成熟度对优良食味水稻南粳9108产量、品质的影响

马中涛 马会珍 崔文培 付正豪 蒋伟勤 朱盈 魏海燕 张洪程 刘国栋

摘要：为了研究水稻收获的最佳成熟度，探明不同成熟度稻米之间的产量、品质差异及其变化的原因，以南粳9108为材料，设置5个收获期，考察相应的水稻成熟度，并对可能影响水稻产量、品质的因素进行系统性研究。结果表明，在产量方面，成熟度主要改变了水稻的结实率和千粒质量，当成熟度为95.56%时，水稻产量最高;在品质方面，随着成熟度的提高，稻米加工品质、外观品质和食味值均得到了有效提升，部分加工品质、外观品质在成熟度为93.28%时最佳，但与成熟度为95.56%时相比差异不显著;稻米的食味值整体上在成熟度为95.56%时最佳，但与成熟度为93.28%时相比差异不显著;不同成熟度稻米之间的淀粉、蛋白质含量差异相对较小，而淀粉糊化特性、蛋白质组分的差异较大，可能由于成熟度主要改变了稻米的蛋白质组分、淀粉结构，从而影响了稻米品质。综合水稻产量与品质可知，当水稻成熟度为93.28%～95.56%时，为江苏稻区南粳9108的最佳收获期。

关键词：南粳9108;水稻;成熟度;产量;品质

中图分类号：S511.2+2文献标识码：A文章编号：1000-4440（2020）06-1353-08

Abstract：In order to study the optimum maturity of rice during harvest， explore the differences of yield and qualiy among rice with different maturities and reasons for their changes， Nanjing 9108 was used as material， five harvest periods were set up to investigate corresponding maturity of rice and systematically study factors that may affect the yield and quality of rice. The results showed that maturity mainly changed seed setting rate and thousand-seed weight of rice， and the yield was the highest when the maturity was 95.56%. On the aspect of quality， processing quality， appearance and eating quality of rice were effectively improved with the increase of maturity. Some processing quality and appearance quality were the best when the maturity was 93.28%， but the difference was not significant compared with those when the maturity was 95.56%. The eating quality of rice was the best when the maturity was 95.56%， but the difference was not significant compared with that when the maturity was 93.28%. The differences of starch contents and protein contents were relatively less among rice with different maturities， while the differences of starch gelatinization properties and protein components were relatively larger. The reason maybe that the maturity mainly affected the rice quality by changing the protein components and starch structure. According to the yield and quality of rice， when the maturity was 93.28%-95.56%， it was the best harvest time of Nanjing 9108.

Key words：Nanjing 9108;rice;maturity;yield;quality

產量是衡量水稻生产的重要指标，但是随着人们生活质量的提高，人们对优质稻米的消费需求量与日俱增，优质高产已经成为当前及今后水稻生产的主攻方向。近年来，随着优质稻育种科技的进步，一批以南粳9108为代表的优良食味粳稻相继被培育并在生产上得到大面积应用。2019年，南粳9108仅在江苏省的种植面积就达到了近4.666 7×105hm2，成为江苏省种植面积最大的一种优良食味粳稻品种[1]。成熟度是指正常黄熟的籽粒数占总籽粒数的比例，收获时期是影响水稻成熟度的关键因素，不同收获时期的水稻成熟度不一，并且水稻产量及稻米品质也均存在较大差异[2-3]。由此可见，研究优良食味水稻在不同成熟度下水稻产量、稻米品质的差异，从中寻求能够满足产量与品质协同的成熟度及其对应的收获期，对于促进水稻优质高产具有十分重要的意义。水稻的成熟度与籽粒灌浆的持续时间密切相关。已有研究发现，水稻籽粒灌浆受到多因素的影响，由于水稻基因型存在差异，其生育特性、灌浆方式不同[4]，灌浆进程、适宜收获期也有差异。邵小龙等[5-6]研究发现，籼稻与粳稻间的适宜收获期不同，相对于粳稻，籼稻在抽穗期的干物质积累速度较快，灌浆持续时间较短。籼稻在抽穗后30 d左右甜度高、口感较好，食味品质最佳，而粳稻在抽穗后54 d的稻米硬度、胶黏性较低，弹性、黏附性较高，食味品质最佳。刘兵等[7]研究发现，不同穗型粳稻品种的适宜收获期存在差异，大穗型品种普遍存在异步灌浆现象，其弱势粒灌浆速度较慢，粒质量差异较大，所需灌浆时间相对较长[8-9]，因而其收获期相对延长。此外，由于环境存在差异，灌浆期温度较高，光照度较强，可以加快籽粒的灌浆速率、缩短灌浆时间[10-11]，使收获期相对缩短。杜志敏等[12]研究发现，寒地粳稻在穗后68 d左右的糙米率、精米率、整精米率较高。成臣等[13]研究则发现，南方粳稻抽穗后50～55 d的加工品质较好。综合前人的研究结果可知，在不同水稻基因型和不同环境条件下，其适宜的收获期不同。目前，关于江苏稻区应用面积最广的优质食味粳稻品种南粳9108适宜生态环境下不同成熟度稻米的产量、品质差异及其变化原因尚不明确。为此，本研究以江苏省主栽优质食味水稻南粳9108为材料，根据抽穗至收获的时间设置不同的收获时期，考察其成熟度，研究不同成熟度对稻米产量、品质及淀粉、蛋白质组分等方面的影响规律，以期明确优质食味水稻南粳9108产量与品质协同提升的适宜成熟度，为江苏省优质高产粳稻生产确定最佳收获时期提供理论参考。

1材料与方法

1.1试验地点与供试品种

试验在扬州大学兴化基地进行，以南粳9108为材料，栽培方式为钵苗机插。

1.2试验设计

于2019年5月27日播种，2019年6月10日移栽，行距×株距为30 cm×12 cm，每穴4株苗。小区面积为100 m2，试验重复3次。氮肥施用量为270 kg/hm2，基蘖肥、穗肥的施用比例为7∶3，基肥、分蘖肥的施用比例为1∶1，分蘖肥、穗肥分别在移栽后7 d、倒四叶期施用。氮（纯N）、磷（P5O2）、钾（K2O）的比例为2∶1∶2，其中磷肥一次性施用，钾肥在耕翻前、拔节期等量施入。田间用水和防护（防病、防虫、防草害）措施等参照高产栽培方式进行处理。试验以水稻抽穗至收获的时间为基准设置5个处理，分别为处理Ⅰ（35 d）、处理Ⅱ（40 d）、处理Ⅲ（45 d）、处理Ⅳ（50 d）、处理Ⅴ（55 d），详见表1。

1.3测定内容及方法

1.3.1成熟度及籽粒含水量的测定分别于水稻抽穗后35 d、40 d、45 d、50 d、55 d测定并记录水稻成熟度和籽粒含水量，取代表田间正常生长状态的植株3～5穴（每穴12个分蘖），重复测定3次。

成熟度即正常黄熟的籽粒数占总粒数的比例，计算公式为成熟度=黄熟籽粒数/总籽粒数。

籽粒含水量的测定采用烘干称质量法。取若干水稻籽粒，分别称取鲜质量后装入牛皮纸袋中，在烘箱中于105 ℃杀青15～20 min，然后调温至80 ℃并烘至恒质量，之后称量干质量。计算公式如下：

1.3.2产量及产量构成因素的测定分别于水稻抽穗后35 d、40 d、45 d、50 d、55 d取代表田间正常生长状态的植株3～5穴（每穴12个分蘖），测定每穗粒数、结实率，重复3次。分别在水稻抽穗后35 d、40 d、45 d、50 d、55 d实割100～150穴，手工剪穗脱粒，在自然条件下晒干至含水率为14%。之后测定稻谷实际产量、平均千粒质量等指标。

1.3.3收获后稻米品质及其理化性状的测定

1.3.3.1稻米品质的测定水稻脱粒、晒干（含水量为14%）后，参照GB/T 17891-2017《优质稻谷》测定稻米的加工品质（糙米率、精米率、整精米率）、外观品质（垩白度、垩白粒率、透明度、精米长、精米宽及精米长宽比）、表观直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度等。采用Super3型RVA（快速黏度分析仪，产自澳大利亚NewportScientific公司）测定淀粉谱的黏滞特性，用TWC软件进行分析。用差式温度扫描仪（DSC）（METZSCH，200-F3）测定淀粉的糊化特性，并用配套软件进行分析。

1.3.3.2稻米食味品质的测定用食味仪（STA/A，产自日本佐竹公司）测定米饭的食味值、平衡性、黏度、硬度等指标。取30 g精米，加入40 g水，静置30 min后上锅蒸煮，30 min后关闭电源焖10 min，然后在风箱中风干20 min，取出后静置1.5 h，用米饭食味计测定相关指标。

1.3.3.3稻米质构特性的测定用质构仪（产自英国Stable Micro Systems公司）测定蒸煮后稻米的质构特性（硬度、弹性、黏性、平衡性等）。

1.4数据处理

用Excel统计数据，用SPSS软件进行数据分析。

2结果与分析

2.1不同成熟度水稻产量及其构成因素的差异

由表2可以看出，不同成熟度水稻之间的产量及其构成因素表现出明显差异。随着水稻成熟度的增大，稻米产量表现出逐渐增加的趋势，处理Ⅴ的产量最高，分别较处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ增加了24.23%、16.04%、12.12%、4.99%。在产量构成因素上，不同成熟度水稻之间的1 hm2水稻穗数、每穗粒数无显著差异。结实率随着水稻成熟度的增大而提高，在前期变化较大，处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ之间均存在极显著差异（P<0.01），随后水稻结实率稳步提高，在处理Ⅳ和处理Ⅴ之间无显著差异，与处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ相比，处理Ⅴ的结实率分别提高了13.67%、7.43%、3.79%、0.88%。千粒质量随着水稻成熟度的增大而逐渐升高，且不同处理之间均存在极显著差异（P<0.01），与处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ相比，处理Ⅴ的千粒质量分别提高了7.33%、6.28%、5.39%、2.67%。

2.2不同成熟度稻米加工品质的差异

由表3可以看出，随着水稻成熟度的提升，稻米糙米率、精米率、整精米率等加工品质整体上得到了明显改善，处理Ⅰ～处理Ⅳ的糙米率、精米率、整精米率均逐渐提高，处理Ⅴ的精米率、整精米率略有下降，但是与处理Ⅳ之间的差异不显著。

2.3不同成熟度稻米粒型与外观品质的差异

由表4可以看出，随着水稻成熟度上升，稻米粒长、粒宽、长宽比均表现出先逐渐增大而后稳定的趋势，其中粒长达到稳定的时间较粒宽早，在成熟度相对较低的处理Ⅰ、处理Ⅱ间，粒长、粒宽、长宽比均呈显著差异（P<0.05）。稻米垩白粒率随水稻成熟度的提高先下降后略有上升，处理Ⅳ最低，但处理Ⅳ与处理Ⅴ之间的差异不显著，处理Ⅳ分别较处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ降低了58.16%、38.26%、19.76%。稻米垩白度随着水稻成熟度的上升而逐渐下降，处理Ⅴ最低，分别较处理Ⅰ、处理Ⅱ、处理Ⅲ、處理Ⅳ降低了72.67%、56.06%、23.55%、2.26%。

2.4不同成熟度稻米蛋白质及其组分含量的差异

由表5可以看出，稻米的总蛋白质含量随着成熟度的上升而逐渐降低，与处理Ⅰ相比，处理Ⅱ、处理Ⅲ、处理Ⅳ、处理Ⅴ的总蛋白质含量分别降低了2.66%、7.16%、8.78%、11.09%。处理Ⅰ～处理Ⅲ的稻米清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白、谷蛋白等4种蛋白质含量均随着稻米成熟度的上升而下降，球蛋白、谷蛋白含量在部分处理间有显著差异（P<0.05），处理Ⅳ的4种蛋白质含量的变化趋势发生变化，其中清蛋白含量继续下降，处理Ⅳ与处理Ⅴ间差异显著，谷蛋白含量的变化趋势与清蛋白含量的变化趋势相反，这2种蛋白质含量在处理Ⅲ与处理Ⅳ间的差异均不显著，球蛋白、醇溶蛋白含量的变化趋势相同，均随着稻米成熟度的提高先下降后上升再下降，在部分处理间存在极显著或显著差异。

食味品质指标包括米饭的外观、气味、硬度、黏度等，其受淀粉与蛋白质综合效应的影响[22-24]。一般认为，直链淀粉、蛋白质会阻碍淀粉粒吸水、膨胀及糊化，与食味呈负相关，而支链淀粉与其相反[25-26]。但近年来的研究发现，长直链淀粉是直链淀粉限制淀粉膨胀的主要因素，其能够参与更多的团簇并与支链淀粉结合，维持淀粉颗粒的完整性，降低峰值黏度和崩解值[27]。支链淀粉中的长链易形成双螺旋结构或与脂、蛋白质等形成复合物，从而增强分子间的作用力，增加糊化温度，使淀粉溶胀力和水溶性下降，使起始糊化温度（To）、峰值温度（Tp）、最终糊化温度（Tc）升高，使峰值黏度和崩解值降低;而支链淀粉中的短链不能最大程度地堆积到晶体片层中去，晶体化顺序较差，表现与长链相反[28-31]。稻米胚乳蛋白质中主要是醇溶蛋白质和谷蛋白[32]，它们会阻碍淀粉网眼状结构的发展[33]，从而影响淀粉对水分的吸收，导致淀粉糊化膨胀不完全[34]、峰值黏度和崩解值下降[35]，因此醇溶蛋白、谷蛋白含量与稻米食味呈负相关[36-37]，其中又以醇溶蛋白的负效应最大。本研究结果表明，随着稻米成熟度的上升（82.30%～91.73%），表观直链淀粉含量略有上升，总蛋白质、醇溶蛋白和谷蛋白含量下降，淀粉的理化特性得到改善，峰值黏度、崩解值、黏度、弹性上升，稻米的食味提高。当稻米成熟度为93.28%时，表观直链淀粉、总蛋白质、谷蛋白含量趋于稳定，而醇溶蛋白含量显著上升，To、Tp、Tc显著下降;当稻米成熟度为95.56%时，醇溶蛋白含量显著下降，而To、Tp、Tc显著上升，但稻米的食味值上升。从本研究结果可以看出，成熟度可能主要影响了淀粉结构和蛋白质组分，并且在稻米达到一定成熟度（93.28%）之前，可能受淀粉结构的影响较大，之后受蛋白质组分含量（主要是醇溶蛋白）的影响较大，因而稻米的食味品质得到了提升。

4结论

综上所述，稻米的成熟度过高或过低会降低水稻的产量和品质，不适宜进行收获。本研究结果表明，在产量方面，成熟度主要影响水稻的结实率、千粒质量。随着水稻成熟度的上升，水稻的结实率、千粒质量显著增加，并且当水稻成熟度为95.56%时达到最高值。在加工品质和外观品质方面，随着水稻成熟度的上升，稻米糙米率、精米率和整精米率整体上逐渐升高，垩白度、垩白粒率逐渐降低，当水稻成熟度为93.28%时，稻米的部分外观品质和加工品质最佳，但与成熟度为95.56%时相比差异不显著。在食味品质方面，随着稻米成熟度的上升，稻米黏度和弹性整体上升，食味值显著提高，在稻米成熟度为95.56%时部分数值最大。关于稻米食味品质改变的原因，本研究发现，不同成熟度稻米之间表观直链淀粉含量的差异较小，蛋白质及其组分差异较大，可见成熟度可能主要通过改变淀粉结构和蛋白质组分来影响稻米的食味品质。综合水稻产量和稻米品质来看，水稻成熟度为93.28%～95.56%（穗后50～55 d）时为江苏稻区优良食味粳稻品种南粳9108的最佳收获期。

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（责任编辑：徐艳）