外源喷施米质改良剂对香稻产量、品质、香气2-乙酰-1-吡咯啉和微量元素的影响

2017-03-23王抄抄莫钊文程思忍刘海东唐湘如

西北农业学报 2017年2期

关键词：香稻米质改良剂

雷舜，王抄抄，莫钊文，程思忍，刘海东，唐湘如

(华南农业大学农学院，广州 510642)

外源喷施米质改良剂对香稻产量、品质、香气2-乙酰-1-吡咯啉和微量元素的影响

雷舜，王抄抄，莫钊文，程思忍，刘海东，唐湘如

(华南农业大学农学院，广州 510642)

为了研究由氨基酸肥(AAF)、品质调控剂(RQP)和增香剂(RFS)单一及复合组分对香稻产量、品质、香气2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)和微量元素的影响，同时提高水稻生产集约化程度，减少生产过程中的劳动力投入。2015年在华南农业大学农场以‘象牙香占’和‘桂香占’为材料进行大田试验，在破口期喷施米质改良剂，研究单一类型改良剂及复合组分对香稻产量品质、香气2-AP和微量元素质量分数的影响。单一米质改良剂处理分别为1.5 kg·hm-2AAF，3 kg·hm-2RQP和3 kg·hm-2RFS，复合米质改良剂处理包括3 kg·hm-2RFS +3 kg·hm-2RQP和3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF。结果表明：复合米质改良剂处理显著增加香稻的千粒质量和产量，增加幅度分别达到2.26%～4.88%和8.46%～12.43%；但单一米质改良剂处理下只有3 kg·hm-2RQP达到相同效果。各处理均能够显著降低香稻的直链淀粉质量分数、垩白粒率和垩白度，而复合米质改良剂还能够显著提高‘象牙香占’的糙米率和精米率。此外，复合米质改良剂处理较相应的单一米质改良剂具有更高的籽粒2-AP、Se和Zn质量分数。3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF是所有处理中效果最好的，因其处理后的香稻具有最大的千粒质量与产量及最高的籽粒2-AP、Se和Zn质量分数。

米质改良剂；香稻；产量；品质；2-乙酰-1-吡咯啉；微量元素

香稻米因其独特的香味和优良的品质闻名于世界[1]，不管是泰国茉莉香型还是印度巴斯马蒂均被全球消费者高度赞誉[2]。香稻米的价格比一般优质大米高出很多，同时其销量仍在逐年增长[3]。评价香稻价值的一个重要指标是其香气含量[4]。Buttery等[5]发现香稻香气由多种成分组成，其中以2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)最为主要，对香稻香气影响也最大。许多研究也表明：不管是泰国茉莉香型还是印度巴斯马蒂，2-AP均是其香气的最重要成分[6-7]。但2-AP浓度在不同香稻品种中差别较大[8]，因此，增加香稻中2-AP含量具有重要的生产与实际意义。

香稻的香气跟当地土壤和气候环境密切相关。如湖南江永地区的江永香稻，在江永地区种植时会有香气产生，但当超出这个区域时则香气消失[9-10]。已有研究表明香稻香气浓度跟微量元素相关，其中Zn和Fe是影响香稻香气形成的重要元素[9]，例如香稻种植在江永地区时，籽粒Zn和Fe含量比其他地区高。唐湘如等[10]研究表明，齐穗期喷施锌肥能够显著增加‘培杂软香’和‘桂香占’籽粒的香气含量，同时还能够显著提高成熟期剑叶脯氨酸含量。基肥中添加ZnCl2或者LaCl3也能够显著提高‘桂香占’籽粒的2-AP含量[11-12]。

以上对香稻香气的研究只限于单一类型微量元素，而米质改良剂含有多种微量元素，对非香稻品种产量和品质具有显著的提高[13-15]。然而，对香稻品种产量、米质和2-AP的作用效果鲜有报道。本试验以‘象牙香占’和‘桂香占’2个香稻品种为试验材料，在水稻破口期喷施单一及复合米质改良剂，旨在探究不同类型米质改良剂对香稻品种产量、品质和香气含量的影响，对不同类型的改良剂进行复混，是为达到更佳的处理效果和省工省力以及集约高效的目的，并检验其可行性。最终筛选出适合的米质改良剂处理或组合。

1 材料与方法

1.1 试验田概况

试验于2015年在华南农业大学教学试验农场进行。土壤理化性质：有机质23.34 g·kg-1，全氮1.14 g·kg-1，有效磷61.34 mg·kg-1，速效钾127.04 mg·kg-1。

1.2 试验材料

供试水稻品种为‘桂香占’和‘象牙香占’2个常规香稻品种。采用3种不同配方的米质改良剂，包括氨基酸肥(AAF)：含有40% 硫酸锌，1% 氯化铁，3% 亚硒酸钠；品质调控肥(RQP)：含有1% 赤霉素，7% 硫酸锌，75% 磷酸二氢钾；增香肥(RFS)：含有1% 赤霉素，93% 氯化锌，以上试验材料均由华南农业大学提供。

1.3 试验设计

根据以上3种不同的米质改良剂，共设置5个不同的试验处理和组合，分别为CK：稻穗破口期每667 m2喷洒清水50 kg；T1：稻穗破口期每667 m2喷施AAF 100 mL兑水50 kg；T2：稻穗破口期每667 m2喷施RQP 200 mL兑水50 kg；T3：稻穗破口期每667 m2喷施RFS 200 mL兑水50 kg；T4：稻穗破口期每667 m2喷施RQP 200 mL与RFS 200 mL兑水50 kg；T5：稻穗破口期每667 m2喷施AAF 100 mL与RFS 200 mL兑水50 kg。

试验于3月12日播种，4月5日移栽，每穴4苗，移栽密度为30 cm×12 cm。试验为裂区区组排列，小区面积为4 m×6 m，每处理重复3次。每公顷施用香稻专用肥0.75 t，按照5∶3的质量比施用基肥和分蘖肥，其他田间管理措施保持一致。

1.4 测定指标与方法

1.4.1 产量性状及品质性状的测定收获时采用五点取样法，按1 m2面积收割产量，重复3次，并换算成实际产量。每小区测定100 蔸的有效穗，另按照有效穗数取5 蔸水稻，带回室内进行考种，测定每穗总粒数、结实率和千粒质量。

稻米品质的测定参照农业部标准《NY147-88米质测定方法》。稻谷收获后晒干放置2个月后进行品质测定。糙米率由稻谷经砻谷机脱壳后测定，精米率由糙米经过精米机处理后获得。通过垩白观察仪计算垩白粒率和垩白度，由近红外谷物分析仪测得蛋白质和直链淀粉质量分数。

1.4.2 糙米香气质量分数及微量元素的测定籽粒香气(2-AP)的测定参照李艳红等[16]的方法，使用GC-MS QP2010 Plus(日本，Shimadzu)型气相质谱联用仪进行测定。

微量元素(Fe、Zn和Se)质量分数的测定参照Zhang等[17]的方法，使用AA-7000型原子吸收分光光度计(日本，Shimadzu)。

1.5 数据统计与分析

采用Office 2010 和 Statistix 8.0进行数据输入和统计分析，用Origin 8.0 进行绘图。

2 结果与分析

2.1 不同处理下香稻产量性状的变化

由表1可知，在T2、T4和T5处理下‘象牙香占’千粒质量和实际产量与CK相比显著增加，分别达到2.26%～4.88%和8.46%～12.43%，其中T2和T4还能够显著增加每穗粒数，分别达到10.31%和4.63%。‘桂香占’各处理较CK均能够显著提高每穗粒数和实际产量，分别达到2.70%～8.88%和10.26%～17.72%。其中结实率和千粒质量在T3、T4和T5处理下显著增加，分别达到2.22%～4.28%和4.47%～9.89%。

表1 不同处理对产量性状的影响Table 1 Effect of different treatments on yield and yield related traits

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters means significant difference(P<0.05).The same as below.

2.2 不同处理下稻米品质性状的变化

由表2可知，‘象牙香占’各处理较CK均能够显著降低香稻直链淀粉质量分数、垩白粒率和垩白度；在T4和T5处理下稻米的糙米率和精米率较CK显著增加，最高分别达到3.85%和5.55%。‘桂香占’各处理均能够显著降低直链淀粉质量分数、垩白粒率和垩白度；其中T5处理显著提高香稻的整精米率，达到4.76%。

表2 不同处理对稻米品质的影响Table 2 Effect of different treatments on grain quality

2.3 不同处理下籽粒2-AP质量分数的变化

由图1可以看出，2个香稻品种的各处理与CK相比均能够显著增加籽粒2-AP质量分数，分别达到62.17%～102.25%和34.70%～62.95%。其中T5处理下2个品种的2-AP质量分数最高，分别为150.92和145.12 ng·g-1。

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。下同。

Different lowercase letters means significant difference (P<0.05).The same as below.

图1 不同处理对籽粒2-AP质量分数的影响
Fig.1 Effect of different treatments on 2-AP mass fraction in brown rice

2.4 不同处理下籽粒Se质量分数的变化

由图2可以看出，对于2个香稻品种，各处理较CK均能够显著增加籽粒Se质量分数，分别达到145.14%～440.13%和110.58%～350.53%。

2.5 不同处理下籽粒Fe质量分数的变化

由图3可以看出，2个香稻品种的T1和T5处理较CK均能够显著增加籽粒Fe质量分数。

图2 不同处理对籽粒Se质量分数的影响Fig.2 Effect of different treatments on Se mass fraction in brown rice

2.6 不同处理下籽粒Zn质量分数的变化

由图4可以看出，对于2个香稻品种而言，各处理较CK均能够显著增加籽粒Zn质量分数，分别达到6.80%～16.31%和4.82%～14.20%。其中，T5处理下籽粒Zn质量分数最高，2个品种分别为33.16和33.07 mg·kg-1。

图3 不同处理对籽粒Fe质量分数的影响Fig.3 Effect of different treatments on Fe mass fraction in brown rice

2.7 籽粒2-AP与微量元素质量分数间的相关性

由表3可知，2个香稻品种籽粒2-AP质量分数与Zn、Se之间存在显著的相关性。

图4 不同处理对籽粒Zn质量分数的影响Fig.4 Effect of different treatments on Zn mass fraction in brown rice

指标 Index2-APSeFeZn象牙香占Xiangyaxiangzhan2-AP1Se0.889**1Fe0.5220.682**1Zn0.703**0.727**0.3641桂香占Guixiangzhan2-AP1Se0.656**1Fe0.4340.898**1Zn0.681**0.646**0.4691

注：**表示差异极显著(P<0.01)。

Note: ** means significant correlations (P<0.01).

3 讨论与结论

已有研究表明，米质改良剂能够影响水稻的结实率、产量和品质[13-15]。田华等[13]研究发现米质改良剂能够显著增加‘华优68’的结实率和产量，并降低垩白度和垩白粒率。马群等[15]研究表明米质改良剂能够显著增加‘五丰优615’的结实率、千粒质量和产量。本试验结果表明，破口期喷施米质改良剂可一定程度提高香稻的产量，T2、T4和T5处理使‘象牙香占’与‘桂香占’分别增产8.46%～12.43%和10.26%～17.72%。从产量构成因素来看，破口期喷施米质改良剂后2个香稻品种的每穗粒数、结实率及千粒质量均有一定程度的提高。其中T5处理对结实率及千粒质量的提升效果最为显著。杨建昌等[18]研究认为提高灌浆初期籽粒库的生理活性，能够促进其从源吸纳积累更多的同化物，有利于结实率和粒质量的提高，增加大库容的充实度而实现高产。喷施米质改良剂后对产量性状产生了不同的影响，同时不同基因型水稻品种增产效果具有一定的差异。本试验结果表明米质改良剂能够显著降低香稻米的直链淀粉质量分数、垩白粒率和垩白度，可能是由于米质改良剂能够提高籽粒的可溶性淀粉合成酶、结合性淀粉合成酶和淀粉分支酶活性[13,19-21]。本试验缺少对有关籽粒淀粉合成酶方面的研究是不足之处，这也是今后需要研究的方向。

关于微量元素方面，存在于线粒体中的谷氨酸脱氢酶活性跟Zn2+有关[22]。谷氨酸脱氢酶能够诱导谷氨酸转变成脯氨酸，脯氨酸是2-AP合成的前体物质[2]，较高的脯氨酸质量分数能够促进2-AP的合成，进而提高香稻香气质量分数。Min等[23]研究发现Zn2+能够促进生长素的合成。生长素是一种重要的植物生长调节物质，它可以提高水稻功能叶的净光合速率和叶绿素质量分数，从而提高水稻叶片对氮素的利用效率[24-25]。因此Zn可以通过提高叶片氮素利用率来促进生理活性的提高以及籽粒脯氨酸质量分数的增加，进而提高籽粒香气的质量分数[24,26]。已有研究表明：谷胱甘肽过氧化物酶活性跟Se相关，它可以催化还原谷胱甘肽成氧化型谷胱甘肽，从而降低谷氨酸质量分数[27]。张驰等[28]和周大寨等[29]研究发现施用Se肥能够提高作物脯氨酸质量分数，其原因是当谷氨酸质量分数较低时将不参与其他途径，而是直接转变为脯氨酸。此外，籽粒Se与作物Zn质量分数具有协同效应[30]。本试验结果表明：破口期喷施米质改良剂能够显著提高籽粒2-AP、Se和Zn质量分数，且籽粒2-AP、Zn和Se质量分数之间显著相关，与大多数学者研究结论一致。

此外，T5处理(3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF)是所有处理中效果最好的，因其处理后的香稻具有最大的千粒质量与产量及最高的籽粒2-AP、Se和Zn质量分数。同时达到更佳的处理效果和省工省力以及集约高效的目的。综上可知，米质改良剂对香稻产量和品质性状有显著的影响，并导致2-AP质量分数和相应微量元素的积累。这些结果进一步强调香稻生产中2-AP与Zn、Se的重要联系，对指导香稻的优质高产提供理论依据。

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(责任编辑：潘学燕 Responsible editor:PAN Xueyan)

Effect of Exogenous Spraying Rice Quality Regulator on Yield,Quality,2-AP and Trace Elements of Aromatic Rice

LEI Shun,WANG Chaochao,MO Zhaowen,CHENG Siren,LIU Haidong and TANG Xiangru

(College of Agriculture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

The effects of single and combined grain quality regulator treatments of amino acid fertilizer (AAF),rice quality promoter (RQP) and rice flavouring substance (RFS) on rice yield,quality,2-AP and trace element content were investigated during rupturing stage.Aromatic rice varieties,‘Xiangyaxiangzhan’ and ‘Guixiangzhan’,were selected as experimental materials,field experiment was conducted in SCAU farm in 2015.The single quality regulator treatments consisted of 1.5 kg·hm-2of AAF,3 kg·hm-2of RQP and 3 kg·hm-2RFS.In case of combined quality regulator treatments,the treatments were 3 kg·hm-2RQP+3 kg·hm-2RFS and 1.5 kg·hm-2AAF+3 kg·hm-2RFS.Results showed that: combined treatments resulted in significantly increased 1 000-grain mass and yield of aromatic rice,reached 2.26%-4.88% and 8.46%-12.43%,respectively.While only single treatments of 3 kg·hm-2RQP had the same effect.All treatments significantly decreased amylose content,percentage of chalky rice and chalkiness degree.Moreover,combined treatments significantly increased brown rice rate and milled rice rate in ‘Xiangyaxiangzhan’.Additionally,combined treatments had higher 2-AP,Se and Zn mass fraction in brown rice than single treatments.Grain quality regulator treatments of 1.5 kg·hm-2AAF+3 kg·hm-2RFS was consistently the best out of the entire quality regulator treatments for the best performance on yield,2-AP,Se and Zn mass fraction.

Rice quality regulator; Aromatic rice; Yield; Quality;2-AP;Trace elements

LEI Shun,male,master student.Research area: physiological study of crop cultivation.E-mail: leishuncc@163.com

TANG Xiangru,male,Ph.D,professor,doctoral supervisor.Research area: physiological study of crop cultivation.E-mail: tangxr@scau.edu.cn

日期：2016-12-29

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161229.1005.018.html

2016-03-26

2016-05-25

公益性行业专项(GYHY201406025);广东省农业攻关项目(20041320101007)。

雷舜，男，硕士研究生，从事作物栽培与生理研究。E-mail：leishuncc@163.com

唐湘如，男，博士，教授，博士生导师，主要从事作物栽培与生理研究。E-mail：tangxr@scau.edu.cn

S511

1004-1389(2017)02-0227-10