中国农业气象 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (9): 1439-1456.doi: 10.3969/j.issn.1000-6362.2026.09.007
邵德意,王俊华,林鑫,邵泽毅,鄢圣敏,苏鹏,郑淼文,曾跃华,刘祥杰,胡一泓, 田冰川,尹合兴,龙晓波
Relationship Modeling between Rice Quality and Average Temperature during the Grain Filling Period Using GMM and Mean−Shift Algorithms
摘要:
以53个不同类型中、晚籼稻品种为供试材料,于2022年在湖南长沙县开展分期播种试验,设置5月1、11、21和31日以及6月21日和7月1、11和21日8个播期,结合各播期下灌浆期平均温度(Tave)与稻米品质性状,采用优化后GMM(高斯混合模型)与Mean−Shift(均值漂移)聚类算法,构建水稻灌浆期平均温度与稻米品质性状的定量模型并检验,以期为未来气候变化下水稻优质稻米的栽培管理提供参考。结果表明:水稻灌浆期平均温度显著影响稻米品质,不同播期下水稻垩白粒率和垩白度变异系数分别为39.0%和48.6%,温度影响最显著;碱消值、胶稠度、透明度和整精米率变异系数分别为23.9%、20.2%、17.5%和8.9%,温度影响中等;直链淀粉含量、精米率和糙米率变异系数分别为4.0%、2.5%和0.8%,温度影响最小。基于GMM与Mean−Shift聚类算法构建的8个播期下灌浆期平均温度与各米质性状关系模型,垩白度、胶稠度和碱消值拟合函数R2值均大于0.900,糙米率、精米率、整精米率和垩白粒率拟合函数R2值均大于0.800,透明度拟合函数R2值为0.778,直链淀粉含量拟合函数R2值为0.573;对拟合函数进行检验,除直链淀粉含量外,其他8个品质性状测试R2值均大于0.600,拟合效果好,模型能准确反映各米质性状响应灌浆期平均温度变化规律。随着播期推迟,灌浆期平均温度从高温30.8℃到低温18.4℃,加工品质糙米率、精米率及整精米率呈先升后降的变化趋势,对应最佳灌浆期平均温度分别为22.0℃、22.0℃和25.3℃;外观品质垩白粒率、垩白度及透明度呈先降后升的变化趋势,对应最佳灌浆期平均温度分别为25.7℃、25.5℃和25.2℃;对食味品质的影响变化略有不同,其中直链淀粉含量变化较小,胶稠度呈单向递减的变化趋势,碱消值呈单向递增的变化趋势;温度过高或过低均不利于稻米加工品质及外观品质,高温有利于胶稠度变软但糊化温度较高,低温有利于糊化温度降低但胶稠度变硬。综合考虑,以灌浆期平均温度为25℃时稻米加工及外观品质均较佳,对应各米质性状分别为糙米率80.7%,精米率71.2%,整精米率55.1%,垩白粒率12.7%,垩白度3.1%,透明度1.7,直链淀粉含量17.9%,胶稠度62.7mm,碱消值5.2,达到农业行业标准《食用稻品种品质》(NY/T 593−2021)3级优质稻米标准。