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淮北地区钵苗机插偏迟熟软米粳稻产量形成和品质特征

2021-01-07葛梦婕周冬冬方书亮周年兵刘忠红周耘

江苏农业科学 2021年24期
关键词:产量

葛梦婕 周冬冬 方书亮 周年兵 刘忠红 周耘

摘要:为进一步挖掘淮北地区偏迟熟软米粳稻产量和品質潜力,以迟熟中粳稻南粳9108和扬农香28为试验材料,在淮安市稻麦示范基地开展钵苗机插和毯苗机插(CK)2种机插方式水稻高产优质栽培技术研究,并系统比较2种机械移栽方式下偏迟熟优质软米粳稻的产量形成及稻米品质特征。结果表明,与CK相比,钵苗机插偏迟熟软米粳稻成熟期提早4 d左右,全生育期延长6 d左右,群体茎蘖数增降更平稳,成穗率约为75%,中后期干物质积累量较高,最终实产高出5.57%~8.44%。相比常规毯苗机插方式,钵苗机插改善了当地偏迟熟软米粳稻稻米加工品质,外观品质变差,直链淀粉含量降低3.43%~12.50%,蛋白质含量和胶稠度分别提高了4.54%~4.95%和2.02%~2.08%,钵苗机插可提升稻米营养和食味品质,并可优化水稻淀粉RVA谱,稻米蒸煮食味品质更佳。表明钵苗机插稻通过培育长秧龄壮秧延长偏迟熟软米粳稻生育期,可充分利用当地水稻季温光资源,熟期提早、增产提质的效果较为明显,可进一步推广应用。

关键词:软米粳稻;钵苗机插;毯苗机插;产量;稻米品质

中图分类号:S511.2+20.4 文献标志码: A

文章编号:1002-1302(2021)24-0095-05

收稿日期:2021-04-14

基金项目:江苏现代农业产业技术体系建设项目[编号:JATS(2018)110、JATS(2019)187];江苏省333工程(编号:BRA2019218);淮安市“533英才工程” (编号:HAA201757)。

作者简介:葛梦婕( 1989—),女,江苏南通人,硕士,农艺师,主要从事农业技术研究与推广。 E-mail:849338883@qq.com。

水稻钵苗机插采用配套秧盘和播种机培育带蘖壮秧,并按一定株行距有序无植伤地移栽于大田,一定程度上实现带土壮秧机械化精确摆栽,该技术的推广应用一定程度上解决了常规毯苗机插部分技术瓶颈问题,在全国各稻区应用均表现出一定的增产效果[1]。软米是直链淀粉含量介于 2%~15%的新型稻米品种,由于其直链淀粉含量低,软米具有口感好、食味佳等优点,一直深受南方人的欢迎[2]。近些年,育种家们新育成的软米粳稻品种在淮北地区种植面积逐年扩大[3],不仅满足了当地人对优质食味粳型软米的需求,也推动了当地优质稻米产业的发展,提升了水稻种植收益。当前该区域偏迟熟粳稻种植主要是采用常规毯苗机插技术,但常规毯苗机插和偏迟熟软米粳稻的结合常带来熟期迟、产量和品质潜力受限等问题,为此,本研究选用当地偏迟熟软米粳稻品种南粳9108和扬农香28为试验材料,采用钵苗机插和常规毯苗机插(CK)2种栽培方式,系统比较研究2种栽培方式下偏迟熟软米粳稻产量形成和稻米品质差异,以期为当地偏迟熟软米粳稻高产优质高效栽培技术推广和应用提供科学借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地点与材料

试验于2019年在江苏省淮安市稻麦综合示范基地进行,基地位于淮北地区,属于北温带半湿润季风气候区,年平均温度约为14.5 ℃,年日照时数为2 172 h,年降水量约为1 000 mm,无霜期220 d左右。试验地前茬为小麦,产量约为505.6 kg/667 m2,麦茬秸秆全量还田。土壤地力中等,土壤类型属淤泥质土,0~20 cm土层含有机质20.19 g/kg、全氮1.33 g/kg、速效磷60.11 mg/kg、速效钾98.17 mg/kg。

试验材料为迟熟中粳南粳9108,由江苏省农业科学院育成提供,迟熟中粳扬农香28(审定前名为扬农产28),由扬州大学和江苏神农大丰种业科技有限公司联合育成提供,2个品种均为软米品种。

1.2 试验设计

试验采用裂区设计,机械种植方式为主区,水稻品种为裂区,小区间用塑料薄膜包埂隔离,保证单独肥水管理。每个小区面积为180 m2,重复3次。钵苗机插采用448钵孔状硬盘育秧。于5月16日播种,每孔播种4粒,于6月17日采用钵苗摆栽机移栽,叶龄为4.4~4.8龄,单株带蘖0.4~0.6个,栽插行株距为33.0 cm×12.0 cm。毯苗机插采用塑料软盘育秧,于5月27日播种,每盘播干种 125 g,旱育壮秧。同样于6月17日采用常规毯苗插秧机械移栽,叶龄3.1~3.3龄,栽插行株距为 30.0 cm×12.0 cm,移栽后定苗至每穴3~4苗。

2种机械移栽软米粳稻大田的施氮量均为 18 kg/667 m2,基肥 ∶分蘖肥 ∶穗肥质量比为 3 ∶3 ∶4,促蘖肥分别于栽后7、12 d分2次等量施用,穗肥于倒4叶期和倒3叶期分2次等量施用。磷肥一次性基施,总施P2O5 10 kg/667 m2 。钾肥分别在整地前和穗分化时期等量施入,总施K2O 10 kg/667 m2。水分管理及病虫草害防治按照高产栽培要求实施。

1.3 测定内容与分析方法

1.3.1 产量 在水稻成熟期,每个小区普查50穴,测定有效穗数;同时,根据普查结果每个小区取5穴,调查穗粒数、实粒数和千粒质量,并计算理论产量,各小区收10 m2测实产。

1.3.2 茎蘖动态 各处理,每个小区定点10穴作为1个观察点,分别在有效分蘖临界叶龄(N-n)期、拔节期、抽穗期和成熟期考察群体茎蘖数。

1.3.3 叶面积、干物质 于(N-n)期、拔节期、抽穗期和成熟期每个处理取代表性植株3穴,采用长宽系数法测定叶面积,所有样本于105 ℃杀青 30 min,80 ℃烘箱烘至恒质量后,测定大田干物质量。

1.3.4 稻米品质 收获各小区水稻后脱粒、风干,用NP-4350型风选机风选,混匀取样3份,样品质量为130.0 g,参照GB/T 17891—1999《优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、垩白米率、垩白面积、垩白度、透明度、胶稠度等。

1.3.5 直链淀粉含量 参照徐栋等的方法[4],采用碘比色法测定直链淀粉含量。

1.3.6 蛋白质含量 采用FOSS 1241近红外谷物分析仪(瑞典FOSS TECATOR公司)测定精米的蛋白质含量。

1.3.7 食味值 采用STA1A米饭食味计(佐竹亚州股份有限公司) 自动测定米饭的气味、味道、口感的评分和综合食味评分值。

1.3.8 淀粉黏滞性谱(RVA谱) 采用Super 3型快速黏度分析仪(RVA,澳大利亚Newport Scientific公司)测定淀粉谱黏滞特性,用配套软件TWC分析。RVA 谱特征值包括峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值(峰值黏度-热浆黏度)、消减值(最终黏度-峰值黏度)、峰值黏度时间和糊化温度等。

1.4 数据计算与统计分析

采用Microsoft Excel 2013处理数据,运用DPS软件进行相关统计分析。

2 结果与分析

2.1 主要生育期

由表1可知,2个品种的毯苗机插方式水稻主要生育期、全生育期均明显缩短。与钵苗机插方式相比,毯苗机插的拔节期、抽穗期、成熟期分别推迟 7~8、5、4~5 d,全生育期天数缩短6 d,进一步分析可知,2个品种水稻全生育期的缩短主要是播种至拔节、拔节至抽穗阶段天数的减少,减少2~3 d,而抽穗至成熟的天数均减少1 d。说明钵苗机插方式长秧龄栽插,可延长水稻的营养生长期和营养生长与生殖生长共生期。

2.2 产量及构成

分析2种机插方式偏迟熟软米粳稻产量及构成(表2)可知,钵苗机插方式水稻实际产量较毯苗机插高5.57%~8.44%,差异显著。分析钵苗机插方式产量高的原因,虽然钵苗机插方式水稻穗数显著低于毯苗机插,但每穗粒数显著高于毯苗机插,高5.00%~8.02%,2种机插方式水稻的群体颖花量差异较小,钵苗机插水稻较大穗型弥补了穗数不足的缺陷,但钵苗机插方式的结实率和千粒质量均显著高于毯苗机插方式,最终钵苗机插方式水稻的实际产量显著高于毯苗机插方式。

2.3 群体茎蘖动态

由于2种机插方式栽插基本苗不同,加之2种方式秧苗素质有较大差异,移栽大田后群体茎蘖数变化趋势有所不同 (表3)。由于钵苗基本苗少,虽然带蘖移栽,单株分蘖较多,但关键生育期群体茎蘖数均少于CK,高峰苗数明显低,仅为预期穗数的1.2~1.3倍,且持续时间长,后茎蘖消亡更加平稳,有利于低位分蘖成穗,最终成穗率在75%左右。毯苗机插活棵后分蘖暴发,拔节期达到高峰,约为最终穗数的1.4~1.5倍,高峰苗数较多,但无效分蘖居多,穴内竞争加剧,有效茎蘖的生长偏少,最终群体成穗率不足70%。

2.4 群体叶面积指数

由于基本苗不同,加之毯苗机插分蘖较多,移栽期至拔节期,均是毯苗机插水稻群体叶面积指数高于钵苗机插方式,差异显著(表4);而抽穗期至成熟期呈相反趋势,抽穗期钵苗机插的叶面积指数为7.68~7.82,显著高于毯苗机插,高2.76%~4.78%。此后2种机插方式叶面积均开始下降,由于钵苗机插稻群体冠层结构更加合理,灌浆结实期叶面积下降相对缓慢,成熟期叶面积指数仍维持在2.5左右,显著高于毯苗机插方式。

2.5 群体干物质积累

由于移栽期钵体秧苗秧龄长,单株带蘖,虽然群体干物质不及毯苗(表5),但2种方式差异不显著。毯苗活棵后,由于其群体有分蘖暴发优势,(N-n)期至拔节期群体干物质量均显著高于钵苗,在毯苗机插分蘖急速下降后,钵苗机插方式的个体优势较为突出,抽穗至成熟期均是钵苗机插群体干物质量显著高于毯苗,成熟期钵苗群体干物质量较毯苗高4.36%~5.20%。钵苗机插中后期较高的物质积累优势为其高产奠定了基础。

2.6 加工和外观品质

由表6可知,水稻加工品質受机插方式的影响较为明显,尤其水稻的精米率和整精米率在机插方式间差异较为显著,表现为钵苗机插> 毯苗机插的趋势,钵苗机插较毯苗机插稻谷糙米率、精米率和整精米率分别提高0.41%~0.95%、1.55%~2.04%和3.01%~4.76%,说明钵苗机插稻谷加工品质较优。进一步分析表6可知,钵苗机插稻整精米的长宽比均小于毯苗机插,但差异不显著;稻米垩白米率和垩白度不同机插方式间差异较大,钵苗机插的垩白米率和垩白度均显著高于毯苗机插,分别高12.01%~25.19%和17.72%~30.83%。说明钵苗机插稻米外观品质变劣。根据垩白度等级划分,2个品种在钵苗机插和毯苗机插方式透明度差异不显著,南粳9108和扬农香28的透明度分别为3、2级。

2.7 蒸煮食味和营养品质

由表7可知,2个品种稻米直链淀粉含量均表现为钵苗机插显著低于毯苗机插的趋势,低 3.43%~12.50%,蛋白质含量和胶稠度呈钵苗机插显著高于毯苗机插的趋势,分别高4.54%~4.95%、2.02%~2.08%。进一步分析不同机插方式下偏迟熟软米粳稻稻米食味评分参数可知,不同机插方式下稻米米饭香气、味道、口感差异显著,均表现为钵苗机插高于毯苗机插的趋势,最终稻米食味值表现相似趋势,钵菌机插比毯苗机插高 1.44%~1.94%。综上表明,钵苗机插偏迟熟粳稻稻米的蒸煮食味品质较毯苗机插更佳,同时钵苗机插一定程度上也改善了稻米营养品质。

2.8 水稻淀粉RVA谱特征

由表8可知,机插方式对稻米淀粉RVA谱中的峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度和消减值指标影响均较大,对峰值时间和糊化温度相对较小,其中峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度表现为钵苗机插高于毯苗机插的趋势,而消减值和糊化温度呈相反趋势,峰值时间差异不明显。综合前人研究,水稻淀粉RVA谱特征值中峰值黏度高、崩解值大、消减值小,则米饭食味更佳。因此,与常规毯苗机插方式相比,钵苗机插优化了偏迟熟粳稻稻米淀粉RVA谱特征值,稻米蒸煮食味品质更佳。

3 讨论与结论

江苏淮北地区属典型稻麦两熟制种植区域,稻麦周年生产温光资源相对紧缺,其中常规毯苗机插粳稻—小麦的种植模式周年产量和品质潜力受限,尤其是近些年随着偏迟熟软米粳稻的大面积种植导致这一矛盾更加突出。为解决上述矛盾,充分挖掘淮北地区偏迟熟软米粳稻产量和品质潜力,促成小麦适期播种创造高产,当地大力开展中长秧龄水稻栽培技术研究和示范[5-6],其中钵苗机插栽培技术不仅可培育30 d左右长秧龄带蘖壮秧,且由于其是定穴定距的无植伤有序精确栽插,水稻个体和群体优势得以充分发挥,最终可获得较高实产。本研究结果表明,与常规毯苗机插方式相比,钵苗机插方式通过秧田期延长偏迟熟软米粳稻生育期(提早 10 d 左右播种),培育带蘖壮秧,可延长水稻的营养生长期和营养生长与生殖生长共生期,成熟期提早3~4 d,最终实产高出5.57%~8.44%,差异显著;其产量之所以高,主要是因为钵苗机插方式可培育带土球的带蘖壮秧,无植伤移栽大田,(N-n)期群体茎蘖数达到预期穗数的1.2~1.3倍,后期茎蘖消长较为平稳,最终成穗率达75%左右,中后期具备较好的光合系统,群体物质积累量较高,高质量群体优势促成其较高产量水平,这与张军等的研究结论[7]相似。

稻米品质主要受品种遗传基因的影响,同时生态环境、栽培方式及生产过程中的管理措施均会对稻米品质有一定影响。关于不同播栽方式对水稻稻米品质的影响已有较多相关研究。前人研究表明,不同栽培方式处理对水稻加工品质有影响,其中群体质量较高的水稻加工品质优[8-9],本研究有相似结论,相比毯苗机插方式,钵苗机插方式群体通风透光好,光合系统优,后期物质积累量高,利于改善偏迟熟软米粳稻的加工品质,其中精米率和整精米率显著高。谢成林等认为,钵苗机插的垩白米率和垩白度显著高于毯苗机插[10]。邢志鹏等对稻麦两熟制条件下钵苗机插方式下不同类型水稻品种米质研究也得出相似结论[11]。本研究结果与前人的结论相似,分析原因,可能是钵苗抽穗提早,抽穗后 20 d 左右正遇当地高温时期,籽粒灌浆速率较快,这在一定程度上造成垩白米率和垩白面积较毯苗高。霍中洋等研究表明,直播方式稻米直链淀粉含量最高,其次是机插方式,手栽方式最低,胶稠度呈相反趋势[12];谢成林等研究表明,钵苗机插稻米直链淀粉含量低于毯苗机插,但差异不显著,钵苗机插胶稠度显著大于毯苗机插[10]。本研究结果表明,稻米直链淀粉含量表现出钵苗机插显著低于毯苗机插,而蛋白质含量和胶稠度呈相反趋势,香气、味道、口感显著高于毯苗机插方式,最终米饭食味值较高;另外,本研究中的钵苗机插方式偏迟熟软米粳稻的峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度显著高于毯苗机插,而消减值和糊化温度低于毯苗机插,这可能与钵苗机插稻米直链淀粉含量低于毯苗机插有关[11]。综上可知,钵苗机插偏迟熟软米粳稻的稻米在外观品质上略差于毯苗机插方式,但营养品质和蒸煮食味品质优于毯苗机插,而根据当前稻米市场需求来看,蒸煮食味和营养品质已成为当前市场判断的重点指标。因此,淮北地区钵苗机插方式偏迟熟软米粳稻可通过调整播期、改进肥水运筹等田管措施改良稻米外观品质,同时充分发挥钵苗机插稻稻米营养和食味品质潜力。综上可以看出,钵苗机插方式不仅可以实现当地偏迟熟软米粳稻高产、优质和高效种植,同时偏迟熟水稻的熟期提早,可为下茬小麦适期播种甚至早播创造了时空条件,进而提升了淮北地区周年的高产优质生产潜力。

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