Screening and characterization of high-quality and high-yield japonica rice varieties in Yanhuai region of Anhui province
WEI Ping-Yang1, QIU Shi2, TANG Jian1, XIAO Dan-Dan1, ZHU Ying1, LIU Guo-Dong1, XING Zhi-Peng1, HU Ya-Jie1, GUO Bao-Wei1, GAO Shang-Qin3, WEI Hai-Yan,1,*, ZHANG Hong-Cheng,1,*通讯作者:
收稿日期:2019-08-14接受日期:2019-12-26网络出版日期:2020-01-15
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Received:2019-08-14Accepted:2019-12-26Online:2020-01-15
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卫平洋, 裘实, 唐健, 肖丹丹, 朱盈, 刘国栋, 邢志鹏, 胡雅杰, 郭保卫, 高尚勤, 魏海燕, 张洪程. 安徽沿淮地区优质高产常规粳稻品种筛选及特征特性[J]. 作物学报, 2020, 46(4): 571-585. doi:10.3724/SP.J.1006.2020.92044
WEI Ping-Yang, QIU Shi, TANG Jian, XIAO Dan-Dan, ZHU Ying, LIU Guo-Dong, XING Zhi-Peng, HU Ya-Jie, GUO Bao-Wei, GAO Shang-Qin, WEI Hai-Yan, ZHANG Hong-Cheng.
我国约60%的人口以稻米为主食, 其中粳米是国人喜食的主要口粮[1]。特别是近年来, 北方的“面食改米食”和南方的“籼米改粳米”趋势明显[1,2,3,4], 更加大了稻米市场对粳米的需求量。我国常年的水稻种植面积为2860~3000万公顷, 其中25.5%是粳稻[5]。中国水稻研究所相关调查结果显示[6], 粳米消费量每增加0.14%, 农村居民人均收入提高1%。从长远来看, 坚持和扩大粳稻的生产, 提高粳稻总产量和品质, 对保障粮食安全、促进社会稳定具有重要的现实意义。
我国的粳稻生产以“秦岭-淮河”一线为界, 可分为南方和北方两大稻区。全国906.7万公顷粳稻播种面积和6500万吨的稻谷总产量中, 南方稻区分别占比46.8%和48.5%[7]。南方稻区中, 安徽省是重要的粳稻生产省份之一。近年来, 全省年粳稻种植面积接近70万公顷, 占全省水稻种植面积的30%左右。但安徽长期以籼稻种植为主, 缺乏适应性强、高产优质的粳稻品种。目前安徽省自主选育并应用的粳稻品种主要有皖稻68、安选晚1号、皖垦系和当育粳系[8], 其种植面积合计占全省粳稻的22.4%, 其余均是从江苏、浙江等省份引进的品种, 包括嘉花1号、镇稻系列、武运粳系列等, 其种植面积合计占全省粳稻的77.6%。因此, 培育和筛选适合安徽地区种植的抗逆性强、优质稳产粳稻品种就成为进一步扩大安徽粳稻生产亟待解决的问题。
对于适宜地区高产优质水稻品种的筛选, 一直是水稻研究的重点、难点。产量上, 前人通过筛选认为, 较高的每穗粒数和结实率是高产的主要原因[9]; 品质上, 主要从稻米的加工、外观、蒸煮食味、营养品质等方面进行筛选, 指标是糙米率、整精米率、垩白度、垩白率、直链淀粉含量、胶稠度、蛋白质含量等, 并按国标将它们分为1、2、3级。于洪兰等[10]研究东北地区不同穗型水稻产量与食味值之间关系认为, 单位面积穗数320万穗~330万穗 hm-2, 每穗颖花数150~170个的品种更具高产优质的潜力; 而钟旭华等[11,12]则认为穗数过多会影响群体受光条件, 不利于高产的形成, 大穗型水稻存在籽粒异步灌浆现象, 弱势粒灌浆结实差严重限制了高产潜力的发挥与优良品质的形成[13]。
前人主要以产量和国标中主要品质指标筛选水稻品种, 尽管有一些品种在高产的同时能达到国标三级或二级米的标准, 但是在市场上, 其适口性还难以获得消费者的认可。本文以生产上现有主推品种和近年来育种单位培育的共计74个粳稻品种(系)为材料, 根据其产量与食味值的差异, 通过聚类分析, 筛选出生产上广泛应用的高产优质、中产优质和高产不优质3种类型, 又从每种类型筛选出最具代表性的3个品种(系), 系统比较3种类型常规粳稻各品质指标与产量及其构成因素间的差异及相互关系, 阐明其品种特征, 旨在为安徽粳稻新品种的选育及高产、优质的稻作生产实践提供参考依据和理论支撑。
1 材料与方法
1.1 供试材料
选用镇稻99、徐稻9号、南粳2728、南粳9108、南粳505、连粳12、宁粳4号、宁粳7号、淮稻5号、华粳8号、苏秀867、连粳15、武运5051、扬粳1612、苏香粳3号、松早香1号等共74个常规粳稻品种, 研究其在安徽沿淮地区的产量品质特征。将74个品种分为高产优质、高产不优质、中产优质和中产不优质4种类型, 根据生产需要和市场需求筛选出高产优质、高产不优质和中产优质3种类型, 每种类型选出有代表性的3个品种, 分别是高产优质品种徐稻9号、南粳9108、南粳505; 高产不优质品种武运5051、扬粳1612、华粳8号; 中产优质品种福粳1606、苏香粳3号、松早香1号。1.2 试验设计
试验于2017—2018年, 在安徽省淮南市凤台县现代农业示范园区进行。试验田前茬为小麦, 土壤质地为黏土, 地力中等, 含有机质27.1 g kg-1、全氮1.7 g kg-1、碱解氮86.6 mg kg-1、速效磷34.3 mg kg-1、速效钾77.7 mg kg-1。5月19日播种, 6月15日移栽。育秧方式为毯苗育秧, 栽插密度为27.8万穴 hm-2 (行株距为30 cm×12 cm), 每穴4本栽插。每处理3次重复; 小区面积为15 m2。氮肥施用量为270 kg hm-2。毯苗机插秧苗基肥∶分蘖肥∶穗肥=3.5∶3.5∶3.0。分蘖肥于移栽后7 d施用, 穗肥于倒四叶期施用。氮(纯N)∶磷(P2O5)∶钾(K2O)比例为2∶1∶2, 磷肥一次性基施, 钾肥分别于耕翻前、拔节期等量施入。水分管理及病虫草害防治等相关的栽培措施均按照高产栽培要求实施。1.3 测定内容与方法
1.3.1 产量及其构成因素 成熟期调查每个小区100穴, 计算有效穗数。取10穴调查每穗粒数、结实率, 以1000粒实粒样本(干种子)称重, 重复3次(误差不超过0.05 g), 求取千粒重, 测理论产量。成熟期从各小区割取50穴, 脱粒、去杂晒干后称重, 按照14.5%水分含量换算出实际产量。1.3.2 稻米品质 收获、脱粒、晒干并控制稻谷含水量为14.5%。用NP-4350型风选机等风量风选, 参照中华人民共和国国家标准《GB/T17891-2017优质稻谷》测定糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度。采用万深SC-E大米外观品质检测仪测定精米的长和宽、长宽比、透明度、垩白粒率、垩白面积比、垩白度。采用澳大利亚Newport Scientific仪器公司生产的Super 3型RVA快速黏度分析仪测定淀粉谱黏滞特性, 用配套软件TCW分析。按照AACC规程(1995-61-02)和RACI 标准方法, 取含水量为14.00%的米粉3.00 g, 加蒸馏水25.00 g。在搅拌测定过程中, 罐内温度为50℃, 保持1 min后以11.84℃ min-1的速度上升到95℃ (3.75 min)并保持2.5 min, 再以11.84℃ min-1的速度下降到50℃并保持1.4 min。搅拌器在起始10 s内转动速度为960转 min-1, 之后保持在160转 min-1。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)、回复值(最终黏度-热浆黏度)等。
1.3.3 食味值指标 采用米饭食味计(STA1A, 日本佐竹公司)测定米饭的外观、硬度、黏度、平衡值的评分和综合评分值。
1.3.4 温光资料 2017年和2018年度间气候因素无显著差异, 且该地区试验气象条件与常年一致, 具有代表性, 因此本文以2017年的气象数据作具体分析, 该年灌浆结实期间的平均温度、日照时数、降雨量等资料取自安徽省淮南市凤台县气象站。
1.4 统计分析
采用Microsoft Excel 2016录入和计算2017、2018两年的产量及其构成和品质数据, 使用DPS软件作统计分析。2 结果与分析
2.1 不同年度粳稻产量及其食味值
所选的74个常规粳稻品种中, 2017年和2018年产量均超过5.5 t hm-2 (表1), 产量均值大于7.50 t hm-2, 标准差在1以内, 变异系数超过10%; 食味值在40~74之间, 食味值均值超过50分, 标准差接近8, 变异系数大于10%。Table 1
表1
表1常规粳稻产量及其食味值
Table 1
年份 Year | 指标 Index | 变幅大小 Variable amplitude | 均值 Mean | 标准差 Standard deviation | 变异系数 CV(%) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
2017 | 食味值 Taste value | 40-71 | 55 | 7.95 | 14.37 | ||
产量 Yield (t hm-2) | 5.69-9.28 | 7.67 | 0.77 | 10.05 | |||
2018 | 食味值 Taste value | 43-74 | 57 | 7.84 | 12.48 | ||
产量 Yield (t hm-2) | 5.51-9.21 | 7.53 | 0.82 | 11.50 |
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2.2 不同类型常规粳稻的产量、食味值和生育期
根据2017年和2018年的产量和食味值, 通过聚类分析, 可将供试的74个品种分为高产优质、高产不优质、中产优质和中产不优质4种类型(表2)。在以上4种类型中, 筛选出生产上广泛应用并且符合实际生产、市场需求的高产优质、高产不优质、中产优质3种类型, 每个类型筛选出排序前3的品种作为代表品种, 对其产量及其构成因素、稻米品质进行深入分析。Table 2
表2
表2不同类型常规粳稻产量、食味值和生育期的差异
Table 2
品种 类型 Type | 品种 数量 Number | 品种名称 Cultivar | 食味值Taste value | 产量Yield (t hm-2) | 生育期 Growth period (d) | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|
均值 Mean | 变幅 Variable amplitude | 均值 Mean | 变幅 Variable amplitude | ||||
高产 优质 HG | 16 | 南粳9108, 南粳505, 南粳5718, 宁9039, 武4610, 常软07-6, 常软07-1, 南粳2728, 镇稻99, 徐稻9号, 宁9003, 宁9022, 常软07-4, 常软07-3, 宁5720, 常软07-2 Nanjing 9108, Nanjing 505, Nanjing 5718, Ning 9039, Wu 4610, Changruan 07-6, Changruan 07-1, Nanjing 2728, Zhendao 99, Xudao 9, Ning 9003, Ning 9022, Changruan 07-4, Changruan 07-3, Ning 5720, Changruan 07-2 | 65 | 60-74 | 8.68 | 8.35-9.16 | 150-160 |
高产 不优质 HB | 15 | 武运5051, 扬育粳2号, 扬粳1612, 华粳8号, 连粳12, 宁粳040, 泗15-301, 华粳5号, 武运粳21, 镇9471, 连粳13, 连粳13264, 苏秀867, 连粳15, 武运5020 Wuyun 5051, Yangyujing 2, Yangjing 1612, Huajing 8, Lianjing 12, Ningjing 040, Si 15-301, Huajing 5, Wuyunjing 21, Zhen 9471, Lianjing 13, Lianjing 13264, Suxiu 867, Lianjing 15, Wuyun 5020 | 53 | 45-59 | 8.60 | 8.24-9.28 | 140-160 |
中产 优质 MG | 11 | 宁粳7号, 宁粳4号, 淮稻5号, 常软07-5, 福粳1606, 沪香粳165, 南繁1610, 南繁1605, 泗15-234, 苏香粳3号, 松早香1号 Ningjing 7, Ningjing 4, Huaidao 5, Changruan 07-5, Fujing 1606, Huxiangjing 165, Nanfan 1610, Nanfan 1605, Si 15-234, Suxiangjing 3, Songzaoxiang 1 | 65 | 63-69 | 7.57 | 6.88-8.05 | 135-155 |
中产 不优质 MB | 32 | 盐粳16, 丰粳3227, 新稻22, 圣稻18-15, 徐36618, 苏粳815, 连粳11, 泗稻14-211, 淮330, 南粳5711, 泰粳2340, 武运粳80, 华丰1502, 泰粳1152, 华粳295, 徐农33202, 南粳5833, 扬粳5515, 扬粳3491, 扬粳3012, 武运粳32, 武运粳27, 泗276, 泗稻15, 皖垦粳3号, 武粳004, 圣稻1647, 圣稻19, 圣稻20, 新科稻31, 日光, 连粳15113 Yanjing 16, Fengjing 3227, Xindao 22, Shengdao 18-15, Xu 36618, Sujing 815, Lianjing 11, Sidao 14-211, Huai 330, Nanjing 5711, Taijing 2340, Wuyunjing 80, Huafeng 1502, Taijing 1152, Huajing 295, Xunong 33202, Nanjing 5833, Yangjing 5515, Yangjing 3491, Yangjing 3012, Wuyunjing 32, Wuyunjing 27, Si 276, Sidao 15, Wankenjing 3, Wujing 004, Shengdao 1647, Shengdao 19, Shengdao 20, Xinkedao 31, Riguang, Lianjing 15113 | 50 | 40-59 | 7.25 | 5.51-7.96 | 135-155 |
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2.3 不同类型常规粳稻产量及其构成因素的差异
常规粳稻产量2年均表现为高产优质>高产不优质>中产优质(表3), 且中产优质类型与高产优质类型、高产不优质类型有极显著差异, 2017年和2018年, 中产优质类型产量较高产优质类型、高产不优质类型分别低16.95%、16.76%和16.52%、16.33%; 单位面积穗数表现为中产优质>高产不优质>高产优质, 高产类型与中产类型有显著差异; 高产优质类型与中产优质类型在每穗粒数、结实率、千粒重上有极显著或显著差异, 且高产优质类型>中产优质, 就2017年来看, 高产优质类型和高产不优质类型在每穗粒数、结实率、千粒重上分别比中产优质类型高33.78%、3.18%、5.34%和32.23%、2.90%、3.04%。Table 3
表3
表3不同类型常规粳稻的产量及其构成因素
Table 3
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 单位面积穗数 No. of panicles (×104 hm-2) | 每穗粒数Spikelets per panicle | 结实率Seed-setting rate (%) | 千粒重1000-grain weight (g) | 产量 Yield (t hm-2) |
---|---|---|---|---|---|---|
2017 | ||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 318.20 | 139.98 | 86.80 | 25.13 | 9.08 |
南粳505 Nanjing 505 | 314.80 | 139.49 | 84.61 | 25.28 | 8.89 | |
徐稻9号Xudao 9 | 316.40 | 140.32 | 83.69 | 25.40 | 8.93 | |
平均值Mean | 316.47 Ab | 139.93 Aa | 85.03 Aa | 25.27 Aa | 8.97 Aa | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 320.40 | 140.33 | 84.91 | 24.58 | 8.80 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 323.50 | 138.26 | 85.67 | 24.30 | 8.99 | |
华粳8号Huajing 8 | 324.10 | 136.34 | 83.81 | 25.28 | 9.05 | |
平均值Mean | 322.67 Ab | 138.31 Aa | 84.80 Aa | 24.72 Aab | 8.95 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 345.00 | 112.80 | 82.47 | 23.50 | 7.54 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 396.55 | 91.50 | 82.39 | 23.53 | 7.03 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 346.80 | 109.50 | 82.38 | 24.93 | 7.79 | |
平均值Mean | 362.78 Aa | 104.60 Bb | 82.41 Ab | 23.99 Ab | 7.45 Bb | |
2018 | ||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 319.20 | 138.78 | 86.20 | 25.85 | 9.15 |
南粳505 Nanjing 505 | 310.75 | 137.00 | 85.53 | 25.90 | 8.98 | |
徐稻9号Xudao 9 | 311.45 | 138.02 | 85.46 | 25.25 | 8.93 | |
平均值Mean | 313.80 Ab | 137.93 Aa | 85.73 Aa | 25.67 Aa | 9.02 Aa | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 315.50 | 137.17 | 85.30 | 24.83 | 8.92 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 319.20 | 137.95 | 84.82 | 25.35 | 9.02 | |
华粳8号Huajing 8 | 316.45 | 136.44 | 85.90 | 25.55 | 9.05 | |
平均值Mean | 317.05 Ab | 137.19 Aa | 85.34 Aa | 25.24 Aab | 9.00 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 348.70 | 113.46 | 81.96 | 23.90 | 7.72 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 385.70 | 94.00 | 83.68 | 23.73 | 7.22 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 345.25 | 107.00 | 83.46 | 24.80 | 7.64 | |
平均值Mean | 359.88 Aa | 104.82 Bb | 83.03 Ab | 24.14 Ab | 7.53 Bb |
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2.4 不同类型常规粳稻食味值的差异
就2017年来看, 常规粳稻的食味值表现为高产优质>中产优质>高产不优质(表4), 高产优质类型、中产优质类型的食味值分别比高产不优质类型高出18.64%、16.95%, 差异极显著; 在外观、硬度、平衡度上与高产不优质类型均表现出极显著差异; 在外观上分别比高产不优质类型高出34.00%、36.00%; 在黏度和平衡度上, 分别比高产不优质类型高出33.33%、27.45%和37.5%、35.42%; 硬度比高产不优质类型均高出12.12%。对应类型品种食味值各指标在不同年度间都无显著差异。Table 4
表4
表4不同类型常规粳稻的食味值
Table 4
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 食味值 Taste value | 外观 Appearance | 硬度 Hardness | 黏度 Viscosity | 平衡度 Balance degree |
---|---|---|---|---|---|---|
2017 | ||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 71 | 6.8 | 6.5 | 6.9 | 6.7 |
南粳505 Nanjing 505 | 69 | 6.7 | 6.7 | 6.5 | 6.4 | |
徐稻9号Xudao 9 | 71 | 6.7 | 6.6 | 7.1 | 6.8 | |
平均值Mean | 70 Aa | 6.7 Aa | 6.6 Bb | 6.8 Aa | 6.6 Aa | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 58 | 5.3 | 7.2 | 4.5 | 4.7 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 60 | 4.9 | 7.5 | 5.5 | 4.9 | |
华粳8号Huajing 8 | 59 | 4.9 | 7.5 | 5.4 | 4.9 | |
平均值Mean | 59 Bb | 5.0 Bb | 7.4 Aa | 5.1 Ab | 4.8 Bb | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 69 | 6.8 | 6.6 | 6.4 | 6.4 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 71 | 7.0 | 6.5 | 7.3 | 7.1 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 67 | 6.5 | 6.6 | 5.9 | 6.1 | |
平均值Mean | 69 Aa | 6.8 Aa | 6.6 Bb | 6.5 Aa | 6.5 Aa | |
2018 | ||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 68 | 6.3 | 6.8 | 6.5 | 6.3 |
南粳505 Nanjing 505 | 73 | 7.0 | 6.3 | 6.9 | 7.4 | |
徐稻9号Xudao 9 | 71 | 6.5 | 6.5 | 6.8 | 7.2 | |
平均值Mean | 71 Aa | 6.6 Aa | 6.5 Bb | 6.7 Aa | 7.0 Aa | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 57 | 5.5 | 7.5 | 4.8 | 4.7 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 59 | 5.4 | 7.3 | 5.8 | 4.5 | |
华粳8号Huajing 8 | 57 | 4.9 | 7.5 | 5.4 | 4.5 | |
平均值Mean | 58 Bb | 5.3 Bb | 7.4 Aa | 5.3 Ab | 4.6 Bb | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 68 | 6.3 | 6.9 | 6.6 | 6.2 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 69 | 6.9 | 6.7 | 7.2 | 6.9 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 71 | 6.7 | 6.7 | 5.9 | 6.8 | |
平均值Mean | 69 Aa | 6.6 Aa | 6.8 Bb | 6.6 Aa | 6.6 Aa | |
年度间 Between years | ns | ns | ns | ns | ns |
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2.5 不同类型常规粳稻加工品质的差异
2017年, 糙米率和精米率都表现为高产优质类型>中产优质>高产不优质(表5), 但都无显著差异, 且高产优质类型、中产优质类型分别比高产不优质类型高出1.48%、1.18%和1.23%、2.30%; 高产不优质类型的整精米率要高于高产优质类型和中产优质类型, 并与中产优质类型有显著差异。对应类型品种加工品质各指标在不同年度间无显著差异。Table 5
表5
表5不同类型常规粳稻的加工品质
Table 5
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 糙米率 Brown rice rate | 精米率 Milled rice rate | 整精米率 Head milled rice rate |
---|---|---|---|---|
2017 | ||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 85.58 | 69.56 | 64.29 |
南粳505 Nanjing 505 | 82.86 | 66.19 | 62.09 | |
徐稻9号Xudao 9 | 84.28 | 71.62 | 59.54 | |
平均值Mean | 84.24 Aa | 69.12 Aa | 61.97 Aab | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 82.24 | 64.69 | 63.19 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 83.47 | 68.06 | 61.76 | |
华粳8号Huajing 8 | 83.33 | 72.09 | 64.38 | |
平均值Mean | 83.01 Aa | 68.28 Aa | 63.11 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 83.25 | 69.58 | 58.80 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 84.68 | 69.39 | 60.03 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 84.03 | 70.58 | 57.12 | |
平均值Mean | 83.99 Aa | 69.85 Aa | 58.65 Ab | |
2018 | ||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 84.93 | 70.94 | 64.06 |
南粳505 Nanjing 505 | 83.22 | 66.70 | 62.37 | |
徐稻9号Xudao 9 | 84.28 | 69.75 | 60.13 | |
平均值Mean | 84.14 Aa | 69.13 Aa | 62.19 Aab | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 82.68 | 66.63 | 62.67 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 83.64 | 66.88 | 62.01 | |
华粳8号Huajing 8 | 83.50 | 70.30 | 63.53 | |
平均值Mean | 83.27 Aa | 67.94 Aa | 62.74 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 84.66 | 70.65 | 58.98 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 83.56 | 70.53 | 60.27 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 83.50 | 71.04 | 57.96 | |
平均值Mean | 83.91 Aa | 70.74 Aa | 59.07 Ab | |
年度间 Between years | ns | ns | ns |
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2.6 不同类型常规粳稻外观品质的差异
2017年, 在透明度等级指标上, 优质类型高于不优质类型(表6), 长宽比表现为中产优质>高产不优质>高产优质, 在透明度等级、长宽比上, 各类型间都无显著差异; 垩白率表现为高产优质>中产优质>高产不优质, 优质类型与不优质类型有显著差异, 垩白度在高产优质类型与高产不优质类型之间有显著差异。对应类型品种外观品质各指标在不同年度间无显著差异。Table 6
表6
表6不同类型常规粳稻的外观品质
Table 6
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 透明度 Transparency | 长宽比Length-width ratio | 垩白率 Chalkiness rate (%) | 垩白度 Chalkiness degree (%) | |
---|---|---|---|---|---|---|
2017 | ||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 3 | 1.67 | 64.95 | 23.30 | |
南粳505 Nanjing 505 | 4 | 1.75 | 59.82 | 21.86 | ||
徐稻9号Xudao 9 | 2 | 1.83 | 42.57 | 19.57 | ||
平均值Mean | 3 Aa | 1.75 Aa | 55.78 Aa | 21.58 Aa | ||
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 3 | 1.76 | 49.46 | 18.73 | |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 2 | 1.75 | 47.95 | 16.24 | ||
华粳8号Huajing 8 | 2 | 1.93 | 22.73 | 8.15 | ||
平均值Mean | 2 Aa | 1.81 Aa | 40.05 Ab | 14.37 Ab | ||
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 3 | 1.70 | 45.02 | 18.68 | |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 4 | 2.03 | 66.85 | 23.75 | ||
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 3 | 2.35 | 49.31 | 18.77 | ||
平均值Mean | 3 Aa | 2.03 Aa | 53.73 Aa | 20.40 Aab | ||
2018 | ||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 3 | 1.71 | 67.05 | 25.80 | |
南粳505 Nanjing 505 | 5 | 1.74 | 61.86 | 22.85 | ||
徐稻9号Xudao 9 | 3 | 1.89 | 42.83 | 20.34 | ||
平均值Mean | 4 Aa | 1.78 Aa | 57.25 Aa | 23.00 Aa | ||
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 4 | 1.76 | 46.63 | 18.87 | |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 3 | 1.73 | 46.28 | 19.79 | ||
华粳8号Huajing 8 | 2 | 1.92 | 21.57 | 8.43 | ||
平均值Mean | 3 Aa | 1.80 Aa | 38.16 Ab | 15.70 Ab | ||
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 2 | 1.76 | 49.92 | 20.47 | |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 4 | 2.11 | 66.21 | 25.85 | ||
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 4 | 2.32 | 48.73 | 19.26 | ||
平均值Mean | 3 Aa | 2.06 Aa | 54.95 Aa | 21.86 Aab | ||
年度间 Between years | ns | ns | ns | ns |
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2.7 不同类型常规粳稻营养品质及蒸煮食味品质的差异
2017年, 高产不优质类型常规粳稻的直链淀粉含量高于高产优质类型、中产优质类型(表7), 分别高出39.31%、42.63%, 优质类型与不优质类型有显著差异; 胶稠度表现为高产优质>中产优质>高产不优质, 高产优质类型、中产优质类型的胶稠度分别比高产不优质类型长22.06%、19.12%, 优质类型与不优质类型有极显著差异; 高产优质类型、中产优质类型的蛋白质含量比高产不优质类型分别低7.31%、4.79%, 高产优质类型与高产不优质类型有显著差异。对应类型品种营养和蒸煮食味品质各指标在不同年度间无显著差异。Table 7
表7
表7不同类型常规粳稻的营养品质及蒸煮食味品质
Table 7
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 直链淀粉含量 Amylose content (%) | 胶稠度 Gel consistency (mm) | 蛋白质含量 Protein content (%) |
---|---|---|---|---|
2017 | ||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 10.49 | 87 | 7.59 |
南粳505 Nanjing 505 | 10.43 | 82 | 7.05 | |
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 直链淀粉含量 Amylose content (%) | 胶稠度 Gel consistency (mm) | 蛋白质含量 Protein content (%) |
徐稻9号Xudao 9 | 13.87 | 81 | 7.40 | |
平均值Mean | 11.60 Ab | 83 Aa | 7.35 Ab | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 14.17 | 67 | 7.99 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 16.32 | 71 | 7.64 | |
华粳8号Huajing 8 | 18.00 | 66 | 8.16 | |
平均值Mean | 16.16 Aa | 68 Bb | 7.93 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 11.51 | 81 | 7.55 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 11.75 | 78 | 7.69 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 10.72 | 83 | 7.21 | |
平均值Mean | 11.33 Ab | 81 Aa | 7.55 Aab | |
2018 | ||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 10.47 | 89 | 7.43 |
南粳505 Nanjing 505 | 10.41 | 83 | 7.04 | |
徐稻9号Xudao 9 | 13.67 | 81 | 7.34 | |
平均值Mean | 11.52 Ab | 84 Aa | 7.27 Ab | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 13.91 | 65 | 7.90 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 16.42 | 68 | 7.59 | |
华粳8号Huajing 8 | 17.84 | 65 | 8.10 | |
平均值Mean | 16.06 Aa | 66 Bb | 7.86 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 11.20 | 80 | 7.69 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 11.51 | 78 | 7.83 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 10.82 | 82 | 7.56 | |
平均值Mean | 11.18 Ab | 80 Aa | 7.69 Aab | |
年度间 Between years | ns | ns | ns |
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2.8 不同类型常规粳稻RVA谱特征值的差异
就2017年而言, 不同类型常规粳稻品种的峰值黏度、热浆黏度、最终黏度之间均表现为中产优质>高产不优质>高产优质(表8); 优质类型的崩解值高于不优质类型, 差异显著, 而消减值和回复值低于不优质类型, 差异显著或极显著。对应类型品种RVA谱特征值在不同年度间无显著差异。Table 8
表8
表8不同类型常规粳稻的RVA谱特征值
Table 8
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 峰值黏度 Peak viscosity | 热浆黏度 Trough viscosity | 最终黏度 Final viscosity | 崩解值 Breakdown | 消减值 Setback | 回复值 Consistence |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2017 | |||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 2109 | 957 | 1729 | 1152 | -380 | 772 |
南粳505 Nanjing 505 | 2143 | 1066 | 1673 | 1077 | -470 | 607 | |
徐稻9号Xudao 9 | 2244 | 1251 | 2037 | 993 | -207 | 786 | |
平均值Mean | 2165 Bb | 1091 Bc | 1813 Bb | 1074 Aa | -352 Bb | 722 Bc | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 2315 | 1408 | 2452 | 907 | 137 | 1044 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 2350 | 1464 | 2475 | 886 | 125 | 1011 | |
华粳8号Huajing 8 | 2245 | 1405 | 2455 | 840 | 210 | 1050 | |
平均值Mean | 2303 ABb | 1426 ABb | 2461 Aa | 878 Ab | 157 Aa | 1035 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 2872 | 1695 | 2665 | 1177 | -207 | 970 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 2600 | 1656 | 2495 | 944 | -105 | 839 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 2623 | 1628 | 2445 | 995 | -178 | 817 | |
平均值Mean | 2698 Aa | 1660 Aa | 2535 Aa | 1039 Aa | -163 Bb | 875 ABb | |
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 峰值黏度 Peak viscosity | 热浆黏度 Trough viscosity | 最终黏度 Final viscosity | 崩解值 Breakdown | 消减值 Setback | 回复值 Consistence |
2018 | |||||||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 1910 | 797 | 1618 | 1113 | -292 | 821 |
南粳505 Nanjing 505 | 2449 | 1319 | 1774 | 1130 | -575 | 555 | |
徐稻9号Xudao 9 | 2413 | 1536 | 2102 | 877 | -311 | 568 | |
平均值Mean | 2257 Aa | 1217 Aa | 1831 Ab | 1040 Aa | -393 Bb | 648 Bb | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 2451 | 1649 | 2658 | 802 | 207 | 1009 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 2565 | 1625 | 2633 | 940 | 68 | 1008 | |
华粳8号Huajing 8 | 2178 | 1381 | 2378 | 797 | 200 | 997 | |
平均值Mean | 2398 Aa | 1552 Aa | 2556 Aa | 846 Ab | 158 Aa | 1005 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 2718 | 1551 | 2338 | 1167 | -380 | 787 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 2484 | 1349 | 2177 | 1135 | -307 | 828 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 2764 | 1848 | 2558 | 916 | -206 | 710 | |
平均值Mean | 2655 Aa | 1583 Aa | 2358 Aa | 1073 Aa | -298 Bb | 775 ABb | |
年度间 Between years | ns | ns | ns | ns | ns | ns |
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2.9 2017年不同类型常规粳稻生育期及灌浆结实期温光差异
灌浆结实天数表现为高产不优质>高产优质>中产优质(表9), 高产不优质类型比中产优质类型多10 d, 比高产优质类型多3 d; 灌浆结实期天数在高产不优质类型与中产优质类型之间有显著差异; 灌浆结实期的温光, 降雨量、积温、日照时数均表现为高产不优质>高产优质>中产优质, 高产不优质类型与中产优质类型在积温、日照时数和降水量上都表现出显著差异。Table 9
表9
表92017年不同类型常规粳稻生育期及灌浆结实期温光
Table 9
品种类型 Type | 品种名称 Cultivar | 灌浆结实期 Grain filling period | 灌浆结实期温光 Temperature and light in grain filling period | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
抽穗期Jointing (month/day) | 成熟期Heading (month/day) | 天数 Days (d) | 日平均温度 Mean daily temperature (℃) | 积温 Accumulated temperature (℃) | 日照时数Sunshine hours (h) | 降雨量 Rainfall (mm) | ||
高产优质 HG | 南粳9108 Nanjing 9108 | 8/25 | 10/21 | 57 | 20.77 | 624.90 | 215.60 | 444.50 |
南粳505 Nanjing 505 | 8/20 | 10/25 | 66 | 21.06 | 720.70 | 256.30 | 464.20 | |
徐稻9号Xudao 9 | 8/28 | 10/25 | 58 | 20.38 | 644.90 | 214.60 | 444.50 | |
平均值Mean | — | — | 60 Aab | 20.74 Aa | 663.50 Aab | 228.83 Aab | 451.07 Aa | |
高产不优质 HB | 武运5051 Wuyun 5051 | 8/22 | 10/24 | 63 | 20.93 | 699.70 | 236.10 | 464.20 |
扬粳1612 Yangjing 1612 | 8/25 | 10/28 | 63 | 20.25 | 676.40 | 246.80 | 444.50 | |
华粳8号Huajing 8 | 8/22 | 10/25 | 64 | 20.85 | 705.10 | 239.50 | 464.20 | |
平均值Mean | — | — | 63 Aa | 20.68 Aa | 693.73 Aa | 240.80 Aa | 457.63 Aa | |
中产优质 MG | 福粳1606 Fujing 1606 | 8/26 | 10/19 | 54 | 20.45 | 603.61 | 201.30 | 425.00 |
苏香粳3号Suxiangjing 3 | 8/18 | 10/11 | 54 | 20.29 | 598.85 | 214.80 | 418.60 | |
松早香1号 Songzaoxiang 1 | 8/20 | 10/9 | 50 | 20.15 | 517.65 | 205.70 | 396.10 | |
平均值Mean | — | — | 53 Ab | 20.30 Aa | 573.37 Ab | 207.27 Ab | 413.23 Ab |
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3 讨论
3.1 适合安徽沿淮地区种植的优质高产粳稻品种的筛选
对于适宜地区优质高产品种的筛选, 主要从生育期、产量、品质等方面进行。生育期决定了水稻的种植区域, 过早不能充分利用温光资源, 而过晚不能正常抽穗成熟, 都严重影响产量和品质[14]。本试验所有品种生育期在135~160 d左右, 跨度较大, 因此首先需要筛选出适宜生育期范围的品种。安徽沿淮地区属于稻麦两熟制, 筛选出的粳稻品种要满足播种时间在5月5日至5月15日, 移栽期在6月5日至6月15日, 最适抽穗期在8月20日至9月5日, 收获期在10月22日至11月10日。全生育期积温范围在3990.1~4269.9℃ d, 降雨量范围在446.5~987.5 mm[15], 并且水稻灌浆结实初期温度要尽量保证在21~26℃范围内[16], 才有可能在保证正常成熟的情况下稳产继而达到高产。产量方面, 本试验中的74个品种在5.51~9.28 t hm-2之间, 高产与否很大程度上取决于其在该地区种植能否形成足够的群体颖花量、较高的结实率和千粒重[1], 本试验高产类型在产量构成因素上具有单位面积穗数低、每穗粒数高、结实率高、千粒重高的特点, 尤以每穗粒数极显著高于中产类型。因此在产量指标的筛选上要综合考虑足量的群体穗数与较大的穗型协调产出足够的群体颖花量, 并保证正常的灌浆充实, 即保持较高的结实率和千粒重, 往往能在一定程度上保证产量的稳定以达到高产。品质方面, 优质与否主要看品种的加工、外观、蒸煮食味、营养品质等, 本研究从食味值评分筛选后发现, 所有品种的食味值评分在40~74, 而达到优质品种的食味值评分在60~74之间。直链淀粉[17]和蛋白质含量[18]是影响稻米蒸煮食味品质的重要因素, 直链淀粉含量越高, 蒸煮食味品质越差[19,20]; 蛋白质含量越高, 米饭质地越硬, 口感越差[21]; 孟庆虹等[22,23]认为, 蛋白质含量控制在6.5%~7.5%, 直链淀粉含量控制在15.0%~16.5%可提高稻米的食味。因此, 综合考虑直链淀粉含量、蛋白质含量、食味值评分等条件, 可筛选出优质的品种。3.2 适合安徽沿淮地区种植的优质高产粳稻的特征特性
根据安徽沿淮地区粳稻的耕作制度、适宜生育期范围并结合当地的温光条件, 本实验筛选出的高产优质类型品种生育期在150~160 d左右, 在5月中旬播种, 8月下旬到9月上旬之间完成抽穗, 10月20日到10月30日之间成熟, 抽穗期至成熟期在60 d左右, 灌浆结实期日平均气温在21℃左右, 该时期积温在600℃以上, 降雨量在400 mm以上, 能充分利用当地的温光资源, 在正常成熟的基础上达到高产。关于粳稻产量与产量构成因素之间的关系, 前人的研究认为, 足量群体穗数和较大的穗型及较高的结实率和千粒重是粳稻获得高产的关键[1]。本研究筛选出的高产品种, 单位面积穗数在310×104~ 320×104 hm-2之间, 穗粒数140左右, 结实率85%左右, 千粒重25 g左右, 方差分析显示, 高产类型和中产类型的差异主要表现在单位面积穗数、每穗粒数和结实率, 尤以每穗粒数在两者之间差异极显著, 推测可能是不同品种穗型不同导致的。对于结实率和粒重, 灌浆结实期是关键时期[24], 灌浆结实至成熟期间, 光合产物被输送至籽粒并形成产量, 其过程不仅与品种特性、光合产物的供应、运转等内在因素有关, 还受到外界环境的影响, 其中包括温度、光照、降雨量等。本试验中, 高产类型的总生育期、灌浆结实天数、日照时数、积温和降雨量都高于中产类型, 尤以高产不优质类型显著高于中产优质类型, 较优的温光条件使得高产类型弱势粒、瘪粒及低位穗在灌浆中后期缓慢充实[25,26], 提高了结实率和粒重, 进而产量高于中产类型。龚金龙等[27]在粳稻生育期与温光资源利用特征差异研究中认为, 延长生育期, 尤其是灌浆结实期, 能提高有效积温和光合有效辐射, 是粳稻高产的重要途径, 这与本文高产类型灌浆结实期、总生育期比中产类型长的研究结果相似。所以在整个生育期温光资源利用合理, 物质积累充足的基础上, 选择总生育期且灌浆结实期略长的品种, 有利于籽粒和穗在灌浆结实期积累足够的有效积温和光合产物, 在一定程度上保证产量的提高。
关于优质稻米品质指标的特征特性, 前人已有研究[28,29,30,31]。本研究结果显示, 筛选出的优质高产粳稻品种在加工品质方面, 出糙率达到国标1级, 整精米率达到国标3级及以上标准; 在外观上, 透明度在2~4级不等, 而垩白粒率在30%~70%不等, 垩白度在10%~20%不等, 几乎都未达到我国优质稻米质量指标。这与传统意义上优质米的垩白度、垩白粒率偏低的结果有所差别。本试验造成这种外观差异可能是精米在存放一段时间后, 由于水分较低等原因而出现暗胚乳表型[32,33], 使精米透明度较差, 导致仪器或人眼外观检测时将其误判为垩白, 使垩白度、垩白率数据偏高。
本试验筛选出的优质高产粳稻品种的直链淀粉含量、蛋白质含量达到国家优质稻谷质量指标, 胶稠度达到国标2级及以上标准。优质具体表现为直链淀粉含量、蛋白质含量较低而胶稠度较高, 且在优质与不优质之间达到极显著或显著差异。张桂莲等[34]研究发现抽穗结实期相对较高温使直链淀粉含量增加, 除品种因素外, 因温度影响同一品种直链淀粉含量可相差6.00%~8.21%[35,36]。本试验结果表明, 不同类型常规粳稻灌浆结实期的日平均温度在适宜的范围内(21℃左右), 且无显著差异, 推测可能是粳稻品种自身因素导致的直链淀粉含量差异; 与此同时, 稻米胶稠度与直链淀粉含量有关, 直链淀粉含量低或中等的品种胶稠度较软, 直链淀粉含量高的品种胶稠度较硬[37], 一般认为, 胶稠度越软, 其流动性和延展性越好, 流胶长度越长[38], 本研究中, 优质、不优质类型之间的表现与此一致。粳稻的蛋白质含量一般在5%~16%[39], 张晓[40]研究认为, 蛋白质含量高会抑制淀粉粒吸水、膨胀及糊化, 使米饭变硬, 导致品质变劣, 超过9%会影响食味品质; 一般蒸煮食味品质优秀的品种, 其蛋白质含量应不高于9%[41], 降低蛋白质含量能够提高稻米蒸煮食味品质[42], 而本研究筛选出的优质品种蛋白质含量在6%~8%之间, 达到了优质食味稻米的要求。
本试验中, 高产优质类型粳稻RVA谱特征值中的消减值与回复值低于非优质食味类型, 这与胡蕾等[5]的优良食味与高产协同的单季晚粳稻, 与味中高产类型相比, 消减值与回复值偏低的特点结论一致。有研究发现过高的蛋白质含量对稻米的外观和食味品质有不良影响[43], 而胶稠度越长, 消减值越小, 米饭柔软性、黏散性及综合评分越高, 口感越好[44,45], 食味值越高, 本试验通过3个类型品种的比较, 也得出了相似的结果。高产优质类型粳稻在食味值综合评价方面有外观好、硬度小、黏度大、平衡度高的特点, 在RVA谱特征值上表现为消减值小于-200 cP, 崩解值在1000 cP左右。朱盈等[9]筛选出优良食味与高产协同的中熟常规粳稻在食味值综合评价方面的特征表现, 与本文得出的结论相似。
4 结论
依据常规粳稻品种产量及其构成因素、食味值评分、直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度等, 筛选出一批在沿淮地区产量潜力大、品质较优的常规粳稻品种。这些高产优质粳稻品种的特征及与其他两种类型表现出显著或极显著差异的指标主要表现为, 产量在8.35~9.16 t hm-2, 单位面积穗数在310×104~320×104 hm-2之间, 每穗粒数在140左右, 千粒重在25 g 以上; 食味值评分在60~74, 胶稠度长度在80~90 mm, 蛋白质含量在6%~8%以内; 在RVA谱特征值中崩解值在1000 cP左右, 而消减值在-200 cP以下。参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
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