稻虾共作模式下品种和机插密度对稻米品质的影响

唐建鹏 陈京都 张明伟 姚义 温凯 闵思桂 陆佩玲

摘要：研究种植方式和机插密度对优良食味粳稻南粳9108和南粳5718稻米品质的影响。结果表明，与常规种植模式相比，稻虾共作模式提高了稻米整精米率、蛋白质含量和胶稠度，降低了垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量，对淀粉RVA谱特征值有较大影响，提高了崩解值，降低了消减值，改善了米饭的外观、硬度、黏度、平衡度和食味品质；机插密度极显著影响稻米垩白粒率和直链淀粉含量（P<0.01），显著影响垩白度和蛋白质含量（P<0.05），米饭的食味品质均随机插密度降低而明显改善。互作分析表明，品种、机插密度和种植模式及其之间的互作对稻米品质产生较为明显作用。

关键词：稻虾共作；机插密度；优良食味粳稻；互作效应；稻米品质

中图分类号：S511；S352.3         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）01-0001-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.01.001 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of varieties and mechanical-transplanting density on rice quality under

the rice-shrimp co-cropping mode

TANG Jian-peng1， CHEN Jing-du1， ZHANG Ming-wei1， YAO Yi1， WEN Kai2， MIN Si-gui3， LU Pei-ling1

（1.Yangzhou Agricultural Technology Comprehensive Service Center， Yangzhou  225002， Jiangsu， China； 2.Hanjiang District Crop Technology Promotion Center in Yangzhou City， Yangzhou  225100， Jiangsu， China； 3.Gaoyou Crop Cultivation Technology Guidance Station， Gaoyou  225600， Jiangsu， China）

Abstract： The effects of different mechanical-transplanting patterns and densities on the rice quality of Nanjing 9108 and Nanjing 5718， two japonica rice varieties with good taste quality， were studied. The results showed that compared with the conventional cultivation mode， the rice-shrimp co-cropping mode increased the head milled rice rate， protein content and gel consistency of rice， and decreased the chalky grain rate， chalkiness degree and amylose content. The rice-shrimp co-cropping had a greater impact on the starch RVA profile characteristic values. It increased the disintegration value， and reduced the attenuation value. The rice-shrimp co-cropping improved the appearance， hardness， viscosity， equilibrium degree and taste value of the rice. The mechanical-transplanting density had a great influence on chalky grain rate and amylose content（P<0.01）， significantly affected chalkiness degree and protein content （P<0.05），and the taste quality of rice was significantly improved with the decrease of the mechanical-transplanting density. The interaction analysis showed that varieties， mechanical-transplanting densities， patterns， and their interactions had significant effects on rice quality.

Key words： the rice-shrimp co-cropping； mechanical-transplanting density； japonica rice with good taste quality； interaction effect；rice quality

收稿日期：2023-04-12

基金項目：扬州市粮食优质高效发展项目；扬州市水稻名师工作室项目（2022）；江苏省“六大人才高峰”项目（NY-249）；江苏现代农业（稻麦）产业技术体系江都示范推广基地项目（JATS［2022］274）；扬州市重点研发项目（YZ2021035）

作者简介：唐建鹏（1991-），男，江西崇仁人，農艺师，硕士，主要从事农作物栽培技术研究与推广工作，（电话）15105275725（电子信箱）yztgz@163.com；通信作者，陈京都，高级农艺师，博士，主要从事农作物栽培技术研究与推广工作，（电子信箱）yztgz@163.com。

稻虾共作是一种高效、绿色、集约耕地的种养模式，既能有效提高农田利用率和效益，促进传统农业升级，又可以稳粮增收，同时可提高土壤肥力，减轻草害、虫害，减少农药化肥用量，保护生态环境［1］。张明伟等［2］的研究表明，稻虾共作可以提高稻米外观品质和食味品质。姚义等［3］的研究表明，稻虾综合种养模式降低了稻米的蛋白质和直链淀粉含量，提高了稻米胶稠度，改善了食味品质。

稻虾共作模式下品种和栽培密度的配置研究较多。王显等［4］的研究表明，淮稻5号、苏垦118可作为稻虾共作模式下水稻品种部分替代或补充品种。张明伟等［2］的研究表明，在江苏里下河地区稻虾共作模式下可以推广南粳5718、泗稻301等高产优质抗倒品种。而稻米品质除受自身遗传基因、栽培环境和气候条件等因素的影响外，受栽插密度和种植方式的影响也较大［5］。董明辉等［6］的研究表明，长期稻虾共作稻田宜选用适宜的优良食味品种，适当减少栽插密度可以实现水稻稳产，改善稻米的食味品质。在优良食味水稻品种的基础上，通过机插密度、株行距配置等栽培措施进一步提高稻米加工、外观、食味等品质有重要意义。

本试验以优质食味粳稻品种南粳9108和南粳5718为对象，分别在稻虾共作和常规种植模式下设置不同机插株距，探究不同种植方式和机插密度对不同优良食味粳稻稻米品质的影响，为其大面积推广提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验于2019年在江苏省高邮市送桥镇黄圩村安定家庭农场进行。该区位于江苏省里下河地区腹部，属亚热带湿润季风气候，年平均气温15 ℃，年平均降水量在1 030 mm左右，无霜期为217 d。试验地前茬养殖小龙虾，连续稻虾共作3年，土壤类型为勤泥土，质地黏性，其pH为5.3，全氮含量为1.81 g/kg，有效磷含量为12.7 g/kg，速效钾含量为113 mg/kg，有机质含量为34.2 g/kg。

1.2 供试材料

试验品种为优良食味粳稻南粳9108、南粳5718。

1.3 试验设计

试验采用裂区设计，以水稻品种为主区，机插密度为副区。每个品种稻虾共作模式（DX）和常规种植模式（CG）均为0.6 hm2，每个密度处理0.2 hm2，    3个重复。于5月31日机械播种，6月22日移栽，栽插行距为30 cm，设置10、12、14 cm共3个不同株距。主区间做埂隔离，保证单独灌溉、单独施肥。

肥料运筹：常规种植模式粳稻纯氮施用量为270 kg/hm2，基蘖肥∶穗肥=6∶4；稻虾共作模式纯氮施用量为225 kg/hm2，基蘖肥∶穗肥=6∶4。水浆管理：常规种植模式采取常规大田灌溉方式；稻虾共作模式施穗肥前与常规种植模式相同，施穗肥后灌15～20 cm深水，直至成熟前10 d，中间自然落干再灌深水，如此反复。病虫害防治：均采用对龙虾无害的生物或低毒农药防治。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 稻米品质测定 水稻成熟时间为10月30日，在田间采用五点法每小区普查50穴植株，用小区脱粒机单独脱粒。稻谷取样后在自然条件下晾干至标准水分，然后每个处理称取两份150 g稻谷样品密封保存待测。参考国家标准《优质稻谷》（GB/T 17891—2017）测定稻米的加工品质、外观品质、胶稠度等主要品质指标。采用瑞典Foss Tecator公司生产的近红外谷物分析仪（Infrared 1241 Grain Analyzer）测定精米的蛋白质含量和直链淀粉含量。

1.4.2 淀粉RVA谱特征值 采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super3型RVA仪快速测定淀粉谱黏滞特性，用TCW（Thermal cycle for windows）配套软件分析淀粉黏滞性。

1.4.3 米饭食味值 采用米饭食味计（STA1A型，日本佐竹公司）自动测定米饭的外观、硬度、黏度、平衡度的评分，并综合评定食味值。

1.5 数据分析

采用 Microsoft Excel 2013 软件进行数据录入和整理，运用DPS 7.05软件进行方差分析，SPSS软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 种植模式和机插密度对不同优良食味粳稻主要稻米品质的影响

测定稻米加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮食味品质，结果如表1所示。加工品质方面，南粳5718的糙米率和整精米率相对较高，而南粳9108的精米率较高，不同品种在稻虾共作模式下的整精米率整体优于常规种植模式，但无明显差异。外观品质方面，南粳9108的垩白粒率和垩白度相对较高，品质较南粳5718差；不同模式种植下，稻虾共作模式的外观品质明显优于常规种植模式，南粳5718在稻虾共作模式下的垩白粒率和垩白度分别比常规种植模式下低18.9%、39.4%，南粳9108则分别降低了46.5%、37.3%；机插密度对外观品质的影响达显著水平（P<0.05）。营养品质方面，南粳5718的蛋白质含量大于南粳9108；不同品种在稻虾共作模式下蛋白质含量整体高于常规种植模式，南粳5718和南粳9108在稻虾共作模式下的平均蛋白质含量分别比常规模式高7.8%、5.4%；不同机插密度间，2个品种在稻虾共作模式下均不显著，在常规模式达显著水平（P<0.05）。蒸煮食味品质方面，常规种植模式的直链淀粉含量高于稻虾共作模式。稻虾共作模式的胶稠度明显高于常规种植模式，而且随密度降低有增加的趋势。

分析各处理对稻米品质的互作效应，发现品种、种植模式与機插密度三者间互作对糙米率有极显著效应（P<0.01）；各因素及其互作对整精米率均无显著效应；精米率只受品种影响；垩白粒率除三者互作对其没有显著效应外，其他处理和互作均对其有显著效应；垩白度主要受种植模式、机插密度以及种植模式与机插密度互作的影响；品种和种植模式对蛋白质含量有极显著效应（P<0.01）；品种、种植模式和机插密度均对直链淀粉含量有极显著影响（P<0.01）；胶稠度主要受品种和种植模式影响。品种显著影响稻米的加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮食味品质，表明品种是影响稻米品质的内在因素，稻虾共作模式可以显著改善稻米外观品质和蒸煮食味品质，提高了蛋白质含量。机插密度极显著影响稻米垩白粒率和直链淀粉含量（P<0.01），显著影响垩白度和蛋白质含量（P<0.05）。

2.2 种植模式和机插密度对不同优良食味粳稻淀粉RVA谱特征值的影响

由表2可知，除消减值和回复值外，其他淀粉RVA谱特征值均是南粳5718高于南粳9108，表明品种对淀粉RVA谱特征值有决定性影响。不同种植模式对南粳5718的淀粉RVA特性无显著影响，南粳9108的消减值在不同种植模式间有显著差异（P<0.05），稻虾共作模式远低于常规种植模式。稻虾共作模式下南粳5718的峰值黏度、低谷黏度、最终黏度和消减值均低于常规种植模式，而崩解值和回复值则相反。稻虾共作下南粳9108的峰值黏度和崩解值高于常规种植，其他指标均是稻虾共作模式低于常规种植模式。不同种植模式下，不同品种的淀粉RVA谱特征值只有峰值黏度和回复值表现不一致，其他均有相同的规律，表明不同种植模式对淀粉RVA谱特征值影响较大。不同机插密度下，南粳5718在稻虾共作模式下的崩解值最高和消减值最低均出现在10 cm株距密度下；南粳9108在稻虾共作模式下崩解值最高和消减值最低均为12 cm株距，而常规种植模式为14 cm株距，表明2个品种在不同机插密度下的RVA谱特征值响应不同。

品种对稻米淀粉RVA谱特征值影响较大，除对崩解值和峰值时间没有显著影响外，对其他指标均有极显著影响（P<0.01）。种植模式对消减值有极显著影响（P<0.01），稻虾共作模式降低了消减值，改善了米饭食味。机插密度只对峰值黏度有显著效应（P<0.05），品种、种植模式和机插密度之间两两互作和三者互作均对消减值有显著影响（P<0.05），表明消减值的影响因素较多。品种、机插密度、种植模式与机插密度间的互作以及品种、种植模式和机插密度三者之间的互作对峰值黏度有显著效应（P<0.05）。

2.3种植模式和机插密度对不同优良食味粳稻米饭食味品质的影响

由表3可知，同一种植模式下，南粳5718的食味值、外观、黏度和平衡度均高于南粳9108，表明南粳5718稻米口感优于南粳9018，这与其胶稠度长、消减值低结果一致。同一品种，稻虾共作模式提高了稻米的食味值、外观、黏度和平衡度，尤其是南粳9108，稻虾共作模式各指标均显著改善（P<0.05），南粳5718的硬度和黏度显著改善（P<0.05），硬度比常规种植模式降低4.3%，黏度比常规种植模式升高13.0%，表明稻虾共作模式可以改善稻米口感。同一品种、同一种植模式下，机插密度对稻米食味品质也有较大影响，稻米的食味值、外观、黏度和平衡度随机插密度降低有升高的趋势，而硬度有降低的趋势，特别是株距14 cm情况下，各指标有明显的改善，表明密度降低有利于改善稻米口感。

品种对米饭的食味值和外观影响较大，种植模式和机插密度对米饭的所有食味品质指标均有极显著效应（P<0.01）。品种与种植模式的互作对所有指标的效应均达极显著水平（P<0.01）；品种与机插密度的互作只对食味值和平衡度产生极显著效应（P<0.01），对外观有显著效应（P<0.05）；种植模式与机插密度的互作对外观和平衡度有显著效应（P<0.05）；品种、种植模式与机插密度三者互作只对黏度有显著效应（P<0.05）。综上所述，米饭的食味值受品种和环境影响较大，品种与种植模式的搭配可以调控稻米食味品质。

3 讨论

3.1 稻虾共作模式对稻米品质的影响

稻田种养耦合能够优化田间温光小气候，改善田间土壤理化性状和水环境，有利于稻米品质的形成和稻米质量的改善［7］。研究表明，稻田养蟹、鸭和鳅等共作模式在一定程度上提高了整精米率，降低了稻米的垩白粒率和垩白度，改善了稻米的加工品质和外观品质，同时降低了直链淀粉含量和蛋白质含量，提高了稻米食味品质［8-12］。有研究表明，氮肥用量增加，尤其是后期施氮量增加，可减少稻米的垩白粒率和垩白度，增加稻米中蛋白质含量和降低直链淀粉含量［13］，在施用有机肥情况下，子粒的千粒重增加可进一步降低垩白粒率和垩白度，提高整精米率［14］。本研究表明，稻虾共作模式在有机肥作用下，后期氮肥供应能力强，有利于子粒灌浆结实，使稻米的整精米率和蛋白质含量增加，垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量明显降低，胶稠度明显提高，改善了稻米的外观品质和食味品质；稻虾共作模式下淀粉RVA谱特征曲线的低谷黏度和最终黏度降低，导致崩解值升高和消减值降低。这与董明辉等［6］的研究结果一致，其从相关性分析同样发现种植模式对垩白粒率、垩白度、蛋白质含量、直链淀粉含量、消减值和食味值等有极显著效应（P<0.01）。但各研究种植模式对直链淀粉含量影响结果不一，这可能与施氮量和品种有关［15］。

3.2 密度对稻米品质的影响

密度对稻米品质的影响比较复杂。本研究表明机插密度对外观品质、蛋白质含量和直链淀粉含量均有显著影响（P<0.05），胶稠度随机插密度降低逐渐升高；随机插密度降低，食味值、外观、黏度和平衡度升高，硬度降低，显著改善了稻米的食味品质。不同品种的稻米品质对机插密度的响应不一致。本研究表明，机插密度显著影响垩白度和蛋白质含量（P<0.05），极显著影响垩白粒率和直链淀粉含量（P<0.01），南粳5718在不同种植方式下均以 12 cm株距下的稻米加工品质和外观品质表现较好，稻虾共作模式下尤为明显；南粳9108在稀植14 cm株距下稻米加工品质较好，但外观品质有变劣的趋势，蛋白质含量和直链淀粉含量在稀植下相对较低，利于食味品质。机插密度对淀粉RVA谱特征值无明显响应，但对食味品质均有极显著影响（P<0.01），稻米的食味值、外观、黏度和平衡度随机插密度降低有升高的趋势，而硬度有降低的趋势，特别是在株距14 cm情况下，各指标有明显的改善，表明密度降低有利于改善稻米口感。王成瑷等［16］的研究表明，密度过大或过小都会导致垩白粒率和垩白度上升，但徐春梅等［17］、周培南等［18］认为稀植或扩大行距有利于整精米率和垩白度的改善，密度增大造成田间生长郁闭，透光通气减弱，“青米”粒增加，使加工和外观品质变劣；吴春赞等［19］、许凤英等［13］和潘圣刚［20］的研究与之相反，对蛋白质含量和直链淀粉含量的影响也有不同结论。稻米品质的影响因素多且复杂，密度只是其中之一［21，22］，受环境和遗传影响较大，适宜密度的选择原则是构建协调的群体结构，实现“源、库”平衡，才能既高产又优质。

3.3 种植方式和密度互作对稻米品质的影响

种植方式、品种和密度之间互作对稻米品质也有显著影响。董明辉等［6］的研究表明，稻虾共作适当减少栽插密度可以实现水稻稳产，改善稻米的食味品质。姚义等［23］的研究表明，品种和模式对千粒重的影响极显著（P<0.01），品种、模式互作和品种、密度互作对千粒重的影响也极显著（P<0.01）。本研究表明，种植模式和机插密度的互作对垩白度和峰值黏度有极显著影响（P<0.01），对垩白粒率、蛋白质含量、消减值、外观和平衡度有显著效应（P<0.05），稻虾共作模式下为提高外观品质和食味品质应选择株距12～14 cm等低密度栽培方式；品种和种植模式的互作对垩白粒率、消减值和食味品质等有极显著作用（P<0.01），稻虾共作模式下，南粳5718的垩白粒率、消减值均低于南粳9108，食味品质高于9108；稻虾共作有利于改善稻米的外观和口感；品种和机插密度的互作对垩白粒率、食味值和平衡度有极显著效应（P<0.01），南粳5718的适宜密度为12 cm株距，南粳9108的适宜株距为14 cm；品种、种植模式和机插密度三者互作对糙米率和峰值黏度有极显著效应（P<0.01）。

4 小结

稻虾共作模式下后期氮肥供应能力强，有利于子粒灌浆结实，提高稻米的整精米率和蛋白质含量，降低垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量，明显提高胶稠度，改善了稻米外观品质和食味品质。南粳5718在不同种植方式下以12 cm株距的稻米加工品质和外观品质表现较好，稻虾共作模式下尤为明显；南粳9108在稀植14 cm株距下稻米加工品质较好，但外观品质有变劣的趋势，利于食味品质。通过互作分析发现，品种是影响稻米品质最主要的因素，种植模式主要是影响外观品质和食味品质，机插密度对稻米品质影响总体较弱，主要是食味品质。在稻虾共作模式下，南粳5718产量稍低于南粳9108，而在适宜的密度下，株距12 cm时，二者差距较小，只有0.56 t/hm2，而南粳5718在里下河地区生育期、抗倒性等综合抗性均高于南粳9108［24］，因此稻虾共作模式宜选择优良食味粳稻南粳5718，兼顾产量和品质，应适度稀植。

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