肖丹丹 李 軍 鄧先亮 衛(wèi)平洋 唐 健 韋還和 陳英龍 戴其根

(揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 揚(yáng)州 225009)

江蘇省沿海灘涂資源豐富，灘涂面積占全國灘涂面積的三分之一以上，且均處在氣候溫和、光照充足、雨量充沛、無霜期較長的地區(qū)，非常適合農(nóng)作物生長[1-4]，是江蘇省最重要的后備土地資源。 近年來，大力開發(fā)利用鹽海灘涂發(fā)展水稻生產(chǎn)已成為生產(chǎn)和研究的熱點(diǎn)。 水稻(Oryza sativaL.)是一種對鹽脅迫中度敏感的作物，鹽堿地種植水稻不僅可以擴(kuò)大糧食生產(chǎn)面積，還可以改良鹽堿地，對保障國家糧食安全具有重要意義[5]。 前人關(guān)于水稻對鹽脅迫的響應(yīng)研究多集中在水稻種子萌發(fā)、幼苗生長發(fā)育、光合物質(zhì)生產(chǎn)與積累、產(chǎn)量構(gòu)成因素等方面[6-9]。 鄭崇珂等[10]研究表明，當(dāng)鹽濃度超過15 g·L-1時(shí)，水稻的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、根長等指標(biāo)顯著降低；呂學(xué)蓮等[11]和袁馳等[12]研究表明，鹽處理下水稻幼苗可溶性糖、丙二醛和脯氨酸含量均有所增加；也有研究表明，鹽脅迫降低了水稻葉片的光合速率和光化學(xué)效率[13-15]；此外，鹽脅迫也可通過降低水稻生物積累量、穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率等產(chǎn)量構(gòu)成因素，降低水稻產(chǎn)量[16-20]。 有關(guān)鹽脅迫對稻米品質(zhì)的影響，也有少量報(bào)道，但由于試驗(yàn)處理與參試品種不同，稻米品質(zhì)對鹽脅迫響應(yīng)的研究結(jié)果并不一致，如羅成科等[18]認(rèn)為0.10%鹽濃度有利于稻米品質(zhì)的形成，翟彩嬌等[21]發(fā)現(xiàn)隨著鹽濃度增強(qiáng)，稻米食味值呈Ⅴ字型變化，而宋雙等[22]研究表明當(dāng)土壤含鹽量達(dá)0.3%時(shí)，稻米的品質(zhì)最好。 前人試驗(yàn)設(shè)計(jì)多采用一次性加鹽的盆栽處理，這與沿海灘涂水稻生產(chǎn)實(shí)際中采用微咸水灌溉模式有一定差異。 為此，本研究以江蘇省沿海灘涂大面積種植的水稻品種南粳9108 和鹽稻12 號為試驗(yàn)材料，采用土培設(shè)施于水稻全生育期進(jìn)行微咸水灌溉，研究鹽脅迫對稻米品質(zhì)形成的影響及其機(jī)理，以期為沿海灘涂水稻高產(chǎn)與品質(zhì)調(diào)優(yōu)栽培提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場土培池進(jìn)行。 每個(gè)土培池長3.5 m、寬1.4 m，含土壤1.9 m3。 以江蘇省具有代表性的高產(chǎn)水稻品種，南粳9108和耐鹽品種鹽稻12 號為參試材料南粳9108 由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，鹽稻12 號由江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。 2 個(gè)參試品種均為遲熟中粳稻，南粳9108 全生育期153 d，鹽稻12 號全生育期156 d。 灌溉鹽水所用鹽為浙江藍(lán)海星鹽制品廠生產(chǎn)的Q/ZLY型速溶海水晶，其產(chǎn)品中離子檢驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置7 個(gè)鹽濃度梯度，即0% (CK)、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%，2 個(gè)重復(fù)，根據(jù)水與鹽的質(zhì)量比，稱取相應(yīng)的鹽溶于水制成鹽水用于代替淡水灌溉水稻至收獲。 每天利用FG3 便攜式電導(dǎo)率儀(瑞士梅特勒-托利多公司)實(shí)時(shí)監(jiān)測水層鹽濃度，及時(shí)調(diào)節(jié)因蒸發(fā)等改變的水層鹽濃度。 若水層鹽濃度無較大變化，可適當(dāng)延長水層鹽濃度的調(diào)節(jié)時(shí)間。采用機(jī)插軟盤育秧，6月1 日播種，6月27 日移栽，栽插行株距25 cm × 12 cm，每穴4 苗。 每個(gè)土培池右半部種植南粳9108，左半部種植鹽稻12 號(圖1)。 純氮用量300 kg·hm-2，按基肥∶蘗肥∶穗粒肥=3 ∶3 ∶4；N ∶P2O5∶K2O=2 ∶1 ∶2，磷肥作基肥一次性施用，鉀肥50%作基肥施用、50%作穗肥施用。 秧苗移栽后采用濕潤灌溉為主；群體達(dá)到目標(biāo)穗數(shù)的80%時(shí)擱田，控制無效分蘗發(fā)生；灌漿結(jié)實(shí)期間歇灌溉，干濕交替，收割前7 d 斷水?dāng)R田。 按常規(guī)高產(chǎn)栽培要求防治病蟲。

表1 浙江藍(lán)海星鹽制品廠生產(chǎn)的Q/ZLY 型速溶海水晶各離子檢驗(yàn)結(jié)果Table 1 Test results of various ions of Q/ZLY instant sea crystal produced by Zhejiang Lanhaixing Salt Products Factory

圖1 南粳9108 和鹽稻12 號的種植分布Fig.1 Planting distribution of Nanjing 9108 and Yandao 12

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 碾磨品質(zhì)和外觀品質(zhì) 將水稻收獲脫粒、曬干，室內(nèi)貯藏3 個(gè)月后，參照優(yōu)質(zhì)稻谷標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17891-2017[23]測定糙米率、精米率、整精米率、長寬比、堊白粒率、堊白度。

1.3.2 米粉蛋白質(zhì) 采用KjeltecTM8400 凱氏定氮儀(丹麥福斯公司)測得米粉中全氮含量，根據(jù)水稻全氮量與蛋白質(zhì)之間的換算系數(shù)5.95，計(jì)算米粉中蛋白質(zhì)含量。

1.3.3 稻米淀粉黏滯特性(RVA 譜特征值) 采用Super 3 型RVA(rapid viscosity analyzer，澳大 利亞Newport Scientific 儀器公司)快速測定淀粉譜黏滯特性，用TCW(Thermal Cycle for Windows)配套軟件進(jìn)行分析。 按照美國谷物化學(xué)家協(xié)會(AACC)規(guī)程(1995-61-02)[24]，當(dāng)米粉含水量為12%時(shí)，樣品量為3.00 g，加蒸餾水為25.00 g。 在攪拌過程中，罐內(nèi)溫度變化:50℃保持1 min，然后以11.84℃·min-1的速度升至95℃并保持2.5 min，再以11.84℃·min-1的速度降至50℃并保持1.4 min。 攪拌器的轉(zhuǎn)動速度在起始10 s內(nèi)為960 r·min-1，之后保持在160 r·min-1。 RVA 譜特征值包括峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值(峰值黏度-熱漿黏度)、消減值(最終黏度-峰值黏度)、回復(fù)值(最終黏度-熱漿黏度)和起始糊化溫度。

1.3.4 米飯食味值 采用STA1A 米飯食味計(jì)(日本佐竹公司)自動測定米飯的外觀、硬度、黏度、平衡度和食味值。

1.3.5 直鏈淀粉含量 采用碘藍(lán)比色法測定稻米直鏈淀粉含量。 利用722N 型可見分光光度計(jì)(上海儀電分析儀器有限公司)在720 nm 波長處測得已知直鏈淀粉含量的標(biāo)準(zhǔn)樣品(其直鏈淀粉含量預(yù)先經(jīng)GB/T 15683-2008[25]大米直鏈淀粉含量的測定中的方法準(zhǔn)確測定)的吸光度值，以吸光度值為橫坐標(biāo)，直鏈淀粉含量為縱坐標(biāo)，制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。 然后根據(jù)待測樣品的吸光度值和標(biāo)準(zhǔn)曲線確定其直鏈淀粉含量。

1.3.6 膠稠度 參照GB 1350-2009 稻谷[26]，采用米膠延伸法測定膠稠度。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2013 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行方差分析，采用LSD 法進(jìn)行數(shù)據(jù)間的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 鹽脅迫對稻米碾磨品質(zhì)的影響

稻米的碾磨品質(zhì)主要包括糙米率、精米率和整精米率。 由表2 可知，南粳9108 和鹽稻12 號的糙米率、精米率和整精米率均隨著鹽濃度的增加表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，當(dāng)鹽濃度為0.15%時(shí)精米率最高。 此外，鹽稻12 號的糙米率、精米率和整精米率在0.35%鹽濃度下顯著高于南粳9108，且鹽稻12 號精米率和整精米率總體上也高于南粳9108。

表2 不同鹽濃度對水稻碾磨品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different salt concentrations on milling quality of rice /%

2.2 鹽脅迫對稻米外觀品質(zhì)的影響

由表3 可知，南粳9108 稻米的長/寬均值隨著鹽濃度的增加而增加，其長均值和寬均值均隨著鹽濃度的增加呈先增加后降低的趨勢，表明隨著鹽濃度的增加稻米的粒型變細(xì)變短。 鹽稻12 號稻米的長/寬均值隨著鹽濃度的增加先降低后增加，長均值隨著鹽濃度的增加整體呈降低趨勢，寬均值隨著鹽濃度的增加先增后降。 南粳9108 和鹽稻12 號的堊白粒率和堊白度均隨著鹽濃度的增加呈降低趨勢，且南粳9108 的堊白粒率高于鹽稻12 號。 說明鹽脅迫對稻米的外觀品質(zhì)有改善作用。

表3 不同鹽濃度對稻米外觀品質(zhì)的影響Table 3 Effects of different salt concentrations on appearance quality of rice

2.3 鹽脅迫對稻米蒸煮食味品質(zhì)的影響

由表4 可知，南粳9108 和鹽稻12 號的米飯外觀、黏度、平衡度和食味值均隨著鹽濃度的增加呈先增加后降低的趨勢，但處理間差異較?。挥捕葎t隨著鹽濃度的增加而增加。 表明高鹽濃度會降低稻米蒸煮食味品質(zhì)。

隨著鹽濃度的增加，南粳9108 和鹽稻12 號稻米中的直鏈淀粉含量呈先降低后增加的趨勢；蛋白質(zhì)含量呈降低趨勢，當(dāng)鹽濃度為0.35%時(shí)，稻米的粗蛋白質(zhì)含量分別較CK 顯著降低了1.29 和1.05 個(gè)百分點(diǎn)；膠稠度則呈先增加后降低的趨勢，南粳9108 的長度大于鹽稻12 號，說明南粳9108 蒸煮后要比鹽稻12號更軟。

表4 不同鹽濃度對稻米蒸煮食味品質(zhì)的影響Table 4 Effects of different salt concentrations on rice cooking and taste quality

2.4 鹽脅迫對稻米淀粉黏滯特性的影響

由表5 可知，南粳9108 和鹽稻12 號的峰值黏度、熱漿黏度、最終黏度、崩解值和回復(fù)值均隨著鹽濃度的增加呈先增加后降低的趨勢，表明低鹽濃度對提高淀粉的黏度有促進(jìn)作用。 南粳9108 和鹽稻12 號的消減值隨著鹽濃度的增加呈增加趨勢，且南粳9108 的消減值為負(fù)值，鹽稻12 號的消減值為正值。

表5 不同鹽濃度對稻米淀粉黏滯特性(RVA 譜)的影響Table 5 Effects of different salt concentrations on viscosity properties of rice starch (RVA)

2.5 鹽濃度與稻米不同品質(zhì)間的相關(guān)性

由表6 可知，不同品種稻米品質(zhì)與鹽濃度間的相關(guān)系數(shù)不同。 南粳9108 的精米率與鹽濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，粗蛋白質(zhì)含量、堊白度、崩解值和食味值與鹽濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)，粗直鏈淀粉含量與鹽濃度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.821。 鹽稻12 號的膠稠度、崩解值和食味值與鹽濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，粗蛋白質(zhì)含量和堊白度與鹽濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)，直鏈淀粉含量與鹽濃度相關(guān)性不顯著，相關(guān)系數(shù)為0.701。

3 討論

稻米的品質(zhì)包括碾磨品質(zhì)、外觀品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、營養(yǎng)及衛(wèi)生品質(zhì)，品質(zhì)的優(yōu)劣不僅受品種遺傳背景控制，還受氣候、土壤等環(huán)境條件以及栽培因素的影響。 步金寶等[27]研究認(rèn)為，鹽堿脅迫對整精米率的影響最大，精米率次之，糙米率最小。 但也有研究認(rèn)為鹽濃度與糙米率呈顯著負(fù)相關(guān)，與精米率、整精米率無顯著相關(guān)性[20]。 Rao 等[28]測定了19 個(gè)耐鹽、半耐鹽和敏感基因型水稻在鹽、堿逆境中籽粒的品質(zhì)，認(rèn)為水稻整精米率受鹽脅迫的影響，而不受堿脅迫的影響。 本研究與上述研究結(jié)果基本一致，水稻的糙米率、精米率和整精米率在0.10%～0.15%鹽濃度下高于CK，當(dāng)鹽濃度高于0.15%時(shí)，稻米碾磨品質(zhì)則隨著鹽濃度的增加而降低，且由相關(guān)性分析可知，參試品種稻米的碾磨品質(zhì)指標(biāo)糙米率、精米率和整精米率均與鹽濃度呈負(fù)相關(guān)，表明鹽脅迫影響稻米碾磨品質(zhì)。

外觀品質(zhì)是衡量稻米商品價(jià)值的重要依據(jù)。 有研究表明，在鹽堿脅迫下，稻米的籽粒長/寬均值下降，堊白粒率、堊白度增加[20，29-30]。 本研究中，兩品種稻米籽粒長/寬均值對鹽分的響應(yīng)不同。 隨著鹽濃度增加，南粳9108 的稻米籽粒長/寬均值增加，而鹽稻12 號則呈“Ⅴ”型趨勢。 這可能與兩品種耐鹽性不同有關(guān)。本研究結(jié)果表明，兩品種的堊白粒率和堊白度與鹽濃度呈負(fù)相關(guān)，這與上述前人研究結(jié)果相反，從堊白發(fā)生的機(jī)理與同化產(chǎn)物流徑學(xué)分析，同化產(chǎn)物輸入要橫向經(jīng)過背部突起的珠心組織進(jìn)入胚乳，然后由胚乳傳遞到各處，因此，米粒越寬輸導(dǎo)途徑越長，障礙越大，充實(shí)

不良多形成堊白。 受鹽脅迫影響，稻米籽粒變小變短，因此灌漿速度相比大籽粒要快；另外，可能受灌漿期天氣影響，大籽粒內(nèi)部物質(zhì)發(fā)育不夠充分，最終造成鹽濃度越高，堊白粒率和堊白度越少。

表6 鹽濃度與稻米不同品質(zhì)間相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis between salt concentration and rice quality

稻米的蒸煮品質(zhì)主要由淀粉的組成和性質(zhì)決定。稻米直鏈淀粉的含量與米飯的硬度、黏度等密切相關(guān)，直鏈淀粉含量高，米飯硬，黏度小，外觀和食味值低；相反，則米飯較軟，黏度較大，外觀和食味值高。 有研究證明，稻米淀粉黏滯特性與稻米的蒸煮食味品質(zhì)密切相關(guān)[31-32]，一般情況下，口感較好的稻米RVA 譜往往具有較高的峰值黏度和崩解值以及較低的消減值[33]，而淀粉黏滯特性又與直鏈淀粉含量呈負(fù)相關(guān)[34-35]。且有研究表明低鹽濃度處理下，稻米的RVA 譜特征值優(yōu)于高鹽濃度處理[36]。 本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在低鹽濃度(0.10%～0.15%)下，稻米的直鏈淀粉含量低于CK，稻米淀粉黏滯特性總體高于CK，且米飯的外觀、黏度、平衡度和食味值高于CK；而在高鹽濃度(0.30% ～0.35%)下，與CK 相比，稻米直鏈淀粉含量有所提高，稻米淀粉黏滯特性總體明顯降低，米飯黏度、外觀與食味值也明顯降低。 綜上可知，低濃度鹽水灌溉在一定程度上可以提高稻米的蒸煮食味品質(zhì)，而高濃度鹽則會使稻米的蒸煮食味品質(zhì)明顯變劣。

水稻蛋白質(zhì)含量的高低及其質(zhì)量的優(yōu)劣也是評價(jià)水稻營養(yǎng)品質(zhì)的核心指標(biāo)[37]。 有研究表明，隨著鹽濃度增加，水稻的蛋白質(zhì)含量顯著增加[18-19]。 本研究結(jié)果與其相反，隨著鹽濃度的增加，南粳9108 和鹽稻12號稻米粗蛋白質(zhì)含量呈下降趨勢，可能是由于試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及參試品種的差異。 水稻籽粒中蛋白質(zhì)合成來源主要是葉片等器官中氮素的利用與再運(yùn)轉(zhuǎn)[38]。 鹽脅迫下，水稻植株發(fā)育遲緩且衰老加快，使得植株對氮素吸收與轉(zhuǎn)運(yùn)量下降，從而導(dǎo)致水稻籽粒中蛋白質(zhì)含量減少。

4 結(jié)論

鹽脅迫對稻米品質(zhì)形成有顯著影響。 與CK 相比，低鹽濃度(0.10%～0.15%)下，稻米的碾磨品質(zhì)提高，米飯的外觀、黏度、平衡度和食味值總體上有所增加，稻米的膠稠度也有所提高，而蛋白質(zhì)含量整體降低；在高鹽濃度(0.20%～0.35%)下稻米品質(zhì)明顯變劣。 雖然稻米的外觀品質(zhì)隨鹽濃度的增加有所改善，但總體上表現(xiàn)為低濃度(0.10%～0.15%)鹽水灌溉有利于稻米品質(zhì)形成。