雷 舜，王抄抄，莫釗文，程思忍，劉海東，唐湘如

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，廣州 510642)

外源噴施米質(zhì)改良劑對(duì)香稻產(chǎn)量、品質(zhì)、香氣2-乙酰-1-吡咯啉和微量元素的影響

雷 舜，王抄抄，莫釗文，程思忍，劉海東，唐湘如

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，廣州 510642)

為了研究由氨基酸肥(AAF)、品質(zhì)調(diào)控劑(RQP)和增香劑(RFS)單一及復(fù)合組分對(duì)香稻產(chǎn)量、品質(zhì)、香氣2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)和微量元素的影響，同時(shí)提高水稻生產(chǎn)集約化程度，減少生產(chǎn)過(guò)程中的勞動(dòng)力投入。2015年在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)以‘象牙香占’和‘桂香占’為材料進(jìn)行大田試驗(yàn)，在破口期噴施米質(zhì)改良劑，研究單一類型改良劑及復(fù)合組分對(duì)香稻產(chǎn)量品質(zhì)、香氣2-AP和微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響。單一米質(zhì)改良劑處理分別為1.5 kg·hm-2AAF，3 kg·hm-2RQP和3 kg·hm-2RFS，復(fù)合米質(zhì)改良劑處理包括3 kg·hm-2RFS +3 kg·hm-2RQP和3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF。結(jié)果表明：復(fù)合米質(zhì)改良劑處理顯著增加香稻的千粒質(zhì)量和產(chǎn)量，增加幅度分別達(dá)到2.26%～4.88%和8.46%～12.43%；但單一米質(zhì)改良劑處理下只有3 kg·hm-2RQP達(dá)到相同效果。各處理均能夠顯著降低香稻的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、堊白粒率和堊白度，而復(fù)合米質(zhì)改良劑還能夠顯著提高‘象牙香占’的糙米率和精米率。此外，復(fù)合米質(zhì)改良劑處理較相應(yīng)的單一米質(zhì)改良劑具有更高的籽粒2-AP、Se和Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF是所有處理中效果最好的，因其處理后的香稻具有最大的千粒質(zhì)量與產(chǎn)量及最高的籽粒2-AP、Se和Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

米質(zhì)改良劑；香稻；產(chǎn)量；品質(zhì)；2-乙酰-1-吡咯啉；微量元素

香稻米因其獨(dú)特的香味和優(yōu)良的品質(zhì)聞名于世界[1]，不管是泰國(guó)茉莉香型還是印度巴斯馬蒂均被全球消費(fèi)者高度贊譽(yù)[2]。香稻米的價(jià)格比一般優(yōu)質(zhì)大米高出很多，同時(shí)其銷量仍在逐年增長(zhǎng)[3]。評(píng)價(jià)香稻價(jià)值的一個(gè)重要指標(biāo)是其香氣含量[4]。Buttery等[5]發(fā)現(xiàn)香稻香氣由多種成分組成，其中以2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)最為主要，對(duì)香稻香氣影響也最大。許多研究也表明：不管是泰國(guó)茉莉香型還是印度巴斯馬蒂，2-AP均是其香氣的最重要成分[6-7]。但2-AP濃度在不同香稻品種中差別較大[8]，因此，增加香稻中2-AP含量具有重要的生產(chǎn)與實(shí)際意義。

香稻的香氣跟當(dāng)?shù)赝寥篮蜌夂颦h(huán)境密切相關(guān)。如湖南江永地區(qū)的江永香稻，在江永地區(qū)種植時(shí)會(huì)有香氣產(chǎn)生，但當(dāng)超出這個(gè)區(qū)域時(shí)則香氣消失[9-10]。已有研究表明香稻香氣濃度跟微量元素相關(guān)，其中Zn和Fe是影響香稻香氣形成的重要元素[9]，例如香稻種植在江永地區(qū)時(shí)，籽粒Zn和Fe含量比其他地區(qū)高。唐湘如等[10]研究表明，齊穗期噴施鋅肥能夠顯著增加‘培雜軟香’和‘桂香占’籽粒的香氣含量，同時(shí)還能夠顯著提高成熟期劍葉脯氨酸含量?；手刑砑覼nCl2或者LaCl3也能夠顯著提高‘桂香占’籽粒的2-AP含量[11-12]。

以上對(duì)香稻香氣的研究只限于單一類型微量元素，而米質(zhì)改良劑含有多種微量元素，對(duì)非香稻品種產(chǎn)量和品質(zhì)具有顯著的提高[13-15]。然而，對(duì)香稻品種產(chǎn)量、米質(zhì)和2-AP的作用效果鮮有報(bào)道。本試驗(yàn)以‘象牙香占’和‘桂香占’2個(gè)香稻品種為試驗(yàn)材料，在水稻破口期噴施單一及復(fù)合米質(zhì)改良劑，旨在探究不同類型米質(zhì)改良劑對(duì)香稻品種產(chǎn)量、品質(zhì)和香氣含量的影響，對(duì)不同類型的改良劑進(jìn)行復(fù)混，是為達(dá)到更佳的處理效果和省工省力以及集約高效的目的，并檢驗(yàn)其可行性。最終篩選出適合的米質(zhì)改良劑處理或組合。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)田概況

試驗(yàn)于2015年在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。土壤理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)23.34 g·kg-1，全氮1.14 g·kg-1，有效磷61.34 mg·kg-1，速效鉀127.04 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

供試水稻品種為‘桂香占’和‘象牙香占’2個(gè)常規(guī)香稻品種。采用3種不同配方的米質(zhì)改良劑，包括氨基酸肥(AAF)：含有40% 硫酸鋅，1% 氯化鐵，3% 亞硒酸鈉；品質(zhì)調(diào)控肥(RQP)：含有1% 赤霉素，7% 硫酸鋅，75% 磷酸二氫鉀；增香肥(RFS)：含有1% 赤霉素，93% 氯化鋅，以上試驗(yàn)材料均由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上3種不同的米質(zhì)改良劑，共設(shè)置5個(gè)不同的試驗(yàn)處理和組合，分別為CK：稻穗破口期每667 m2噴灑清水50 kg；T1：稻穗破口期每667 m2噴施AAF 100 mL兌水50 kg；T2：稻穗破口期每667 m2噴施RQP 200 mL兌水50 kg；T3：稻穗破口期每667 m2噴施RFS 200 mL兌水50 kg；T4：稻穗破口期每667 m2噴施RQP 200 mL與RFS 200 mL兌水50 kg；T5：稻穗破口期每667 m2噴施AAF 100 mL與RFS 200 mL兌水50 kg。

試驗(yàn)于3月12日播種，4月5日移栽，每穴4苗，移栽密度為30 cm×12 cm。試驗(yàn)為裂區(qū)區(qū)組排列，小區(qū)面積為4 m×6 m，每處理重復(fù)3次。每公頃施用香稻專用肥0.75 t，按照5∶3的質(zhì)量比施用基肥和分蘗肥，其他田間管理措施保持一致。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

1.4.1 產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀的測(cè)定 收獲時(shí)采用五點(diǎn)取樣法，按1 m2面積收割產(chǎn)量，重復(fù)3次，并換算成實(shí)際產(chǎn)量。每小區(qū)測(cè)定100 蔸的有效穗，另按照有效穗數(shù)取5 蔸水稻，帶回室內(nèi)進(jìn)行考種，測(cè)定每穗總粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量。

稻米品質(zhì)的測(cè)定參照農(nóng)業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)《NY147-88米質(zhì)測(cè)定方法》。稻谷收獲后曬干放置2個(gè)月后進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定。糙米率由稻谷經(jīng)礱谷機(jī)脫殼后測(cè)定，精米率由糙米經(jīng)過(guò)精米機(jī)處理后獲得。通過(guò)堊白觀察儀計(jì)算堊白粒率和堊白度，由近紅外谷物分析儀測(cè)得蛋白質(zhì)和直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4.2 糙米香氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)及微量元素的測(cè)定 籽粒香氣(2-AP)的測(cè)定參照李艷紅等[16]的方法，使用GC-MS QP2010 Plus(日本，Shimadzu)型氣相質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行測(cè)定。

微量元素(Fe、Zn和Se)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定參照Z(yǔ)hang等[17]的方法，使用AA-7000型原子吸收分光光度計(jì)(日本，Shimadzu)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Office 2010 和 Statistix 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和統(tǒng)計(jì)分析，用Origin 8.0 進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下香稻產(chǎn)量性狀的變化

由表1可知，在T2、T4和T5處理下‘象牙香占’千粒質(zhì)量和實(shí)際產(chǎn)量與CK相比顯著增加，分別達(dá)到2.26%～4.88%和8.46%～12.43%，其中T2和T4還能夠顯著增加每穗粒數(shù)，分別達(dá)到10.31%和4.63%?！鹣阏肌魈幚磔^CK均能夠顯著提高每穗粒數(shù)和實(shí)際產(chǎn)量，分別達(dá)到2.70%～8.88%和10.26%～17.72%。其中結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量在T3、T4和T5處理下顯著增加，分別達(dá)到2.22%～4.28%和4.47%～9.89%。

表1 不同處理對(duì)產(chǎn)量性狀的影響Table 1 Effect of different treatments on yield and yield related traits

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

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

2.2 不同處理下稻米品質(zhì)性狀的變化

由表2可知，‘象牙香占’各處理較CK均能夠顯著降低香稻直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、堊白粒率和堊白度；在T4和T5處理下稻米的糙米率和精米率較CK顯著增加，最高分別達(dá)到3.85%和5.55%?！鹣阏肌魈幚砭軌蝻@著降低直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、堊白粒率和堊白度；其中T5處理顯著提高香稻的整精米率，達(dá)到4.76%。

表2 不同處理對(duì)稻米品質(zhì)的影響Table 2 Effect of different treatments on grain quality

2.3 不同處理下籽粒2-AP質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

由圖1可以看出，2個(gè)香稻品種的各處理與CK相比均能夠顯著增加籽粒2-AP質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別達(dá)到62.17%～102.25%和34.70%～62.95%。其中T5處理下2個(gè)品種的2-AP質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，分別為150.92和145.12 ng·g-1。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

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

圖1 不同處理對(duì)籽粒2-AP質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響
Fig.1 Effect of different treatments on 2-AP mass fraction in brown rice

2.4 不同處理下籽粒Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

由圖2可以看出，對(duì)于2個(gè)香稻品種，各處理較CK均能夠顯著增加籽粒Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別達(dá)到145.14%～440.13%和110.58%～350.53%。

2.5 不同處理下籽粒Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

由圖3可以看出，2個(gè)香稻品種的T1和T5處理較CK均能夠顯著增加籽粒Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

圖2 不同處理對(duì)籽粒Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.2 Effect of different treatments on Se mass fraction in brown rice

2.6 不同處理下籽粒Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

由圖4可以看出，對(duì)于2個(gè)香稻品種而言，各處理較CK均能夠顯著增加籽粒Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別達(dá)到6.80%～16.31%和4.82%～14.20%。其中，T5處理下籽粒Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，2個(gè)品種分別為33.16和33.07 mg·kg-1。

圖3 不同處理對(duì)籽粒Fe質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.3 Effect of different treatments on Fe mass fraction in brown rice

2.7 籽粒2-AP與微量元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)間的相關(guān)性

由表3可知，2個(gè)香稻品種籽粒2-AP質(zhì)量分?jǐn)?shù)與Zn、Se之間存在顯著的相關(guān)性。

圖4 不同處理對(duì)籽粒Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響Fig.4 Effect of different treatments on Zn mass fraction in brown rice

指標(biāo) 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：**表示差異極顯著(P<0.01)。

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

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，米質(zhì)改良劑能夠影響水稻的結(jié)實(shí)率、產(chǎn)量和品質(zhì)[13-15]。田華等[13]研究發(fā)現(xiàn)米質(zhì)改良劑能夠顯著增加‘華優(yōu)68’的結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量，并降低堊白度和堊白粒率。馬群等[15]研究表明米質(zhì)改良劑能夠顯著增加‘五豐優(yōu)615’的結(jié)實(shí)率、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，破口期噴施米質(zhì)改良劑可一定程度提高香稻的產(chǎn)量，T2、T4和T5處理使‘象牙香占’與‘桂香占’分別增產(chǎn)8.46%～12.43%和10.26%～17.72%。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，破口期噴施米質(zhì)改良劑后2個(gè)香稻品種的每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率及千粒質(zhì)量均有一定程度的提高。其中T5處理對(duì)結(jié)實(shí)率及千粒質(zhì)量的提升效果最為顯著。楊建昌等[18]研究認(rèn)為提高灌漿初期籽粒庫(kù)的生理活性，能夠促進(jìn)其從源吸納積累更多的同化物，有利于結(jié)實(shí)率和粒質(zhì)量的提高，增加大庫(kù)容的充實(shí)度而實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。噴施米質(zhì)改良劑后對(duì)產(chǎn)量性狀產(chǎn)生了不同的影響，同時(shí)不同基因型水稻品種增產(chǎn)效果具有一定的差異。本試驗(yàn)結(jié)果表明米質(zhì)改良劑能夠顯著降低香稻米的直鏈淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)、堊白粒率和堊白度，可能是由于米質(zhì)改良劑能夠提高籽粒的可溶性淀粉合成酶、結(jié)合性淀粉合成酶和淀粉分支酶活性[13,19-21]。本試驗(yàn)缺少對(duì)有關(guān)籽粒淀粉合成酶方面的研究是不足之處，這也是今后需要研究的方向。

關(guān)于微量元素方面，存在于線粒體中的谷氨酸脫氫酶活性跟Zn2+有關(guān)[22]。谷氨酸脫氫酶能夠誘導(dǎo)谷氨酸轉(zhuǎn)變成脯氨酸，脯氨酸是2-AP合成的前體物質(zhì)[2]，較高的脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠促進(jìn)2-AP的合成，進(jìn)而提高香稻香氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)。Min等[23]研究發(fā)現(xiàn)Zn2+能夠促進(jìn)生長(zhǎng)素的合成。生長(zhǎng)素是一種重要的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，它可以提高水稻功能葉的凈光合速率和葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從而提高水稻葉片對(duì)氮素的利用效率[24-25]。因此Zn可以通過(guò)提高葉片氮素利用率來(lái)促進(jìn)生理活性的提高以及籽粒脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，進(jìn)而提高籽粒香氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)[24,26]。已有研究表明：谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性跟Se相關(guān)，它可以催化還原谷胱甘肽成氧化型谷胱甘肽，從而降低谷氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)[27]。張馳等[28]和周大寨等[29]研究發(fā)現(xiàn)施用Se肥能夠提高作物脯氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)，其原因是當(dāng)谷氨酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低時(shí)將不參與其他途徑，而是直接轉(zhuǎn)變?yōu)楦彼帷４送?，籽粒Se與作物Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)具有協(xié)同效應(yīng)[30]。本試驗(yàn)結(jié)果表明：破口期噴施米質(zhì)改良劑能夠顯著提高籽粒2-AP、Se和Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)，且籽粒2-AP、Zn和Se質(zhì)量分?jǐn)?shù)之間顯著相關(guān)，與大多數(shù)學(xué)者研究結(jié)論一致。

此外，T5處理(3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF)是所有處理中效果最好的，因其處理后的香稻具有最大的千粒質(zhì)量與產(chǎn)量及最高的籽粒2-AP、Se和Zn質(zhì)量分?jǐn)?shù)。同時(shí)達(dá)到更佳的處理效果和省工省力以及集約高效的目的。綜上可知，米質(zhì)改良劑對(duì)香稻產(chǎn)量和品質(zhì)性狀有顯著的影響，并導(dǎo)致2-AP質(zhì)量分?jǐn)?shù)和相應(yīng)微量元素的積累。這些結(jié)果進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)香稻生產(chǎn)中2-AP與Zn、Se的重要聯(lián)系，對(duì)指導(dǎo)香稻的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：潘學(xué)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

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161229.1005.018.html

2016-03-26

2016-05-25

公益性行業(yè)專項(xiàng)(GYHY201406025);廣東省農(nóng)業(yè)攻關(guān)項(xiàng)目(20041320101007)。

雷 舜，男，碩士研究生，從事作物栽培與生理研究。E-mail：leishuncc@163.com

唐湘如，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事作物栽培與生理研究。E-mail：tangxr@scau.edu.cn

S511

A

1004-1389(2017)02-0227-10

Received 2016-03-26 Returned 2016-05-25

Foundation item Specific Public Service Sectors (No.GYHY201406025); Guangdong Agricultural Research Projects (No.20041320101007).