贵州水田土壤环境质量与稻米品质的研究进展.docx

1、贵州水田土壤环境质量与稻米品质的研究进展贵州水田土壤环境质量与稻米品质的研究进展摘 要：稻米品质应从碾米、外观、蒸煮、食味、营养等方面来衡量,有时还要考虑安全、贮藏、加工和卫生等性质.淀粉和蛋白质的种类与数量决定了稻米的品质.一般来说,直链淀粉含量在20%以上的稻米品种食味差;直链淀粉含量在15%-20%以下的食味较好;蛋白含量超过9%的品种其食味往往较差.稻米中垩白出现部位与灌浆物质的输入途径有关.离背部维管束远的腹部胚乳细胞易充实不良形成垩白.稻米品质形成是品种遗传特性和环境条件综合作用的结果.环境条件对稻米品质的影响是通过影响稻株和颖果的生理过程而发挥作用的.过多施用氮素,特别是灌浆期间

2、氮素过多,会使米中的蛋白质含量显著提高,垩白率降低,然而食味变差.饭的食味还与煮饭方法、煮饭后食用时间有关.通常将米用水先浸1-2小时后煮,饭在煮好后的半小时时食用,食味最佳.(1) 依据土壤环境质量各评价指标的渐变性和模糊性,采用模糊数学方法确定土壤重金属内梅罗综合污染指数隶属度函数并对土壤肥力指标、土壤立地条件各评价因子进行处理,运用主成分分析法确定各评价因子的权重,采用层次分析法从土壤肥力状况、重金属污染程度和立地条件等3组评价指标上对喀斯特山区(以贵阳市乌当区为例)石灰岩母质发育的旱耕地土壤环境质量进行了较为全面、科学的评价.结果表明,金华镇旱耕地的土壤肥力质量最高,下坝乡的最低;下坝

3、乡旱耕地的土壤重金属污染环境质量最好,朱昌镇的最差;东风镇旱耕地的土壤立地条件质量最高,水田镇的最低;研究区域内石灰岩母质发育的旱耕地土壤环境质量综合评价排序为东风镇旱耕地金华镇旱耕地朱昌镇旱耕地下坝乡旱耕地水田镇旱耕地(2).关键词稻米，品质，土壤环境质量，喀斯特山区，水田，贵州Guizhou paddy soil environmental quality and the research progress of rice qualityABSTRACTRice Cuality usually includes the Cuality of milling，appearance，cooki

4、ng，taste and nutrition，and theCuality of safety ，storage，processing and health is ainvolved The type and amount of starch and proteinhave a great effect on the rice Cuality . Generally ，the rice With 15 % -20 % amylose al Ways has a fine taste，While the rice With more than 20 % amylose or 9 % protei

5、nis distasteful . The region of chalk is associated Withthe Way of filling substance i mportinginto the endosper m，that is，the abdominal endosper mcells far fromthedorsal vascular bundle are easily to for mchalk . on the other hand ，rice Cuality is resulted fromthe interactionbet Ween the inheritanc

6、e of variety and environmental conditions， The rice Will have the best taste Whenit is dipped intothe Water for one or t Wo hours before cooking，andis tasted delicious about thirty minutes after being cooked Basis for soil environmental quality evaluation index of gradual change and fuzziness, the f

7、uzzy mathematics method to determine soil heavy metals in meis membership function and comprehensive pollution index of soil fertility, soil site conditions, the evaluation index factor for processing, using principal component analysis (pca) to determine the weight of each evaluation factor, adopti

8、ng the analytic hierarchy process from the soil fertility status, heavy metal contamination degree and site conditions such as three groups on the evaluation index of karst mountainous area (in guiyang wudang district as an example) limestone dry farmland soil environment quality of parent material

9、development are discussed in a comprehensive and scientific evaluation. The results showed that the JinHua Town drought farmland soil fertility quality is highest, XiaBa Township minimum; XiaBa Township dry farmland soil heavy metal pollution of the environment quality is best, the worst ZhuChang To

10、wn; Dongfeng town of dry farmland soil site conditions the highest quality, the paddy field in the town of minimum; Development of limestone materials in research area of dry farmland soil environment quality comprehensive evaluation of sorting as dongfeng town dry farmland JinHua Town drought farml

11、and ZhuChang Town drought farmland cultivated land paddy field town drought XiaBa Township drought. KEYWORDSRice，Guality ，Dry soil environmental quality, the karst mountain area, drought, guizhou一 前言水稻是最重要的粮食作物之一，世界上有三分之一以上的人口以稻米为主食。我国是世界水稻生产与稻米消费大国，水稻栽培面积占粮食作物种植面积的13 ，产量占粮食总量的近一半，人均年消费稻米150kg 以上，因而

12、稻米生产量的高低及其品质优劣与农民的收入和人们的生活息息相关。在以往一段较长的时间里，我国对稻米的生产以量为纲，不大重视品质。改革开放以来，随着人民生活水平的提高以及稻米贸易对品质的要求，大家开始重视了优质稻的育种和生产。种优质稻，吃优质米已成为一种时尚。特别是中国加入WTO 后，优质稻米出口成为发展机遇（廖西元，2000 ）。因此，了解优质稻米的品质标准和影响稻因素，从而培育优良品种，生产优质稻米，满足社会需要，就显得更为迫切。本文就稻米品质标准和影响因素作一介绍。32 稻米的品质标准稻米品质是个综合性状，不同的用途有不同的评价标准，目前尚未有统一的标准。就总体来看，稻米品质应从碾米、外观、

13、蒸煮、食味、营养等五个方面来衡量比较，有时还要考虑安全、贮藏、加工和卫生等性质。稻米品质的优劣取决于品种的遗传特性与环境条件影响的综合作用结果 4 二正文1 碾米品质指稻谷在碾磨后保持的状态。衡量碾米品质的指标主要有：出糙率、精米率、整精米率。出糙率指净稻谷脱壳后的糙米占试样质量的百分率，一般为78 % -80 % 。去掉糠皮与胚的米为精米，精米占净稻谷试样质量的百分率为精米率。糠皮与胚一般占稻谷的8 % -10 % ，因而一般稻谷的精米率仅在70 % 左右。整精米是米长度达到完整精米粒平均长度五分之四以上的米粒。整精米占净稻谷试样质量的百分率为整精米率。整精米率的高低因品种不同而差异较大，一

14、般在25 % -65 % 。出糙率是个较稳定的性状，主要受遗传因子控制，而精米率受环境影响较大。通常，晚粳的碾米品质要优于早籼。优质米品种要求出糙率和整精米高，而其中整精米率是稻米品质中较重要的指标。整精米率高，说明同样数量的稻谷能碾出较多的整精米，具有较高的商品价值。此外衡量碾米品质的指标还有加工精度和光泽度。加工精度指稻米籽粒表面除去糠皮的程度。光泽度指白米表面的光滑亮泽程度。米经抛光工艺可提高光泽度。562.外观品质外观品质一般指精米的形状、垩白性状、透明度、大小等外表物理特性。当然与碾米品质有关的指标也影响到稻米的外观品质。稻米的形状一般以长度、宽度及其比值等表示。根据米粒的长短情况将

15、米分为长粒、中粒和短粒三种。对米粒长度及形状的要求，因各地人民的生活习惯和食用嗜好而异。垩白是指稻米中白色不透明的部分，是由于胚乳中淀粉体和蛋白质体充实不良，相互间存有空气而形成的一种光学特性。垩白性状主要指米中垩白的有无与大小，垩白大小以垩白度表示，垩白度是指垩白米的垩白面积总和占试样米粒面积总和的百分比。垩白粒率是指有垩白的米粒占整个米样粒数的百分率。稻米的垩白虽然与食味没有直接关系，但它影响米的外观，还容易使稻谷在碾米过程中产生碎米，因而受到水稻科学家们的特别重视，常把它作为攻克的目标。73 蒸煮品质蒸煮品质是指稻米在蒸煮过程中所表现出来的特性。衡量蒸煮品质的主要理化指标有：（1 ）直链

16、淀粉含量 指精米中直链淀粉含量百分率。直链淀粉含量高，饭的粘性小，质地硬，无光泽食味差；过低，则米饭软，粘而腻，弹性差，因而，较多的人爱吃中等直链淀粉含量的品种。（2 ）糊化温度 指淀粉在热水中开始吸水并不可逆转地膨胀时的温度。通常糊化温度高的多为粘性差的大米，而糊化温度低的多为粘性强的大米。短粒型和中粒型大米的糊化温度比长粒型大米为低，即粳型米比籼型米的糊化温度低，而糯米的糊化温度则更低。（3 ）胶稠度 指精米粉经碱糊化后米胶冷却时的流动长度。支链淀粉含量高的胶稠度大，一般糯米大于粳米，粳米大于籼米。（4 ）米粒伸长性 指米粒蒸煮时长度的伸长。胶稠度和糊化温度与直链淀粉含量密切相关。前三个指

17、标除受水稻品种本身遗传基因控制外，在一定程度上受环境因素（温度、光照、海拔）和农业技术因素（播种期、栽培密度、灌水、施肥等）的影响（张玉华，2002 ），特别受后期温度影响较大。8.4 食味品质也称适口性。指米饭在咀嚼时给人的味觉感官所留下的感觉，如米饭的粘性、弹性、硬度、香味等。一般认为食味品质好米饭应柔软而有弹性，稍有香味和甜味。食味品质和蒸煮品质既有区别又有联系。食味既与米的成份和理化性质有关（一般支链淀粉含量高和蛋白质含量低的米，饭的食味好）外，还与煮饭方法、煮饭后食用时间有关。通常将米用水先浸1 -2 小时后煮，饭在煮好后的半小时时食用，食味最佳。由于食味与蒸煮有联系，因而又常将蒸煮

18、品质和食味品质合称为蒸煮食味品质。评定稻米的蒸煮食味品质需要进行蒸煮试验和品尝试验，这些试验的操作比较繁杂，费时费力。现代稻米科学的成果表明，稻米的蒸煮食味品质与稻米本身的某些理化指标，如直链淀粉与蛋白质含量、胶稠度、糊化温度等密切相关，通过检测这些理化指标的特性或含量，可以间接了解各种稻米的蒸煮食味品质。日本已研制出能测定稻米蒸煮食味品质的“食味计”。食味计实际上是一台近红外线分光光度计，它能将蛋白质等含氮化合物、直链淀粉和脂肪酸等影响稻米蒸煮食味的成分客观而又快速地测定出来，并以其综合数值（食味值）的大小表示食味品级的高低：食味值大，则蛋白质含量少，食味好，反之亦然。95 营养品质稻米的营

19、养品质指稻米中含有营养成分的程度。营养成分包括淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、氨基酸等。在含水量为14 % 的精米中，淀粉占76. 7 % -78. 4 % ，蛋 白 质 占 6. 3 % - 7. 8 % ，粗 脂 肪 占0. 3 % -0. 5 % ，灰分占0. 3 % 左右。淀粉以淀粉体的形态藏于胚乳细胞中，淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，两者的基本成分都是葡萄糖。通常籼米的直链淀粉含量比粳米高，糯米中的淀粉几乎都是支链淀粉。蛋白质以蛋白质体的形态贮藏于胚乳细胞的淀粉体间隙中。稻米蛋白体主要由谷蛋白、球蛋白、清蛋白和醇溶性蛋白组成，其中前三种蛋白质中赖氨酸均超过3. 5 % ，居谷类作物之首。

20、米中蛋白质是品质良好的植物蛋白质，必需氨基酸含量丰富，生物价高达75 。蛋白质组成及含量常作为营养品质衡量的主要指标（符文英等，1997 ）。据研究，稻米蛋白质含量有50 % -75 % 是由环境控制的，它易为栽培措施，特别是抽穗后的施氮量所改变。精米中脂肪含量较低，但多为优质的不饱和稻米的品质和影响因素Rice uality and its affecting Factors 233脂肪酸或淀粉脂肪复合物，在一定程度上影响米饭的光泽、滋味及口感。另外，稻米中还含有多种挥发性物质，还含有钾、磷、镁、钙、钠等矿质元素和维生素等根据 GBT17891 -1999 优质稻谷（米）标准，优质稻谷分为优

21、质籼稻谷、优质粳稻谷、优质籼糯稻谷、优质粳糯稻谷四类。其中优质籼稻谷、优质粳稻谷又各自有一级、二级、三级3 个等级，一级质量最好。它们应各自达到相应的出糙率、整精米率、垩白粒率等项品质分级指标优质稻谷的定级，以整精米率、垩白度、直链淀粉含量、食味品质为定级指标，应达到规定标准。其余指标，如有两项以上不合格，但不低于下一个等级指标的，降一级定等。任何一项指标达不到三级要求时，不能作为优质稻谷。总之，优质稻米应是外观好、食味隹、整精米率高、垩白度和直链淀粉含量低、无污染、无公害、无杂质、卫生营养的商品米6贵州水田分析水田是耕地的一种类型。是分布于城、镇、村庄、独立工矿区内筑有田埂（坎），可以经常蓄

22、水，用于种植水稻等水生作物的土地。水田按水源情况分为灌溉水田和望天田两类。灌溉水田指有水源保证和灌溉设施，在一般年景能正常灌溉，用于种植水生作物的耕地，包括灌溉的水旱轮作地。望天田指无灌溉工程设施，主要依靠天然降雨，用以种植水稻、莲藕、席草等水生作物的耕地，包括无灌溉设施的水旱轮作地。 水稻土是在一定的自然环境及人们种植水稻后，采用各种栽培措施的影响下形成的。它由于长期灌溉和干湿交替，形成了不同于旱地的土壤性状。水稻土在种稻灌水期间，耕作层为水分所饱和，呈还原状态；在排水、晾田、秋冬干田季节，耕作层呈氧化状态。这种周期性的干湿交替过程，形成了水稻土特有的物理、化学和生物性状。1. 贵州土壤类型

23、分布贵州省地处云贵高原的东部大斜坡地带，地貌的基本轮廓是西北高，东南低，自西向东依次呈三级梯面递降。土地资源空间差异主要有两方面因素，一是经纬地带性因素和垂直地带性因素，二是河流因素。贵州省东部和南部土壤分布主要为红壤，中部、北部地区主要为黄壤，西部以黄棕壤为主，西北角紧靠重庆集中分布着紫色土，水稻土则主要分布于全省的河流阶地和丘陵盆地。贵州省土地整治的限制性因素主要是地形复杂、工程性缺水严重、交通运输条件差、水土流失严重、中低产田土比重大和耕地肥力水平较低 个方面，另外，贵州喀斯特地形面积较大，其生态敏感度高，遭到破坏后极易造成水土流失和土地石漠化。2.贵州省各地区水田土壤质量2.1黔西高原

24、山地黄壤黄棕壤类型区 该区位于黔西高原山地，主要土壤为黄壤和黄棕壤，水土流失严重。该区煤矿资源丰富，煤层厚度差明显，最厚可达 以上，最薄在 以下，开发强度大。土地整治方向为喀斯特山地水利水保设施建设矿区污染治理导向型，适度使用坡改梯工程，采取工程措施和植物措施防治水土流失，避免进一步恶化，同时要防治石漠化，对矿区复垦采取深埋废渣碎石，防治重金属面源污染土地。2.2 赤水河谷紫色土类型区 该区位于贵州省最北部，处四川盆地边缘地带，植被覆盖率高，有水土流失灾害，是全省唯一个紫色土集中分布的区域。煤矿资源稀少，有少部分天然气资源，开发强度适中。土地整治方向为农田生态景观建设导向型。整理方向为通过修建

25、道路、灌溉沟渠等基本农田建设设施，提高区内土地的利用效率。2.3 黔西南低中山红壤粗骨土类型区 该区位于贵州西南部边缘地带，石漠化程度和水土流失现象较轻。主要土壤为红壤和粗骨土，煤矿资源稀少，开发利用少。土地整治方向为喀斯特坡耕地水利基础设施导向型，适度使用坡改梯工程。2.4 黔中黔南低山丘陵石灰土类型区 该区是土地整治一级类型分区中面积最大的区域，位于贵州中部和南部，主要土壤为石灰土和黄壤。煤矿资源相对较少，磷矿和铝矿相对丰富。由于贵阳市位于该区，带动周边发展，所以工业发达。土地整治方向为喀斯特坡耕地基础设施完善建设导向型。整理方向是通过沃土工程、中低产田土改造等基本农田建设措施，提高区内土

26、地的生产力。该区矿区、工业区较多，开发时间较早，工业废弃土地复垦潜力大，对矿区和工业废弃地应采取深埋废渣，平整土地，防止污染，景观绿化等措施。2.5 黔西南高原山地石灰土类型区 该区位于贵州西南部高原山地地带，土壤包括石灰土、黄壤、黄棕壤和少量紫色土，水土流失和石漠化也较为严重。该区 煤 矿 资 源 丰 富，煤 层 最 丰 富 的 区 域 可 达 ，煤矿开采强度较大。土地整治方向为喀斯特山地基本农田建设、水利设施建设导向型，通过工程措施和生态修复措施对区内的生态脆弱区域实施修复和保护，加强中低产田改造，对矿区复垦采取深埋废渣碎石和生态措施防治重金属面源污染土地。2.6 黔北中山峡谷石灰土黄壤类

27、型区 该区位于贵州省北部中山峡谷地带，主要土壤为石灰土和黄壤，有部分地区水土流失严重，石漠化程度较轻，煤矿资源较为丰富，煤矿开采强度较大。土地整治方向为喀斯特坡耕地水利水保设施导向型，适度坡改梯工程，加强中低产田改造，对矿区复垦采取深埋废渣碎石，并平整土地，做好污染防治措施。2.7 黔东南丘陵黄壤类型区 该区位于贵州东南部，水土流失现象不明显，属于非喀斯特地区，矿场资源较少，生态环境保护较好。土地整治方向为基本农田建设导向型，加强中低产田改造和农田基础设施的建设工作。2.8 黔东山地丘陵石灰土类型区 该区位于贵州省东部，有水土流失现象，大部分属于非喀斯特区，石漠化现象轻微。矿场资源主要是锌矿和

28、汞矿，汞矿开发强度大。土地整治方向为丘陵基本农田建设、重金属污染治理导向型，通过工程措施和生态修复措施对区内的污染土地实施治理，加强中低产田改造，对矿区复垦采取综合措施防治重金属的面源污染。2.9 黔东北山地黄壤类型区 该区位于贵州东北区，部分地区水土流失严重，石漠化现象轻微。矿场资源主要是汞矿和钼矿。土地整治方向为山地丘陵水利设施建设、重金属污染治理导向型，通过工程措施和生态修复措施对区内的污染土地实施治理，加强中低产田改造，对矿区复垦采取综合措施防治重金属面源污染。3. 贵州各地粮食及稻谷的人均占有量贵州各地粮食及稻谷的人均占有量不平衡贵州省内有87 个县(市区),各地粮食及稻谷的人均占有

29、量不平衡。粮食人均和农村人口人均占有量最少的是贵阳市小河区仅为13 .9 kg 和66 .3 kg ,最大的余庆县为589 .4 kg 和654 kg 。稻谷人均和农村人均占有量最低的小河区分别为11 .6 kg 和55 .2 kg ,最高的湄潭县为326 .3 kg 和363 .6 kg .全省农村人均占有粮食和水稻较高(分别超过350 kg 和200 kg )的县不多,农村人均粮食超过350 kg 的县仅46 个,占52 .9 %,超过500 kg 的仅5 个,占5 .7 %;人均粮食超过350 kg 且稻谷超过200 kg 以上的县仅31个9占35 .6 %;人均稻谷超过300 kg 的

30、仅3 个,占3 .4 %(表2 )。按照目前人均占有粮食350 kg 的自给标准,总体上达到农村人口基本自给,但由于地区差异较大,仍有41 个县达不到此标准。加上城镇人口9每年仍需调入100 万t 左右粮食,才能保持基本平衡。水稻土在淹水缺氧的情况下，有机质分解比较缓慢，腐殖质程度高，肥效比较稳长，养分损失较少。但如果土壤还原性较强，有机质进行嫌气分解，则产生多种有机酸，阻碍稻根的泌氧能力。还原性更强时，还会产生甲烷、硫化氢等有毒物质毒害稻根，严重时稻根发黑、腐烂、死亡。据研究，水田一定的还原环境，对水稻生长还是有利的，在还原状态下，无机氮几乎全部以氨态氮存在，这适于水稻的吸收利用，同时，氨态

31、氮是阳离子，容易被土壤胶体吸附，不易流失。水稻土的另一个特点是稻田淹水以后，pH值往往升高，氧化还原电位降低，从而促进磷酸铁的水解加强，高价铁的磷酸盐还原为低价铁的磷酸盐，铁、硅复合体也被还原。因而，土壤中的有效磷和二氧化硅含量增加，有利于水稻吸收。但渗漏性强的砂质稻田和活性铁、铝多以及含磷酸钙盐为主的稻田（土壤中残留大量的有机质的例外），有效磷则减少。对这类稻田则要在增施有机肥的同时，增施磷肥，才能满足水稻生长对磷素的需要。水田淹水以后，三价铁被还原为能溶于水的亚铁，锰也发生类似的变化，钾也有部分被铁、锰、铵等离子置换而释放出来，供水稻生长需要，而且亚铁和硫化氢结合生成硫化亚铁沉淀，减轻硫化

32、氢的危害。这些都是水田在淹水以后适当的还原环境形成对水稻生长有利的一面，但还原程度太强或还原状态时间太久时，则对水稻生长不利。因此，要利用排灌技术、晾田、耕作等措施，使土壤对水分具有适当的渗漏性能，以调节土壤中氧化还原状态和pH值，不断更新土壤营养环境，满足水稻生长发育对养分的需要。参考文献（1）：71 -82鲍根良，严文潮，董文其，崛内久满，富田桂，日本粳型优质米品种“越光”的评价和利用研究，浙江农业学报，2001 ，13(2)陈怀满,郑春荣,周东美. 土壤环境质量研究回顾与讨论J.农业环境科学学报,2006,(04):821-827.doi:10.3321/j.issn:1672-2043.2006.04.001.（3）：179 -183陈建元，稻米品质的遗传及其研究进展，江西农业科技，1997 ，（4）：7 -9符文英，陈俊，稻米营养品质研究综述，海南大学学报 自然科学1997 ， （5）：67 -70顾蕴洁，熊飞，王忠，陈刚，李卫芳，水稻和小麦胚乳发育的比南京师大学报（自然科学版），2001 ，24（6）$ 65 -74贺浩华，彭小松，刘宜柏，环境条件对稻米品质的影响，江西农业学报