出两类反应，一类为先降低后升高，另一类为逐渐降低。垩白粒率和垩白度之间呈显著正相关，垩白度相对于垩白粒率更易受播期的影响，垩白度对播期的响应因品种而异，CW2221的垩白度因其播期的变化变异较小，C418、K106和J1307居中，R-2的垩白度较小，但不同播期间的变异较大，湘恢210的垩白度和变异均最大。整体分析显示，品种间垩白度的变异大小为第1播期>第4播期>第2播期>第3播期，灌浆期的高温热害（第1播期）和冷害处理（第4播期）稻米垩白度较高，分别为23.15%和6.15%，而高温热害和冷害交替处理稻米垩白度较低，分别为3.46%和2.58%。与灌浆结实期的气象因子结合进行相关性分析发现，垩白度与灌浆结实期的温差、日照时数、灌浆中期和后期的高温危害日数、高温危害积温和连续高温危害日数呈显著正相关（相关系数分别为0.47、0.42、0.42、0.51和0.48）。

以上结果表明，整个灌浆期的高温热害和低温冷害处理稻米的垩白较大，高温对稻米垩白的影响大于低温，高低温交替处理垩白粒率和垩白度较小。垩白度的上升主要是垩白粒率增加造成的，不同品种的垩白对灌浆期温度的响应差异明显，高温敏感型品种（湘恢210和K106）的垩白受影响较大，推测垩白与品种对温度的敏感性有关。

播期对子粒长和长宽比的影响远不及对垩白的影响。随着播期的推迟子粒长呈现出先升高后降低的趋势。子粒长对播期的反应因品种而异，C418和湘恢210受播期的影响较大，K106和R-2受播期的影响较小。长宽比的变化趋势和粒长的变化基本一致，但受播期的影响较大。尽管品种间长宽比对播期的响应存在一定的差异，但是差异较小，相比较而言，K106受播期的影响最大，变异系数为37.91%；整体分析显示，第3播期和第4播期对品种的影响较大，品种间的变异系数分别为26.28%和23.23%。总之，稻米的外形主要由遗传基因控制[7]，受播期的影响较小。

3 小结与讨论

水稻高温热害的温度界限值为连续3 d日平均气温30 ℃或日最高气温35 ℃。4个播期的水稻在整个生育期均遭受了严重的高温危害，随着播期推迟，温度降低，高温危害减轻，不同品种的糙米率呈现不同的变化趋势，但是差异不明显；整精米率总体不断增加；垩白粒率和垩白度总体呈降低的趋势；稻米的外形受播期的影响较小。总体来讲，随着播期的推迟水稻的加工品质和外观品质逐渐变优，但是播期太晚会导致外观品质变差。

播期对糙米率的影响与品种的耐热性有关，耐高温品种（C418、J1307、CW2221和R-2）不同播期间变异较小，敏感型品种（湘恢210和K106）变异较大。整精米率与灌浆结实期间的低温受害天数及日降雨量呈显著正相关，而与其他的气象因子呈显著负相关，高温处理下的整精米率明显小于低温处理，对高温的反应较低温敏感，敏感的区段为日均温度27.7～30.0 ℃。整个灌浆期高温和低温处理垩白粒率和垩白度较大，但是灌浆前期高温处理，中后期低温处理，垩白粒率和垩白度明显降低，尤其对于温度敏感型的品种湘恢210和K106影响更为明显。总之，播期主要影响敏感型水稻品种的品质，对耐热型品种的影响较小，本试验筛选出3个加工品质和外观品质表现较好的品种，分别为J1307、CW2221和R-2。

稻米品质的形成是在遗传因素和环境条件共同作用下，通过灌浆动态变化来实现品质表现[1]。灌浆期是对稻米的加工品质和外观品质影响最主要的时期。前人对此做了大量的研究，由于每个人具体情况不同所以得出的结论也不尽一致。李建国等[2]认为随着播期的推迟，稻米的整精米率提高，垩白度变小。张洪熙等[3]、熊圣国[8]、张小祥等[9]认为播期的推迟导致整精米率逐步下降，垩白粒率和垩白度逐步增加，品质变差。姚义等[10]以3种熟期类型的水稻品种为材料，研究认为随着播期的推迟，外观品质均呈变优趋势，加工品质因类型的不同而存在一定差异。目前较为一致的看法是在各品质性状中，播期对外观品质的影响最大，均表现为随播期的推迟，稻米外观品质变优[11]，但是过迟播种反而使品质变差。本试验研究发现，播期对稻米品质的影响最大的是垩白粒率和垩白度，其次为整精米率、影响最小的为糙米率和长宽比。播期对稻米品质的影响与上述结论一致。随着播期的推迟，加工品质呈变优趋势，外观先变优后变差，播期过迟会导致垩白增加，外观品质变差。

孟亚利等[4]研究认为，结实期日均温度对稻米的整精米率影响较大，且基本呈负效应，高温处理下的整精米率明显低于低温处理，稻米整精米率对结实期高温反应的敏感性大于低温，特别是日均温度25.0～27.0 ℃较高温度区段反应最为敏感。本试验结果与其基本一致，不同的是稻米整精米率的敏感温度区段为日均温度27.7～30.0 ℃。李林等[12]发现生育后期的光照不足，光合作用减弱，碳水化合物合成受阻，垩白粒率增加，整精米率降低。本试验发现，整精米率与灌浆期的日照时数呈极显著负相关，随着播期的推迟，日照时数降低，整精米率增加，第4播期的日照时数较第1播期降低了48.3%，整精米率增加了52.9%，这与前人的结论不一致。endprint

程方民等[13]认为，温度对稻米品质影响较大，抽穗至成熟期阶段温度过低会使垩白增加。贾志宽等[14]研究发现高温使垩白增加，低温使其降低，高温处理转入低温处理效果接近高温处理，由低温处理效果转入高温处理接近低温处理。吴翔宙[15]研究发现高温对垩白粒率的影响大于低温。灌浆早期的高温和低温处理导致扬稻6号垩白度显著升高，中期低温处理垩白度有所降低。本试验整体分析显示，灌浆期高温（第1播期）和低温处理（第4播期）垩白粒率和垩白度远大于其他两个播期，原因可能是第1播期高温伴随着长日照，诱导逼熟，导致稻米垩白增加，而第4播期的稻米，因生育后期光照不足，光合作用减弱，碳水化合物合成受阻，子粒充实不良，垩白粒率增加。试验还发现，灌浆前期高温处理，中后期低温处理，垩白米率和垩白度显著降低，尤其对于温度敏感型的品种湘恢210和K106较为明显，这与段骅[16]的结论一致，至于高低温处理的交互作用机理尚有待进一步研究。

参考文献：

[1] 黄发松，孙宗修，胡培松，等.食用稻米品质形成研究的现状与展望[J].中国水稻科学，1995，12（3）：172-176.

[2] 李建国，韩 勇，解文孝，等.播期及环境因子对水稻产量和品质的影响[J].安徽农业科学，2008，36（8）：3160-3162.

[3] 张洪熙，戴正元，夏广宏，等.不同栽培措施对扬粳9538稻米品质的影响[J].江苏农业科学，2006（2）：14-16.

[4] 孟亚利，周治国.结实期温度与稻米品质的关系[J].中国水稻科学，1997，11（l）：51-54.

[5] 田小海，松井勤，李守华，等.水稻花期高温胁迫研究进展与展望[J].应用生态学报，2007，18（11）：2632-2636.

[6] 田小海，吴晨阳，袁 立，等.普通气候年景下江汉平原超级杂交稻结实率及其与气候条件的关系[J].中国水稻科学，2010， 24（5）：539-543.

[7] 林建荣，吴明国，石春海，等.粳型杂交稻稻米外观品质性状的遗传效应研究[J].中国水稻科学，2001，15（2），93-96.

[8] 熊圣国.播期对直播水稻产量与品质的影响[J].安徽农学通报，2012，18（22）：21-23.

[9] 张小祥，季红娟，戴正元，等.播期对扬粳4227产量与稻米品质的影响[J].扬州大学学报（农业与生命科学版），2012，33（4）：46-50.

[10] 姚 义，霍中洋，张洪程，等.播期对麦茬直播粳稻产量及品质的影响[J].中国农业科学，2011，44（15）：3098-3107.

[11] 褚旭东，石 军，王 志，等.不同播期对15个籼稻品种稻米品质的影响[J].陕西农业科学，2010（1）：9-11.

[12] 李 林，沙国栋，陆准淮.灌浆结实期温光因子对稻米品质的影响[J].中国农业气象，1996，5（2）：33-38.

[13] 程方民，张嵩午，吴永常.灌浆结实期温度对稻米垩白形成的影响[J].西北农业学报，1996，5（2）：31-34.

[14] 贾志宽，高如篙，张篙午.稻米垩白形成的气象生态基础研究[J].应用生态学报，1992，3（4）：321-326.

[15] 吴翔宙.温光对水稻穗上不同粒位籽粒米质的影响及机理研究[D].江苏扬州：扬州大学，2008.

[16] 段 骅.抽穗灌浆期高温对水稻品质和内源激素的影响[D].江苏扬州：扬州大学，2010.endprint