外源噴施米質改良劑對香稻產量、品質、香氣2-乙酰-1-吡咯啉和微量元素的影響

雷 舜，王抄抄，莫釗文，程思忍，劉海東，唐湘如

(華南農業(yè)大學 農學院，廣州 510642)

外源噴施米質改良劑對香稻產量、品質、香氣2-乙酰-1-吡咯啉和微量元素的影響

雷 舜，王抄抄，莫釗文，程思忍，劉海東，唐湘如

(華南農業(yè)大學 農學院，廣州 510642)

為了研究由氨基酸肥(AAF)、品質調控劑(RQP)和增香劑(RFS)單一及復合組分對香稻產量、品質、香氣2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)和微量元素的影響，同時提高水稻生產集約化程度，減少生產過程中的勞動力投入。2015年在華南農業(yè)大學農場以‘象牙香占’和‘桂香占’為材料進行大田試驗，在破口期噴施米質改良劑，研究單一類型改良劑及復合組分對香稻產量品質、香氣2-AP和微量元素質量分數的影響。單一米質改良劑處理分別為1.5 kg·hm-2AAF，3 kg·hm-2RQP和3 kg·hm-2RFS，復合米質改良劑處理包括3 kg·hm-2RFS +3 kg·hm-2RQP和3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF。結果表明：復合米質改良劑處理顯著增加香稻的千粒質量和產量，增加幅度分別達到2.26%～4.88%和8.46%～12.43%；但單一米質改良劑處理下只有3 kg·hm-2RQP達到相同效果。各處理均能夠顯著降低香稻的直鏈淀粉質量分數、堊白粒率和堊白度，而復合米質改良劑還能夠顯著提高‘象牙香占’的糙米率和精米率。此外，復合米質改良劑處理較相應的單一米質改良劑具有更高的籽粒2-AP、Se和Zn質量分數。3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF是所有處理中效果最好的，因其處理后的香稻具有最大的千粒質量與產量及最高的籽粒2-AP、Se和Zn質量分數。

米質改良劑；香稻；產量；品質；2-乙酰-1-吡咯啉；微量元素

香稻米因其獨特的香味和優(yōu)良的品質聞名于世界[1]，不管是泰國茉莉香型還是印度巴斯馬蒂均被全球消費者高度贊譽[2]。香稻米的價格比一般優(yōu)質大米高出很多，同時其銷量仍在逐年增長[3]。評價香稻價值的一個重要指標是其香氣含量[4]。Buttery等[5]發(fā)現香稻香氣由多種成分組成，其中以2-乙酰-1-吡咯啉(2-AP)最為主要，對香稻香氣影響也最大。許多研究也表明：不管是泰國茉莉香型還是印度巴斯馬蒂，2-AP均是其香氣的最重要成分[6-7]。但2-AP濃度在不同香稻品種中差別較大[8]，因此，增加香稻中2-AP含量具有重要的生產與實際意義。

香稻的香氣跟當地土壤和氣候環(huán)境密切相關。如湖南江永地區(qū)的江永香稻，在江永地區(qū)種植時會有香氣產生，但當超出這個區(qū)域時則香氣消失[9-10]。已有研究表明香稻香氣濃度跟微量元素相關，其中Zn和Fe是影響香稻香氣形成的重要元素[9]，例如香稻種植在江永地區(qū)時，籽粒Zn和Fe含量比其他地區(qū)高。唐湘如等[10]研究表明，齊穗期噴施鋅肥能夠顯著增加‘培雜軟香’和‘桂香占’籽粒的香氣含量，同時還能夠顯著提高成熟期劍葉脯氨酸含量?；手刑砑覼nCl2或者LaCl3也能夠顯著提高‘桂香占’籽粒的2-AP含量[11-12]。

以上對香稻香氣的研究只限于單一類型微量元素，而米質改良劑含有多種微量元素，對非香稻品種產量和品質具有顯著的提高[13-15]。然而，對香稻品種產量、米質和2-AP的作用效果鮮有報道。本試驗以‘象牙香占’和‘桂香占’2個香稻品種為試驗材料，在水稻破口期噴施單一及復合米質改良劑，旨在探究不同類型米質改良劑對香稻品種產量、品質和香氣含量的影響，對不同類型的改良劑進行復混，是為達到更佳的處理效果和省工省力以及集約高效的目的，并檢驗其可行性。最終篩選出適合的米質改良劑處理或組合。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

試驗于2015年在華南農業(yè)大學教學試驗農場進行。土壤理化性質：有機質23.34 g·kg-1，全氮1.14 g·kg-1，有效磷61.34 mg·kg-1，速效鉀127.04 mg·kg-1。

1.2 試驗材料

供試水稻品種為‘桂香占’和‘象牙香占’2個常規(guī)香稻品種。采用3種不同配方的米質改良劑，包括氨基酸肥(AAF)：含有40% 硫酸鋅，1% 氯化鐵，3% 亞硒酸鈉；品質調控肥(RQP)：含有1% 赤霉素，7% 硫酸鋅，75% 磷酸二氫鉀；增香肥(RFS)：含有1% 赤霉素，93% 氯化鋅，以上試驗材料均由華南農業(yè)大學提供。

1.3 試驗設計

根據以上3種不同的米質改良劑，共設置5個不同的試驗處理和組合，分別為CK：稻穗破口期每667 m2噴灑清水50 kg；T1：稻穗破口期每667 m2噴施AAF 100 mL兌水50 kg；T2：稻穗破口期每667 m2噴施RQP 200 mL兌水50 kg；T3：稻穗破口期每667 m2噴施RFS 200 mL兌水50 kg；T4：稻穗破口期每667 m2噴施RQP 200 mL與RFS 200 mL兌水50 kg；T5：稻穗破口期每667 m2噴施AAF 100 mL與RFS 200 mL兌水50 kg。

試驗于3月12日播種，4月5日移栽，每穴4苗，移栽密度為30 cm×12 cm。試驗為裂區(qū)區(qū)組排列，小區(qū)面積為4 m×6 m，每處理重復3次。每公頃施用香稻專用肥0.75 t，按照5∶3的質量比施用基肥和分蘗肥，其他田間管理措施保持一致。

1.4 測定指標與方法

1.4.1 產量性狀及品質性狀的測定 收獲時采用五點取樣法，按1 m2面積收割產量，重復3次，并換算成實際產量。每小區(qū)測定100 蔸的有效穗，另按照有效穗數取5 蔸水稻，帶回室內進行考種，測定每穗總粒數、結實率和千粒質量。

稻米品質的測定參照農業(yè)部標準《NY147-88米質測定方法》。稻谷收獲后曬干放置2個月后進行品質測定。糙米率由稻谷經礱谷機脫殼后測定，精米率由糙米經過精米機處理后獲得。通過堊白觀察儀計算堊白粒率和堊白度，由近紅外谷物分析儀測得蛋白質和直鏈淀粉質量分數。

1.4.2 糙米香氣質量分數及微量元素的測定 籽粒香氣(2-AP)的測定參照李艷紅等[16]的方法，使用GC-MS QP2010 Plus(日本，Shimadzu)型氣相質譜聯用儀進行測定。

微量元素(Fe、Zn和Se)質量分數的測定參照Zhang等[17]的方法，使用AA-7000型原子吸收分光光度計(日本，Shimadzu)。

1.5 數據統(tǒng)計與分析

采用Office 2010 和 Statistix 8.0進行數據輸入和統(tǒng)計分析，用Origin 8.0 進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理下香稻產量性狀的變化

由表1可知，在T2、T4和T5處理下‘象牙香占’千粒質量和實際產量與CK相比顯著增加，分別達到2.26%～4.88%和8.46%～12.43%，其中T2和T4還能夠顯著增加每穗粒數，分別達到10.31%和4.63%?！鹣阏肌魈幚磔^CK均能夠顯著提高每穗粒數和實際產量，分別達到2.70%～8.88%和10.26%～17.72%。其中結實率和千粒質量在T3、T4和T5處理下顯著增加，分別達到2.22%～4.28%和4.47%～9.89%。

表1 不同處理對產量性狀的影響Table 1 Effect of different treatments on yield and yield related traits

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lowercase letters means significant difference(P<0.05).The same as below.

2.2 不同處理下稻米品質性狀的變化

由表2可知，‘象牙香占’各處理較CK均能夠顯著降低香稻直鏈淀粉質量分數、堊白粒率和堊白度；在T4和T5處理下稻米的糙米率和精米率較CK顯著增加，最高分別達到3.85%和5.55%?！鹣阏肌魈幚砭軌蝻@著降低直鏈淀粉質量分數、堊白粒率和堊白度；其中T5處理顯著提高香稻的整精米率，達到4.76%。

表2 不同處理對稻米品質的影響Table 2 Effect of different treatments on grain quality

2.3 不同處理下籽粒2-AP質量分數的變化

由圖1可以看出，2個香稻品種的各處理與CK相比均能夠顯著增加籽粒2-AP質量分數，分別達到62.17%～102.25%和34.70%～62.95%。其中T5處理下2個品種的2-AP質量分數最高，分別為150.92和145.12 ng·g-1。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Different lowercase letters means significant difference (P<0.05).The same as below.

圖1 不同處理對籽粒2-AP質量分數的影響
Fig.1 Effect of different treatments on 2-AP mass fraction in brown rice

2.4 不同處理下籽粒Se質量分數的變化

由圖2可以看出，對于2個香稻品種，各處理較CK均能夠顯著增加籽粒Se質量分數，分別達到145.14%～440.13%和110.58%～350.53%。

2.5 不同處理下籽粒Fe質量分數的變化

由圖3可以看出，2個香稻品種的T1和T5處理較CK均能夠顯著增加籽粒Fe質量分數。

圖2 不同處理對籽粒Se質量分數的影響Fig.2 Effect of different treatments on Se mass fraction in brown rice

2.6 不同處理下籽粒Zn質量分數的變化

由圖4可以看出，對于2個香稻品種而言，各處理較CK均能夠顯著增加籽粒Zn質量分數，分別達到6.80%～16.31%和4.82%～14.20%。其中，T5處理下籽粒Zn質量分數最高，2個品種分別為33.16和33.07 mg·kg-1。

圖3 不同處理對籽粒Fe質量分數的影響Fig.3 Effect of different treatments on Fe mass fraction in brown rice

2.7 籽粒2-AP與微量元素質量分數間的相關性

由表3可知，2個香稻品種籽粒2-AP質量分數與Zn、Se之間存在顯著的相關性。

圖4 不同處理對籽粒Zn質量分數的影響Fig.4 Effect of different treatments on Zn mass fraction in brown rice

指標 Index2-APSeFeZn象牙香占Xiangyaxiangzhan2-AP1Se0.889**1Fe0.5220.682**1Zn0.703**0.727**0.3641桂香占Guixiangzhan2-AP1Se0.656**1Fe0.4340.898**1Zn0.681**0.646**0.4691

注：**表示差異極顯著(P<0.01)。

Note: ** means significant correlations (P<0.01).

3 討論與結論

已有研究表明，米質改良劑能夠影響水稻的結實率、產量和品質[13-15]。田華等[13]研究發(fā)現米質改良劑能夠顯著增加‘華優(yōu)68’的結實率和產量，并降低堊白度和堊白粒率。馬群等[15]研究表明米質改良劑能夠顯著增加‘五豐優(yōu)615’的結實率、千粒質量和產量。本試驗結果表明，破口期噴施米質改良劑可一定程度提高香稻的產量，T2、T4和T5處理使‘象牙香占’與‘桂香占’分別增產8.46%～12.43%和10.26%～17.72%。從產量構成因素來看，破口期噴施米質改良劑后2個香稻品種的每穗粒數、結實率及千粒質量均有一定程度的提高。其中T5處理對結實率及千粒質量的提升效果最為顯著。楊建昌等[18]研究認為提高灌漿初期籽粒庫的生理活性，能夠促進其從源吸納積累更多的同化物，有利于結實率和粒質量的提高，增加大庫容的充實度而實現高產。噴施米質改良劑后對產量性狀產生了不同的影響，同時不同基因型水稻品種增產效果具有一定的差異。本試驗結果表明米質改良劑能夠顯著降低香稻米的直鏈淀粉質量分數、堊白粒率和堊白度，可能是由于米質改良劑能夠提高籽粒的可溶性淀粉合成酶、結合性淀粉合成酶和淀粉分支酶活性[13,19-21]。本試驗缺少對有關籽粒淀粉合成酶方面的研究是不足之處，這也是今后需要研究的方向。

關于微量元素方面，存在于線粒體中的谷氨酸脫氫酶活性跟Zn2+有關[22]。谷氨酸脫氫酶能夠誘導谷氨酸轉變成脯氨酸，脯氨酸是2-AP合成的前體物質[2]，較高的脯氨酸質量分數能夠促進2-AP的合成，進而提高香稻香氣質量分數。Min等[23]研究發(fā)現Zn2+能夠促進生長素的合成。生長素是一種重要的植物生長調節(jié)物質，它可以提高水稻功能葉的凈光合速率和葉綠素質量分數，從而提高水稻葉片對氮素的利用效率[24-25]。因此Zn可以通過提高葉片氮素利用率來促進生理活性的提高以及籽粒脯氨酸質量分數的增加，進而提高籽粒香氣的質量分數[24,26]。已有研究表明：谷胱甘肽過氧化物酶活性跟Se相關，它可以催化還原谷胱甘肽成氧化型谷胱甘肽，從而降低谷氨酸質量分數[27]。張馳等[28]和周大寨等[29]研究發(fā)現施用Se肥能夠提高作物脯氨酸質量分數，其原因是當谷氨酸質量分數較低時將不參與其他途徑，而是直接轉變?yōu)楦彼?。此外，籽粒Se與作物Zn質量分數具有協(xié)同效應[30]。本試驗結果表明：破口期噴施米質改良劑能夠顯著提高籽粒2-AP、Se和Zn質量分數，且籽粒2-AP、Zn和Se質量分數之間顯著相關，與大多數學者研究結論一致。

此外，T5處理(3 kg·hm-2RFS +1.5 kg·hm-2AAF)是所有處理中效果最好的，因其處理后的香稻具有最大的千粒質量與產量及最高的籽粒2-AP、Se和Zn質量分數。同時達到更佳的處理效果和省工省力以及集約高效的目的。綜上可知，米質改良劑對香稻產量和品質性狀有顯著的影響，并導致2-AP質量分數和相應微量元素的積累。這些結果進一步強調香稻生產中2-AP與Zn、Se的重要聯系，對指導香稻的優(yōu)質高產提供理論依據。

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(責任編輯：潘學燕 Responsible editor:PAN Xueyan)

Effect of Exogenous Spraying Rice Quality Regulator on Yield,Quality,2-AP and Trace Elements of Aromatic Rice

LEI Shun,WANG Chaochao,MO Zhaowen,CHENG Siren,LIU Haidong and TANG Xiangru

(College of Agriculture,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

The effects of single and combined grain quality regulator treatments of amino acid fertilizer (AAF),rice quality promoter (RQP) and rice flavouring substance (RFS) on rice yield,quality,2-AP and trace element content were investigated during rupturing stage.Aromatic rice varieties,‘Xiangyaxiangzhan’ and ‘Guixiangzhan’,were selected as experimental materials,field experiment was conducted in SCAU farm in 2015.The single quality regulator treatments consisted of 1.5 kg·hm-2of AAF,3 kg·hm-2of RQP and 3 kg·hm-2RFS.In case of combined quality regulator treatments,the treatments were 3 kg·hm-2RQP+3 kg·hm-2RFS and 1.5 kg·hm-2AAF+3 kg·hm-2RFS.Results showed that: combined treatments resulted in significantly increased 1 000-grain mass and yield of aromatic rice,reached 2.26%-4.88% and 8.46%-12.43%,respectively.While only single treatments of 3 kg·hm-2RQP had the same effect.All treatments significantly decreased amylose content,percentage of chalky rice and chalkiness degree.Moreover,combined treatments significantly increased brown rice rate and milled rice rate in ‘Xiangyaxiangzhan’.Additionally,combined treatments had higher 2-AP,Se and Zn mass fraction in brown rice than single treatments.Grain quality regulator treatments of 1.5 kg·hm-2AAF+3 kg·hm-2RFS was consistently the best out of the entire quality regulator treatments for the best performance on yield,2-AP,Se and Zn mass fraction.

Rice quality regulator; Aromatic rice; Yield; Quality;2-AP;Trace elements

LEI Shun,male,master student.Research area: physiological study of crop cultivation.E-mail: leishuncc@163.com

TANG Xiangru,male,Ph.D,professor,doctoral supervisor.Research area: physiological study of crop cultivation.E-mail: tangxr@scau.edu.cn

日期：2016-12-29

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161229.1005.018.html

2016-03-26

2016-05-25

公益性行業(yè)專項(GYHY201406025);廣東省農業(yè)攻關項目(20041320101007)。

雷 舜，男，碩士研究生，從事作物栽培與生理研究。E-mail：leishuncc@163.com

唐湘如，男，博士，教授，博士生導師，主要從事作物栽培與生理研究。E-mail：tangxr@scau.edu.cn

S511

A

1004-1389(2017)02-0227-10

Received 2016-03-26 Returned 2016-05-25

Foundation item Specific Public Service Sectors (No.GYHY201406025); Guangdong Agricultural Research Projects (No.20041320101007).