香稻與其他栽培水稻相比，因具有濃郁的香味而受人珍視。香米以?xún)?yōu)異的蒸煮品質(zhì)和豐富的營(yíng)養(yǎng)成分不斷獲得消費(fèi)者的青睞，在國(guó)內(nèi)外稻米市場(chǎng)上的消費(fèi)量呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，逐漸占據(jù)稻米貿(mào)易的重要位置[1-2]。國(guó)內(nèi)外栽培香稻的歷史久遠(yuǎn)，我國(guó)種植地區(qū)多，地方品種類(lèi)型豐富，但是其種植區(qū)域的局限性和產(chǎn)量低的缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了香米的市場(chǎng)拓展[3-4]。國(guó)內(nèi)香米需求量與供給量失衡，需從國(guó)外進(jìn)口香米。選育高產(chǎn)香稻品種和擴(kuò)大香稻栽培面積是提高國(guó)內(nèi)香稻產(chǎn)出量的重要措施。由于香稻香味成分復(fù)雜，各類(lèi)成分含量多少不一，Buttery等[5]研究發(fā)現(xiàn)香稻香味主要成分是2-乙�；�-1-吡咯啉。隨后在各類(lèi)香稻種植資源中香味相關(guān)基因被克隆定位，為選育優(yōu)秀香稻品種奠定了良好基礎(chǔ)[6-7]。香稻種植過(guò)程中發(fā)現(xiàn)香稻香味質(zhì)量與栽培環(huán)境有很大關(guān)系，同一品種在非產(chǎn)區(qū)栽培香味減弱或消失。如河南的息縣香稻、山東的曲阜香稻和湖南的江永香稻只有在傳統(tǒng)產(chǎn)地的栽培環(huán)境中有香味，種植于其他地區(qū)則香味消失[8-10]。其他傳統(tǒng)香稻品種香味質(zhì)量也存在此種情況。因此研究香稻香味質(zhì)量與栽培環(huán)境之間的關(guān)系，尋找其中的關(guān)鍵因素，對(duì)于擺脫香稻種植區(qū)域限制以擴(kuò)大香稻種植面積具有重要意義。在不斷研究香稻栽培環(huán)境中影響香稻中香味質(zhì)量的因素后，關(guān)注點(diǎn)逐漸集中到土壤環(huán)境和氣候環(huán)境兩個(gè)方面。

　　1土壤環(huán)境對(duì)香稻香味質(zhì)量的影響

　　1.1土壤環(huán)境中礦物元素含量對(duì)香稻香味質(zhì)量的影響

　　土壤是植物根系直接接觸的地方，各種營(yíng)養(yǎng)元素和水分通過(guò)根毛吸收到根部，再運(yùn)轉(zhuǎn)到植物他部位。土壤環(huán)境中各種營(yíng)養(yǎng)元素含量多少，直接影響植物生長(zhǎng)狀況和各類(lèi)化合物合成。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)影響香稻香味合成的主要元素是氮、鉀、鋅和鑭，適量硒肥也有增加香稻香味質(zhì)量的作用;同時(shí)土壤中水分含量和有機(jī)質(zhì)對(duì)香稻香味質(zhì)量同樣有一定的影響。香稻香味主要物質(zhì)成分是2-乙酰基-1-吡咯啉，Tadashi等[11]發(fā)現(xiàn)水稻中脯氨酸是2-乙�；�-1-咯吡啉重要的前體物質(zhì)，由此可知氮元素是合成香味物質(zhì)的必需元素。黃淑貞[12]和孫樹(shù)俠和劉書(shū)城[13]各自研究發(fā)現(xiàn)香稻香味含量多的種植地區(qū)，土壤中含氮量均高于其他地區(qū)。鐘群和唐湘如[14]研究在不同氮肥濃度處理下香稻籽粒中游離脯氨酸含量和2-乙�；�-1-吡咯啉的含量變化，得出增施氮肥可增加籽粒游離脯氨酸的積累，進(jìn)而提高香稻香味質(zhì)量的結(jié)論，不同試驗(yàn)品種增幅各有差別。孫樹(shù)俠和劉書(shū)城[13]研究同一香稻品種在不同地區(qū)香味含量時(shí)測(cè)定了3個(gè)地區(qū)的土壤各類(lèi)元素含量，從數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)香味含量高的產(chǎn)地(葫蘆頭和昌平沙河)含全鉀和速效鉀均高于香味含量少的產(chǎn)地(沙窩)。在傳統(tǒng)晉祠香米、夾溝香米和萬(wàn)年香米等產(chǎn)地也發(fā)現(xiàn)用于澆灌的泉水中含有豐富的鉀元素，用其他地區(qū)水灌溉則香味質(zhì)量下降或者全無(wú)香味[15-16]。羅一鳴等[17]探索了施用不同含量鉀肥對(duì)提高香稻品種的糙米香氣含量的影響，認(rèn)為施加適量鉀肥能有效提高香味質(zhì)量，不同品種施肥量有所不同。胡樹(shù)林等[18]用“江永香稻”與“香稻80-66”兩個(gè)公認(rèn)香稻品種分別在原產(chǎn)地和非產(chǎn)地進(jìn)行種植檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，原產(chǎn)地的兩個(gè)品種香稻中的鋅元素含量均比非產(chǎn)地含量高，同一地區(qū)的香稻品種中鋅元素含量也比普通水稻要高，說(shuō)明鋅含量與香稻香味質(zhì)量呈正相關(guān)。并注意到灌溉水中含量豐富的鋅元素不斷補(bǔ)充進(jìn)土壤從而防止原產(chǎn)地香稻香味退化。鋅元素含量并不是越多越好，黃錦霞等[19]研究發(fā)現(xiàn)施用鋅肥會(huì)提高香稻香味質(zhì)量，但當(dāng)每公斤土壤的鋅肥施用量達(dá)到120mg后，不僅香稻香味質(zhì)量提升不明顯還將會(huì)出現(xiàn)鋅元素脅迫，進(jìn)而降低香稻香味質(zhì)量，各個(gè)品種對(duì)鋅肥施用量也有不同的反應(yīng)。鋅肥既可基肥施用也可噴施，噴施鋅肥宜在齊穗期操作。張麗等[20]經(jīng)過(guò)3年大田試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在蘇香粳3號(hào)齊穗期噴施含鋅元素的調(diào)節(jié)劑可以顯著提高籽粒中的2-AP2-乙�；�-1-吡咯啉含量。黃淑貞[12]在分析對(duì)比江永地區(qū)香稻原產(chǎn)地與非產(chǎn)地的土壤養(yǎng)分發(fā)現(xiàn),土壤中鋅、鐵、鑭和鈦元素可能是影響香稻香味形成的重要因素。肖迪等[21]在試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)施用鑭肥的劑量與香稻香味質(zhì)量呈正相關(guān)，在梯度試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)以基施Lacl180mg·kg-1時(shí)糙米香氣含量最高。施用鑭肥不僅提高香稻齊穗后籽粒和莖稈的香氣物質(zhì)含量，而且提高香稻的結(jié)實(shí)率和千粒重，從而促進(jìn)產(chǎn)量增加和改善稻米品質(zhì)。微量硒元素的攝入可以增強(qiáng)人體抵抗力，預(yù)防多種疾病。富硒大米逐漸受到消費(fèi)者歡迎，通過(guò)噴施葉面硒肥可以提高水稻籽粒中硒元素含量。李夢(mèng)興等[22]研究了不同濃度硒肥對(duì)不同品種香稻香味質(zhì)量的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)臐舛鹊奈�肥可以增加香稻香味濃度，硒肥濃度過(guò)高會(huì)降低香稻香味質(zhì)量。噴施硒肥后香稻莖鞘和葉片中的香味含量葉有明顯提升。

　　1.2土壤環(huán)境中水分含量對(duì)香稻香味質(zhì)量的影響

　　土壤環(huán)境中水分含量對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)影響極大。水分含量多少對(duì)于香稻香味積累也有一定的影響。謝黎虹等[23]發(fā)現(xiàn)在香稻成熟期間減少土壤水分含量有利于香稻籽粒中香味的積累。王培等[24]人設(shè)計(jì)在不同水勢(shì)條件下香稻中香味物質(zhì)積累變化情況，發(fā)現(xiàn)在香稻分蘗期和孕穗期土壤水勢(shì)維持于0～25(±5)kPa時(shí)香稻香味能有效積累。田卡等[25]研究表明香稻齊穗后土壤水勢(shì)維持在-5～20kPa時(shí)，能同時(shí)提高香稻糙米率和香稻籽粒中香味質(zhì)量。

　　1.3土壤環(huán)境中有機(jī)質(zhì)含量對(duì)香稻香味質(zhì)量的影響

　　有機(jī)質(zhì)是土壤重要組成部分，不僅供給養(yǎng)分而且能夠有效阻止?fàn)I養(yǎng)元素淋失。有機(jī)質(zhì)在分解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)酸，不斷酸溶和絡(luò)合礦質(zhì)養(yǎng)分，對(duì)提高土壤肥力和調(diào)節(jié)土壤pH值有著重要作用[26]。研究發(fā)現(xiàn)豐富的發(fā)酵有機(jī)肥和火山灰對(duì)泰國(guó)香米香味形成有重要的影響[27]。含有豐富的有機(jī)質(zhì)土壤中存在大量蘋(píng)果酸、檸檬酸和植酸等有機(jī)酸，有機(jī)酸的存在不僅促進(jìn)植株對(duì)土壤中鋅等營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，而且能螯合土壤中一些重金屬，解除重金屬對(duì)植物根系的傷害[28-29]。

　　2氣候環(huán)境對(duì)香稻香味質(zhì)量影響

　　同一香稻品種在不同的栽培環(huán)境氣候下，合成和積累的香味物質(zhì)會(huì)有很大差異。一般認(rèn)為，氣候冷涼、晝夜溫差大的地區(qū)香稻香味更加濃郁[30-31]。這類(lèi)冷涼地區(qū)的香稻有響水香稻、晉祠香米和明水香稻等，此類(lèi)地區(qū)香米比普通稻米含有更多的氨基酸和不飽和脂肪酸,正是這些次生代謝物質(zhì)極大豐富了各種香稻的風(fēng)味[32-33]。研究發(fā)現(xiàn)晉祠香米只有用常年水溫為17.5℃的泉水灌溉才能保持其特色，明水香稻的灌溉山泉水為18℃時(shí)有利于香味物質(zhì)積累[34-35]。泰國(guó)的KDML105只有種植于該國(guó)北部和東北部時(shí)，收獲的稻米香味才濃郁，主要因?yàn)檫@一地區(qū)從水稻從揚(yáng)花期開(kāi)始?xì)鉁刂饾u降低，有利于香味物質(zhì)積累[27]。徐振江等[36]利用人工氣候室控溫方法研究灌漿成熟期不同溫度對(duì)香稻香味質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)日均溫度為23℃時(shí)香稻香味物質(zhì)含量高。陽(yáng)樹(shù)英等[37]通過(guò)檢測(cè)灌漿初期、中期和末期3個(gè)時(shí)期不同試驗(yàn)地的日均氣溫、日均最高氣溫、日均最低氣溫和日均溫差，發(fā)現(xiàn)在日均氣溫、日均最高氣溫和日均最低氣溫都低且日均溫差大的傳統(tǒng)香稻產(chǎn)區(qū)的香稻香味質(zhì)量最高;不同的地貌和海拔也是以影響香稻栽培的小氣候環(huán)境來(lái)影響香稻香味質(zhì)量。香稻大田生產(chǎn)時(shí)因播種日期不同，后期灌漿成熟期的環(huán)境溫度也不盡相同，對(duì)香稻香味質(zhì)量也有很大影響。楊曉娟等[38]以桂香占和濃香18為試驗(yàn)材料進(jìn)行大田試驗(yàn)，研究不同播種日期對(duì)兩個(gè)香稻香味質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)播種提前或推后對(duì)香稻香味質(zhì)量積累有很大影響。只有播種日期適當(dāng)，成熟期平均溫度在23℃左右時(shí)，香稻香味物質(zhì)含量最高。同樣品種做為晚季稻時(shí)，其香味物質(zhì)含量高于早季稻。因?yàn)殡S時(shí)間推移環(huán)境整體溫度逐漸降低，所以晚稻灌漿期和成熟期平均溫度整體低于早稻，進(jìn)一步說(shuō)明溫度是影響香稻香味質(zhì)量的重要因素。張麗等[20]也研究了不同播種日期對(duì)蘇香粳3號(hào)籽粒中的香味質(zhì)量的影響，經(jīng)過(guò)綜合產(chǎn)量和香味因素得出最佳播種日期為5月25—30日。這一時(shí)間播種的蘇香粳3號(hào)，在其灌漿成熟期可以有效利用環(huán)境低溫和晝夜溫差，以合成并積累大量游離氨基酸和不飽和脂肪酸，從而提高香稻香味質(zhì)量。

　　3展望

　　隨著近年來(lái)消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)香稻需求的增加，香米的經(jīng)濟(jì)價(jià)值逐漸升高。通過(guò)研究栽培環(huán)境對(duì)香稻香味物質(zhì)積累的影響，總結(jié)出科學(xué)精細(xì)化的栽培方法對(duì)擴(kuò)大香稻生產(chǎn)面積和提高香稻生產(chǎn)質(zhì)量具有重要意義。總結(jié)以上研究成果，筆者認(rèn)為擴(kuò)大香稻種植區(qū)域的三個(gè)主要因素分別是當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境中香稻所需元素含量豐富程度和適合當(dāng)?shù)卦耘嗟南愕酒贩N。由于栽培環(huán)境中氣候影響因素不可抗拒力量強(qiáng)大，因此選擇栽培香稻區(qū)域應(yīng)首先考慮當(dāng)?shù)貧夂蛴绊懸蛩�，可根�?jù)當(dāng)?shù)貧庀蠼y(tǒng)計(jì)來(lái)選擇相應(yīng)的區(qū)域。當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境中的營(yíng)養(yǎng)元素含量可以通過(guò)土壤檢測(cè)選取適宜種植的具體地塊。同時(shí)選取合適的耐冷品種為宜以適應(yīng)低溫環(huán)境下香味物質(zhì)的積累。在不同香稻品種栽培過(guò)程中，通過(guò)適時(shí)補(bǔ)充相關(guān)元素和調(diào)整栽培時(shí)間以擴(kuò)大香稻香味物質(zhì)的積累。

　　《栽培環(huán)境香稻香味物質(zhì)積累研究》來(lái)源：《天津農(nóng)業(yè)科學(xué)》，作者：張曉磊 董卓婭 韋永貴 孫宏偉 羅龍