不同增香施肥处理对香稻产量、品质和香气风味挥发物的影响.pdf
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1、不同增香施肥处理对香稻产量、品质和香气风味挥发物的影响姚祥滨罗昊文韦剑娇丘鑫峰童少杰彭洁梅何珍珍段美洋潘圣刚田华祁剑英莫钊文唐湘如*(华南农业大学 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室/农业农村部华南地区作物栽培科学观测实验站/广州市丝苗香米科学与技术重点实验室,广州 510642;第一作者:;*通信作者:)香稻是一种具有芳香的优质稻种,与普通水稻相比,其独特的香味和卓越的品质正越来越受到中国南方消费者的喜爱,销售价格也高出 2 倍1-3。近年来,香稻在全球大米交易市场上所占份额逐年增加,目前已占 15%18%4。现有香稻品种较多,如何通过栽培手段提高香稻的产量、品质以及香气风味,已成为
2、人们关注的焦点。香稻中含有 100 多种可挥发性物质,这些物质赋予香稻米独特的香气。其中,最主要的特征物质是 2-乙酰-1 吡咯啉(2-acetyl-1-pyrroline,2-AP),稻米香气的浓度与其中 2-AP 的浓度成正比5。此外,香稻还含有多种不同的风味挥发物,如醛类、脂类、烯类和酮类,其也会提升香稻的香味。已有大量研究表明,环境条件和栽培措施对香稻香气的产生起着重要作用6-10。香稻香气的形成是基因和环境条件共同作用的结果。改变栽培条件,如施用不同肥料、调控水分等,可以从生理生化层面影响香稻香气的产生。2010 年华南农业大学唐湘如教授团队自主研发了一种可以显著提高香稻产量、品质和
3、 2-AP 浓度的香稻增香专用肥12。多个研究表明,香稻增香专用肥在香稻品种如美香占 2 号和象牙香占中均有不错的应用效果9,13-14。鉴于此,本研究在大田条件下,开展了香稻增香专用肥在香稻品种青香优 19 香中的应用效果试验,旨在为增香栽培技术推广和香稻高产优质栽培提供技术支持和理论指导。1材料与方法1.1试验田概况及参试品种试验于 2022 年在华南农业大学田间试验站(23毅17忆N,113毅37忆E,海拔 12 m)开展。该试验站属亚热带季风气候,2022 年年平均气温 23 益,年降水量 2 033 mm。土壤为砂质壤土,有机质 11.20 g/kg,全氮 1.08 g/kg,碱解氮
4、 96.61 mg/kg,速效磷 5.07 mg/kg,速效钾 30.99 mg/kg,pH 值 5.22。试验品种为青香优 19 香,种子从广东鲜美种苗股份有限公司购得。1.2试验设计试验设置 2 个增香施肥处理:T1,传统施肥模式+馫香 1 号肥;T2,香稻增香专用肥。以传统施肥模式为对照(CK,尿素 292.5 kg/hm2,过磷酸钙 300 kg/hm2,氯化钾 90 kg/hm2)。T1:在 CK 的基础上,增加馫香 1 号增香肥 30 kg/hm2。T2:香稻增香专用肥(含 N 15%、P2O54%、K2O 6%、有机质 10%、硫酸锌 1.9%)900 kg/hm2。香稻增香专用
5、肥和馫香 1 号均由东莞富特生物技术有限公司制造和提供。每个处理 3 次重复,小区面积 30 m2。不同施肥处理的田间管理措施保持一致。7 月 15 日播摘要:于大田条件下,试验比较了 2 个增香施肥处理 T1(传统施肥模式+馫香 1 号肥)、T2(香稻增香专用肥)和CK(传统施肥模式)对香稻品种青香优 19 香产量、品质及香气风味挥发物的影响。结果表明,与 CK 相比,T1 和 T2 处理的香稻产量分别显著提高 9.94%和 11.94%,糙米率、精米率和整精米率亦均有提高,籽粒中 2-AP(2-乙酰基-1-吡咯啉)含量分别提高 11.11%和 33.83%。不同增香施肥处理香稻籽粒中的香气
6、风味挥发物(如醛类、烯类和酮类)组分存在显著差异。关键词:香稻;青香优 19 香;产量;品质;风味挥发物中图分类号:S511.062文献标识码:A文章编号:1006-8082(2023)05-0066-05专论与研究收稿日期:圆园23原07原31基金项目:国家自然科学基金(31971843);广东省现代农业产业技术体系(2020KJ105);广州市科技计划项目(202103000075)圆园23,29(5):66-70DOI:10.3969/j.issn.1006-8082.2023.05.01266图 1 不同增香施肥处理对青香优 19 香籽粒 2-AP 含量的影响CKT1T23002001
7、000表 2 不同增香施肥处理对青香优 19 香稻米品质的影响处理CKT1T2糙米率/%77.38依0.89 c79.53依0.35 a78.61依1.18 b精米率/%64.16依0.51 c66.90依0.32 a65.77依0.63 b整精米率/%49.80依0.91 b52.52依0.76 a53.06依1.39 a长宽比3.73依0.02 b3.62依0.02 c3.84依0.01 a垩白度/%0.70依1.16 a0.28依0.48 b0.67依0.53 a蛋白质含量/%6.03依0.06 b6.23依0.06 b7.30依0.00 a直链淀粉含量/%18.40依0.10 a18.
8、63依0.21 a17.90依0.26 b碱消值6.40依0.00 a6.53依0.06 a6.50依0.10 a表 1 不同增香施肥处理对青香优 19 香产量及其构成因素的影响同列不同字母表示不同处理在 P约0.05 水平上差异显著,下同。处理CKT1T2有效穗数/(穗 hm-2)208.33依12.03 c233.80依10.61 b296.30依 4.01 a穗粒数/粒171.27依4.39 b186.66依5.39 a146.37依3.41 c结实率/%65.88依0.47 c68.23依1.52 b70.79依1.26 a千粒重/g23.70依1.27 a23.24依0.20 a23
9、.56依0.80 a产量/(kg hm-2)4.29依0.14 b4.72依0.25 a4.80依0.39 a姚祥滨等:不同增香施肥处理对香稻产量、品质和香气风味挥发物的影响圆园23,29(5):66-70种,在播种前用清水浸种 12 h,然后转移到恒温(36 益)培养箱中催芽 12 h。采用钵苗育秧盘旱育秧。8 月 1 日使用钵苗插秧机移栽。移栽后,采用香稻增香栽培模式7进行田间管理,11 月 10 日收获。1.3测定项目及方法1.3.1产量及其构成因素成熟期收割 1 m2的香稻,晾干后测定产量,3 次重复。收割前每小区调查香稻 30 丛,记录有效穗数。根据有效穗数在大田中选取 6 丛代表性
10、植株,晾干后脱粒风选出实粒和空粒,计算结实率、每穗粒数和千粒重。1.3.2品质指标将收获的稻谷在自然晾干 7 d 后进行品质指标测定。参照 NY/T 832017 米质测定方法 测定糙米率、精米率和整精米率;采用万深 SC-E 大米外观品质分析系统测定大米长宽比和垩白度。采用 FOSS 近红外谷物品质分析仪(Infratec-1241 Grain Analyzer,FOSS-TECATOR)测定稻米蛋白质含量、直链淀粉含量和碱消值。1.3.32-AP 含量及风味挥发物于成熟期取香稻 10 穗置于冰盒中带回实验室保存于-80 益,参考 GUI 等15方法使用气相色谱质谱联用仪(岛津,GC-MS
11、QP 2010 Plus)测定籽粒中的香气物质 2-AP 含量及相关风味挥发物。1.4数据处理使用 Excel 2022 处理数据,SPSS Statistics 20 进行最小极显著差异法(LSD)多重比较分析(P约0.05),用Origin 2023b 软件绘图。2结果与分析2.1不同增香施肥处理对产量及其构成因素的影响从表 1 可见,相比于 CK,T1 和 T2 处理的有效穗数分别提高 14.22%和 42.23%,结实率分别提高 2.34%和 4.90%,差异均达显著水平。与 CK 相比,T1 处理的穗粒数显著提高 8.99%,而 T2 处理则显著降低14.54%;不同处理千粒重无明显
12、差异。T1 和 T2 处理的产量显著高于 CK 9.94%和 11.94%。2.2不同增香施肥处理对稻米品质的影响如表 2 所示,T1 和 T2 处理的加工品质都显著高于CK,糙米率分别提高 2.14%和 1.23%,精米率分别提高 2.74%和 1.61%,整精米率分别提高 2.72%和 3.25%。相较于 CK,T1 处理长宽比显著降低 2.64%,T2 处理长宽比显著提高 2.96%;T1 处理垩白度显著低于 CK,T2 处理则没有显著差异。T2 处理蛋白质含量相比 CK显著提高 1.27%,T1 处理与 CK 则无显著差异;T2 处理直链淀粉含量相比 CK 显著降低 0.50%,T1
13、处理与 CK则无显著差异;T1 和 T2 处理的碱消值与 CK 相比无显著差异。2.3不同增香施肥处理对籽粒中 2-AP 含量及风味挥发物的影响如图 1 所示,T2、T1 处理籽粒中 2-AP 含量比 CKbac图柱上不同小写字母表示处理间差异在 0.05 水平显著。67表 3 稻米中不同风味挥发成分信息表序号1234化合物Heptanal2-Acetyl-1-pyrrolineOctanalLimonene感官反应及香气描述柑橘味、臭氧味、脂肪味、草本味、清新味、葡萄酒渣味、变质味、脂肪味、青涩味烘焙味、坚果味、烤制味、火腿味、甜味柠檬味、柑橘味、肥皂味、橙皮味、脂肪味、蜡质味、脂肪味、青涩
14、味薄荷味、柠檬味、柑橘味、橙子味、新鲜、甜味图 2 不同增香施肥处理下青香优 19 香籽粒中风味挥发物含量热图2,5-Furandione,3,4-dimethyl-2-Acetyl-1-pyrroline4-EthylcyclohexanolOctana2-Decenal,(Z)-HeptanalLimonene1-Butyl(dimethyl)silyloxypropaneButanoic acid,4-(1,1-dimethylethoxy)-3-hydroxy-,methyl ester,(R)-T1-1 T1-2 T1-3 CK-1 CK-2 CK-3 T2-3 T2-1 T2-2G
15、roupCKT1T2210-1-2分别显著提高 33.83%和 11.11%。风味挥发物聚类热图(图 2)分析显示,不同增香施肥处理籽粒中风味挥发物含量有很大差异。相比于CK,T1 处理 2-乙酰-1-吡咯啉、辛醛(Octana)、2-十烯醛(2-Decenal,(Z))、庚 醛(Heptanal)、柠 檬 烯(Limonene)含量显著提高,而 T2 处理 3,4-二甲基-2,5-呋喃二酮(3,4-dimethyl-2,5-Furandione)、2-乙酰-1-吡咯啉、4-乙基环己醇(4-Ethylcyclohexanol)含量显著提高。通过风味挥发物数据库 FlavourDB(https:
16、/cosy原lab.iiitd.edu.in/flavordb/)检索得到不同风味挥发物的感官反应及香气描述(表 3)。2.4不同增香施肥处理下 2-AP 及多种风味挥发物的主成分分析对所获得的青香优 19 香产量(每穗粒数、结实率、千粒重、产量)、大米品质(糙米率、精米率、整精米率、长宽比、垩白度、蛋白质含量、直链淀粉含量、碱消值)做主成分分析,结果(图 3A)显示,PC1 覆盖率为42.6%,PC2 覆盖率为 23.6%,两者总覆盖率为 66.2%,表明 PCA 具有代表性,在 PCA 中,T1 和 T2 处理的点与 CK 处理的点出现了强烈的分离,表明与 CK 相比,T1 和 T2 处理
17、对青香优 19 香的产量与品质有着显著的影响。对所获得的不同化合物做主成分分析,结果(图姚祥滨等:不同增香施肥处理对香稻产量、品质和香气风味挥发物的影响圆园23,29(5):66-7068图 3 不同增香施肥处理下青香优 19 香籽粒中产量与品质主成分分析图(A)和风味挥发物主成分分析图(B)(A)CK-3CK-2T2-2CK-1T2-2T2-3T2-1T2-3T2-1T1-2T1-3T1-1CK-3CK-2CK-1T1-2T1-3T1-1CKT1T2GroupCKT1T2GroupPC1(42.6%)210-1-2210-1-2-2024-202PC1(57.3%)(B)姚祥滨等:不同增香施
18、肥处理对香稻产量、品质和香气风味挥发物的影响圆园23,29(5):66-703B)显示,PC1 覆盖率为 57.3%,PC2 覆盖率为 28.3%,两者总覆盖率为 85.6%,表明 PCA 具有代表性。在 PCA中,CK、T1 和 T2 处理下,不同风味化合物指标均出现了强烈的分离,表明与 CK 相比,T1 和 T2 处理对青香优 19 香籽粒中不同风味挥发物有显著影响。3讨论与结论3.1不同增香施肥处理对青香优 19 香产量和品质的影响在本研究中,相比 CK,T2 和 T1 处理产量显著提高 11.94%和 9.94%。但产量构成因素中,T2 处理的有效 穗 数 和 结 实 率 比 CK 分
19、 别 显 著 提 高 42.23%和4.90%,而每穗粒数降低了 14.54%(表 1),说明 T2 处理通过提高有效穗数和结实率使得香稻增产。T1 处理的有效穗数、每穗粒数和结实率比 CK 分别提高 14.22%、8.99%和 2.34%,说明 T1 处理通过提高有效穗数、每穗粒数和结实率使得香稻增产。相关研究表明,香稻增香施肥可以促进稻米品质的提高14,16。在本研究中,相比 CK,T2 和 T1 处理的糙米率、精米率和整精米率都有显著提高。在外观品质上,T1 处理的长宽比、垩白度比 CK 有所降低,说明馫香 1号肥可能通过促进籽粒灌浆的方式使得长宽比减小,垩白度降低。3.2不同增香施肥处
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