褚春燕,王錦冬,程 遠,張 宇,孫桂玉
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孕穗?灌漿期低溫對三江平原主栽水稻品種品質(zhì)的影響*
褚春燕,王錦冬,程 遠,張 宇,孫桂玉**
(佳木斯市氣象局,佳木斯 154004)
以三江平原主栽水稻品種龍粳29、龍粳31和龍粳46為材料,在水稻孕穗期、抽穗期和灌漿期利用人工氣候箱以日平均氣溫16℃低溫水平,對盆栽水稻處理5d,以正常栽培管理的試驗材料為對照,分析不同發(fā)育時期,低溫脅迫對3個水稻主栽品種產(chǎn)量構成因素、碾磨品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和RVA譜特征參數(shù)的影響。結果表明:孕穗期、抽穗期和灌漿期低溫處理后水稻的結實率、千粒重、糙米率、精米率、整精米率以及食味評分均降低,且與對照相比呈顯著差異(P<0.05);低溫處理后稻米蛋白質(zhì)含量顯著升高,直鏈淀粉含量在孕穗期和抽穗期顯著降低,灌漿期逐漸增加,灌漿末期高于對照;RVA譜特征參數(shù)因品種差異與對照相比有增有減,但均呈顯著性差異(P<0.05)。孕穗期低溫脅迫對水稻產(chǎn)量、研磨品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)影響最大,灌漿期低溫脅迫對水稻RVA譜特征參數(shù)影響最大,且3個品種間存在明顯差異(P<0.05)。低溫脅迫下龍粳46的產(chǎn)量構成因素與對照相比,除孕穗期千粒重外其余差異均不顯著,表現(xiàn)出較強的耐冷性,龍粳29研磨品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì),龍粳46的RVA譜特征參數(shù)受低溫影響最小。三江平原水稻生產(chǎn)栽培、抗性育種和氣候品質(zhì)認證要綜合考慮主栽品種的品質(zhì)指標,在孕穗?灌漿期采取相應的米質(zhì)調(diào)優(yōu)栽培措施,根據(jù)氣候變化科學客觀地對稻米進行氣候品質(zhì)認證。
水稻;三江平原;孕穗?灌漿期;低溫脅迫;稻米品質(zhì)
隨著生活水平的提高,人們對稻米品質(zhì)的要求越來越高[1],水稻產(chǎn)量和品質(zhì)既受遺傳因素的控制,又受栽培生態(tài)環(huán)境,尤其是氣候生態(tài)因子的影響[2?3],溫度是影響作物生長發(fā)育和產(chǎn)量的重要環(huán)境因素,也是影響稻米品質(zhì)的首要環(huán)境因子[4?5]。黑龍江省作為主要寒地水稻作區(qū),低溫冷害頻繁發(fā)生,已成為限制水稻生產(chǎn)發(fā)展的主要因素之一,也是影響黑龍江省水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的主要氣象災害之一[6?7]。據(jù)李文亮等[8]預測,2009?2020年黑龍江省大部分地區(qū)會發(fā)生低溫冷害,胡春麗等[9]研究表明,東北地區(qū)近10a高溫年減少,低溫年增多,從而導致水稻障礙性低溫冷害發(fā)生呈增加趨勢,黑龍江水稻種植低溫冷害形式嚴峻。目前對水稻耐冷性研究開展較深入,國內(nèi)外已有很多報道,多集中在低溫冷害對產(chǎn)量影響[10]、低溫冷害對策[11]、冷害生理變化[12]、冷害發(fā)生規(guī)律和特征[13?14]、冷害區(qū)劃及預測預報模型等[15?16],在低溫冷害對水稻品質(zhì)影響方面研究報道較少。水稻孕穗時對低溫的耐受能力最弱,低溫脅迫可造成小花退化或花粉不育,易形成空秕粒,導致結實率和粒重降低而使產(chǎn)量嚴重下降[17],按平均計算,低溫年的產(chǎn)量僅為正常年的50%~80%[18]。溫度變化直接影響水稻抗氧化系統(tǒng)[19]、光合和呼吸作用及碳水化合物的運轉[20?21],從而對米質(zhì)造成影響。王士強等[22]則認為,孕穗期低溫脅迫導致產(chǎn)量下降,稻米外觀性狀下降,碾磨品質(zhì)因品種而異,營養(yǎng)品質(zhì)增加,RVA譜特征值或增加或降低。夏楠等[23]研究認為,灌漿結實期冷水脅迫導致不同寒地粳稻品種的每穗實粒數(shù)、千粒重及結實率均顯著降低,直鏈淀粉含量顯著上升。殷延勃等[24]得出了糙米率與精米率和灌漿結實期溫度呈負相關的研究結果。林洪鑫等[25]認為灌漿期低溫冷害造成精米率、整精米率和直鏈淀粉含量下降,堊白粒率、堊白度和蛋白質(zhì)含量增加。宋廣樹等[26]研究認為品種是決定稻米營養(yǎng)品質(zhì)的關鍵因素,不同時期低溫處理下籽粒蛋白質(zhì)、脂肪和直鏈淀粉含量均降低,降幅均表現(xiàn)出品種間差異大于處理時期差異。以往針對低溫對稻米產(chǎn)量構成因素和品質(zhì)影響研究主要在低溫冷害對某個發(fā)育期,或某項品質(zhì)影響,缺乏對寒地水稻稻米品質(zhì)形成關鍵期(孕穗?灌漿期)低溫脅迫對產(chǎn)量構成因素、碾米品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、RVA譜特征參數(shù)影響的綜合研究,且在低溫脅迫對稻米直鏈淀粉和蛋白質(zhì)等品質(zhì)性狀的影響研究還存在爭議,低溫處理后RVA譜特征值影響報道極少,因此,研究水稻在孕穗?灌漿發(fā)育期低溫對稻米品質(zhì)的影響具有重要意義。
三江平原位于黑龍江省東部,在全球氣候變暖的大背景下,三江平原的積溫較以往有所提高,根據(jù)30a整編氣象資料(1981?2010年),三江平原穩(wěn)定通過10℃積溫為由2300~2500℃·d上升至2500~2700℃·d。水稻栽培面積也逐年擴大,水稻品質(zhì)優(yōu)良,影響三江平原水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的主要氣象災害是低溫冷害。本研究以三江平原3個主栽品種為試驗材料,在相同施肥和管理條件下,在孕穗期、抽穗期和灌漿期3個時期分6個批次,對低溫脅迫下(16.0℃)稻米的產(chǎn)量構成因素、碾磨品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、淀粉黏滯性等多方面進行系統(tǒng)研究,探索三江平原寒地水稻發(fā)育中后期低溫對稻米品質(zhì)的影響,以期實現(xiàn)根據(jù)低溫對水稻品質(zhì)影響進行判斷,為三江平原水稻氣候品質(zhì)認證、水稻生產(chǎn)栽培和抗性育種提供理論依據(jù)。
根據(jù)黑龍江省水稻生產(chǎn)實際和種植區(qū)域積溫情況,結合水稻品種的生理特性,以3個三江平原水稻主栽品種龍粳29(L29)、龍粳31(L31)、龍粳46(L46)為材料。試驗地點選在富錦市現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)萬畝水田示范區(qū)試驗田內(nèi)。
每個品種取種子7.5kg,2017年4月8日水稻浸種催芽,4月15日于大棚播種育苗,5月17日挑取生長整齊一致的秧苗移栽至營養(yǎng)箱內(nèi),營養(yǎng)箱為PP長方體塑料箱,箱長30cm,箱寬20cm,箱高30cm,每個營養(yǎng)箱種植3穴,每穴4株。每個品種6個處理批次,每個處理批次3次重復,共18箱,3個品種共54箱。將移栽稻苗的營養(yǎng)箱按品種和處理批次與大田移栽行距一致,成行成列布設在水稻試驗田內(nèi),每個重復間隔3穴(120cm),每個批次間隔20穴(160cm),品種間留40行保護行(12m),營養(yǎng)箱種植密度及管理措施與大田一致。
低溫處理從孕穗期開始,在水稻孕穗期(主莖變圓起,7月13?23日)分兩批、抽穗期(主莖抽穗起,7月23?28日)一批和灌漿期(開花期末起,8月1?21日)分3批進行低溫處理,每批處理時間為5d。低溫處理時,將種植水稻植株的營養(yǎng)箱按發(fā)育期分批移入人工氣候箱。人工氣候箱低溫期間日平均溫度為16℃,每日變溫時間為2:00、8:00、14:00、20:00,溫度設定為15℃?16℃?18℃?15℃。8:00?20:00濕度設定為70%,20:00?8:00為75%,光照設定為150μmol·m?2·s?1,設定時間7:00?19:00,其它時間無光照。以自然條件下正常生長的水稻為對照CK。低溫處理日期及期間積溫對比見表1。低溫處理結束后,去掉營養(yǎng)箱將水稻植株移入大田,使其自然生長,9月21日收獲,晾曬至稻米水分達到13%以下,12月22日進行品質(zhì)測量。
表1 人工氣候箱低溫處理與實驗田對照的積溫條件
1.3.1 結實率和千粒重
每個重復取3穴水稻,室內(nèi)考種,調(diào)查結實率和千粒重。
1.3.2 外觀品質(zhì)測定
利用礱谷機將稻谷脫殼,碾磨成糙米,計算糙米率;利用日本生產(chǎn)小型精米機加工成精米,計算精米率(%)和整精米率(%)。
1.3.3 營養(yǎng)品質(zhì)測定
利用德國BRUKER公司生產(chǎn)的傅里葉變換近紅外光譜分析儀,測定蛋白質(zhì)、直鏈淀粉含量、食味評分。近紅外光譜技術已經(jīng)良好應用在稻米品質(zhì)測量中,目前已有許多關于構建預測蛋白質(zhì)含量[27]和直鏈淀粉含量[28]等稻米品質(zhì)指標的NIRS數(shù)學模型研究,并取得較好的分析結果,可以準確測量稻米的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉。將精米粉30g置于分析盤的樣品杯中,進行光譜掃描,測定樣品的蛋白質(zhì)和直鏈淀粉,配套軟件顯示蛋白質(zhì)和直鏈淀粉數(shù)值,并計算食味評分,每個樣品3次重復。
1.3.4 RVA譜特性參數(shù)測定
利用澳大利亞產(chǎn)Super3型RVA快速黏度儀測定淀粉黏滯特性,并用與之配套的TCW軟件對各項指標進行數(shù)據(jù)記錄、分析,按AACC(美國谷物化學協(xié)會)規(guī)程規(guī)定(1995?61?02)的標準方法,米粉含水率為12.00%時,樣品重量為3.0000g,超純凈水25.0000g進行測定[29?31]。將3g米粉放入RVA譜分析儀中進行持續(xù)攪拌,在攪拌過程中灌內(nèi)溫度變化如下:50℃保持1min,以11.84℃·min?1速度上升到95℃(3.8min),95℃保持2.5min,再以11.84℃·min?1的速度下降到50℃并保持1.4min。攪拌器的轉動速度在起始10s內(nèi)為960r·min?1,之后保持在160r·min?1。重復測定4次。稻米RVA譜特征用最高黏度、熱漿黏度、冷膠黏度,崩解值、消減值、回復值等特征值表示,單位為cP。RVA測定條件模擬稻米蒸煮過程,測定的RVA譜更能反映米飯的口感和質(zhì)地,RVA已成為評價稻米蒸煮食味品質(zhì)的適用技術[32]。
利用Microsoft Excel 2010整理數(shù)據(jù),完成基本分析,繪制圖表,采用SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)顯著性分析。
由表2可見,在正常情況下(CK),當?shù)刂髟云贩N龍粳29(L29)、龍粳31(L31)和龍粳46(L46)的結實率、千粒重間有一定的差異,L29 和L31的結實率相對較高但千粒重相對較低,而L46的結實率較低但千粒重相對較高。在孕穗期、抽穗期和灌漿期分批次低溫(日平均溫度16℃)處理5d的所有處理中,3個品種的結實率和千粒重均低于對照,但從數(shù)值看不同生育期低溫處理對各品種的影響效果不同。具體來看,孕穗普期低溫持續(xù)5d(T2處理)中3個品種的結實率均最小,L29、L31和L46的結實率比CK分別減小了20.88、18.89和14.40個百分點,且L29、L31品種與CK差異顯著(P<0.05),L46的差異不顯著;其次為T3處理(抽穗期),其結實率比CK分別減小了14.88、10.90和12.83個百分點,其中L29、L31品種與CK差異顯著(P<0.05),L46的差異不顯著;其它生育期低溫處理造成的差異不顯著。說明孕穗普期?抽穗期低溫持續(xù)5d對當?shù)刂髟訪29、L31水稻品種結實率的影響很大,其它時段遭遇持續(xù)5d低溫后也會使結實率降低但差異不顯著。
表2 各處理間主要水稻品種結實率和千粒重的比較
注:L29為龍粳29、L31為龍粳31、L46龍粳46;小寫字母表示處理間在0.05水平上的差異顯著性。下同。
Note:L29 is Longjing29, L31 is LongJing31, L46 is LongJing46. Lowercase indicates the difference significance among treatments at 0.05 level. The same as below.
孕穗始期(T1)低溫處理后,L29、L31和L46的千粒重分別比CK減少2.38g、2.27g和2.89g,孕穗普期(T2)低溫處理后,千粒重比CK減少2.94g、1.6g和2.66g,其中,L29和L46的千粒重均與CK差異顯著,L31與CK差異不顯著;灌漿中期(T5)低溫處理后,L29、L31和L46的千粒重比CK分別減少1.84g、2.6g和2.85g,其中僅L46與CK呈顯著差異;灌漿后期低溫(T6)處理后,3個品種的千粒重比CK分別減少2.85g、2.68g和0.99g,其中僅L29與CK差異顯著。其它生育期低溫處理造成的差異不顯著??傮w上看,3個品種的千粒重都會由于受持續(xù)5d的低溫影響而降低,其中孕穗期(T1和T2)和灌漿后期(T6)的低溫處理對L29的千粒重影響大,孕穗期(T1和T2)和灌漿中期(T5)低溫處理對L46的影響較大,其它時段低溫處理對千粒重的影響不顯著。
結實率對低溫脅迫更敏感,各處理結實率與對照相比最大降幅為20.88個百分點,千粒重最大降幅為11.46%。孕穗期低溫脅迫對結實率和千粒重影響最大,抽穗期次之。孕穗普期(T2)低溫脅迫后L29、L31結實率和L29、L46千粒重與對照相比差異顯著,L31千粒重、L46結實率與對照差異不顯著,但是降低幅度在各發(fā)育期中也表現(xiàn)為最大,說明在孕穗普期(T2)低溫處理對產(chǎn)量構成因素影響最大。
糙米率、精米率和整精米率是衡量稻米研磨品質(zhì)的重要指標。在正常條件下(CK),當?shù)刂髟云贩N龍粳29(L29)、龍粳31(L31)具有相近的糙米率、精米率和整精米率,龍粳46(L46)相對稍低。
低溫處理后造成L29、L31、L46的糙米率、精米率和整精米率不同程度降低(圖1),且變化規(guī)律相同,但從數(shù)值看不同生育期低溫處理對各品種的影響效果不同。具體來看,孕穗始期(T1)和灌漿前期(T4)低溫持續(xù)5d,對L29、L31和L46研磨品質(zhì)的抑制作用較小,表明水稻在孕穗始期(T1)和灌漿前期(T4)對低溫不敏感。L29在抽穗期(T3)受低溫脅迫對研磨品質(zhì)影響較大,與對照相比,糙米率、精米率、整精米率分別降低3.25、4.95和5.54個百分點;L31在灌漿中期(T5)受低溫脅迫對研磨品質(zhì)影響最大,與對照相比,糙米率、精米率、整精米率分別降低6.47、7.26和7.06個百分點;L46在灌漿中期(T5)和灌漿后期(T6)受低溫脅迫影響均會顯著降低稻米的研磨品質(zhì)。對3個品種研磨品質(zhì)進行比較可知,低溫處理后L29各發(fā)育期的碾磨品質(zhì)與對照差值最小,耐冷性較強;L31碾磨品質(zhì)受低溫脅迫影響較大,對低溫敏感。
圖1 主要水稻品種不同發(fā)育期低溫處理后的碾磨品質(zhì)
直鏈淀粉和蛋白質(zhì)含量是稻米重要的營養(yǎng)成分,也是稻米主要品質(zhì)指標,影響米飯適口性。傅里葉變換近紅外光譜分析儀依據(jù)稻米中蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量,計算得到的食味評分也可以作為一項指標來判斷稻米的營養(yǎng)品質(zhì)。由圖2可見,L29、L31和L46三個品種在低溫處理后,與對照相比,蛋白質(zhì)含量升高,食味評分顯著降低,直鏈淀粉含量在孕穗期(T1?T2)和抽穗期(T3)低于對照,灌漿期(T4-T6)其含量增加,灌漿后期(T6)高于對照,3個品種均在孕穗普期(T2)受低溫脅迫的影響最大。持續(xù)5d的低溫處理,供試3個水稻品種的蛋白質(zhì)含量均呈增加趨勢,具體來看,L29、L31和L46蛋白質(zhì)含量在孕穗期(T1?T2)和抽穗期(T3)低溫處理后顯著增加,在孕穗普期(T2)達最大,灌漿期(T4?T6)含量降低,但仍高于對照,表明低溫處理可以提高稻米中蛋白質(zhì)含量。品種之間比較可見,L29蛋白質(zhì)含量受低溫影響最小,L46影響最大。各發(fā)育期受持續(xù)5d的低溫后L29、L31和L46直鏈淀粉變化趨勢相同,孕穗期(T1?T2)和抽穗期(T3)低溫處理后直鏈淀粉含量低于對照,說明孕穗期和抽穗期低溫處理降低稻米的直鏈淀粉含量,灌漿期直鏈淀粉含量高于對照,灌漿末期達最大值,說明灌漿期低溫處理會促進直鏈淀粉合成。品種之間比較表現(xiàn)為,L29各發(fā)育期的直鏈淀粉含量受低溫脅迫影響小,L46影響最大。低溫脅迫可以打破稻米中蛋白質(zhì)、直鏈淀粉等營養(yǎng)物質(zhì)的組成和比例進而影響稻米品質(zhì)。低溫處理后L29、L31和L46食味評分顯著低于對照,且均在孕穗普期(T2)與對照相比差異最大,該發(fā)育期低溫處理5d后3個品種食味評分降幅表現(xiàn)為L29<L31<L46,其中L46在孕穗普期降低23.2個百分點。各發(fā)育期低溫處理后L29食味評分與對照差異最小,低溫脅迫下可以保持較好的營養(yǎng)品質(zhì),L46差異最大,對低溫較敏感。
稻米的黏滯性很大程度上能反應水稻品質(zhì)特性,RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)包括最高黏度(Peak Viscosity, PKV)、冷膠黏度(Cool paste viscosity, CPV)和熱漿黏度(Hot paste viscosity, HPV),單位為cP(centi Poise)。最高黏度反映淀粉的膨脹能力,從表3可以看出,經(jīng)低溫處理后,試驗材料的最高黏度L29、L46均不同程度低于對照,L31則高于對照,各處理時期的最高黏度與對照、各處理時期最高黏度之間比較均呈顯著性差異;熱漿黏度是淀粉粒膨脹后破裂黏度急劇下降的最低值,反映了淀粉粒在高溫下耐剪切的能力,L29、L31低溫處理后的熱漿黏度均不同程度地高于對照,孕穗和抽穗期與對照差異較大,L46則低于對照,3個品種各低溫處理后的熱漿黏度與對照、各處理時期熱漿黏度之間相比呈顯著性差異;冷膠黏度反映糊化淀粉的回升特性,L29、L46低溫處理后冷膠黏度均低于對照,L31高于對照,各處理時期的冷膠黏度與對照、各處理時期冷膠黏度之間比較呈顯著性差異。綜上所述,低溫處理后,RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)在低溫處理后與對照相比有增有減,且均呈顯著性差異,低溫處理時期比較也呈顯著性差異,3個品種均在灌漿中期低溫處理對水稻RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)影響最大,說明RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)在灌漿中期對溫度較敏感。
RVA譜特征參數(shù)的二級參數(shù)為崩解值(Break- down viscosity, BDV=PKV-HPV)、消減值(Consiste- ncy viscosity, CSV=CPV-HPV)和回復值(Setbank viscosity, SBV=CPV-PKV)。一般而言,最高黏度大、崩解值大、消減值的絕對值小,則稻米食味較好。各發(fā)育期低溫處理后,L29的崩解值降低,L46的崩解值增加,L31有增加有降低;L29在孕穗期和抽穗期低溫處理后消減值增加,灌漿中后期降低,L46的消減值減小,L31有增有減;L31的回復值與對照相比變化不大,沒有明顯規(guī)律,L29顯著低于對照,L46則除灌漿中期處理外,其余處理顯著高于對照。綜上所述,低溫處理后,RVA譜特征參數(shù)的二級參數(shù)3個品種各處理時期之間、各處理期與對照對比均呈顯著性差異,處理后L46差異最小,L29差異最大,說明L29對低溫敏感。
低溫脅迫對水稻生育后期的RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)影響較大,二級參數(shù)影響稍小,且無規(guī)律,3個品種RVA譜特征參數(shù)各處理時期之間、各處理期與對照對比均呈顯著性差異,品種之間比較L29與對照差異較大,L31與對照差異較小。
圖2 主要水稻品種不同生育期低溫處理后營養(yǎng)品質(zhì)與對照的相對差
表3 主要水稻品種不同發(fā)育期低溫處理后稻米RVA譜特征參數(shù)的差異分析(cP)
注:大寫字母表示同一品種處理間在0.01水平上的差異顯著性。PKV 表示最高黏度,HPV表示熱漿黏度,CPV表示冷膠黏度, BD表示崩解值,SBV表示回復值,CSV表示消減值,單位是cP。
Note:The capital letter indicates the difference significance among treatments at 0.01 level. PKV is peak viscosity, HPV is hot paste viscosity, CPV is cool paste viscosity, BD is breakdown viscosity, SBV is setbank viscosity, CSV is consistency viscosity. cP is centi poise.
在水稻發(fā)育過程中,溫度是影響稻米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子。低溫會造成水稻減產(chǎn),從產(chǎn)量構成因素來看,李健陵等[33]研究認為孕穗期低溫水稻結實率和千粒重降低,結實率更為敏感;本研究孕穗?灌漿期低溫處理后3個品種的結實率和千粒重均低于對照,低溫脅迫對結實率影響比千粒重敏感,在孕穗普期低溫脅迫對結實率和千粒重影響最大,抽穗期次之。王連敏等[34]研究認為,黑龍江省水稻灌漿期低溫脅迫使墾稻10號、哈352、富士光和空育131的糙米率、精米率和整精米率降低。王士強等[35]認為孕穗期低溫處理可顯著降低水稻籽粒糙米率和精米率,整精米率有所增加,本試驗低溫處理后,3個品種糙米率、精米率和整精米率的變化趨勢相同,且均低于對照。低溫脅迫對稻米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉影響復雜多樣,宋廣樹等[26,36]認為孕穗期、抽穗期和灌漿期低溫脅迫導致稻米蛋白質(zhì)和直鏈淀粉降低,王士強等[35]研究認為孕穗期低溫脅迫導致蛋白質(zhì)和直鏈淀粉含量增加,目前在水稻生育后期低溫脅迫對稻米營養(yǎng)品質(zhì)方面的研究結論尚未統(tǒng)一,有待進一步深入。本研究與前人研究結果不同,孕穗?灌漿期低溫脅迫后蛋白質(zhì)含量顯著上升,直鏈淀粉在孕穗期、抽穗期與對照比較含量降低,灌漿期直鏈淀粉含量增加,灌漿中后期高于對照且與對照差異較小。根據(jù)蛋白質(zhì)和直鏈淀粉值綜合分析得出的食味評分3個品種均降低,且均在孕穗普期與對照差異最大。稻米的RVA譜特征參數(shù)是評價蒸煮食味品質(zhì)的重要指標,稻米淀粉的RVA譜特征參數(shù)值不僅因品種而異,還在很大程度受環(huán)境條件如溫度的影響[37]。本研究低溫處理后,RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)處理后與對照相比有增有減,且均呈顯著性差異,各低溫處理時期比較也呈顯著性差異,3個品種均在灌漿中期低溫處理對水稻RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)影響最大,說明RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)在灌漿中期對溫度較敏感。低溫處理后,RVA譜特征參數(shù)的二級參數(shù)3個品種各處理時期之間、各處理期與對照之間對比均呈顯著性差異,處理后L46差異最小,L29差異最大,說明L29的RVA譜特征參數(shù)對溫度最敏感。本研究與楊軍等[38]的研究結果大致相同,由于品種不同,崩解值、消減值和回復值與對照相比,或增加或降低。
(1)產(chǎn)量構成因素方面,低溫處理后3個水稻品種的結實率和千粒重均低于對照,相比千粒重,結實率對低溫脅迫更敏感,且孕穗普期低溫脅迫對結實率和千粒重影響最大,抽穗期次之,低溫脅迫后L46結實率與對照相比,在所有時期差異均不顯著,千粒重在抽穗和灌漿期與對照相比差異不顯著,表現(xiàn)出較強的耐冷性。
(2)碾磨品質(zhì)方面,低溫脅迫后水稻糙米率、精米率和整精米率均低于對照,且與對照相比呈顯著差異性,不同品種對低溫脅迫響應的時期不同,L29的碾磨品質(zhì)在孕穗?灌漿期受低溫脅迫影響較小,L46影響最大。
(3)營養(yǎng)品質(zhì)方面,低溫脅迫促使水稻蛋白質(zhì)含量顯著高于對照,直鏈淀粉含量在孕穗和抽穗期顯著低于對照,灌漿期增加,灌漿中后期高于對照,食味評分低于對照,孕穗普期受低溫脅迫對營養(yǎng)品質(zhì)影響最大。三江平原主栽品種在孕穗?灌漿期受低溫脅迫的影響規(guī)律一致,L29營養(yǎng)品質(zhì)受低溫脅迫影響較小,L46影響最大。
(4)RVA譜特征參數(shù)方面,RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)處理后因品種差異與對照相比有增加有減少,且均呈顯著性差異,各低溫處理時期比較也呈顯著性差異,RVA譜特征參數(shù)的一級參數(shù)在灌漿中期對溫度較敏感。低溫處理后,RVA譜特征參數(shù)的二級參數(shù)因品種差異或增加或降低,3個品種各處理時期之間、各處理期與對照之間對比均呈顯著性差異。L46的RVA譜特征參數(shù)受低溫脅迫影響較小,耐冷性較強。
致謝:感謝南京信息工程大學楚志剛博士在論文撰寫和修改過程中給予的幫助。
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Effect of Low Temperature Treatment in Booting and Filling Stage on Yield Components and Quality of Main Rice Cultivars in Sanjiang Plain
CHU Chun-yan , WANG Jin-dong , CHENG Yuan, ZHANG Yu, SUN Gui-yu
(Jiamusi Meteorological Bureau, Jiamusi 154004, China)
Three main rice cultivars in Sanjiang Plain Longjing 29, Longjing31 and Longjing46 were selected and simulated low temperature stress at 16℃ by manual climatic box for 5 days to investigate the effect of rice cold tolerance at the booting, heading and filling stages on the yield components, milling quality, nutritional quality and RVA profile characteristics. The results showed that the seed setting rate, 1000-grain weight, brown rice rate, polished rice rate, whole milled rice rate and taste score of rice decreased and there was a significant difference compared with the control treatment after being treated by low temperature treatment during the booting stage, heading stage and filling stage (P < 0.05). The protein content increased significantly, and the amylose content decreased significantly at the booting and heading stage, and gradually increased during the filling stage. The final stage of filling was higher than the control treatment.The RVA profile characteristics increased or decreased compared with the control treatment due to the differences in varieties, but they both presented significant differences (P < 0.05). The low temperature stress had the greatest impact on rice yield, grinding quality and nutrient quality at booting stage, while the impact of low temperature stress to RVA profile characteristics was the greatest at filling stage, and there were significant differences among the three varieties (P < 0.05). Under low temperature stress, compared with the yield component of Longjing 46 were no significant difference except the 1000-grain weight compared with the CK at booting stage. Longjing 46 showed strong tolerance to low temperature. Low temperature had the least impact on the grinding quality and nutrient quality of Longjing 29 and RVA profile characteristics of Longjing 46. Rice production and cultivation, resistance breeding and certification of climate quality of rice in Sanjiang plain should comprehensively consider the quality indexes of main varieties, adopt appropriate measures of rice quality optimization cultivation during the period of booting-filling stage, and conduct climatic quality certification for rice according to the science of climate change.
Rice; Sanjiang plain; Booting-filling stages; Low temperature stress; Rice quality
2018?04?12
。E-mail:350337993@qq.com
黑龍江省氣象局重點課題項目(HQZD2017007)
褚春燕(1976?),女,高級工程師,主要從事綜合氣象觀測。E-mail:448995087@qq.com
10.3969/j.issn.1000-6362.2018.11.006
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