作物杂志, 2019, 35(5): 82-88 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2019.05.014

生理生化·植物营养·栽培耕作

施用有机肥和秸秆还田对东北苏打盐碱地水稻营养与食味品质的影响

李冠男1,2, 黄立华2, 张璐2, 陈嘉兴1,2, 杨靖民1

1 吉林农业大学资源与环境学院,130118,吉林长春

2 中国科学院东北地理与农业生态研究所,130102,吉林长春

Effects of Organic Fertilizer and Straw Returning on Nutrition and Taste Quality of Rice in Saline-Sodic Soil of Northeast China

Li Guannan1,2, Huang Lihua2, Zhang Lu2, Chen Jiaxing1,2, Yang Jingmin1

1 College of Resources and Environment, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, Jilin, China

2 Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130102, Jilin, China

通讯作者: 黄立华,高级工程师,主要从事植物逆境营养与土壤生态研究杨靖民,教授,主要从事植物营养研究

收稿日期: 2019-04-4   修回日期: 2019-08-2   网络出版日期: 2019-10-15

基金资助: 长春市科技计划地院(校、所)合作专项项目(17DY009)
国家重点研发计划项目(2016YFD02003003-2)
吉林省科技发展计划项目(20190303090SF)

Received: 2019-04-4   Revised: 2019-08-2   Online: 2019-10-15

作者简介 About authors

李冠男,硕士研究生,研究方向为肥料与平衡施肥 。

摘要

采用田间长期定位施肥试验和实验室分析的方法,研究了苏打盐碱地稻田不同施肥措施对稻谷品质的影响。试验采用了不施肥对照(CK)、氮磷钾肥配施(NPK)、单施有机肥(M)、有机肥与氮磷钾肥配施(MNPK)和秸秆还田与氮磷钾肥配施(RNPK)共5种不同施肥处理。结果表明,4种施肥处理均较CK提高稻谷糙米率、精米率和整精米率,一定程度改善了加工品质;NPK与M处理提高了稻米外观品质,MNPK与RNPK处理使稻米外观品质有所降低;氮磷钾肥配施可以提高稻米蛋白质含量、含水量和稻米食味性。综合来看,盐碱地稻田短期内无法通过有机培肥来实现稻米品质提升,化肥合理配施应是盐碱地种稻初期阶段的重要培肥措施,盐碱地有机培肥和稻米品质提升是一个长期过程,有待进一步深入研究。

关键词: 苏打盐碱地 ; 水稻 ; 有机肥 ; 秸秆还田 ; 营养食味品质

Abstract

The effects of different fertilization measures on rice qualities were studied by long-term field fertilization experiment in saline-sodic soil paddy and laboratory analysis. Five different fertilization treatments including CK, NPK, M, MNPK and RNPK were used in the experiment. The results showed that four fertilization treatments improved brown rice rate, milled rice rate and head rice rate compared to CK treatment, and improved paddy rice processing quality to a certain extent; NPK and M treatments improved rice appearance quality; MNPK and RNPK treatments reduced rice appearance quality; N, P and K fertilizer combination could improve rice protein content, water content and rice taste quality, which was the best in the initial stage of rice planting in saline- sodic soil paddy. In summary, organic fertilization application cannot improve rice quality in saline-sodic soil paddy in a short time span. Rational application of chemical fertilizers should be an important fertilization measure in the primary stage of planting rice in saline-sodic soil paddy. The issue of organic fertilization application and rice quality improvement in saline-sodic soil paddy is a long-term process, which needs further study.

Keywords: Saline-sodic soil ; Rice ; Organic fertilizer ; Straw returning to field ; Nutritional taste quality

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本文引用格式

李冠男, 黄立华, 张璐, 陈嘉兴, 杨靖民. 施用有机肥和秸秆还田对东北苏打盐碱地水稻营养与食味品质的影响[J]. 作物杂志, 2019, 35(5): 82-88 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2019.05.014

Li Guannan, Huang Lihua, Zhang Lu, Chen Jiaxing, Yang Jingmin. Effects of Organic Fertilizer and Straw Returning on Nutrition and Taste Quality of Rice in Saline-Sodic Soil of Northeast China[J]. Crops, 2019, 35(5): 82-88 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2019.05.014

水稻是重要的粮食作物之一,全球50%以上的人口以稻米为主食[1]。我国是世界上稻米生产和消费大国,稻米在中国居民口粮中所占比例大约为60%,是我国最主要的口粮作物之一[2]。随着社会经济的迅猛发展和人们生活水平的日益提高,消费者对于稻米的需求也由数量转为质量,愈加注重稻米的口感、营养及品质[3],不断提高稻米品质特别是食味品质已成为稻米产业首要解决的问题[4]

盐碱地是重要的农业资源[5],垦殖种稻及选育耐盐碱优良品种是生物改良和农业利用盐碱地资源的重要途径[6,7]。随着我国盐碱地种稻规模的日益扩大,不断强化田间水肥等农艺管理,是保障盐碱地水稻产量和品质逐步提高的重要措施。大量研究表明,施肥对盐碱地水稻增产效果显著[8],也一定程度影响到稻米的品质[9,10,11]。稻米品质既受自身遗传因素、气候和环境因素等影响,也与田间水肥管理等农艺措施密切相关。如随着氮肥用量增加,稻米胶稠度变短,直链淀粉含量变低,垩白粒率与垩白度减少[12]。钾肥施用直接或间接促进了蛋白质的合成,有效降低了稻米的垩白度及垩白粒率[13]

盐碱地稻田由于盐碱障碍的长期存在,土壤主要养分贫瘠,稻谷产量通常较低[6],稻米品质和口感也普遍较差。盐碱地种稻不仅需要改良土壤减盐降碱,而且需要重视肥沃地力的培育,注意加强田间水肥管理[14],同时应注意氮磷肥的科学配施,要根据土壤特点和水稻生长发育规律进行合理施肥[15]。有研究指出,秸秆还田配施腐熟剂对盐碱地稻米加工品质有明显提高[16]。为了揭示有机培肥和秸秆还田对盐碱地稻米品质的影响,利用盐碱地水稻长期定位施肥试验,全面分析有机肥和化肥单独施用,以及有机肥、秸秆还田配施化肥对水稻稻米品质的影响,旨在为盐碱地水稻优质高产栽培提供科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于中国科学院大安碱地生态试验站(N45°35′58″~45°36′28″,E123°50′27″~123°51′31″)站内,气候类型为温带大陆性季风气候,有效生育期130~140d,作物为单季种植,冬季休闲。长期定位施肥试验始于2010年,土壤类型为中度草甸盐碱土,已连续种植水稻8年。

1.2 供试材料

长期定位试验前耕层土壤(0~20cm)基本理化特性为,土壤pH(土∶水=1∶5)8.86,电导率EC(土∶水=1∶5)436.5μS/cm,有机质含量8.26g/kg,碱解氮含量76.8mg/kg,速效磷含量21.6mg/kg,速效钾含量210.7mg/kg。

供试水稻品种为东稻4号,由中国科学院东北地理与农业生态研究所于2010年选育并通过吉林省审定,具有耐盐碱、抗倒伏和抗稻瘟病等特点,是一个综合性状优良的超高产水稻抗逆新品种。

1.3 试验设计

从水稻长期定位施肥试验中选取了5个施肥处理,即不施肥对照处理(CK),氮磷钾配施处理(NPK),有机肥处理(M),有机肥配施氮磷钾肥处理(MNPK)和秸秆还田配施氮磷钾肥处理(RNPK)。肥料施用量为氮肥200kg N/hm2,磷肥100kg P2O5/hm2,钾肥100kg K2O/hm2,有机肥30t/hm2,氮肥为尿素(含N 46.2%),磷肥为普通过磷酸钙(含P2O5 16%),钾肥为硫酸钾(含K2O 50%)。有机肥为当地腐熟羊粪,基本养分情况:全氮含量约为2.01%,全磷含量约为0.49%,全钾含量约为1.32%。M和MNPK处理折合速效氮磷钾养分含量与NPK处理为等量施肥。RNPK处理施氮磷钾肥量与NPK处理相同,秸秆全量还田,还田量为10t/hm2。每个处理4次重复,随机区组排列,小区面积20m2(5m×4m)。水稻于2017年5月20日插秧,行距30cm,株距15cm,每穴插秧4~5株,2017年9月25日收获,正常田间管理。

1.4 取样方法

于水稻成熟期(2017年9月25日)进行取样,采用5点取样法,每个处理小区内每点割取2穴水稻,将所取水稻稻穗全部剪下,放入网袋,贴好标签,悬挂于通风处晾干后贮存3个月,待稻米理化性质稳定之后,分别脱粒进行品质分析。

1.5 测定项目与方法

稻米加工品质:待稻米理化性质稳定之后,糙米率、精米率、整精米率参照中华人民共和国国家标准《GB/T 17891-1999优质稻谷》[17]测定。

稻米外观品质:利用大米外观品质检测仪JMWT12进行垩白度、垩白粒率等指标的测定。

稻米营养食味品质:采用米饭食味分析仪(日本佐竹公司Satake Corporation),将不低于250g的精米置于食味仪样品玻璃槽中,调控仪器选择粳米项进行测定,测定指标包括含水量、直链淀粉含量、蛋白质含量以及食味值。

稻米胶稠度:称取两份过100目筛的米粉样品(按含水量12%计,如含水量不为12%时,则进行折算,相应增加或减少试样的量),每份100±1mg于13mm×100mm试管中,加入0.2mL浓度为0.025%麝香草酚蓝乙醇溶液,以MVS-1型漩涡振荡器震荡,使米粉充分分散;再加2.0mL浓度0.2mol/L KOH溶液,再加以震荡,使米粉充分混合均匀。将试管放入HH-6型沸水浴锅中,用d=15mm玻璃球盖住试管口,在沸水浴中加热8min。控制试管内米胶溶液液面在加热过程中保持在试管高度的1/2~2/3,取出试管,取下玻璃球。静置5min后,立即将管置于约0℃的冰水中20min。将试管从冰水中取出,立即将其水平放置在仪表长度测量盒的样品架上。将管的底部与标记的起始线对齐,并使其在25℃±5℃条件下静置1h。测量试管中流动米胶的长度即胶稠度。

稻米矿质元素含量:将稻米在70℃烘干,用植物粉碎机磨细过1mm筛,称取1g米粉置于250mL三角瓶内,加入30mL硝酸-高氯酸(5∶1)混合酸,瓶口放置曲颈漏斗静置过夜。第2天,在通风橱内用沙浴锅控温在100℃进行消煮。保持微沸状态,此时产生大量棕色NO2气体。当棕色气体消失,升高炉温使溶液沸腾至冒白烟为止。若溶液仍浑浊,可加入5mL硝酸继续消煮,直至溶液变清并冒白烟为止。冷却后,加入20mL超纯水,用定量滤纸过滤到250mL容量瓶内,用超纯水定容,摇匀,作为待测溶液。采用原子吸收分光光度计及火焰光度计对米粉中Na、K、Ca、Mg元素含量进行测定。

稻米RVA谱特征值:测定指标有最高黏度、热浆黏度、冷浆黏度、崩解值、消减值、回复值、峰值时间。主要步骤:将Super3型淀粉快速黏度分析仪(澳大利亚Newport Scientific仪器公司)开机预热30min,称取3.000g过100目筛的样品米粉(米粉按含水量14%计,如含水量不为14%时,则进行折算,相应增加或减少试样的量),放置于定制的铝盒中,再向其加入25mL蒸馏水,将小铝盒固定在RVA快速黏度分析仪上进行测定。每个样品测定3次,最终结果取3次的平均值。计算公式:崩解值=峰值黏度-热浆黏度;消减值=冷浆黏度-峰值黏度;回复值=冷浆黏度-热浆黏度。

1.6 数据分析

分析数据采用Microsoft Excel进行整理,利用DPS 7.05统计软件的Duncan新复极差法进行处理间差异显著性分析以及不同品质指标间的相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同施肥处理对稻米加工品质的影响

氮磷钾肥配施、单施有机肥、有机肥配施氮磷钾肥和秸秆还田配施氮磷钾肥均提高了稻米的加工品质(表1),MNPK处理与RNPK处理对稻米加工品质影响相近,但比NPK处理略有降低。与对照(CK)相比,NPK处理糙米率显著提高了3.9个百分点,其他施肥处理也提高了稻米的糙米率,但未达到显著水平。从表1可看出,与CK相比,各施肥处理精米率和整精米率有所提高,精米率提高了0.7~2.3个百分点,整精米率提高了1.2~2.7个百分点,其中NPK处理精米率和整精米率提高最多。有机肥单施或与氮磷钾肥配施以及秸秆还田与氮磷钾肥配施,分别在一定程度上提高了稻米的加工品质,但与不施肥处理相比没有显著差别。

表1   不同处理对稻米加工品质的影响

Table 1  Effects of different treatments on the processing qualities of rice %

处理
Treatment
糙米率
Brown rice rate
精米率
Milled rice rate
整精米率
Head rice rate
CK78.1b67.6a65.2a
NPK82.0a69.9a67.9a
M80.6ab69.3a67.9a
MNPK79.7ab68.8a67.2a
RNPK79.7ab68.3a66.4a

Note: Different lowercase letters indicate significate difference between treatments at the 0.05 level. The same below

注:表中不同小写字母表示处理间在0.05水平上差异显著。下同

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2.2 不同施肥处理对稻米外观品质的影响

不同施肥处理对稻米垩白度、垩白粒率、粒型(长宽比)有较大作用效果,影响了稻米的外观品质。NPK与M处理降低了稻米的垩白度与垩白粒率,MNPK与RNPK处理并没有提高稻米的外观品质,4种施肥处理均改善了稻米粒型(表2)。与CK相比,M与NPK处理,改善了稻米的垩白度与垩白粒率、长宽比,其中NPK处理垩白度下降了23.7%,垩白粒率下降了18.5%,长宽比提高0.1个百分点。MNPK与RNPK处理与对照相比外观品质明显下降,垩白度显著高于NPK处理,垩白粒率显著高于其他3个处理。在盐碱土上,M与MNPK处理相比,稻米粒型差异不显著,M处理的稻米垩白度和垩白粒率分别降低了22.2%和39.2%,明显提高了稻米外观品质。

表2   不同处理对稻米外观品质的影响

Table 2  Effects of different treatments on the appearance qualities of rice

处理
Treatment
垩白度(%)
Chalkiness degree
垩白粒率(%)
Chalky grain rate
长宽比
Length/Width
CK5.9ab15.1b1.60b
NPK4.5b12.3b1.70a
M4.9ab12.4b1.63b
MNPK6.3a20.4a1.65ab
RNPK6.1a19.9a1.70a

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2.3 不同施肥处理对稻米蒸煮品质的影响

从分析结果来看,不同施肥处理对稻米蒸煮食味品质有一定作用效果,NPK、MNPK和RNPK处理提高了稻米的蒸煮品质,M处理没有明显改善水稻蒸煮品质(表3)。5种处理直链淀粉含量在15.1%~19.3%,与CK相比,RNPK与NPK处理分别降低了稻米直链淀粉含量2.3和3.7个百分点,MNPK处理稻米直链淀粉含量降低了7.4%,M处理直链淀粉含量提高了2.1%。施肥对稻米胶稠度及食味值也有一定影响,与CK相比,NPK与RNPK处理胶稠度分别提升了5.0和3.5mm,NPK处理比MNPK处理胶稠度提升了3.7mm。与CK相比,NPK、MNPK、RNPK处理不同程度提升稻米食味值;M处理稻米食味值较CK下降1.4%,且显著低于NPK和RNPK处理。

表3   不同处理对稻米蒸煮品质的影响

Table 3  Effects of different treatments on the rice cooking quality

处理
Treatment
直链淀粉含量(%)
Amylose content
胶稠度(mm)
Gel consistency
食味值
Taste value
CK18.9a77.0b72.0ab
NPK15.1c82.0a73.5a
M19.3a76.5b71.0b
MNPK17.5b78.3b72.4ab
RNPK16.6b80.5a73.2a

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不同施肥处理,稻米RVA谱特征值峰值黏度、热浆黏度和崩解值均有增加,冷浆黏度、回复值和消减值均有降低(表4),可见施肥能够提升稻米食味性。其中与CK相比,NPK处理稻米RVA谱特征值中崩解值提高71cP,达到最大,回复值和消减值最低,分别较CK降低115和185cP,且糊化温度70.2℃最低,对稻米食味性改善作用最显著。与单施有机肥相比,有机肥配施氮磷钾肥提高稻米峰值黏度,降低糊化温度及消减值,稻米食味性也有一定的改善。

表4   不同处理对稻米RVA谱特征值的影响

Table 4  Effects of different treatments on RVA characteristic spectrum of rice cP

处理
Treatment
峰值黏度
Peak viscosity
热浆黏度
Hot paste viscosity
冷浆黏度
Cool paste viscosity
糊化温度(℃)
Gelatinization temperature
崩解值
Break down value
回复值
Recovery value
消减值
Setback value
CK2 451c1 706c2 726a78.4a746c1 021a275a
NPK2 601a1 784a2 691b70.2b817a906c90e
M2 495b1 746b2 720a77.4a749c974b225b
MNPK2 518b1 750b2 710ab75.7ab768b960b192c
RNPK2 528b1 759b2 700ab73.9ab769b941b172d

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2.4 不同施肥处理对稻米营养品质的影响

不同施肥处理对稻米营养品质影响较大(表5),M、NPK、MNPK和RNPK处理有效改善了稻米营养品质。与CK相比,NPK、MNPK和RNPK处理均显著增加了稻米的含水量,增加量分别为41.7%、23.3%和66.7%,其中RNPK处理含水量达到最高(10.0%)。与CK相比,NPK处理稻米蛋白质含量显著提高了0.8个百分点;MNPK和M处理稻米蛋白质含量有所提高,但与CK差异性不显著。4种施肥处理均提高了稻米钙元素的含量,与CK相比,NPK处理使钙元素含量提升了69.4%,达到最大;4种施肥处理均使稻米镁和钾元素含量增加,M处理较CK处理镁和钾元素含量分别增加81.1%和60.9%;与NPK、RNPK和M处理相比,MNPK处理显著降低稻米中钠元素含量。从表5也可看出,NPK处理Mg/K达最大,RNPK与MNPK处理稻米的Mg/K差异不显著。

表5   不同处理对稻米营养品质的影响

Table 5  Effects of different treatments on the rice nutritional quality

处理Treatment含水量Water content (%)蛋白质含量Protein content (%)Ca (mg/kg)Mg (mg/kg)K (mg/kg)Na (mg/kg)Mg/K
CK6.0d6.7b29.1d184.8d770.1d13.6d0.24d
NPK8.5b7.5a49.3a326.7b1 126.5b21.9a0.29a
M6.2d7.1ab38.5c334.6a1 239.4a19.4b0.27c
MNPK7.4c7.0ab43.8b287.6c1 027.2c17.9c0.28b
RNPK10.0a7.4a42.0bc283.4c1 012.3c18.9b0.28b

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2.5 稻米品质指标间的相关性分析

稻米品质指标间的相关性分析(表6表7)表明,稻米糙米率与精米率呈极显著正相关关系,糙米率、精米率与整精米率呈显著正相关。垩白度与垩白粒率间呈显著正相关关系。长宽比与垩白度、垩白粒率相关性不大。糙米率、精米率及整精米率与垩白度呈负相关关系,可见加工品质提升的同时,稻米外观品质也有一定改善。直链淀粉含量与胶稠度呈显著负相关,稻米直链淀粉含量越低,胶稠度越长,蒸煮过后的米饭愈加柔软。蛋白质含量与直链淀粉含量呈负相关,与食味值呈正相关关系,但均未达显著水平,蛋白质含量、直链淀粉含量对稻米食味值有作用效果,但其内在关系还有待研究。

表6   稻米加工、外观品质性状与食味品质指标间的相关分析

Table 6  Relationship between rice processing, appearance quality traits and taste quality indexes

项目Item糙米率
Brown
rice rate
精米率
Milled rice rate
整精米率
Head rice rate
垩白粒率
Chalky grain rate
垩白度
Chalkiness degree
长宽比
Length/Width
食味值
Taste value
蛋白质含量
Protein
content
直链淀粉含量
Amylose
content
胶稠度
Gel consistency
消减值
Setback value
精米率
Milled rice rate
-0.987**
整精米率
Head rice rate
-0.923*-0.954*
垩白粒率
Chalky grain rate
-0.479-0.488-0.365
垩白度
Chalkiness degree
-0.781-0.775-0.653-0.921*
长宽比
Length/Width
-0.507-0.390-0.261-0.202-0.108
食味值Taste value-0.338-0.243-0.054-0.254-0.006-0.926*
蛋白质含量
Protein content
-0.808-0.711-0.638-0.116-0.459-0.876-0.668
直链淀粉含量
Amylose content
-0.596-0.517-0.339-0.089-0.220-0.935*-0.956*-0.803
胶稠度
Gel consistency
-0.591-0.477-0.313-0.034-0.265-0.984**-0.921*-0.895*-0.955*
消减值Setback value-0.843-0.785-0.658-0.100-0.456-0.860-0.784-0.910*-0.930*-0.899*
糊化温度
Gelatinization temperature
-0.846-0.755-0.599-0.360-0.650-0.824-0.690-0.942*-0.831-0.897*0.920*

Note: * is significant correlate at 0.05 level, ** is extremely significant correlate at 0.01 level. The same below

注:*在0.05水平上显著相关,**在0.01水平上极显著相关。下同

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表7   稻米RVA谱特征值与Mg/K相关分析

Table 7  Relationship between RVA spectrum eigenvalues and Mg/K in rice

项目Item峰值黏度
Peak
viscosity
热浆黏度
Hot paste
viscosity
冷浆黏度
Cool paste
viscosity
崩解值
Break
down value
消减值
Setback
value
回复值
Recovery
value
糊化温度
Gelatinization
temperature
热浆黏度Hot paste viscosity-0.965**
冷浆黏度Cool paste viscosity-0.957*-0.926*
崩解值Break down value-0.964**-0.860-0.920*
消减值Setback value-0.998**-0.963**-0.973**-0.962**
回复值Recovery value-0.978**-0.992**-0.967**-0.895*-0.983**
糊化温度Gelatinization temperature-0.920*-0.887*-0.888*-0.887*-0.920*-0.902*
Mg/K-0.892*-0.967**-0.874-0.753-0.895*-0.952*-0.746

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稻米RVA谱特征值消减值与糊化温度呈显著正相关关系,表明糊化温度越低的稻米,其消减值越小,稻米食味性较优。Mg/K与RVA谱特征值中峰值黏度呈显著正相关,与崩解值呈正相关,与消减值呈显著负相关。峰值黏度与热浆黏度和崩解值呈极显著正相关关系;与冷浆黏度、糊化温度呈显著负相关,与消减值、回复值呈极显著负相关。

3 讨论与结论

本研究发现,稻米的加工品质受施肥处理的影响较小,但各指标数值均不高,可能与盐碱化稻田土壤障碍和氮素等养分利用率不高有关。稻米糙米率与精米率呈极显著正相关关系,糙米率、精米率与整精米率呈显著正相关关系。氮磷钾肥配施可以明显降低稻米垩白度和垩白粒率,同时可改善稻米的粒型(长宽比),提高了稻米外观品质。周江明[18]研究表明,有机肥与化肥配施,或者提高有机肥比例后,稻米易碎,垩白会有所增加,外观品质则会下降。本研究结果也表明,施肥对稻米外观品质影响较大,有机肥配施氮磷钾肥和秸秆还田配施氮磷钾肥处理的稻米垩白度和垩白粒率增加程度较大,其原因可能是有机肥施用或秸秆还田延缓了化肥的肥效,导致水稻生殖期土壤仍保持着较高的氮素含量,过高的氮素会增加稻米的垩白度,降低稻米的外观品质。

胶稠度、直链淀粉和食味值是评价稻米蒸煮食味品质的重要衡量指标。胶稠度越大米饭越柔软,品质越好;直链淀粉含量越低,米饭越松软越好吃,淀粉中直链淀粉对大米的蒸煮和食用品质有着重要的影响。有研究表明,直链淀粉含量在20%以上的稻米,做成的米饭粘性小、质地硬、饭粒干燥、无光泽、食味差[17,19-20],故在优质米标准内,直链淀粉含量越低,米饭粘性越佳,越好吃。食味值是以实际的感官试验为基础,基于常年的感官食味评价和米粒内部结构成分的相关性计算出来的,数值越高,品质越好。徐锡明等[21]研究表明直链淀粉含量低的稻米具有较高的食味值。

本研究中,5种不同施肥处理的稻米直链淀粉含量在15.1%~19.3%,均处于国家优质稻米直链淀粉含量范围。其中NPK处理稻米的直链淀粉含量最低,食味值最高,M处理提高了稻米直链淀粉含量,食味值下降。相关性分析结果表明,直链淀粉含量与胶稠度呈显著负相关,直链淀粉含量高,稻米弹性黏度较差,使胶稠度变低。我国传统农业对有机肥的使用十分重视,它具有促进作物增产、提升品质、改善土壤质地等作用[22],主要是因为有机肥养分释放缓慢持久,可以循序渐进地被作物吸收利用,不至于造成某种元素含量的过度累积。但是,现在的农家有机肥中可能携带重金属,从而影响稻米品质[23,24]。而化学肥料虽具有养分供应快等优点,但近年来化肥的过度滥用也带来许多问题。许多研究者纷纷倡导通过有机肥与化肥配施来改善稻米的品质[25,26]。本试验结果出现了对稻米蒸煮食味品质NPK>RNPK>MNPK>CK>M的作用效果,说明在养分较为贫瘠的盐碱地稻田,氮磷钾化肥配施对稻米品质的改善作用是最快的,有机肥单施或与化肥联合施用在短期内对稻米品质可能还存在着一定的负向效应。因此,在苏打盐碱地稻田垦殖种稻的初期阶段,采用有机肥培育地力的同时,应该注意有机肥对稻米品质的影响,对于有机肥与化肥配施的合理用量也应通过试验进行深入探究。

本研究中,4种施肥处理都提高了稻米含水量,其中RNPK处理稻米含水量最高,NPK、MNPK和RNPK处理对稻米含水量、蛋白质含量均有明显的改善。过度干燥的稻米,在蒸煮前浸泡时会引起龟裂,进而煮出的米饭湿黏,影响食用口感,故稻米中含水量在优质米范围内数值越高越好。稻米中蛋白质含量高,米饭越具营养,有机肥施用对稻米蛋白质含量有明显影响,从而影响稻米营养品质,本研究中M与MNPK处理均提高了稻米蛋白质含量,但提升幅度均不大,可能是盐碱地自身障碍,导致土壤板结通透性差,水稻吸收养分能力弱导致。

有研究认为RVA谱特征值中稻米消减值、崩解值及直链淀粉含量均与食味值达到显著相关[27,28],品质较好的品种普遍表现为峰值黏度和崩解值较高,糊化温度较低[29,30]。也有研究认为稻米蛋白质含量与稻米RVA谱特征值并没有明显的关联[31]。本研究结果表明,稻米消减值与蛋白质含量达到显著负相关关系,与直链淀粉含量呈显著正相关。陈书强[32]研究认为,蛋白质含量与峰值黏度、最低黏度和崩解值呈极显著负相关,与消减值呈极显著正相关,分析原因可能与试验材料的选择及其种植地土壤环境有关。杨文祥等[33]研究认为稻米中矿质元素镁的比例越高,稻米粘性越强,食味性会有所提高。Mg2+与K+之间相互影响,镁与钾存在协同作用,随着植株体内镁浓度的升高,钾的浓度也会相应升高,这种现象被称为维茨效应[34]。本研究表明经施肥处理Mg/K高的稻米,峰值黏度、热浆黏度和崩解值明显高于对照,消减值、回复值和糊化温度降低,稻米食味性提高。其中,NPK处理Mg/K最高(0.29),综合稻米RVA谱特征值,NPK处理对稻米食味性作用效果最大。

长期增施有机肥或秸秆还田均能使作物增产,改善土壤肥力[35]。水稻种植在有机质含量较高的稻田中,其子粒的蛋白质含量通常亦较高,子粒的蛋白质含量增加导致直链淀粉含量降低[36]。本研究认为,由于试验地有机质含量较高,秸秆还田处理肥效慢,稻米蛋白质增加量及直链淀粉减少量较纯施化肥处理低。同时,东北苏打盐碱土由于土壤板结,秸秆还田长期淹水较间歇灌溉降低了土壤有机碳、全氮和全磷含量,也影响到水稻对部分养分的吸收。

综上所述,盐碱地稻田由于盐碱障碍等原因,可能影响到水稻对养分的吸收,因此,氮磷钾化肥配施不仅能提高稻米产量,还具有提高稻米品质作用。有机肥施用和秸秆还田可能对培肥地力有很大帮助,但短期内对提高稻米产量和品质的作用微乎其微。有关盐碱地稻田如何科学培肥更有利于稻米品质的提升,还有待通过长期的试验进一步研究。

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