蛋白质作为稻米营养品质的重要组成部分，对食味品质有着决定性作用。相较于传统的凯氏定氮方法测定蛋白质含量，近几年兴起的地面光谱遥感技术已被众多学者用于采集作物的冠层光谱信息以诊断作物营养状况、计算农学参数（如叶绿素含量）、预测作物产量及收获品质。
近日，我院水稻研究中心在《农业工程学报》发表了题为“采用叶片光谱反射率预测寒地水稻稻米蛋白质含量”的研究论文，该论文从不同年份、品种及氮素水平的角度，通过解析寒地水稻主要生育时期功能叶片的光谱反射率与稻米蛋白质含量的关系，探究出了预测稻米蛋白质含量的最优指标。
作者基于相关分析和回归分析，探究了不同叶位构建的特征光谱指数与稻米氮素营养之间的关系，并通过光谱指数与稻米蛋白质含量的相关性，筛选出了能指示稻米氮质量分数的优等时期、叶位及最佳光谱指数。结果表明，T2时期（齐穗期）的光谱指数与稻米蛋白质含量相关性优于其他时期（图1），顶部第二片叶（L2）的光谱指数与稻米蛋白质含量相关性优于其它叶片（图2）。
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图1 不同生育期的光谱指数与蛋白质含量相关系数 | 图2 不同叶位的光谱指数与蛋白质含量相关系数 |
Fig.1 Correlation coefficients between spectral indices and protein content at different growth stages | Fig.2 Correlation coefficients between spectral indices of different leaf positions and protein content |
该研究建立了光谱指数与稻米蛋白质含量的预测模型，利用大田试验数据对模型的准确性和稳定性的验证结果表明， T2时期的L2叶CTR1指标为预测稻米蛋白质含量的最优指标，指标的预测精度值斜率差（P-k）、均方根误差（RMSE）、对称平均绝对百分比误差（SMAPE）分别为0.01、0.11、1.24%，回归方程为Y=1.24X+2.92，拟合优度R2为 0.75**，因此T2时期的L2叶CTR1指标可作为预测稻米蛋白质含量的最优指标（图3）。
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注：T1、T2、T3分别表示水稻的拔节期、齐穗期、结实期；L1、L2、L3分别表示水稻顶部的第1、2、3片叶。 |
图 3 不同时期稻米蛋白质含量指标预测值与真实值的 1﹕1 关系图 Fig.3 The 1:1 relationship between the predicted value and the actual value of the protein content of rice in different periods |
在稻米中含量仅占8%左右的蛋白质会直接影响其食味品质，借助T2时期的L2叶CTR1指标能够精准预测寒地水稻稻米的蛋白质含量，在满足水稻分级分类收获要求的同时，还可以促进水稻优质生产。
黑龙江八一农垦大学农学院研究生王志君为该文第一作者，水稻研究中心李红宇副教授为通讯作者。该研究得到“中央支持地方高校改革发展资金人才培养项目”资助。我院水稻研究中心主要开展水稻高产优质、生理生态、遗传多样性等方面研究，研究成果已发表在Molecules、Agronomy Journal、Agriculture、Annals of Microbiology、华北农学报、干旱地区农业研究等杂志上。
马婧 供稿
