为了防止由于粳稻花粉直感作用产生粳性颗粒以及粳米混入照成的品质下降，在北海道远离粳稻品种的种植地区种植糯稻品种，从而形成了糯米生产区[1]。北海道的糯稻种植地区是气候条件严峻的稻作极限地带（图1）。因此，北海道的糯稻生产容易受气候条件的影响，容易产生年度间差异和地区间差异（图2）。糯米大多被作为加工原料，在应用上品质很重要。为了使糯米品质稳定化，有必要明确糯米品质的年度间和地区间差异及其产生因素。
图1 日本北海道主要糯稻和粳稻产地的水稻栽培期的平均气温推移
注：按7月份平均气温低的顺序，糯稻产地（北纬，东经，度）：北见市（43.8，143.9）和名寄市（44.4，142.5），粳稻产地：泷川市（43.6，141.9）、岩见泽市（43.2，141.8）以及旭川市（43.8，142.4）。气象数据，佳木斯市（北纬 46.8度，东经130.3度）为 https://www.chinaviki.com/service/china-weather/Heilongjiang/Jia-Mu-Si/的日最低最高气温的平均，其它出自日本气象厅的气象数据自动采集系统。
图2 稻作极限地带的糯稻种植地区網走以及北海道整体的糙米产量年度推移[1]
注：2013年以后网走地区包括十胜地区。北海道整体除了粳稻品种以外还包括了7.1%±0.92%的糯稻品种。
因此，我们从糯稻种植的主要地区收集了产量和品质变化较大的4个年度（2000—2003年）生产的糯米品种“天鹅糯米”[2]的糙米样品。比如，在以糯稻种植为主的網走地区这4年的糙米产量为86～520 kg/10a，平均281 kg/10a，变异系数71%，最小值与最大值之差达到434 kg/10a。这与网走地区种植同品种较多的 20年（1991—2010年）的糙米产量 35～546 kg/10a，平均368 kg/10a，变异系数 42%相比，其最小值与最大值之差要小些为0.85倍，变异系数要大为1.7倍[1]。因此，通过调查分析这些收集的样品可知北海道糯米品质的年度间和地区间差异。
为此，使用这些样品分析了糯米品质中的大米蛋白质含量（以下称“蛋白质”）、米粒白度、与等级有关的米粒外观品质、以及捣制年糕的硬化特性和与其有关的糊化特性等，将这些数据按照6个主要的糯稻种植地区分开，调查了年度间差异和地区间差异以及这些差异与气候和水稻生育特性之间的关系[3]。
比如，糯米品质中要求对影响捣制年糕食味[4]以及年糕面胚的伸展性[5]和膨化伸展性[6]的蛋白质要低，对影响以糯米为原料的加工品外观的大米白度要高[7]。但是，北海道的糯米与日本东北以南的糯米相比，一般认为蛋白质要高，大米白度要低[7-8]（图3、图4）。在此，本文首先解明了蛋白质和米粒白度的年度间和地区间差异及其产生因素，然后提出了要达到目标米粒白度的施肥量计算方法[9]。
图3 北海道糯稻的大米蛋白质含量的年度推移以及与东北地区以南产糯米的比较[8]
注：折线的〇为各年度的平均，误差线为标准差。测定样品为1991，1993—1996年的北海道立上川农业试验场和北见农业试验场的糯稻品种191份。东北以南品种为1991、1992、1994年收集的糯稻品种16份的平均。
图4 北海道糯稻的大米白度的年度推移以及与东北以南产糯米的比较[8]
注：参照图3的脚注。
1 各栽培期和生育期的气温及生育特性的年度间地区间差异
栽培期的营养成长期（即出穗期前，大概5-7月份）的累计气温，从出穗开花期到灌浆期（大概8-9月份）的累计气温，以及从出穗24天前开始的30天之间（以下称为障碍型冷害危险期）的平均气温和出穗后 40天之间的日平均累计气温（以下称为“灌浆气温”）的最小值与最大值之差以及变异系数，其年度间要比地区间大为2.5～8.5倍。生育特性也同样，其年度间与地区间相比，除了出穗期是0.9、1.1倍（为基本相同）以外，秕粒比率、千粒重和糙米产量其年度间要比地区间大1.3～1.8倍（表1）。
表1 北海道糯稻不同试验年度和地区的栽培期间的日平均累计气温，各生育期的气温及生育特性[3,10]
注：2000—2003年及各地区均为有代表性的2～3个市町村的平均，年度为6个地区，地区为4个年度的平均。使用品种为「天鹅糯米」。日平均气温为日最高气温和日最低气温的平均。出穂期以7月1日＝1换算成数字，比如8月1日＝32。障碍型冷害危险期为从出穂24天前开始的30天期间。*、**分别为在5%和1%的水平上有显著性差异。
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images/BZ_51_1657_658_1801_706.pngimages/BZ_51_1657_706_1801_744.png大米蛋白质含量/%images/BZ_51_1951_677_2095_725.png大米白度images/BZ_51_238_836_406_875.pngimages/BZ_51_409_831_653_880.pngimages/BZ_51_656_836_786_875.pngimages/BZ_51_789_836_918_875.pngimages/BZ_51_922_836_1066_875.pngimages/BZ_51_1069_836_1213_875.pngimages/BZ_51_1216_836_1360_875.pngimages/BZ_51_1360_826_1507_885.pngimages/BZ_51_1510_836_1654_875.pngimages/BZ_51_1657_836_1801_875.pngimages/BZ_51_1951_836_2095_875.pngimages/BZ_51_238_895_406_934.pngimages/BZ_51_409_890_653_939.pngimages/BZ_51_656_895_786_934.pngimages/BZ_51_789_895_918_934.pngimages/BZ_51_922_895_1066_934.pngimages/BZ_51_1069_895_1213_934.pngimages/BZ_51_1216_895_1360_934.pngimages/BZ_51_1360_885_1507_944.pngimages/BZ_51_1510_895_1654_934.pngimages/BZ_51_1657_895_1801_934.pngimages/BZ_51_1804_895_1948_934.pngimages/BZ_51_1951_895_2095_934.pngimages/BZ_51_238_950_406_998.pngimages/BZ_51_409_950_653_998.pngimages/BZ_51_656_955_786_993.pngimages/BZ_51_789_955_918_993.pngimages/BZ_51_922_955_1066_993.pngimages/BZ_51_1069_955_1213_993.pngimages/BZ_51_1216_955_1360_993.pngimages/BZ_51_1360_944_1507_1004.pngimages/BZ_51_1510_955_1654_993.pngimages/BZ_51_1657_955_1801_993.pngimages/BZ_51_1804_955_1948_993.pngimages/BZ_51_1951_955_2095_993.pngimages/BZ_51_238_1014_406_1052.pngimages/BZ_51_409_1009_653_1057.pngimages/BZ_51_656_1014_786_1052.pngimages/BZ_51_789_1014_918_1052.pngimages/BZ_51_922_1014_1066_1052.pngimages/BZ_51_1069_1014_1213_1052.pngimages/BZ_51_1216_1014_1360_1052.pngimages/BZ_51_1360_1003_1507_1063.pngimages/BZ_51_1510_1014_1654_1052.pngimages/BZ_51_1657_1014_1801_1052.pngimages/BZ_51_1804_1014_1948_1052.pngimages/BZ_51_1951_1014_2095_1052.pngimages/BZ_51_238_1073_406_1111.pngimages/BZ_51_409_1068_653_1116.pngimages/BZ_51_656_1073_786_1111.pngimages/BZ_51_789_1073_918_1111.pngimages/BZ_51_922_1073_1066_1111.pngimages/BZ_51_1069_1073_1213_1111.pngimages/BZ_51_1216_1073_1360_1111.pngimages/BZ_51_1360_1063_1507_1122.pngimages/BZ_51_1510_1073_1654_1111.pngimages/BZ_51_1657_1073_1801_1111.pngimages/BZ_51_1804_1073_1948_1111.pngimages/BZ_51_1951_1073_2095_1111.pngimages/BZ_51_238_1134_406_1173.pngimages/BZ_51_409_1129_653_1177.pngimages/BZ_51_656_1134_786_1173.pngimages/BZ_51_789_1134_918_1173.pngimages/BZ_51_922_1134_1066_1173.pngimages/BZ_51_1069_1134_1213_1173.pngimages/BZ_51_1216_1134_1360_1173.pngimages/BZ_51_1363_1134_1507_1173.pngimages/BZ_51_1510_1134_1654_1173.pngimages/BZ_51_1657_1134_1801_1173.pngimages/BZ_51_1804_1134_1948_1173.pngimages/BZ_51_1951_1134_2095_1173.png48.4images/BZ_51_238_1194_406_1232.pngimages/BZ_51_409_1189_653_1237.pngimages/BZ_51_656_1194_786_1232.pngimages/BZ_51_789_1194_918_1232.pngimages/BZ_51_922_1194_1066_1232.pngimages/BZ_51_1069_1194_1213_1232.pngimages/BZ_51_1216_1194_1360_1232.pngimages/BZ_51_1363_1194_1507_1232.pngimages/BZ_51_1510_1194_1654_1232.pngimages/BZ_51_1657_1194_1801_1232.pngimages/BZ_51_1804_1194_1948_1232.pngimages/BZ_51_1951_1194_2095_1232.png45.2images/BZ_51_238_1247_406_1296.pngimages/BZ_51_409_1247_653_1296.pngimages/BZ_51_656_1253_786_1291.pngimages/BZ_51_789_1253_918_1291.pngimages/BZ_51_922_1253_1066_1291.pngimages/BZ_51_1069_1253_1213_1291.pngimages/BZ_51_1216_1253_1360_1291.pngimages/BZ_51_1363_1253_1507_1291.pngimages/BZ_51_1510_1253_1654_1291.pngimages/BZ_51_1657_1253_1801_1291.pngimages/BZ_51_1804_1253_1948_1291.pngimages/BZ_51_1951_1253_2095_1291.png50.2images/BZ_51_238_1312_406_1350.pngimages/BZ_51_409_1307_653_1355.pngimages/BZ_51_656_1312_786_1350.pngimages/BZ_51_789_1312_918_1350.pngimages/BZ_51_922_1312_1066_1350.pngimages/BZ_51_1069_1312_1213_1350.pngimages/BZ_51_1216_1312_1360_1350.pngimages/BZ_51_1363_1312_1507_1350.pngimages/BZ_51_1510_1312_1654_1350.pngimages/BZ_51_1657_1312_1801_1350.pngimages/BZ_51_1804_1312_1948_1350.pngimages/BZ_51_1951_1312_2095_1350.png4.3images/BZ_51_238_1371_406_1409.pngimages/BZ_51_409_1366_653_1414.pngimages/BZ_51_656_1371_786_1409.pngimages/BZ_51_789_1371_918_1409.pngimages/BZ_51_922_1371_1066_1409.pngimages/BZ_51_1069_1371_1213_1409.pngimages/BZ_51_1216_1371_1360_1409.png 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images/BZ_51_656_1491_786_1530.pngimages/BZ_51_789_1491_918_1530.pngimages/BZ_51_922_1491_1066_1530.pngimages/BZ_51_1069_1491_1213_1530.pngimages/BZ_51_1216_1491_1360_1530.pngimages/BZ_51_1363_1491_1507_1530.pngimages/BZ_51_1510_1491_1654_1530.pngimages/BZ_51_1657_1491_1801_1530.pngimages/BZ_51_1804_1491_1948_1530.pngimages/BZ_51_1951_1491_2095_1530.png1.8
2 大米蛋白质含量和米粒白度的年度间地区间差异
蛋白质的最小值与最大值之差以及变异系数在年度间分别为1.5%（最小值8.4%～最大值9.9%，以下同样）和8.9%，在地区间分别为1.5%（8.4%～9.9%）和7.1%。同样，糙米白度在年度间分别为4.9（21.6～26.5）和 9.2，在地区间分别为 2.1（22.3～24.4）和 3.6。大米白度在年度间分别为8.0（45.1～53.1）和 7.7，在地区间间分别为 5.0（45.2～50.2）和 4.3。这些最小值与最大值之差以及变异系数，其年度间与地区间相比，蛋白质分别是 1.0和 1.3倍，为相同或年度间稍大。糙米白度分别为2.3和2.6倍，大米白度分别为1.6和1.8倍，年度间要比地区间大（表1）。
根据上述结果，栽培期气温其年度间差异大于地区间差异，因此水稻生育期的气温也同样，年度间的差异要大。受其影响，在包括糙米产量的水稻生育特性上，除了出穗期以外其年度间差异要大于地区间差异。而蛋白质其年度间差异与地区间差异相比为相同或稍大，糙米白度和大米白度的年度间差异要大。
3 各栽培期和生育期的气温及生育特性其年度和地区的各平均值与变异系数之间的关系
从年度和地区的各平均值与变异系数（各年度的6个地区之间的变异系数、各地区的4个年度之间的变异系数）之间的相关系数可知，5-7月份和8-9月份的累计气温中只有5-7月份的年度间有负相关关系，累计气温越低的年度其地区间的变动越大。出穗期和灌浆气温在年度间和地区间均无一定的相关关系。而障碍型冷害危险期的平均气温其年度间和地区间均为负值，秕粒比率为正值，千粒重以及糙米产量均为负相关关系（表2，图5）。
图5 糙米产量的平均值与变异系数之间的关系[10]
注：平均值与变异系数之间的相关系数参照表2的脚注。**为在1%的水平上有显著性差异。
表2 北海道糯稻的各栽培期间和生育期的气温以及生育特性其试验年度和地区的各平均值与变异系数之间的相关系数[10]
注：平均值与变异系数之间的相关系数中，年度为与各年度的6个地区间的变异系数，地区为与各地区的4个年度间的变异系数之间的相关。具体数据参照表1。*、**、***分别为在5%、1%、0.1%的水平上有显著性差异。
日平均累计气温年度（n＝4）或地区（n＝6） 5-7月 8-9月出穂期障碍型冷害危险期的平均气温出穂后40天之间的日平均累计气温秕粒比率 千粒重 糙米产量年度 -0.999*** -0.474 -0.514 -0.787 0.096 0.983* -0.970* -0.993**地区 0.095 -0.411 -0.329 -0.836* 0.400 0.701 -0.794 -0.966**
在蛋白质的平均值与变异系数之间的关系上，年度和地区都是平均值越高变异系数越大（表3，图6、图7）。但是，综合年度和地区的所有数据，蛋白质超过 10.5%后变异系数有变小的趋势，可以推测地区整体的高蛋白质化使蛋白质均一化。糙米白度和大米白度的年度和地区都是平均值越低其变异系数越大（表3，图8、图9）。
图6 大米蛋白质含量的各年度频数分布
图7 大米蛋白质含量的平均值与变异系数之间的关系[10]
注：平均值与变异系数之间的相关系数参照表2的脚注。**为在1%的水平上有显著性差异。
图8 大米白度的各年度频数分布
图9 大米白度的平均值与变异系数之间的关系[10]
注：平均值与变异系数之间的相关系数参照表2的脚注。实线的回归方程，y＝-0.764x＋41.54。**、***分别为在 1%、0.1%的水平上有显著性差异。
表3 北海道糯稻的大米蛋白质含量和米粒白度其试验年度及地区的各平均值与变异系数之间的相关系数[10]
注：平均值与变异系数之间的相关系数参照表2的脚注。具体数据参照表1。*、**、***分别为在5%、1%、0.1%的水平上有显著性差异。
年度（n=4），地区（n=6）或年度与地区综合（n=24）大米蛋白质含量 糙米白度 大米白度年度 0.875 -0.833 -0.825地区 0.928** -0.912* -0.946**年度与地区综合 0.241 -0.611** -0.735***
综上所述，糙米产量及蛋白质、米粒的两种白度越是在收成不好的年度和地区其地区间和年度间的变异系数就越大。所以，这些成为稳定生产一定品质糯米的困难因素。
4 大米蛋白质含量、米粒白度、各生育期气温以及生育特性之间的关系
在年度之间，出穗期越早，障碍型冷害危险期的平均气温越高，秕粒比率越低，灌浆期的日照时间（以下称“灌浆日照”）越长，千粒重越重，产量越高，蛋白质就越低（表4，图10～12）。在地区之间，蛋白质与秕粒比率、糙米产量以及千粒重之间具有和年度间类似的关系，而与其它指标之间的关系不明确。另外，综合分析年度和地区的所有数据，蛋白质在灌浆气温849 ℃时为最低，在849 ℃以下或以上时变高（图13）。
图10 秕粒比率与糙米产量之间的关系[10]
注：实线的回归方程，y＝-6.123x＋538.3。*、**、***分别为在5%、1%、0.1%的水平上有显著性差异。
图11 糙米产量与大米蛋白质含量之间的关系[10]
注：实线的回归方程，y＝-0.006 7x＋11.74。*、**、***分别为在5%、1%、0.1%的水平上有显著性差异。
图12 秕粒比率与大米蛋白质含量之间的关系[10]
注：实线的回归方程，y＝0.048 8x＋8.02。*、***分别为在5%、0.1%的水平上有显著性差异。
图13 出穂后40天之间的日平均累计气温与大米蛋白质含量之间的关系[10]
注：实线的回归方程，y＝0.000 065 2x2-0.110 675x＋55.36。
表4 北海道糯稻年度间和地区间的大米蛋白质含量、米粒白度、生育特性以及各生育期气温之间的相关系数[10]
注：障碍型冷害危险期参照表1的脚注。表中相关系数的差异性评价：n＝4（自由度2）时5%水平为0.950，1%水平为0.990，0.1%水平为 0.999，n＝6（自由度 4）时各为0.811、0.917、0.974，n＝24（自由度22）时为0.404、0.515、0.629，n＝1 044（自由度1 042）为0.052、0.068、0.086。
项目（数据数量） 指 标 糙米白度 大米白度 糙米产量 千粒重 出穂期 秕粒比率障碍型冷害危险期的平均气温出穂后40天之间的日平均累计气温出穂后40天之间的日累计日照时间大米蛋白质含量 -0.859 -0.882 -0.994 -0.952 0.837 0.971 -0.809 -0.549 -0.748糙米白度 0.994 0.909 0.951 -0.984 -0.939 0.954 0.888 0.540大米白度 0.928 0.945 -0.994 -0.940 0.920 0.878 0.625糙米产量 0.972 -0.889 -0.986 0.856 0.635 0.729年度（4）千粒重 -0.902 -0.998 0.950 0.702 0.557大米蛋白质含量 -0.952 -0.951 -0.865 -0.980 0.352 0.879 -0.322 -0.155 -0.629糙米白度 0.999 0.918 0.992 -0.448 -0.927 0.469 0.432 0.431大米白度 0.910 0.990 -0.408 -0.911 0.485 0.417 0.454糙米产量 0.898 -0.663 -0.950 0.231 0.357 0.437地区（6）千粒重 1.000 -0.417 -0.913 0.449 0.340 0.486大米蛋白质含量 -0.704 -0.745 -0.764 -0.726 0.493 0.768 -0.528 -0.394 -0.444糙米白度 0.889 0.738 0.800 -0.538 -0.815 0.755 0.723 0.310大米白度 0.754 0.780 -0.566 -0.804 0.657 0.634 0.371糙米产量＃ 0.892 -0.734 -0.937 0.668 0.518 0.463年度和地区综合（1 044或 24＃）千粒重＃ -0.618 -0.931 0.782 0.595 0.424
糙米白度与大米白度之间，在年度间和地区间都有明确的正相关关系（图14）。在年度之间，障碍型冷害危险期以及灌浆气温越高，秕粒比率越低，千粒重越重，产量就越高；蛋白质越低，糙米白度和大米白度就越高（表4，图15～17）。而在地区之间，米粒的两种白度当秕粒比率越低，千粒重越重，产量越高，蛋白质越低时就越高，但是与灌浆气温以及灌浆日照之间没有明确的相关关系。
图14 糙米白度与大米白度之间的关系
注：实线的回归方程，y＝1.765x＋6.59。**、***分别为在1%、0.1%的水平上有显著性差异。
图15 出穂后40日天之间的日平均累计气温与糙米白度之间的关系
注：实线回归方程，y＝0.026 4x＋3.23。***为在 0.1%的水平上有显著性差异。
图16 糙米产量与大米白度之间的关系[10]
注：实线的回归方程，y＝0.026 3x＋37.68。*、***分别为在5%、0.1%的水平上有显著性差异。
图17 大米蛋白质含量与大米白度之间的关系[10]
注：实线的回归方程，y＝-2.955x＋75.01。**、***分别为在1%、0.1%的水平上有显著性差异。
综合上述项目1和项目 2，在生育气温和生育特性之间，最小值与最大值之差和变异系数其年度间要比地区间大。因此，这些指标之间的相关关系也是年度间比地区间要明确。从这些相关关系可以推测在上述项目3的年度和地区的各平均值与变异系数之间的关系上，5-7月份的气温下降带来障碍型冷害危险期的气温下降，产生秕粒的同时抑制稻壳形成而使千粒重变轻[11]，糙米产量下降，蛋白质上升，米粒的两种白度下降。这成为年度间和地区间的这些品质指标越差变异系数就越大的因素。
5 低蛋白米的生产技术以及根据目标米粒白度决定施肥量
为了生产优质大米，需要降低蛋白质并提高米粒的两种白度。根据蛋白质与米粒的两种白度之间具有的负相关关系（表4，图17），降低蛋白质的栽培很重要。因此，有必要推广为优良食味粳稻开发的低蛋白米生产技术[12]。
糙米白度和大米白度都与每平方米每粒稻谷的灌浆气温（以下称“每粒稻谷的灌浆气温”）成正相关关系（图18、图19）。如果设定糙米白度的目标值为25（根据以往的研究结果[7]相当于大米白度50，图14），根据一次回归方程每粒稻谷的灌浆气温需要 0.025 ℃/粒/m2以上。以糯稻主要产地之一的名寄市正常年份的灌浆气温760 ℃为例，0.025 ℃/粒/m2时的每 m2稻谷粒数为30 000（图20）。而与每 m2稻谷粒数 30 000相对应的灌浆期氮吸收量为10 kg/10a（图21）。然后明确各种土壤的施肥量与灌浆期氮吸收量以及糙米产量之间的关系，同时考虑目标产量，这样可以决定达到目标糙米白度的各种土壤的施肥量[9]。
图18 每m2每粒稻谷的出穂后40天之间的日平均累计气温（每粒稻谷的灌浆气温）与糙米白度之间的关系[9]
注：根据现场实际调查。图中的虚线显示：如果需要糙米白度 25以上，每平方米每粒稻谷的灌浆气温需要为 0.025 ℃/粒/m2以上。***为在0.1%的水平上有显著性差异。
图19 每平方米每粒稻谷出穂后40天之间的日平均累计气温（每粒稻谷的灌浆气温）与大米白度之间的关系[9]
注：根据实际调查。***为在0.1%的水平上有显著性差异。
图20 每平方米每粒稻谷出穂后40天之间的日平均累计气温（每粒稻谷的灌浆气温）与每平方米的稻谷粒数以及灌浆气温之间的关系[9]
注：（等高线图）图中的曲线表示灌浆气温（℃）。根据图中的两根直线，为了确保图18的糙米白度25时的每粒稻谷灌浆气温0.025 ℃/粒/m2，灌浆气温的等高线图760 ℃时，每平方米的稻谷粒数上限大约30 000。
图21 灌浆期氮吸収量与每m2稻谷粒数之间的关系[9]
注：因 2002年为冷害年，未加入回归分析。图中的虚线显示灌浆期氮吸収量10 g/m2时，每平方米的稻谷粒数为30 000 m2。***：在0.1%的水平上有显著性差异。
（术语备注：文中的“硬化性”在日本主要用于评价糯米、年糕的回生特性。）
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