殷春淵 王書玉 劉賀梅 孫建權(quán) 胡秀明 王和樂 田芳慧 馬朝陽 張金霞 劉經(jīng)緯 張瑞平 王蕊 李習(xí)軍 張栩

摘要：為篩選優(yōu)良食味米品種，提高河南省優(yōu)質(zhì)粳稻品種種植力度，以32個常規(guī)粳稻品種（系）為試驗材料，在不同氮肥水平下根據(jù)其產(chǎn)量、外觀品質(zhì)和食味值聚類分析篩選出了5種類型，選用其中產(chǎn)量性狀突出、品質(zhì)性狀相對優(yōu)良的高產(chǎn)高食味值低堊白、高產(chǎn)高食味值高堊白、中產(chǎn)低食味值低堊白3種類型，對不同類型水稻產(chǎn)量、品質(zhì)性狀間的差異進(jìn)行研究。結(jié)果表明，3種類型水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為高產(chǎn)高食味值低堊白>高產(chǎn)高食味值高堊白>中產(chǎn)低食味值低堊白，且高產(chǎn)類型極顯著高于中產(chǎn)類型，平均比中產(chǎn)類型分別高21.49%和19.82%。加工品質(zhì)各指標(biāo)不同類型間差異不顯著，整精米率最高達(dá)71.96%。透明度、堊白粒率和堊白度不同類型粳稻間差異達(dá)顯著或極顯著水平，且不同基因型間變異系數(shù)較大，中產(chǎn)低食味值低堊白類型和高產(chǎn)高食味值低堊白類型的堊白粒率和堊白度依次比高產(chǎn)高食味值高堊白類型低68.31%、69.23%和55.45%、47.28%。食味值表現(xiàn)為高產(chǎn)高食味值低堊白、高產(chǎn)高食味值高堊白類型分別比中產(chǎn)低食味值低堊白類型高2.81%、1.01%，差異達(dá)顯著或極顯著水平，其他食味品質(zhì)性狀類型間差異不顯著。篩選出的3種類型的優(yōu)質(zhì)粳稻品種（系）的特征特性主要表現(xiàn)為產(chǎn)量在8.15～13.09 t/hm2，食味值基本上在80分以上，中產(chǎn)低食味值低堊白類型堊白粒率、堊白度平均分別為5.67%和1.64%;高產(chǎn)高食味值低堊白和高產(chǎn)高食味值高堊白類型的水稻基因型可作為優(yōu)質(zhì)食味米選育重要的種質(zhì)資源，中產(chǎn)低食味值低堊白類型水稻基因型有利于提高稻米的商品流通價值。

關(guān)鍵詞：沿黃地區(qū);粳稻;產(chǎn)量;優(yōu)良食味;品種（品系）篩選

中圖分類號： S511.2+20.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）05-0060-08

收稿日期：2021-06-13

基金項目：河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（編號：S2012-04-G01）;河南省科技攻關(guān)計劃 （編號：212102110290）;國家重點研發(fā)計劃（編號：2018YFD0200200）。

作者簡介：殷春淵（1978—），女，河南汝南人，博士，副研究員，主要從事水稻栽培生理研究。E-mail：yinyuan923@126.com。

通信作者：王書玉，研究員，主要從事水稻育種與高產(chǎn)栽培研究。E-mail：hnxxnkysds@126.com。

水稻是我國重要的糧食作物之一，全國約有60%以上的人口以稻米為主食[1]。近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們的生活水平和飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，對稻米優(yōu)良口感的追求不斷提升。國內(nèi)對稻米的需求正由“量”向“質(zhì)”轉(zhuǎn)變，水稻生產(chǎn)目標(biāo)正從高產(chǎn)向高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)雙向目標(biāo)轉(zhuǎn)型[2-3]，發(fā)展優(yōu)質(zhì)稻既能滿足人們生活需要，又能提高農(nóng)戶收入，符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。

當(dāng)前，我國優(yōu)質(zhì)大米需求向好，發(fā)展速度很快，但仍存在稻米品質(zhì)與市場需求不相適應(yīng)的問題，長期缺乏外觀品質(zhì)好、適口性佳的優(yōu)質(zhì)稻米成為制約水稻發(fā)展的關(guān)鍵問題[4]。從水稻種植看，近幾年我國優(yōu)質(zhì)稻種植面積持續(xù)增長，但普通品種的稻谷種植比例依然偏高，每年仍需大量進(jìn)口來穩(wěn)定市場。從大米加工和銷售看，市場上充斥的依然是普通大米，優(yōu)質(zhì)大米比例偏低。如有機(jī)大米產(chǎn)量占比只有1%多點，遠(yuǎn)不能滿足人們對美好生活的需要。稻米品質(zhì)已經(jīng)成為我國水稻優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)高效發(fā)展的核心問題之一，直接關(guān)系到稻米消費市場的提升和水稻產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。然而決定稻米品質(zhì)的關(guān)鍵是品種，好大米一定是好品種種出來的[5]。因此，培育和篩選高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻新品種成為當(dāng)前育種工作的重要目標(biāo)之一。

河南省水稻生產(chǎn)可分為南方和北方兩大稻區(qū)，習(xí)慣劃分為“南秈北粳”。河南沿黃稻區(qū)是北方重要的優(yōu)質(zhì)米產(chǎn)區(qū)，隨著種植制度的改變，該區(qū)粳稻種植面積不足13.3萬hm2，篩選適合該區(qū)種植的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)粳稻新品種成為進(jìn)一步堅持和擴(kuò)大河南省粳稻生產(chǎn)急需解決的關(guān)鍵問題。前人關(guān)于稻米品質(zhì)的研究較多[6-10]，以產(chǎn)量和品質(zhì)性狀篩選出了一些高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的水稻品種[11]，但由于篩選條件單一，很難在不同的栽培環(huán)境下保持原有的品質(zhì)特性，有些品種盡管在高產(chǎn)的同時也能達(dá)到二級或三級米標(biāo)準(zhǔn)，然而在市場上，其適口性較差，高產(chǎn)好看好吃的稻米缺乏，難以獲得消費者認(rèn)可。氮肥是水稻生長最關(guān)鍵也是最敏感的營養(yǎng)元素，關(guān)于氮肥對稻米品質(zhì)的影響研究[12-19]較多，結(jié)果不一。為篩選不同施氮量下產(chǎn)量適中、品質(zhì)相對優(yōu)良的水稻基因型，本研究以生產(chǎn)上主推品種和近年來河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的優(yōu)質(zhì)米品系共32個粳稻品種（系）為材料，設(shè)置了4種施氮水平，根據(jù)不同氮素水平下的產(chǎn)量、稻米食味和稻米外觀品質(zhì)等多指標(biāo)性狀進(jìn)行聚類分析，共篩選出了5種粳稻類型，選用產(chǎn)量性狀突出、品質(zhì)優(yōu)良的高產(chǎn)高食味值低堊白（高產(chǎn)好吃好看）、高產(chǎn)高食味值高堊白（高產(chǎn)好吃相對好看）和中產(chǎn)低食味值低堊白（中產(chǎn)相對好吃好看）3種類型進(jìn)行研究，系統(tǒng)闡明3種類型粳稻品種（系）產(chǎn)量和各品質(zhì)性狀的特征特性及其之間的差異，旨在為河南省高產(chǎn)好吃好看粳稻新品種選育及優(yōu)質(zhì)品種推廣種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以近幾年通過審定的9個優(yōu)質(zhì)粳稻新品種和23個外觀品質(zhì)相對優(yōu)良新品系為試驗材料，品種（系）名稱詳見表1。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2020年在河南省新鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗研發(fā)基地（113.52°E、35.18°N）進(jìn)行，土質(zhì)為中壤土，地力中等、平衡，前茬為小麥。土壤pH值為814，有機(jī)質(zhì)含量 6.52%、水解氮含量56.73 mg/kg、速效磷含量53.2 mg/kg、速效鉀含量169.74 mg/kg。水稻灌漿期（8月底至10月中上旬）月平均氣溫維持在16.5～23.9 ℃，月平均光照時數(shù)為120～200 h。

試驗設(shè)4個氮肥水平，即0、180、225、270 kg/hm2（分別用N0、N1、N2、N3表示），采用裂區(qū)試驗設(shè)計，以施氮水平為主區(qū)（面積192 m2），品種為副區(qū)（面積6 m2），重復(fù)2次，小區(qū)間用包膜的泥田埂隔離防串水串肥。試驗于5月6日育秧，6月12日插秧，栽插密度22.2萬穴/hm2（行株距為30 cm×15 cm），每穴2～3苗栽插。氮肥施用量為基肥 ∶分蘗肥 ∶穗肥=2.5 ∶2.5 ∶5.0，基肥于整地時施入，分蘗肥于移栽后7 d施入，穗肥于倒4、倒2葉露尖時2次等量施入，磷肥（P2O5）和鉀肥（KCl）各 120 kg/hm2 作基肥一次性施入。水分管理及病蟲害防治等相關(guān)栽培措施均按照高產(chǎn)栽培要求進(jìn)行。

1.3 測定內(nèi)容和方法

1.3.1 產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

成熟期每小區(qū)調(diào)查3行每行10穴的有效穗數(shù)，取具有平均有效穗數(shù)的穴數(shù)5穴，以備理論產(chǎn)量的測定。成熟期每小區(qū)收取50穴，脫粒、曬干稱質(zhì)量，以測定實際產(chǎn)量。

1.3.2 稻米加工品質(zhì)測定

水稻收獲后保存2個月，待稻米品質(zhì)穩(wěn)定后，用JDMZ100礱谷機(jī)（北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司）測定稻米的糙米率、精米率和整精米率，稱取150 g稻谷放入礱谷機(jī)內(nèi)出糙，稱取糙米質(zhì)量，然后把糙米再次倒入礱谷機(jī)內(nèi)出精，稱取精米質(zhì)量，最后把精米中的碎米剔除稱取整精米的質(zhì)量。用以下公式計算糙米率、精米率和整精米率。

糙米率=糙米質(zhì)量/稻谷質(zhì)量×100%;

精米率=精米質(zhì)量/稻谷質(zhì)量×100%;

整精米率=整精米質(zhì)量/稻谷質(zhì)量×100%。

1.3.3 稻米外觀品質(zhì)的測定

用SC-E稻米外觀品質(zhì)檢測儀（杭州萬深檢測科技有限公司）測定稻米的外觀品質(zhì)。稱取30 g整精米待測樣品，把待測樣品用網(wǎng)狀篩子均勻平鋪好，然后平移到SC-E平板上，合上儀器進(jìn)行掃描，用SC-E配套的電腦軟件分析稻米的堊白粒率、堊白度及透明度。

1.3.4 稻米食味品質(zhì)的測定

用JSWL 200米粒食味計（北京東孚久恒儀器技術(shù)有限公司）測定稻米的食味品質(zhì)。先把整精米裝入測定杯中，體積為250 mL;把杯中米倒入測量盒測定稻米直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量和食味值，每個樣品重復(fù)測定3次取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（第3版）進(jìn)行統(tǒng)計分析，Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計算和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 產(chǎn)量和品質(zhì)性狀在不同氮肥處理下的差異

從表2可以看出，隨著施氮量的增加水稻產(chǎn)量呈先增加后降低的趨勢，施氮處理與不施氮處理差異達(dá)極顯著水平。食味值、堊白粒率和堊白度基本表現(xiàn)為隨著施氮量的增加而降低，即不施氮處理稻米的食味值較高，但外觀品質(zhì)較差，隨著施氮量的增加，稻米的外觀品質(zhì)有所提高。從處理間的差異可以看出，食味值處理間差異達(dá)顯著或極顯著水平，堊白粒率和堊白度處理間差異不顯著。從不同性狀的變異系數(shù)可以看出，不同品種的食味值在同一氮肥水平下的變異均較小，平均為2.60%，最大值與最小值相差較小;堊白粒率和堊白度品種間的變異系數(shù)較大，平均分別為86.41%和93.80%，最大值與最小值之間的變幅較大，其最大變幅為4742;產(chǎn)量變異系數(shù)居中，不同處理變異幅度為11.62%～17.12%。由此說明不同基因型水稻在不同氮肥處理下產(chǎn)量、品質(zhì)均存在較大差異，其中外觀品質(zhì)不同基因型間差異較大。

2.2 不同品種（系）產(chǎn)量和品質(zhì)性狀在不同氮肥處理下的聚類分析

以水稻產(chǎn)量、稻米食味值、堊白粒率和堊白度為指標(biāo)，采用卡方距離和離差平方和法對32個水稻基因型在不同氮肥水平下進(jìn)行聚類分析（圖1）。從聚類分析結(jié)果可以看出，32個水稻基因型在每種氮肥水平下總體可分為5大類型，即高產(chǎn)高食味值低堊白、高產(chǎn)高食味值高堊白、中產(chǎn)低食味值低堊白、低產(chǎn)低食味值低堊白、低產(chǎn)低食味值高堊白。在以上5種類型中篩選出適合生產(chǎn)實際、市場需求并且具有一定生產(chǎn)應(yīng)用前景的高產(chǎn)高食味值低堊白、高產(chǎn)高食味值高堊白、中產(chǎn)低食味值低堊白3種類型，再從3種類型中篩選出在4種氮肥水平下同屬于一類的水稻基因型。最終篩選出了高產(chǎn)高食味值低堊白類型水稻基因型有9個（品種代號為2、4、6、8、9、10、23、25、31），高產(chǎn)高食味值高堊白類型水稻基因型有3個（品種代號為14、26、27），中產(chǎn)低食味值低堊白類型水稻基因型有7個（品種代號為5、21、22、24、28、29、32）。對每個篩選類型的水稻基因型的產(chǎn)量及其構(gòu)成、稻米品質(zhì)進(jìn)行深入分析，以明確不同類型水稻基因型產(chǎn)量、食味和外觀品質(zhì)的特征特性，為高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)稻育種提供參考。

2.3 不同類型粳稻品種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素差異

由表3可知，3種類型水稻產(chǎn)量表現(xiàn)為高產(chǎn)高食味值低堊白>高產(chǎn)高食味值高堊白>中產(chǎn)低食味值低堊白，且高產(chǎn)類型極顯著高于中產(chǎn)類型，平均比中產(chǎn)類型分別高21.46%和19.82%。著粒密度、穗數(shù)和千粒質(zhì)量高產(chǎn)類型與中產(chǎn)類型差異不顯著，但基本上均高于中產(chǎn)類型。穗粒數(shù)表現(xiàn)為高產(chǎn)類型高于中產(chǎn)類型，平均比中產(chǎn)類型高15.32%和24.85%（達(dá)顯著水平）。結(jié)實率表現(xiàn)為高產(chǎn)高食味值高堊白類型與其他2種類型差異達(dá)極顯著水平，平均分別比高產(chǎn)高食味值低堊白類型和中產(chǎn)低食味值低堊白類型低8.02%和7.93%。

2.4 不同類型粳稻品種加工和外觀品質(zhì)的差異

從表4可以看出，水稻加工品質(zhì)的糙米率、精米率和整精米率3種類型間差異不顯著，變異系數(shù)較小，其中糙米率表現(xiàn)為高產(chǎn)類型高于中產(chǎn)類型，精米率和整精米率則表現(xiàn)為中產(chǎn)類型高于高產(chǎn)類型。稻米長寬比表現(xiàn)為中產(chǎn)類型高于高產(chǎn)類型，差異不顯著。透明度等級表現(xiàn)為中產(chǎn)低食味值低堊白<高產(chǎn)高食味值低堊白<高產(chǎn)高食味值高堊白，個別類型間差異達(dá)顯著水平，即低堊白類型稻米較高堊白類型稻米晶瑩剔透，從變異系數(shù)來看品種間差異較大，最大變異系數(shù)達(dá)65.47%。堊白粒率、堊白度3種類型水稻間的差異基本上達(dá)顯著或極顯著水平，表現(xiàn)為低堊白類型極顯著低于高堊白類型，其中中產(chǎn)低食味值低堊白類型和高產(chǎn)高食味值低堊白類型的堊白粒率分別比高產(chǎn)高食味值高堊白類型低68.31%、55.45%，堊白度分別低69.23%、4728%。這說明，3種類型水稻不存在加工品質(zhì)的差異，高產(chǎn)好吃的大米有時外觀品質(zhì)較差，中產(chǎn)不太適口的大米則外觀晶瑩剔透，外觀品質(zhì)較好，也具有一定的商品流通價值。一般高產(chǎn)高食味值低堊白的水稻品種是理想的育種目標(biāo)。

2.5 不同類型粳稻品種食味品質(zhì)的差異

從表5可以看出，高產(chǎn)高食味值類型的粳稻食味值顯著或極顯著高于中產(chǎn)低食味值類型的食味值，其中高產(chǎn)高食味值低堊白、高產(chǎn)高食味值高堊白類型分別比中產(chǎn)低食味值低堊白類型的稻米食味值高2.81%、1.01%。蛋白質(zhì)、水分和直鏈淀粉含量3種粳稻類型間差異不顯著。從品種間變異系數(shù)可以看出，食味值變異較小，直鏈淀粉含量品種間變異較大，3種類型水稻進(jìn)行比較基本表現(xiàn)為高產(chǎn)高食味值低堊白類型各品質(zhì)性狀的變異系數(shù)較小，說明該類型水稻基因型普遍具有食味佳的特性。

3 討論與結(jié)論

水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)永遠(yuǎn)是水稻生產(chǎn)的主題[20]。但是，近年來隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，逐漸由“吃飽”向“吃好”轉(zhuǎn)變，市場對中高端大米的消費需求旺盛，尤其是對優(yōu)質(zhì)食味稻米的需求迫切，稻米品質(zhì)逐漸受到人們的重視[21-22]。然而，由于稻米品質(zhì)與市場需求存在較大的差距，優(yōu)質(zhì)食味稻米的需求旺盛但供給嚴(yán)重不足。因此培育和篩選產(chǎn)量適中、外觀品質(zhì)好、食味佳的水稻品種是當(dāng)前水稻育種的重要目標(biāo)，也是滿足當(dāng)下社會需求的緊要任務(wù)[23]。

稻米品質(zhì)主要包括加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)、食味品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)等[24]，不同消費者對稻米品質(zhì)有不同的要求，稻米經(jīng)營者則注重從外觀、氣味、口感等方面進(jìn)行評價;對廣大民眾而言，食味品質(zhì)是否優(yōu)良，具體反映在好不好吃;而對于水稻育種科技人員則要兼顧高產(chǎn)好吃又好看[25-26]。群體不同對不同類型的稻米需求不同。鑒于此，本研究是以氮素調(diào)控為研究手段，通過設(shè)置不同濃度的氮素水平，在每種氮素水平下均以產(chǎn)量、稻米食味值、堊白粒率和堊白度為變量進(jìn)行聚類分析，對河南沿黃32個主推品種和優(yōu)質(zhì)米品系進(jìn)行篩選，共篩選出了5種不同的水稻類型，選用生產(chǎn)實用性強(qiáng)、市場前景大的高產(chǎn)高食味值低堊白（高產(chǎn)好吃好看）、高產(chǎn)高食味值高堊白（高產(chǎn)好吃相對好看）和中產(chǎn)低食味值低堊白（中產(chǎn)相對好吃好看）3種類型的水稻基因型，這種篩選類型與前人優(yōu)質(zhì)品種篩選分類結(jié)果[27]基本相同。

本研究表明，2種高產(chǎn)類型產(chǎn)量比低產(chǎn)類型分別高21.49%和19.82%，產(chǎn)量結(jié)構(gòu)以穗粒數(shù)和結(jié)實率類型間差異較大;加工品質(zhì)的糙米率、精米率和整精米率3種類型間差異不顯著，說明篩選的3種優(yōu)質(zhì)米類型均具有較高的加工品質(zhì)，糙米率平均達(dá)80%以上，精米率平均達(dá)70%以上，整精米率達(dá)65%以上。在稻米外觀品質(zhì)方面，低堊白類型堊白粒率和堊白度顯著低于高產(chǎn)高堊白類型，平均比高堊白類型低68.31%、55.45%和69.23%、4728%。食味值在3種類型間差異達(dá)顯著或極顯著水平。這說明，高產(chǎn)高食味值高堊白和中產(chǎn)低食味值低堊白水稻基因型相對于高產(chǎn)高食味值低堊白水稻基因型個別性狀略差，但高產(chǎn)高食味值高堊白水稻類型對于優(yōu)質(zhì)食味米育種具有重要的利用價值，可作為重要的種質(zhì)材料;中產(chǎn)低食味值低堊白水稻基因型有利于提高稻米的商品流通價值，也具有一定的市場應(yīng)用前景;高產(chǎn)高食味值低堊白水稻基因型是優(yōu)質(zhì)稻育種的終極目標(biāo)。本研究主要從水稻產(chǎn)量、外觀和食味品質(zhì)進(jìn)行篩選研究，篩選出的相對優(yōu)質(zhì)的水稻品種（系）可供生產(chǎn)上應(yīng)用。未來，我們不僅要解決吃得飽和吃得好的問題，而且還要為后代的健康營養(yǎng)著想，去深度研究稻米各品質(zhì)性狀之間的關(guān)系。關(guān)于3種類型粳稻在不同氮素水平下不同氨基酸含量、不同蛋白質(zhì)含量等營養(yǎng)指標(biāo)的測定有待于進(jìn)一步研究。

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