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作物杂志, 2020, 36(3): 125-131 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2020.03.019

生理生化·植物营养·栽培耕作

气象条件对优质再生稻米形成的影响

田玉聪1,2, 段门俊1,2, 朱杰3, 冯香诏1,2, 高珍珍1,2, 刘章勇1,2, 陈阜4, 金涛,1,2

1长江大学主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心,434025,湖北荆州

2长江大学湿地生态与农业利用教育部工程研究中心,434025,湖北荆州

3湖北省襄阳市农业科学院,441000,湖北襄阳

4中国农业大学农学与生物技术学院,100193,北京

Effects of Meteorological Conditions on Formation of High Quality Ratoon Rice

Tian Yucong1,2, Duan Menjun1,2, Zhu Jie3, Feng Xiangzhao1,2, Gao Zhenzhen1,2, Liu Zhangyong1,2, Chen Fu4, Jin Tao,1,2

1Hubei Collaborative Innovation Center for Grain Industry, Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei, China

2Engineering Research Center of Ecology and Agricultural Use of Wetland of Ministry of Education, Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei, China

3Xiangyang Academy of Agricultural Sciences, Xiangyang 441000, Hubei, China

4College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China

通讯作者: 金涛,主要从事湿地农业利用方面研究,E-mail: jintao@yangtzeu.edu.cn

收稿日期: 2019-10-29   修回日期: 2019-12-21   网络出版日期: 2020-06-15

基金资助: 国家“十三五”粮食丰产增效科技创新专项“粮食作物丰产增效资源配置机理与种植模式优化”(2016YFD0300208)

Received: 2019-10-29   Revised: 2019-12-21   Online: 2020-06-15

作者简介 About authors

田玉聪,主要从事作物栽培学与土壤学方面研究,E-mail:1024317877@qq.com 。

摘要

为探明影响再生稻稻米品质的主要气象因子,以甬优4949、新两优223和丰两优香1号为试验材料,于2016-2017年在湖北省洪湖市沙口镇展开大田试验,对比分析2年3个再生稻品种的品质差异及其与头季、再生季各气象因子间的相关性。结果表明,不同品种再生稻稻米品质差异显著。供试品种中,甬优4949的加工、外观及蒸煮品质表现最佳,其整精米率2016年为68.5%,2017年为66.2%,显著高于新两优223和丰两优香1号;其垩白粒率、垩白度和直链淀粉含量最低,2016年分别为2.5%、1.4%和17.4%,2017年分别为2.9%、1.6%和16.5%。丰两优香1号营养品质最佳,其清蛋白、球蛋白、谷蛋白和总蛋白含量最高,并显著高于甬优4949,2年丰两优香1号总蛋白含量分别达9.23g/100g（2016年）和9.16g/100g（2017年）。再生稻稻米品质与气象条件相关性分析结果表明,再生稻加工品质与头季灌浆期日最低温度（Tmin）、日均温度（Tmean）和有效积温（effective accumulated temperature,EAT）,及再生季始穗前和灌浆期EAT呈显著正相关。外观、蒸煮食味与营养品质均与头季营养生长期间Tmean和EAT呈显著负相关,与再生季始穗前Tmin,灌浆期间Tmin、日最高温度及Tmean呈显著正相关。再生稻头季营养生长阶段与再生季灌浆期气象条件均能显著影响再生稻稻米品质,温度因子是影响再生稻稻米品质的主要气象因素。

关键词： 再生稻 ; 稻米品质特性 ; 气象因子 ; 品种差异

Abstract

In order to study the main meteorological factors affecting the quality of ratoon rice, a field experiment was carried out in Shakou Town, Honghu City, Hubei Province from 2016 to 2017 with ratoon rice varieties of Yongyou 4949, Xinliangyou 223 and Fengliangyouxiang 1, for comparing and analyzing the difference of rice quality and its correlation with meteorological factors in the main rice and ratoon rice. The results showed that there were significant differences in rice quality among different varieties of ratoon rice. Among the tested varieties, Yongyou 4949 was the best in terms of milling, appearance and cooking quality, and its whole milled rice rate was 68.5% in 2016 and 66.2% in 2017, which was significantly higher than other two varieties. The chalky grain rate, chalkiness degree and amylose content of Yongyou 4949 were the lowest, which were 2.5%, 1.4% and 17.4% in 2016, 2.9%, 1.6% and 16.5% in 2017, respectively. The nutritional quality of Fengliangyouxiang 1 was the best and its contents of albumin, globulin, gluten and total protein were the highest and significantly higher than Yongyou 4949. The total protein content of Fengliangyouxiang 1 reached 9.23g/100g in 2016 and 9.16g/100g in 2017. The milling quality of ratoon rice was significantly positively correlated with the daily minimum temperature (Tmin), daily average temperature (Tmean), effective accumulated temperature (EAT) before the initial heading and during the filling stage of the main rice. The appearance, cooking and nutritional quality were significantly negatively correlated with the Tmean and EAT during the vegetative growth period of the main rice, and significantly positively correlated with the Tmin before the initial heading and the Tmin, maximum daily temperature and Tmean during the filling stage of the ratoon rice. The meteorological conditions of the vegetative growth stage of the main rice and the filling stage of the ratoon rice can significantly affect the quality of the rice, whereas, the temperature is the main meteorological factor affecting the quality of ratoon rice.

Keywords： Ratoon rice ; Rice quality character ; Meteorological factor ; Variety difference

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本文引用格式

田玉聪, 段门俊, 朱杰, 冯香诏, 高珍珍, 刘章勇, 陈阜, 金涛. 气象条件对优质再生稻米形成的影响[J]. 作物杂志, 2020, 36(3): 125-131 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.03.019

Tian Yucong, Duan Menjun, Zhu Jie, Feng Xiangzhao, Gao Zhenzhen, Liu Zhangyong, Chen Fu, Jin Tao. Effects of Meteorological Conditions on Formation of High Quality Ratoon Rice[J]. Crops, 2020, 36(3): 125-131 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2020.03.019

再生稻是利用水稻收获后稻桩上的休眠芽萌发,进而生长成穗的一季水稻[1]。再生稻具有生产成本低、生育期短、稻米食味品质好和营养价值高等优点[2],但也存在着稻米整精米率偏低、易碎等加工缺陷[3]。前人针对再生稻品质做了大量研究。研究表明,不同品种再生稻品质差异显著[4],再生季稻米外观和蒸煮食味品质明显优于头季稻[5,6]。徐富贤等[7]研究再生稻头季留茬高度对再生稻米质的影响发现,高留茬再生稻蒸煮食味品质较低留茬再生稻更佳。栽培管理措施对稻米品质也有显著影响。蒋鹏等[8]研究表明,移栽密度显著影响稻米外观及蒸煮品质,但对再生稻稻米无显著影响[9]。在一定范围内,随着施氮量的增加,再生稻加工、外观、蒸煮食味及营养品质均得到提升[10]。严凯等[11]认为,增加施氮量虽然提高了稻米加工品质,但降低了外观与食味品质。杨坚等[12]和Krishnan等[13]研究表明,气象因子对再生稻品质具有显著影响。目前关于气象因子对再生稻品质影响多为高温对稻米品质产生的不利影响,高温导致灌浆结实期缩短,降低光合产物转运速率及蔗糖-淀粉代谢酶活性,使籽粒充实度下降,蛋白质含量下降,垩白度及垩白粒率增加[14],而关于气象因子对再生稻稻米品质形成影响的研究较少。本研究通过2年试验对比分析了3个品种再生稻的品质差异及稻米品质与头季、再生季各气象因子间相关性分析,旨在明确影响再生稻品质形成的主要气象因子,为探究生产优质再生稻米栽培技术提供一定理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试品种

试验于2016-2017年在湖北省洪湖市沙口镇（113°07′~114°05′E,29°39′~30°12′N）进行,2年气象因子如表1所示。试验地土壤基本理化性质: pH 7.60,全氮1.27g/kg,有效磷5.12mg/kg,速效钾90.15mg/kg,有机质16.62g/kg。试验所用再生稻品种为籼型新两优223、丰两优香1号和偏粳型甬优4949。

表1   2016-2017年试验地气象因子

Table 1  Meteorological factors of the test site in 2016-2017

年份
Year		品种
Variety		有效积温(℃)
Effective accumulated temperature		降水量(mm)
Precipitation		日照时数(h)
Sunshine duration		光合有效辐射(MJ/m2)
Photosynthetically active radiation
头季
Main rice		再生季
Ratoon rice		头季
Main rice		再生季
Ratoon rice		头季
Main rice		再生季
Ratoon rice		头季
Main rice		再生季
Ratoon rice
2016甬优4949
Yongyou 4949		2 045.11 019.11 298.2149.4816.3407.42 580.021 176.01
新两优223
Xinliangyou 223		1 671.8941.41 297.2103.7769.5450.72 453.931 269.68
丰两优香1号
Fengliangyouxiang 1		1 671.8944.31 297.2104.6769.5450.72 453.931 273.08
2017甬优4949
Yongyou 4949		2 141.9932.5984.9192.0923.5290.02 853.10896.25
新两优223
Xinliangyou 223		1 785.0817.0980.6196.3898.2268.02 776.92869.82
丰两优香1号
Fengliangyouxiang 1		1 785.0817.0980.6196.3898.2268.02 776.92869.82

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1.2 试验方法

试验采用随机区组设计,小区面积为15m2,3次重复。头季育苗30d,采用26.5cm、16.5cm宽窄行手工移栽。头季各处理复合肥N-P2O5-K2O（25-12-16）用量为600kg/hm2,以基肥:分蘖肥=5:3施用,尿素（N含量46%）用量为225kg/hm2,按穗肥:促芽肥=1:2施用;再生季各处理施用尿素（N含量46%）和氯化钾（K2O含量52%）用量均为75kg/hm2,以提苗肥一次性施入。水稻头季采用人工收割,收获前10d施用促芽肥,收获后,当天覆水施提苗肥。其他农艺管理措施按高产栽培要求进行。

1.3 测定指标

1.3.1 稻米品质 在头季稻和再生季稻收获晒干后,采用谷物水分测定仪测定稻谷水分,取水分为12%~14%的稻谷100g备用,用JDMZ100稻谷出谷率检测仪测定加工品质。其中,糙米率=糙米重/（试样谷重-未脱壳谷重）×100%,精米率=（精米重/糙米重）×糙米率×100%,整精米率=（整精米重/糙米重）×糙米率×100%。以上指标均测定2次,取各指标平均值,2次测定结果的相对误差应在2.0%以内。采用MHY-12046稻米品质分析仪测定稻米长宽比、透明度、垩白度和垩白粒率等指标。

1.3.2 直链淀粉含量 取上述整精米粉碎,过0.45mm样品筛,采用水稻、玉米、谷子籽粒直链淀粉含量测定法（GB 7648-87）测定直链淀粉含量。

1.3.3 蛋白质含量 取上述整精米进行粉碎,过0.25mm样品筛,采用考马斯亮蓝G-250染色法测定蛋白质含量,其中,清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白及谷蛋白含量参考童浩[15]的测定方法。各蛋白指标含量均测定2次,取平均值。

1.3.4 气象指标 相关气象数据由湖北省荆州市气象站提供。包括2016-2017年3月至11月逐日气温、降水量和日照时数等。

1.4 数据处理与分析

使用Microsoft Excel 2013录入和整理相关数据,用SPSS 21.0数据分析软件进行统计分析,采用最小显著极差法（LSD）进行处理间相关性和差异显著性检验,显著水平为P=0.05。

2 结果与分析

2.1 再生季稻米品质分析

2.1.1 再生稻米加工及外观品质 3个再生稻品种各主要理化指标均达到国家优质大米二级标准（表2）。2年数据显示,糙米率以甬优4949最低,品种间均没有显著差异;精米率与整精米率均以甬优4949最高,2016年分别达69.7%、68.5%,2017年分别达67.6%、66.2%。垩白粒率2年均以甬优4949最低,分别为2.5%、2.9%,丰两优香1号最高,分别为7.4%、8.5%,且2个品种间2年差异均达显著水平。垩白度2年均以丰两优香1号最高,分别为2.3%和2.6%,2016年垩白度以新两优223最低,2017年以甬优4949最低,但各品种间均不存在显著差异。甬优4949长宽比显著低于其他2个品种。按国家优质大米标准,3个品种再生稻稻米粒型均达二级标准。3个再生稻品种中,甬优4949的外观和加工品质最佳。同时,对比2年数据,3个品种2016年稻米加工及外观品质均较2017年好,这可能是由2年气象条件差异造成,说明气象条件是影响再生季稻米加工品质及外观品质的外在因素之一。

表2   再生稻加工及外观品质比较

Table 2  Comparison of milling and appearance quality of the ratoon rice

年份
Year		品种
Variety		糙米率(%)
Brown rice rate		精米率(%)
Polished rice rate		整精米率(%)
Whole polished rice rate		垩白粒率(%)
Chalky grain rate		垩白度(%)
Chalkiness degree		长宽比
Length-width ratio
2016甬优4949
Yongyou 4949		79.5±0.3a69.7±0.2a68.5±0.3a2.5±0.1b1.4±0.2a2.1±0.1c
新两优223
Xinliangyou 223		80.5±0.1a68.7±0.1b62.2±0.5b4.7±1.0ab1.1±0.2a2.9±0.1a
丰两优香1号
Fengliangyouxiang 1		80.9±2.2a67.7±0.6c60.2±1.2c7.4±2.2a2.3±1.1a2.8±0.1b
2017甬优4949
Yongyou 4949		76.8±0.6a67.6±0.6a66.2±0.8a2.9±0.2b1.6±0.3a2.1±0.1b
新两优223
Xinliangyou 223		77.7±0.4a65.9±0.2b60.0±0.6b7.0±0.9a2.1±0.2a2.8±0.1a
丰两优香1号
Fengliangyouxiang 1		77.7±1.0a66.4±0.9ab58.9±1.2b8.5±1.4a2.6±0.9a2.7±0.1a

注: 不同小写字母表示品种间差异显著（P<0.05）,下同

Note: Different lowercase letters indicate significant differences among varieties (P < 0.05), the same below

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2.1.2 再生稻营养品质比较 稻米中的蛋白质含有丰富的人体必需氨基酸,生物价与蛋白质效用比率高,易被人体吸收利用,蛋白质含量是评价稻米营养品质的主要指标。由表3可知,总蛋白含量2年均以丰两优香1号最高,分别为9.23和9.16g/100g,甬优4949最低,分别为8.13和8.02g/100g,并显著低于其他2个品种;2年再生季稻米中清蛋白、球蛋白及谷蛋白含量均以丰两优香1号最高,2016年分别为0.95、0.62、7.20g/100g,2017年分别为0.93、0.60、7.18g/100g;甬优4949最低,2016年分别为0.75、0.47和6.45g/100g,2017年分别为0.73、0.45和6.42g/100g。甬优4949的3种蛋白含量均显著低于丰两优香1号;各品种间醇溶蛋白含量差异不显著,2年均表现为丰两优香1号>甬优4949>新两优223。

表3   再生稻直链淀粉含量及蛋白含量差异比较

Table 3  Comparison of amylose content and protein content of the ratoon rice

年份
Year		品种
Variety		直链淀粉(%)
Amylose		清蛋白(g/100g)
Albumin		球蛋白(g/100g)
Globulin		醇溶蛋白(g/100g)
Gliadin		谷蛋白(g/100g)
Glutenin		总蛋白(g/100g)
Total protein
2016甬优4949
Yongyou 4949		17.4±0.6b0.75±0.10b0.47±0.06b0.46±0.03a6.45±0.25b8.13±0.20b
新两优223
Xinliangyou 223		20.7±0.8a0.91±0.09ab0.57±0.01ab0.43±0.02a6.85±0.04ab8.76±0.08a
丰两优香1号
Fengliangyouxiang 1		20.4±0.9a0.95±0.02a0.62±0.06a0.47±0.01a7.20±0.51a9.23±0.45a
2017甬优4949
Yongyou 4949		16.5±0.9b0.73±0.09b0.45±0.06b0.43±0.04a6.42±0.25b8.02±0.20b
新两优223
Xinliangyou 223		18.8±0.5a0.90±0.10a0.55±0.02ab0.42±0.01a6.83±0.04ab8.70±0.09a
丰两优香1号
Fengliangyouxiang 1		18.6±1.0a0.93±0.03a0.60±0.07a0.45±0.01a7.18±0.51a9.16±0.44a

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直链淀粉含量是衡量稻米蒸煮品质的关键指标。直链淀粉含量对稻米蒸煮品质具有双重效果,随着直链淀粉含量的降低,稻米蒸煮品质提升,当其含量降至某一临界值时,稻米蒸煮品质达到最佳,直链淀粉含量继续降低,稻米蒸煮品质也随之下降[16]。2年数据（表3）表明,稻米直链淀粉含量均以新两优223最高,2年分别为20.7%和18.8%,甬优4949含量最低,分别为17.4%和16.5%,且甬优4949直链淀粉含量显著低于其他2个品种。对比表3中2年数据,同样存在2016年稻米各蛋白质含量和直链淀粉含量均高于2017年,表明气象因素对再生季稻米营养品质及蒸煮品质具有一定影响。

2.2 再生稻品质与各气象因子相关性分析

头季与再生季气象条件均能影响再生稻稻米品质（表4）。头季稻始穗前温度条件是影响再生稻稻米品质的主要因素。从表4中可以看出,头季气象条件对再生稻米加工品质影响较大。糙米率与播种—始穗期日最高温（Tmax）、日照时数、光合有效辐射和始穗—齐穗期有效积温（effective accumulated temperature,EAT）均呈极显著负相关,而与播种—始穗期降水量和齐穗—成熟期日最低温（Tmin）、Tmax、日均温（Tmean）均呈极显著正相关,与齐穗—成熟期降水量、日照时数、光合有效辐射均呈显著正相关;精米率与播种—始穗期Tmin和齐穗—成熟期降水量均呈显著正相关,与齐穗—成熟期EAT呈极显著正相关;整精米率与播种—始穗期Tmin、EAT均呈极显著正相关,与播种—始穗期Tmean呈显著正相关。稻米外观品质、营养品质及蒸煮食味品质主要受头季播种—始穗期日均温和有效积温影响显著。垩白粒率随着日最低温和有效积温的增加而显著降低,清蛋白、球蛋白、谷蛋白以及总蛋白含量均随着Tmean和EAT的增加而显著降低,直链淀粉含量也随着Tmean和EAT的增加而显著降低。

表4   头季气象条件与再生稻稻米品质间Pearson相关系数

Table 4  The Pearson correlation coefficient between meteorological conditions and rice quality in the main rice

品质指标
Quality index		播种-始穗Sowing-Initial heading始穗-齐穗Initial heading-Full heading齐穗-成熟 Full heading-Maturation
TminTmaxTmeanEAT降水量
Precipitation		日照时数
Sunshine
duration		PARTminTmaxTmeanEAT降水量
Precipitation		日照时数
Sunshine
duration		PARTminTmaxTmeanEAT降水量
Precipitation		日照时数
Sunshine
duration		PAR
糙米率Brown rice rate-0.197-0.969**-0.428-0.238-0.945**-0.988**-0.984**0.2700.3860.321-0.949**-0.263-0.703-0.767-0.952**-0.951**-0.950**-0.789-0.877*-0.886*-0.902*
精米率Polished rice rate-0.821*-0.472-0.367-0.596-0.798-0.634-0.557-0.2660.062-0.142-0.714-0.378-0.742-0.778-0.752-0.743-0.751-0.920**-0.824*-0.744-0.778
整精米率Whole polished rice rate-0.928**-0.189-0.854*-0.957**-0.273-0.010-0.089-0.485-0.276-0.443-0.198-0.687-0.474-0.461-0.213-0.204-0.213-0.547-0.358-0.253-0.282
垩白粒率Chalky grain rate-0.878*-0.155-0.788-0.872*-0.267-0.037-0.061-0.3510.0630.246-0.199-0.5110.369-0.381-0.194-0.181-0.192-0.507-0.392-0.201-0.242
垩白度Chalkiness degree-0.639-0.229-0.358-0.496-0.479-0.361-0.2930.194-0.258-0.046-0.445-0.1940.376-0.429-0.424-0.411-0.420-0.607-0.566-0.400-0.442
长宽比Length-width ratio-0.794-0.531-0.958**-0.979**-0.084-0.350-0.4410.5000.4550.556-0.182-0.7440.203-0.159-0.145-0.152-0.144-0.209-0.018-0.089-0.069
清蛋白含量Albumin content-0.797-0.536-0.958**-0.962**-0.096-0.354-0.4470.4530.3300.451-0.170-0.6630.157-0.128-0.165-0.173-0.164-0.196-0.032-0.122-0.095
球蛋白含量Globulin content-0.726-0.574-0.923**-0.913*-0.165-0.407-0.4940.4680.3220.440-0.215-0.6390.096-0.067-0.226-0.235-0.226-0.129-0.043-0.177-0.153
醇溶蛋白含量Gliadin content-0.172-0.523-0.165-0.023-0.564-0.546-0.5440.043-0.108-0.096-0.491-0.083-0.522-0.518-0.577-0.582-0.580-0.488-0.477-0.569-0.564
谷蛋白含量Glutenin content-0.744-0.439-0.854*-0.874*-0.040-0.274-0.3590.4710.2620.401-0.071-0.6110.195-0.177-0.095-0.103-0.095-0.244-0.066-0.047-0.023
总蛋白含量Total protein content-0.739-0.491-0.882*-0.890*-0.088-0.325-0.4110.4650.2760.409-0.126-0.6170.154-0.133-0.146-0.155-0.147-0.200-0.027-0.099-0.074
直链淀粉含量Amylose content-0.487-0.827*-0.893*-0.826*-0.486-0.707-0.7690.5420.5930.627-0.543-0.721-0.114-0.185-0.522-0.524-0.519-0.190-0.406-0.434-0.434

注: “*”、“**”分别表示在0.05、0.01水平相关,Tmin为日最低温,Tmax为日最高温,Tmean为日均温,PAR为光合有效辐射,EAT为有效积温。下同

Note: "*", "**" indicate correlation at 0.05 and 0.01 level, respectively; Tmin: minimum daily temperature, Tmax: maximum daily temperature, Tmean: average daily temperature, PAR: photosynthetically active radiation, EAT: effective accumulated temperature. The same below

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再生季气象条件对再生稻稻米品质的影响主要集中在齐穗—成熟期（表5）。糙米率与播种—始穗期Tmax、Tmean、日照时数、光合有效辐射,始穗—齐穗期Tmax及齐穗—成熟期日照时数、光合有效辐射均呈极显著正相关,与始穗—齐穗期Tmean呈显著正相关,而与播种—始穗期及始穗—齐穗期降水量均呈显著负相关;精米率与播种—始穗期及齐穗—成熟期EAT呈极显著正相关。从表5数据可以看出,整精米率、垩白粒率及垩白度与各时期气象条件虽没有显著相关性,但与始穗前及齐穗—成熟期Tmin、EAT等温度指标具有较高的相关性。清蛋白、球蛋白含量与播种—始穗期Tmin及齐穗—成熟期Tmin、Tmax、Tmean均呈显著正相关;总蛋白含量与播种—始穗期Tmin呈显著正相关;直链淀粉含量与播种—始穗期Tmin及齐穗—成熟期的Tmin、Tmax和Tmean均呈极显著正相关,与播种—始穗期Tmean呈显著正相关,与始穗前降水量呈显著负相关。从总体上看,再生稻稻米品质受温度影响明显。再生稻加工品质受头季营养生长期间和再生季灌浆期的Tmin、Tmax、EAT等影响显著,而外观、营养及食味品质则受头季Tmean、EAT和再生季灌浆期Tmin、Tmax、Tmean等影响显著。

表5   再生季气象条件与再生稻稻米品质Pearson相关系数

Table 5  The Pearson correlation coefficient between meteorological conditions and rice quality in the ratoon rice

品质指标
Quality index		播种-始穗 Sowing-Initial heading始穗-齐穗 Initial heading-Full heading齐穗-成熟 Full heading-Maturation
TminTmaxTmeanEAT降水量
Precipitation		日照时数
Sunshine duration		PARTminTmaxTmeanEAT降水量
Precipitation		日照时数
Sunshine duration		PARTminTmaxTmeanEAT降水量
Precipitation		日照时数
Sunshine duration		PAR
糙米率Brown rice rate-0.677-0.994**-0.965**-0.570-0.858*-0.975**-0.978**0.810-0.928**-0.861*0.418-0.820*0.5390.569-0.599-0.725-0.709-0.534-0.558-0.935**-0.955**
精米率Polished rice rate-0.160-0.556-0.387-0.989**-0.185-0.704-0.6940.795-0.611-0.7730.731-0.5470.7930.759-0.203-0.057-0.083-0.956**-0.436-0.708-0.695
整精米率Whole polished rice rate-0.723-0.068-0.256-0.782-0.437-0.124-0.1060.426-0.053-0.3200.643-0.0510.5710.518-0.740-0.648-0.669-0.799-0.117-0.176-0.146
垩白粒率Chalky grain rate-0.623-0.030-0.198-0.772-0.434-0.159-0.144-0.342-0.001-0.252-0.525-0.029-0.412-0.366-0.607-0.532-0.554-0.8110.258-0.240-0.203
垩白度Chalkiness degree-0.203-0.296-0.170-0.771-0.044-0.443-0.438-0.407-0.243-0.405-0.274-0.195-0.239-0.195-0.146-0.063-0.087-0.8020.425-0.508-0.487
长宽比Length-width ratio-0.907*-0.415-0.576-0.488-0.711-0.243-0.264-0.127-0.266-0.006-0.589-0.241-0.482-0.438-0.935**-0.895*-0.906*-0.498-0.100-0.195-0.233
清蛋白含量Albumin content-0.884*-0.414-0.569-0.507-0.737-0.234-0.252-0.079-0.319-0.049-0.468-0.301-0.319-0.272-0.877*-0.844*-0.858*-0.547-0.023-0.156-0.197
球蛋白含量Globulin content-0.880*-0.467-0.610-0.438-0.751-0.292-0.308-0.006-0.375-0.112-0.333-0.342-0.180-0.126-0.850*-0.828*-0.841*-0.491-0.070-0.209-0.247
醇溶蛋白含量Gliadin content-0.274-0.540-0.500-0.312-0.494-0.518-0.5120.590-0.633-0.5890.624-0.5820.7780.806-0.130-0.221-0.218-0.214-0.147-0.427-0.440
谷蛋白含量Glutenin content-0.795-0.337-0.487-0.524-0.627-0.161-0.175-0.112-0.250-0.009-0.308-0.221-0.175-0.115-0.755-0.714-0.730-0.582-0.013-0.079-0.110
总蛋白含量Total protein content-0.827*-0.386-0.534-0.493-0.678-0.210-0.225-0.069-0.301-0.040-0.315-0.272-0.172-0.115-0.789-0.756-0.771-0.550-0.028-0.126-0.160
直链淀粉含量Amylose content-0.985**-0.758-0.867*-0.086-0.880*-0.628-0.6440.234-0.581-0.359-0.239-0.497-0.122-0.071-0.977**-0.997**-0.997**-0.109-0.397-0.585-0.616

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3 讨论

一般来说,水稻稻米品质指稻米的加工品质、外观品质、蒸煮食味品质及营养品质[3,17]。稻米品质形成不仅受水稻基因型调控,同时受气象条件影响[13]。本研究对比2年3个品种再生稻稻米品质,发现不同水稻品种间稻米的精米率、整精米率和垩白粒率差异显著。在3个品种中,加工及外观品质均以甬优4949最好,2年其整精米率均显著高于其他2个品种,2016年达68.5%,2017年达66.2%;而垩白粒率和垩白度相对较低,2016年分别为2.5%、1.4%,2017年分别为2.9%、1.6%,而丰两优香1号表现最差。不同品种再生稻营养品质及蒸煮食味品质也大不相同。直链淀粉含量是评价稻米蒸煮食味品质的主要指标,在一定范围内,随着直链淀粉含量降低,稻米蒸煮食味品质上升[18,19]。本研究中,只有粳型品种甬优4949的直链淀粉含量达到GB/T 17891-1999《优质稻谷》1级标准（15%~18%）,蒸煮食味品质表现最佳,其直链淀粉含量2年分别为17.4%、16.5%,显著低于其他2个籼型品种;其清蛋白、球蛋白、谷蛋白及总蛋白含量均低于其他2个籼型品种,且显著低于丰两优香1号;表明3个再生稻品种中,粳型品种在加工、外观及蒸煮食味品质上更具优势,而籼型品种在营养品质上更具优势,这与段门俊等[3]、童浩[15]和徐庆国等[20]研究结果基本一致。

刘国华等[21]研究表明,除粒型外,稻米糙米率、精米率、垩白度、直链淀粉含量及蛋白质含量易受环境条件变化的影响。在本研究开展的2年试验间,试验地气象变化差异明显,2016年再生季光热资源较好,降雨适宜,而2017年阴雨天气较多,有效积温、光合有效辐射及日照时数明显低于2016年,粳稻光合有效辐射及日照时数不足2016年的75%,籼稻不足70%。对比2年同一品种再生稻稻米品质发现,除粒型外,2016年3个品种加工品质、外观品质和营养品质均优于2017年,而直链淀粉含量较2017年低;表明对同一再生稻品种,充足的有效积温、光合有效辐射及日照时数是再生稻米品质优良的保障,这与前人研究结果基本一致[21]。再生稻稻米品质与气象条件的相关性结果显示,再生稻稻米品质不仅与再生季气象条件有关,头季稻营养生长期间气象因子对再生稻稻米品质形成也具有显著影响。再生稻是由头季收获后稻桩上的休眠芽萌发而成,而休眠芽的萌发生长所需的养分主要来源于头季稻营养生长期间的养分累积[22],因此,头季稻营养生长期间气象因子影响再生稻稻米品质形成,主要是头季不同气象条件导致头季稻茎秆中营养物质积累差异,一方面,影响休眠芽的萌发生长及幼穗分化进程,进而影响稻米品质;另一方面,影响再生季源的建成,影响源库协调性,使得稻米品质产生差异。再生季气象条件对稻米品质影响主要集中在齐穗—成熟期,这一时期正处于水稻灌浆期,对气象条件变化敏感,适宜的气象条件有利于籽粒营养物质积累,提高稻米品质[23]。同时,从各品质指标与各气象因子间相关性可以看出,不管是在头季营养生长阶段,还是再生季灌浆阶段,温度因子是影响再生稻稻米品质的主要气象因素,与Xiong等[24]和Sharma等[25]研究结果基本一致。再生稻加工品质与头季营养生长期间日最低温、日均温和有效积温,再生季始穗前有效积温和再生季灌浆期有效积温呈显著正相关;而外观、食味与营养品质均与头季营养生长期间日均温和有效积温均呈显著负相关,与再生季始穗前日最低温,灌浆期间日最低温、日最高温及日均温均呈显著正相关。进一步对比日最低温、日最高温和日均温等与各品质因子间相关性,发现日最低温与各品质指标间相关性最好,表明日最低温可能是影响再生稻米质的主要气象因子。

考虑到本研究选用品种较少,故关于籼、粳型再生稻稻米品质各自优势还有待进一步验证。

4 结论

不同品种再生稻稻米品质差异显著。本研究供试的3个再生稻品种中,粳型品种甬优4949在加工、外观及蒸煮食味品质上更具优势,而籼型品种丰两优香1号在营养品质上更具优势。通过对再生稻稻米品质与气象条件相关性分析发现,再生稻头季营养生长阶段与再生季灌浆期气象条件对再生稻稻米品质影响显著,且温度是影响稻米品质的主要因素。因此,在选用优质水稻品种作再生稻前提下,通过适时早播早收和适当的栽培管理措施,使再生稻头季营养生长阶段和再生季灌浆期处于适宜的温度条件下,有助于再生稻稻米品质的形成。

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以18个通过审定的三系杂交中稻品种为材料，于头季稻收割时设留高桩（40 cm）和低桩（15 cm）两个处理，研究高桩与低桩对再生稻米质的影响，及再生稻品质与头季稻品质的关系。结果表明，在6项主要品质指标中，再生稻的直链淀粉含量和整精米率2项指标比头季稻优；头季稻留高桩的处理与留低桩的处理相比，再生稻胶稠度和直链淀粉含量显著变优。多数品质指标头季稻与再生稻之间、再生稻不同留桩高度之间呈显著或极显著正相关，头季稻品种品质对再生稻品质有重要影响。

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Rice (Oryza sativa L.) is a globally important cereal plant, and as a primary source of food it accounts for 35-75% of the calorie intake of more than 3 billion humans. With the likely growth of world's population toward 10 billion by 2050, the demand for rice will grow faster than for other crops. There are already many challenges to achieving higher productivity of rice. In the future, the new challenges will include climate change and its consequences. The expected climate change includes the rise in the global average surface air temperature. At the end of the twenty-first century, the increases in surface air temperature. At the end of the twenty-first century, the increases in surface air temperature will probably be around 1.4-5.8 degrees C, relative to the temperatures of 1980-1999, and with an increase in variability around this mean. Most of the rice is currently cultivated in regions where temperatures are above the optimal for growth (28/22 degrees C). Any further increase in mean temperature or episodes of high temperatures during sensitive stages may reduce rice yields drastically. In tropical environments, high temperature is already one of the major environmental stresses limiting rice productivity, with relatively higher temperatures causing reductions in grain weight and quality. Developing high-temperature stress-tolerant rice cultivars has become a proposed alternative, but requires a thorough understanding of genetics, biochemical, and physiological processes for identifying and selecting traits, and enhancing tolerance mechanisms in rice cultivars. The effects of high-temperature stress on the continuum of soil-rice plant-atmosphere for different ecologies (with or without submerged conditions) also need detailed investigations. Most agronomic interventions for the management of high-temperature stress aim at early sowing of rice cultivars or selection of early maturing cultivars to avoid high temperatures during grain filling. But these measures may not be adequate as high-temperature stress events are becoming more frequent and severe in the future climate. In this review, the effects of high-temperature stress on rice growth, yield, and quality characters, including various morphological, physiological, and biochemical mechanisms along with the possible use of conventional and molecular breeding methods, and crop growth simulation models and techniques are discussed. The mitigation and adaptation strategies for dealing with high-temperature stress in rice are highlighted. We conclude that there are considerable risks for rice production, stemming from high-temperature stress but benefits from the mitigation or adaptation options through progress in rice research may sustain the production systems of rice in the future warmer world.

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