张彦波,肖磊,董策,张希太

（邯郸市农业科学院,河北邯郸056001）

利用农艺措施调控香稻香气及品质的研究进展

张彦波,肖磊,董策,张希太

（邯郸市农业科学院,河北邯郸056001）

香稻因含有2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）可发出清新的香气,且有着优良的品质,受到世人所青睐.通过农艺措施的调整,可改善香稻香气及品质,满足社会所需.为给香稻的生产及田间管理提供参考依据,从播期、密度、肥水运筹、增香剂调控及超声波技术等方面阐述了香稻香气及品质改善的途径.

农艺措施；香稻；香气；品质；研究进展

水稻是我国重要的粮食作物,在我国约有65%以上的人口以稻米为食.随着温饱问题的逐渐解决,人们在吃饱的基础上,开始追求吃好的问题[1].

香稻,又称香米,是水稻中的上等佳品.因其富含多种氨基酸、蛋白质及微量元素,且具有清新的香味而备受社会青睐.有研究证明,香气的发出主要因香米含有2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）的缘故[2],而脯氨酸是2-AP的前体物质,其次为鸟氨酸和谷氨酸.它们为2-AP的合成提供氮源,影响着香稻香气的含量[3-5].进一步研究还发现,2-AP除了受遗传因素影响外,还与气候条件、农艺措施等因素密切相关,农艺措施的改变会引起香稻品质发生相应的变化[6-13].近年来,有不少学者对农艺措施调控香稻香气及品质的研究产生了兴趣,多集中在播种期、密度、肥水运筹及微量元素的研究方面.本文在前人研究的基础上,阐述了香稻香气及品质的调控途径,以期为香稻生产及田间管理提供参考.

1 农艺措施对香稻香气及品质的影响

1.1 播种期对香稻香气及品质的影响

播种期是作物播种的时间,不同播种期会引起水稻生育进程不同,对光温资源利用存在差异,影响水稻品质[7-10].研究表明,在3月5日至3月25日不同播种时间,播种期在3月10日时,香稻2-AP含量最高.其中,桂香占与农香18的2-AP含量分别达24.35和11.67 ng/g.进一步研究发现,播种期适当推迟能提高香稻精米率,而蒸煮食味品质表现出降低现象[6].

1.2 种植密度对香稻香气及品质的影响

种植密度可通过协调作物的受光透风状况而调控水稻的生长发育,进而影响品质的形成.研究表明,种植密度能显著影响杂交香稻泸优明占的胶稠度,且随种植密度的增加而改善[11].胶稠度能间接地反映稻米蒸煮的食味品质[12],这说明通过种植密度的调整可改善稻米的蒸煮食味品质.

1.3 氮、钾肥对香稻香气及品质的影响

氮、钾元素是植物生长的必需养分,对香稻品质及香气的形成起着重要作用.研究表明,施用钾肥能提高香稻游离脯氨酸含量及脯氨酸脱氢酶活性,进而促使糙米2-AP含量增加,增幅达10.70%～67.65%.此外,钾肥还可降低垩白粒率和垩白度,提高蛋白质及直链淀粉含量,但对稻米加工品质影响较小.综合考虑,以香气及品质为目的的香稻生产,钾肥适宜用量为112.5～187.5 kg/hm2[13].钟群和唐湘如[14]研究了不同时期氮肥施用量对常规香稻桂香占和美香占香气的影响,发现氮肥能使桂香占与美香占的游离脯氨酸含量增加,进而使其糙米2-AP含量提高.此外,随着氮肥水平的提高,香稻整精米率也得到了改善[15].

1.4 微量元素对香稻香气及品质的影响

微量元素是一类在植物体中含量极少,但对其生命活动起着重要调节作用的物质.通过外施微量元素可以调控香稻的生理特性,进而影响香稻香气及品质[16-17].采用外施镧肥及锌肥的方式均能提高不同香稻品种的糙米香气含量.其中,以基施180 mg/kg LaCl3的糙米香气含量最高,而氯化锌施用量以80～120 mg/kg为宜[16-22].经镧肥处理后香稻的外观品质得到改造,垩白粒率、垩白大小及垩白度均降低[22].此外,经锌肥处理后香稻品种桂香占与培杂软香的糙米率、整精米率及直链淀粉含量得到提高,但稻米的胶稠度降低[23].对于微量元素铁,运用基施和喷施的方式可显著降低培杂软香的垩白度[16].

微量元素不但对植物起着重要的调节作用,在维持人体的健康方面也发挥着重要作用,如果缺乏将会出现贫血、免疫功能低下及智力发育迟缓等病变[24].通过叶面施肥能有效提高稻米中微量元素的含量[25].于抽穗期、抽穗后7 d以及抽穗后14 d分3次叶面喷施锌、锌和镁、锌与镁及钾以及锌与镁、钾、铁、锰、铜、钴、钼、硼等营养元素,均可显著提高香米中所补施营养元素含量[25].此外,在土壤中补施锰、铜、锌及钼等养分,可协调平衡其他养分,给香稻优质生产创造良好的土壤环境[26].

1.5 水分对香稻香气及品质的调节作用

水分是植物生长过程中的重要因子之一,可调控香稻的生长发育状况,从而影响香稻香气及品质[27].于分蘖期、孕穗期对香稻品种桂香占和美香占进行控水管理,使土壤水势维持在0～（-25±5）kPa可显著增加籽粒游离脯氨酸含量,从而提高香稻糙米的香气成分[27-28].值得注意的是,过度水分胁迫会影响水稻后期生理活性,导致香稻2-AP的合成与积累减少[27].田华等[29]研究了轻度控水灌溉处理条件下香稻桂香占与培杂软香香气及品质变化,发现土壤水势维持在-5～-20 kPa时可显著提高香稻糙米香气含量.其中,桂香占的糙米率和培杂软香的整精米率也得到了较大提高,这有助于改善香稻稻米的外观及蒸煮品质.此外,在灌浆成熟期适当减少土壤水分含量有利于香稻香味表达与积累[30-31],且经浅水灌溉处理香稻的籽粒脯氨酸含量在灌浆中期能得到提高,进而增加香稻糙米的香气含量[32].

1.6 氮水互作对香稻香气及品质的影响

李艳红等[33]研究了水氮互作下香稻品种农香18、Basmati 385和云粳优14的香气及品质状况,结果表明水氮互作可影响糙米2-AP的含量.适当水分胁迫（轻度落干,低限土壤水势为-20 kPa）与施用适量的分蘖肥（60 kg/hm2）可显著提高糙米2-AP含量.在以上互作条件下,农香18、Basmati385及云粳优14的糙米香气含量均达到最高,分别为17.69、30.60和23.15 ng/g.

2 外施增香剂及超声波处理的效果

根据香稻的营养需求规律,将不同元素配成增香剂,在常规香稻品种桂香占的齐穗期进行喷施可引起籽粒脯氨酸的含量增加,并使齐穗后20 d籽粒鸟氨酸转氨酶的活性有所升高,从而有利于糙米2-AP的转化,使稻米香气的含量提高[34].此外,黄忠林等[35]研究增香集成技术在香稻香气调控中的作用时发现,在香稻专用肥与少水灌溉的基础上,于香稻的齐穗期外施3 kg/hm2的增香剂可引起叶片游离脯氨酸含量及脯氨酸氧化酶活性升高,促进叶片2-AP的合成与积累,并利于其转运至籽粒.同时,香稻籽粒中的游离脯氨酸含量及脯氨酸氧化酶活性也有所升高,最终刺激了籽粒中2-AP的合成与积累,进而提高了香稻的香气含量.

超声波是一种频率高于20 000 Hz的声波,它具有方向性好、穿透能力强等特点,广泛应用于医学、军事及工业等领域.近年来,随着超声波技术的发展,在农业方面也开始了尝试性的应用.用超声波处理常规香稻农香18与美香占的干种子（频率为20～40 kHz,处理30 min）,可促使香稻2-AP含量增加,进而提高糙米的香气含量[36].

3 结语

香稻因其品质优良且具有清新香气而备受世人喜爱,本文综述了农艺措施调控香稻香气及品质的研究进展.分析表明,通过调整播种期及种植密度、合理运用肥水运筹、利用农业新技术超声波以及外施微量元素均可调控香稻香气、品质.且补施微量元素可提高香稻稻米中相应元素的含量,从而通过饮食香米可满足人类机体对微量元素的需要.

硒（Se）是一种微量元素,具有预防癌症、抗御肿瘤及延缓衰老的效果[37].由于人体内缺乏长期贮藏硒的器官,人类所需的硒应不断通过饮食而得到.利用外施硒盐方式可引起水稻糙米中含硒量明显提高[38],实现人类通过饮食补充硒的目的.香稻作为水稻中的珍品,有关硒调控香稻香气及品质的研究目前鲜见报道,今后应重点开展微量元素硒调控香稻品质的效果研究.

[1]田华,刘博,段美洋,等.氮磷钾硅肥对香稻桂香占产量及品质的影响[J].华北农学报,2009,24（2）：190-195.

[2]Buttery R G,Ling L C,Juliano B O,et al.Cooked rice aroma and 2-acety-1-pyrroline[J].Journal of Agricultural&Food Chemistry, 2002,31（4）：823-826.

[3]Tadashi Y,Huong N T T,Hideo I.Precursors of 2-acety-l-1-pyrroline,a potent flavor compound of an aromatic rice variety[J]. Journal of Agricultural&Food Chemistry,2002,50（7）：2001-2004.

[4]Romanczyk L J,Mcclelland C A,Post L S,et al.Formation of 2-acety-1-pyrro-line by several Bacillus cereus strains isolated from cocoa fermentation boxes[J].Journal of Agricultural&Food Chemistry,1995,43（2）：469-475.

[5]Thimmaraju R,Bhagyalakshmi N,Narayan M S,et al.In vitro culture of Pandanus amaryllifolius and enhancement of 2-acety-l-1-pyrroline,the major flavouring compound of aromatic rice,by precursor feeding of L-proline[J].Journal of the Science of Food&Agriculture,2005,85（15）：2527-2534.

[6]杨晓娟,唐湘如,闻祥成,等.播种期对早季香稻香气形成、品质及产量的影响[J].华北农学报,2014,29（3）：128-135.

[7]邓飞,王丽,刘利,等.不同生态条件下栽培方式对水稻干物质生产和产量的影响[J].作物学报,2012,38（10）：1930-1942.

[8]熊圣国.播种期对直播水稻产量与品质的影响[J].安徽农学通报,2012,18（22）：21-23.

[9]CHEN C,HUANGJ,ZHU L,et al.Varietal difference in the response of rice chalkiness to temperature during ripening phase across different sowing dates[J].Field Crops Research,2013,151：85-91.

[10]Khalifa A A.Physiological evaluation of some hybrid rice varieties under different sowing dates[J].Australian Journal of Crop Science,2009,3（3）：178-183.

[11]DENG Z,HUANG X,RAO M,et al.Optimization model of the effects of transplanting density,nitrogen and potassium fertilization on yield and quality of an aromatic hybrid rice“Luyoumingzhan”[J].Agricultural Science&Technology,2015,16（1）：82-87.

[12]吴殿星,舒庆尧,夏英武.利用RVA谱快速鉴定不同表观直链淀粉含量早籼稻的淀粉粘滞特性[J].中国水稻科学, 2001,15（1）：57-59.

[13]肖立中,潘圣刚,聂俊,等.钾肥对香稻香气及稻米品质的影响[J].西南农业学报,2014,27（3）：1147-1153.

[14]钟群,唐湘如.氮肥施用对香稻香气含量的影响及其机理[J].广东农业科学,2014（4）：85-87.

[15]田华,唐正明,段美洋,等.氮磷钾硅肥对香稻培杂软香产量及品质的影响[J].中国农学通报,2008,24（12）：499-504.

[16]唐湘如,吴密.施用锌、铁、镧肥对香稻糙米香气和剑叶脯氨酸含量的影响[J].杂交水稻,2006,21（6）：69-72.

[17]肖迪,黄锦霞,唐湘如.施用镧肥对培杂软香香气和稻米品质的影响[J].杂交水稻,2011,26（1）：65-68.

[18]唐湘如,吴密.施用锌、铁、镧肥对香稻米质和产量的影响[J].杂交水稻,2007,22（2）：69-72.

[19]肖迪,黄锦霞,唐湘如,等.镧对香稻糙米香气的影响及其机理研究[J].西南农业学报,2009,22（2）：364-367.

[20]黄锦霞,肖迪,段美洋,等.不同锌肥施用量对香稻产量和糙米香气含量的影响[J].华北农学报,2008,23（S1）：290-292.

[21]肖迪,黄锦霞,段美洋,等.不同镧肥施用量对香稻产量及糙米香气含量的影响[J].华南农业大学学报,2010,31（1）：115-116.

[22]肖迪,黄锦霞,唐湘如.镧肥对水稻香气和产量品质的影响[J].嘉应学院学报：自然科学版,2010,28（5）：67-70.

[23]黄锦霞,肖迪,唐湘如.施锌对香稻产量、香气和品质的影响[J].耕作与栽培,2010（3）：5-7.

[24]钟秀倩,钟俊辉.微量元素与人体健康[J].现代预防医学,2007,34（1）：61-63.

[25]徐振江,肖立中,刘洪,等.锌与不同营养元素配施对香稻营养品质和产量的影响[J].广东农业科学,2012（1）：21-24.

[26]郑传刚.微量元素对香稻产量和稻米品质的影响[J].石河子大学学报：自然科学版,2005,23（4）：461-463.

[27]王培,唐湘如,田华,等.孕穗期水分灌溉处理对香稻香气及生理特性的影响[J].广东农业科学,2013（8）：1-3.

[28]王培,肖立中,唐湘如,等.分蘖期水分对香稻香气及生理特性的影响[J].灌溉排水学报,2013,32（1）：103-105.

[29]田华,潘圣刚,段美洋,等.水分对香稻香气及品质和产量的影响[J].灌溉排水学报,2014,33（3）：130-132,140.

[30]Paramita B,Singhal R S,Kulkarni P R.Basmati rice：a review[J].International Journal of Food Science&Technology,2002,37（1）：1-12.

[31]谢黎虹,段斌伍,孙成效.泰国的香稻[J].中国农业信息,2004（8）：16-17.

[32]田卡,唐湘如,段美洋,等.灌浆成熟期水分对香稻香气及生理特性的影响[J].灌溉排水学报,2010,29（6）：91-93.

[33]李艳红,唐湘如,潘圣刚,等.分蘖期水氮互作对香稻香气、产量及稻米品质的影响[J].华北农学报,2014,29（1）：159-164.

[34]段美洋,黎国喜,田华,等.增香剂对香稻香气和生理特性的影响[J].华南农业大学学报,2009,30（3）：1-3.

[35]黄忠林,唐湘如,王玉良,等.增香栽培对香稻香气和产量的影响及其相关生理机制[J].中国农业科学,2012,45（6）：1054-1065.

[36]刘琪,唐湘如,潘圣刚,等.超声波处理种子和基肥施锌对香稻产量、糙米香气的影响[J].西南农业学报,2014,27（4）：1551-1555.

[37]张联合,郁飞燕,苗艳芳.Se在人和动物健康上的研究[J].安徽农业科学,2007,35（21）：6688-6690.

[38]张雪林,姚鼎汉.水网地区水稻土的含硒量及根外施硒对糙米硒含量的影响[J].土壤学报,2000,37（2）：242-249.

（责任编辑：邓天福）

Research progress on regulating aromatic rice aroma and quality by agronomic measures

ZHANG Yanbo,XIAO Lei,DONG Ce,ZHANG Xitai
（Handan Academy of Agricultural Sciences,Handan 056001,China）

Aromatic rice has excellent quality and fresh aroma because it contains 2-acety-1-pyrroline,favored by the world.The use of agronomic measures can improve the aroma and quality of fragrant rice,to meet the needs of the world.The way to improve the aroma and quality of aromatic rice was reviewed from the aspects of sowing date, density,watering and nitrogen-dressing,aroma regulator regulation and ultrasonic wave technology and so on in order to provide reference for the production and management of aromatic rice.

agronomic measures;aromatic rice;aroma;quality;research progress

S511

A

1008-7516（2016）01-0001-04

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.01.001

2015-11-10

邯郸市科技发展计划项目(1422101027-11)

张彦波(1982―),男,河北武安人,硕士,助理研究员.主要从事农业生物技术及小麦育种研究.