生态环境对水稻产量的影响

地理生态环境主要包括经纬度、海拔、地貌特点以及土壤环境等因素，气象条件主要是温度、光照、雨量等。研究表明，同一个水稻品种栽培在不同年份相同生长区，稻米品质变化较大；同一个水稻品种栽培在相同年份的不同生长区，稻米品质差异也较明显。

1.海拔高度因素

海拔高度能影响稻米的垩白大小和胚乳淀粉小细胞数量，影响程度因品种本身优劣而有所不同，稻米品质越优的品种，改善的幅度越大；反之，则改善较小。较为理想的稻米种植海拔高度在750～950 m，在该海拔下稻米品质可得到较好的改善。

2.环境污染因素

环境污染会直接降低稻米的卫生品质，例如，工业重金属污染、滥用农药和化肥、城市排放的废水等污染，都会使稻米品质变劣。研究表明，工业污染氯离子、硫离子、重金属汞、铅和镉均能污染农田，降低稻米卫生品质，增加食品安全风险。农药中的有机磷、砷、苯等衍生物将残留在稻米中，危害人类健康。

张仲良（1991年）在研究稻/ 鱼生态系统中杀螟松的残留时认为，高剂量处理时，水体、上下层土壤、稻茎叶、糙米和鱼体中均有残留，以后三者最甚。土壤和稻株中结合态残留高达60%～90%，且有逐渐增加的趋势。

3.土壤条件因素

土壤是水稻生长的基础条件，不仅影响水稻植株生长，而且对稻米食味品质也产生很大的影响。戴平安（1998年）研究发现，土壤肥力水平、泥含量、水温高低、耕层深浅，均对米质有明显影响。较浅耕层对稻米品质和产量会产生明显的负效应，有利于提高早稻整精米率和改善蒸煮品质。降低泥含量和水温，虽有利于提高早稻整精米率和胶稠率，明显降低垩白粒率，但产量也随之降低。紫潮泥的精米率、直链淀粉含量较高，米胶最长，对晚稻的米质效应与早稻不尽相同；红黄泥具有最高的整精米率、精米率和胶稠度，整精米率与灰泥、黄泥间的差异达显著水平。

夏建国等（2000年）发现稻米品质不同程度地受到海拔高度、土层厚度、耕层厚度、pH、土壤养分、质地等因素的影响，且糙米率、精米率、垩白米率、垩白大小、直链淀粉含量、胶稠度及糊化温度等性状受土壤生态因子影响较大。张玉烛等（1999年）研究表明，在灰泥田和紫潮泥田种植早稻，稻米垩白度较小；在黄泥田和灰泥田种植晚稻，有利于降低稻米垩白度。据研究表明，滨海盐碱土壤、质地较轻土壤、冲积层土壤、灰褐色土壤，富含有机质、磷、镁、硅、锌的土壤，生产的稻米食味较好。滨海盐碱土壤生产的稻米食味较好，主要原因是该稻田土壤曾长期受海潮侵袭，氯化镁含量较高，而镁对稻米蒸煮食味品质有重要影响。熊洪等（2004年）研究表明，不同类型土壤产出的稻米，直链淀粉和蛋白质含量差异较大，蛋白度含量差异更大。汤海涛等（2009年）研究6种不同水稻土壤类型对稻米品质的影响，土壤有机质和氮、硫、钙、镁、锰、铜、钼及氯的含量与稻米品质存在显著相关。其中，氯素营养是增加稻米蛋白质含量的重要因素，土壤中交换性钙含量与稻米的蛋白质含量呈显著正相关，土壤中交换性镁含量与稻米的蛋白质含量呈显著负相关，土壤中有效钼和有效铜含量与蛋白质含量呈正相关。

土壤水分条件与水稻食味品质密切相关。有研究表明，在结实期低土水势下，稻米的垩白粒率显著增加。蔡一霞等（2002年）研究结果表明，在水稻籽粒灌浆结实期间，当水稻生长的土壤水势下降到-30kPa以下时，会导致稻米的垩白粒率和垩白度大幅度提高。保持适当的水层，可以有效降低稻米的垩白率和垩白度，且垩白度随断水时间的延长而减少，郭咏梅等（2005年）的研究证明了这一点。工业废水和生活污水大都含有镉、砷、汞等重金属，以及酚、氢硫化物等，一旦用于灌溉农田，便会降低水稻产量和品质，甚至有害物质超标不可食用。绿色食品稻米生产对灌溉水质的要求是：pH5.5～8.8，总汞≤0.001 mg/L，总镉≤0.005 mg/L，总铅≤0.001 mg/L，六价铬≤0.1 mg/L，氟化物≤2 mg/L。

4.温度光照因素

水稻灌溉结实期温度是影响稻米品质的重要生态环境因子，贡献率可达88.5%。程方民和张嵩午（1999年）研究报道，灌浆结实过程中稻米品质形成的主要阶段是前期和中期，而不是贯穿灌浆结实期的始终。温度对稻米品质影响的关键时段是齐穗后20 d内，并对此后的米质变化产生延续效应。水稻灌浆结实期适宜气温为21～26℃，气温过高会导致灌浆速度加快，籽粒充实度差，碾米品质降低；糙米率、精米率、整精米率下降，且垩白度、垩白率增高，致使蒸煮品质、营养品质变差。孟亚利等（1994年）采用大田分期播种方法，研究结实期气候生态条件对稻米品质的影响。其中，整精米率、垩白率、垩白度、透明度、糊化温度、直链淀粉含量及蛋白质含量等受气候生态条件影响大，糙米率、精米率、粒长和粒形所受影响较小。李雅娟等（1996年）研究发现，稻米的粒形（长／宽）、碱消值、糙米率、精米率等性状受结实期温度影响小，而垩白米率、垩白面积、直链淀粉含量、胶稠度等性状对结实期温度较为敏感，但因品种不同而异。朱碧岩等（1996年）认为，水稻齐穗后20d是稻米粒重和整精米率形成，及其对环境因素影响反应的主要敏感时段。粒重和整精米率有效积累天数和积累速度对结实期温度影响的反应，存在相互补偿作用。据此估算出，籼稻、粳稻品种形成较高整精米率的适宜温度分别为23.11～24.65℃和21.61～23.48℃。孟亚利等（1997年）研究得出，稻米结实期25～27℃日均温度区段对品质性状影响较大，27℃以上高温的影响很小，并且认为结实期较低温度对提高品质性状是有利的，如有利于提高整精米率，降低垩白米率，增加中、低含量型品种直链淀粉含量，降低糯型品种直链淀粉含量，以及降低稻米糊化温度。同时认为蛋白质含量对温度的反应因水稻品种而异，既有二者呈正相关的品种，也有二者呈负相关的品种。姜维梅等（2002年）研究认为，高温是垩白形成的外因，不利于淀粉体的发育。金正勋等（2001年）研究发现，结实期温度与稻米的蒸煮和营养品质有一定的影响。随着结实期温度的升高，稻米的糊化温度和蛋白质含量提高，胶稠度变长，而直链淀粉含量下降。但张国发等（2008年）研究发现，结实期相对高温使武育粳3号和扬稻6号的淀粉黏滞性谱特征值发生改变，其中糊化开始温度、冷胶黏度、回复值和消减值升高，最高黏度、热浆黏度和崩解值下降。同时结实期相对高温还促进了米粉中镁、钾、氯含量的提高，特别是钾含量的大幅提高。

光照同样能够显著影响稻米食味品质，研究表明，水稻灌浆期如果光照不足，会导致碳水化合物积累减少，籽粒灌浆差，不饱满、不实粒多、千粒重下降，青米粒增多，加工品质变劣，精米率低，还会使蛋白质与直链淀粉含量增加，食味品质下降。尤其是生育后期光照不足，会导致光合作用减弱，碳水化合物形成受到抑制，影响有机物质积累，籽粒饱满度差，青粒增多，蛋白质和直链淀粉含量也会增加，使食味品质欠佳。灌溉期光照不足，会导致光合作用下降，因糖源不足而引起直链淀粉含量减少，糊化温度降低，胶稠度变硬，会直接影响米饭的适口性。李天（2005年）分析指出，在灌浆结实期遮光条件下，ADPG焦磷酸化酶、淀粉分支酶活性与淀粉积累速率呈显著正相关；淀粉合成酶活性的降低与淀粉合成量的下降有关，淀粉分支酶活性升高是直链淀粉比例减少的重要原因。

5.栽培技术因素

播期、播种密度、插秧密度、肥料和农药种类、施肥时期、施肥量、灌水时期和收获时期，都对稻米的食味品质有很大影响。

（1）播期：播期对品质性状影响较大，且基因型和环境互作显著。早期有研究认为，早育苗、早插秧可提高精米率，降低整精米率，提高糊化温度、粗蛋白质含量，使胶稠度变硬。谢黎虹等（2007年）研究表明，随着播期的推迟，稻米总蛋白含量逐渐降低，16种氨基酸含量在不同播期存在显著差异。随着播期推迟，除蛋氨酸外，其余氨基酸含量均有所下降。秦阳等（2004年）研究发现，垩白度较高的品种随着播期延迟垩白度显著降低。据分析，如果插秧过早，灌浆期易遇高湿，降低加工、外观、蒸煮食味品质，但提高了营养品质；反之，晚插秧结果恰恰相反。

（2）插秧密度：插秧密度对稻米食味品质亦有很大影响。插秧过密，每穴插秧基本苗数过多，株行距过小，会导致糙米率、精米率、整精米率下降，垩白率、垩白度有所增加，直链淀粉含量和胶稠度会有所提高，蛋白质含量下降，稻米品质较差。插秧科学、合理稀植，则有利于提高糙米率、精米率、整精米率，以及米粒透明度。王爱辉等（2013年）研究表明，插秧过密、株行距过小，会导致糙米率、精米率、整精米率下降，垩白率增加，直链淀粉含量、胶稠度有所提高，蛋白质含量下降而米质变差。潘圣刚等（2006年）研究表明，栽插密度对稻米品质的影响，主要是降低垩白粒率和垩白度。翟超群等（2007年）研究表明，精米蛋白质含量随播种期的推迟而先降后升；在同一播期，精米蛋白质含量随移栽密度的增加而先升后降。精米直链淀粉含量随播期的推迟而先升后降，精米直链淀粉含量随插秧密度的增加而先降后升。吴春赞等（2005年）研究结果表明，在一定的试验区间内，插秧密度与垩白米粒率、垩白度、直链淀粉含量呈显著线性负相关，与整精米率呈倒二次曲线分布关系，与蛋白质含量接近线性正相关。根据品种特性适当稀植，植株透光率好，有利于改善稻米品质。

（3）水肥管理：对稻米食味品质的影响也较大。水稻生育期间主要需要氮（N）、磷（P）、钾（K）、硅（Si）四大营养元素，其中对水稻产量和米质影响较大的是氮（N），其次是钾（K），再次是磷（P）和硅（Si）。氮素对稻米的外观特性和食味影响最大。氮素对水稻的生长和提高产量具有重要的作用，但是氮肥施用过量或者施用偏晚，特别是抽穗灌浆期间施用氮肥，会增加垩白度和垩白粒率。在基肥中氮素含量过多，会增加裂纹米和垩白，降低稻米的透明度和米饭的黏性，提高直链淀粉含量，稻米中的粗蛋白含量随之增加。因此，在优稻米的栽培中要施用有机肥和生物化肥，避免氮素过量而引起蛋白质含量过高。磷肥既能提高稻谷的成熟度和千粒重，又能增加卵磷脂、还原糖、粗脂肪的含量。磷含量越高，稻米蒸煮食味品质越好。钾肥有利于提高水稻的抗病性、抗倒伏性和千粒重，但钾肥对稻米蒸煮食味品质有不利影响，钾含量越高，稻米的适口性越差。镁对提高稻米蒸煮食味品质有独特作用，据研究，稻米镁含量较高时，蒸煮食味品质较好。水稻含硅量达10%～20%，土壤缺硅会加重水稻病害的发生，引起水稻倒伏和早衰，从而降低稻米品质和产量，因此，优质水稻高产栽培必须高度重视硅肥的施用。锌是使水稻反应敏感的微量元素，适量锌肥有利于提高水稻的抗寒性能和稻米品质。实践证明，土壤缺锌的土地，施用硫酸锌1.5～2.5 kg/亩即可满足水稻生长发育的需要。但硫酸锌施用量过多会产生新叶缺绿，产生毒害等不利影响。黎泉（2013年）研究发现，随着施氮量的增加，出糙率、精米率和整精米率增加，直链淀粉含量下降。杨泽敏等（2002年）通过连续3年的试验发现，在齐穗期叶面喷施尿素溶液对碾磨品质的影响比较显著，出糙率、精米率和整精米率较对照均有所提高。随着喷施次数的增加，出糙率、精米率和整精米率依次提高。喷1、2、3次尿素处理的，出糙率分别比对照逐渐提高。对精米率的影响，以喷施3次尿素溶液较为显著，但喷施次数的差异不显著。对整精米率而言，喷尿素处理均比对照高，但未达显著水平。同季种植的早籼稻，随施氮量的增加加工品质有优化的趋势，但不同季节增施相同的氮肥用量产生的效应不一样，氮肥用量对整精米率的影响大于对出糙率和精米率的影响。氮肥用量对早晚2季水稻出糙率和精米率的影响分别达到了8.23%和2.38%。不同处理的出糙率和精米率达到了显著或极显著水平，但变化幅度不大。陈新红等（2004年）研究表明，氮素与土壤水分对出糙率、精米率无显著影响，但对整精米率有一定影响。节水灌溉下整精米率有所下降，随氮素增加整精米率有提高的趋势。周勇等（1995年）以原丰早为材料，进行了在水稻不同种植时期施用植酸与氯离子的试验。在水稻抽穗到结实期间叶面喷施植酸，能抑制水解酶类的活性，减弱淀粉酶分解淀粉的反应，提高淀粉合成酶的活性，有利于淀粉的合成，改善稻米品质。水稻齐穗期叶面喷施50 mg/kg、100 mg/kg的植酸，碎米率的平均值比对照降低2.8%～3.1%，整精米率上升5%～7%。文铁桥等（1996年）研究表明，在水稻抽穗期和齐穗期使用植酸的糙米率均高于使用氯素的糙米率，而在灌浆期则相反，使用植酸后糙米率反而下降。周勇等研究表明，水稻品种植酸含量不同，稻米的碾磨品质、外观品质存在差异。在早稻、中稻、晚粳类型品种和籼型杂交晚稻中，植酸含量与整精米率呈显著或极显著正相关；与碎米率、垩白率、垩白度、乳白米率呈显著或极显著负相关，其中，籼型杂交晚稻的垩白率、乳白米率未达显著。

（4）栽培条件：如种植季节和管理条件等，对稻米食味品质的影响也很大。董明辉等（2005年）研究表明，大多数品种在大田栽培条件下，精米率、整精米率、垩白粒率、直链 淀粉含量、胶稠度要显著或极显著高于水培条件，蛋白质含量和偏基准温度则低于水培条件，但栽培条件对糙米率和粒型等影响不大。荣湘民等（2004年）研究发现，高蛋白高产栽培综合技术体系与“三壮三高”栽培法、习惯栽培法相比，能明显改善水稻灌浆后期功能叶光合特性，提高籽粒产量、糙米蛋白质、氨基酸总量、人体7种必需氨基酸的含量。刘凯等（2007年）认为，结实期土壤干旱程度影响稻米品质，在结实期轻度土壤落干或轻干湿交替灌溉可提高粒重，改善稻米品质。收获时期和收获方法，同样会影响稻米的营养物质含量。从蜡熟期起，稻米蛋白质含量随着收获时间的推迟而提高，至完熟末期达到最大值，之后下降。稻米直链淀粉含量随收获时间的推迟渐增。