弱碱大米定义与认定标准的探讨——以大安古河道试验区“古河妈妈”粳米为例

孙广友，李红艳

(1.中国科学院 东北地理与农业生态研究所,吉林 长春 130021；2.吉林大学 环境与资源学院,吉林 长春 130021;3.哈尔滨学院,黑龙江 哈尔滨 150086;4.大安市农业局,吉林 大安 131300)

弱碱食品是当今潮流．国内外尚无弱碱大(粳)米的概念与定义．中国是世界大米主产国，在国家所颁布的大米标准中(GB 1354),未有弱碱大米术语,缺少国家确认标准．作者将1996～2011年于大安古河道万亩试区弱碱性土壤生产的大米认定为弱碱大米，但没有给出确定指标．2011年以来，网络媒体偶见弱碱大米提法，但未见依据，且多数概念混淆．因此．总体看来，弱碱大(粳)米的研究尚属空白．

作者在本文中首次给出了弱碱大(粳)米的学科定义，并拟定了确认指标体系．2012年中科院东北地理与农业生态研究所与吉林省加星生物科技有限公司合作，将吉粳88优质稻种引入大安古河道盐碱地1万亩试验区，进行弱碱大米栽培试验，生产出pH具有弱碱特征的古河妈妈牌粳米，验证了作者所提弱碱大(粳)米定义及确定标准的合理性．2013年作者在本文基础上完成了古河妈妈粳米企业标准的编写和备案．

本研究可为国家及地方制定弱碱大米标准提供参考，有利于推动我国大米多样性认识．分析数据表明，“古河妈妈”牌稻米属于优质弱碱粳米，这对国家、吉林省和松嫩平原西部特色大米品牌建设，具有重大经济价值．

1 弱碱大米的定义和认定指标

1.1 关于弱碱大(粳)米的定义

科技界尚无弱碱大(粳)米术语，也未见相关定义和认定标准，以致相关研究也基本处于空白状态．因此，确定这一术语并予以科学定义是十分必要的．

世界的自然环境可分为酸性与碱性环境．世界上水稻主要分布在酸性环境，故稻米以酸性为主．以致碱性环境的稻米没有受到应有重视．作者认为，与酸性环境的大米不同，弱碱大米是地球上碱性环境的产物，它是含有天然微量碱的大米.因此，可以对弱碱大米初步定义为：弱碱大米(alkaliescent rice or weak alkali rice)是含有原生微量碱的大米．弱碱粳米(alkalescent japonica rice or weak alkali rouond-grained rice)是含有原生微量碱的粳米．所谓原生碱是指水稻在生育过程中，从土壤和水中吸收并储存于水稻果实稻谷及其它器官中的碱物质，而非人工制成．但该碱物质又不能在稻谷中储存过少或过多，过少达不到弱碱；过多就属于强碱，会因减少稻米支链淀粉含量而降低米质，亦对人体无益．

1.2 弱碱大米认定的指标体系

1.2.1 指标构成

天然弱碱大米只能产自弱碱性环境，故弱碱性环境是其判定的首要指标．但弱碱性环境并非就一定就能够产出弱碱大米．为此，除具备弱碱性环境指标外，还需大米自身具有弱碱性特征．前者为必要指标，后者为充足指标，共同构成指标体系．只有两者同时具备，才能确定为弱碱大米．不少地方自标为弱碱大米，但无环境指标依据，更无大米的指标数据，显然是不够严谨的．

1.2.2 环境要素的筛选依据

水稻的环境是一个包括地质、地貌、水文、气候、土壤等多要素的复杂体系，以物质流、能量流和信息流形态与水稻相互作用．而对于稻米中碱物质的积累，则主要是生物化学过程的物质流作用．因此，在环境诸要素中，作为稻米碱物质源的供给者，土壤和水分是两类关键因素．对于弱碱大米来说，它们应该共同或至少其一属于碱性．

(1)土壤酸碱度指标．盐渍土有多种分类．王遵亲、杨国荣等的数值化分类得到广泛认同，本文据以采用．其弱、中、重度和碱土的含盐碱量分别为0.1%～0.3%，0.3%～0.5%，0.5%～0.7%，和>0.7%[1-2].

水稻苗期的盐碱忍耐值为0.2%～0.3%,这恰与弱盐渍土的指标上限相吻合．应指出，0.3%是指土壤种稻前的本底状态．据大量试验，泡田后可形成含盐量<0.2%田面淡化层．可见，将弱碱大米的土壤含盐量选在0.1%～0.3%也是合理的．作者试验还表明，既使含盐量0.5%中度苏打盐渍土，经过2次泡田洗碱，其含盐量也可降低到0.2%，苗期是安全的．但对于0.5%～0.7%的重度苏打盐碱地，需要3次泡田排盐才能降到2%左右，而且生育期间往往返碱强烈，难有效益．最好是前1～2年只泡田排盐而不插秧，可避免损失[3]．

为便于弱碱环境识别，应将土壤含盐量与其pH值建立相关．土壤分类规定，pH值7.0为中性，<7.0为酸性，>7.0为碱性．松嫩平原苏打盐渍土的pH值与含盐量之间总体上存在正相关趋势，含盐量为0.10%～0.13时，pH值变化在8.45～8.78[4]；含盐量>3%时，pH值>8.5[5]．作者综合前人研究并结合试验，发现两者存在如下大体对应关系(见表1).

表1 松嫩平原苏打盐渍土含盐量与pH值的对应关系

综合上述，我们可以给出狭义与广义两种弱碱土壤概念，狭义系指弱及中度苏打盐渍土，含盐量0.1～0.5%，pH值7.5～9.5，1～2次泡田洗碱，即可当年生产弱碱大米;广义则指重度苏打盐渍土和碱土，需经2～3年改良，变成中等轻度苏打盐渍土后，才可生产弱碱大米．

(2)水的酸碱度指标．在国际14级酸碱度划分中，天然饮用水的酸碱度以7为中性，<7为酸性,>7为碱性．国际《生活饮用水卫生标准》规定，健康饮用水pH值为6.5～8.5．可说明碱性水的pH值上限应在8.5，即属于弱碱性．据此，本文将7.0～8.5作为弱碱大米的灌溉水指标．

由于松嫩平原西部属于苏打盐碱土，灌溉水可以是碱性的，也可以是非碱性的．据全国主要流域重点断面资料资料(2009)，第二松花江哈达山至河口段pH值为7.0～7.5；嫩江尼尔基水库至河口段为7.67，皆属于弱碱性质．据作者观测，该平原西部地下水pH值为7.4～8.2，亦属于弱碱水性质，与早期研究结论大体一致[6].可见，平原西部的地表水与地下水都属于弱碱性，适宜弱碱大米的生产．

(3)大米的酸碱度指标．考虑到大米盐碱性来源于水、土环境，应采取与水、土相一致的酸碱度标准来划分大米的酸碱度．即pH值7为中性，<7为酸性，>7为碱性．世界大米一般为酸性(pH值5.7)，我国大米主要属于酸-弱酸性(pH<6.5)．对世界大米而言，>5.7具有相对弱碱性，对我国来说，>6.5才具有相对弱碱性．后者更值得重视．

人体健康状态的pH是7.0～7.4，部分器官pH最高为8.52.若达到8～10时，大米的糊粘度急剧减小，质量变劣[7]．因此，作者认为弱碱大米的pH值不应高于8.0．又考虑大米的碱物质易于挥发而使pH值降低．作者测试表明，陈弱碱米pH多为6.5～7.0．pH值过低会失去弱碱价值．故本文建议将弱碱大(粳)的pH值定为7.0～8.0．如将相对弱碱性因素考虑进去，弱碱大米的pH阈值可定为6.5～8.0．

2 弱碱大(粳)米的试验验证

2.1 试验区区位

验证试验在中科院东北地理与农业生态研究所大安古河道盐碱地综合开发万亩试验区进行，该试区建成于1993年，中心坐标为45．38′20″N.124．03′30″E，气候为北温带大陆性半干旱季风气候，地貌属于松嫩冲积-湖积平原大安古河道北段，为嫩江高-低河漫滩和一级阶地组合．原始生态景观为碱蓬-虎尾草盐沼与羊草草甸，土壤类型为苏打碱化土与碱土盐土复区．地表水属于嫩江水系，月亮泡水库为试区独立供水水源(亦称东灌区)，试区规划面积1 500 hm2,可满足不同类型盐渍土各级别试验．

2.2 试区水、土因素

2.2.1 水分因素

试区主要依靠月亮湖水进行灌溉．该湖pH值为7.67～8.29，属于弱碱性．地下水在试验中没有利用．地表孔隙潜水，埋深0～4 m，为NaHCO3型，pH值为7.5～8.2，属于弱碱性．

2.2.2 土壤因素

试验区弱(轻)、中、重度各类苏打盐渍土可溶盐含量如下表(见表2)

表2 大安古河道万亩试验区不同苏打盐化草甸土化学特征(g/kg)

1996年试验结果，弱苏打盐化草甸土1次泡田后，表层含盐量由0.18%降低为0.15%，pH值由8.32降低为8.0，成为水稻适宜土壤．2011年引进吉粳88进行验证性试验，泡田前的含盐量为0.15%，pH值7.54，泡田后为0.12%， pH值为7.44，获得了717.88 kg/666.67m2的超高产记录．

中度苏打盐碱土经过一次泡田洗碱，含盐量从0.35%降低到0.17%，pH值由9.75降低到9.49，可以插秧．含盐量由0.5%的重度苏打盐碱土经过两次泡田洗碱，降到0.25%，仅获得3600 kg/hm2产量．含盐量达0.7%，pH值达到10的含碱斑重度苏打盐渍土，三次泡田排盐后，仍然立苗困难，没能正常结穗[8]．这说明，重度苏打盐碱土和碱土必须经过多年度多次泡田排盐，才能变成中轻度苏打盐渍土，满足弱碱大(粳)的要求．

2.2.3 水稻品种的选择

2011年试区引进多种优良品种进行对比试验．其中超级稻品种吉粳88最为优秀，具有高产、抗倒伏、抗稻瘟病等优异品质[9]．但具有生育期长，耐碱性一般的缺点．试验采用早育壮秧、适时插秧解决生育期长问题；采用弱度盐碱土解决耐盐碱偏低问题．结果获得大面积717.88 kg/666.7 m2的超高产成果[10]；2012年与吉林省加星生物科技有限公司合作，又取得小区827.89 kg/666.7 m2,的成果．定名为“古河妈妈”牌弱碱有机粳米，市场反响良好[11]．

2.2.4 弱碱大米的酸碱度(pH)指标

将放置9个月的米样进行测试，结构pH值为6.55～7.01，符合弱碱大米pH值6.5～8.0的阈值．与种植土壤轻度苏打盐渍土pH值7.5～8.5对比，大米的pH值低0.5～1.0左右，这恰符合植物含盐量一般低于生育土壤含盐量的一般规律[12]．由此也可反推生产弱碱大米的土壤，其实际含盐量(包括经过泡田洗碱后)应控制在0.2%以下，pH值应在7.5～8.5以下．

3 吉粳88弱碱粳米的品质

3.1 弱碱粳米的品质特性

引进的吉粳88超级稻获得的弱碱粳米，12项全部达到国家一级．而同国家著名品牌稻花香对比，各有优势，而且整体占优(见表3)．

表3 吉粳88“古河妈妈”牌弱碱粳米品质状况[13]*

*本表吉粳88数据引自张三元等资料(文献13).粒长伟本次试验数据

3.2 弱碱粳米的成分特征

经化验分析，本次所产“古河妈妈”牌吉粳88弱碱粳米成分如下表(见表4)．

表4 “古河妈妈”牌吉粳88弱碱粳米成分含量(%/mg/100 g)*

*分析化验：吉林省食品检验监督院(2012)中国科学院东北地理与农业生态研究所测试中心(2012)).稻花香资料来源 5cdm.com 20112.18

表中所见，吉粳88的营养元素中硒稍低于全国，也低于稻花香，两者的锌都高于全国，其它各项都符合国家一级标准．而钠等5种微量元素及维生素E和 B1都显示相对优势，堪称具有弱碱特色的优质粳米．

4 结果与讨论

弱碱大米是含有原生微量碱的大米，弱碱粳米则是含有原生微量碱的粳稻大米．弱碱大(粳)米产于苏打盐碱地环境，碱性水、土要素和大(粳)米本身的酸碱度(pH值)，是构成弱碱大米的三个基本要素，其指标体系为：土壤的pH值为7.5～9.5，水为7.5～8.5，大(粳)米为6.5～8.0．水土条件中，或两者同时具备，或只有一者具备上述指标，都可满足弱碱大(粳)米的种植．

大安古河道盐碱地万亩试验区引入超级稻吉粳88进行的栽培试验表明，轻-中度苏打盐碱土都可当年生产弱碱粳米，属于可直接应用的弱碱大(粳)米土地资源；重度苏打盐碱土和碱土需改良为中=轻度苏打盐渍土，方可用于弱碱粳米生产，属于后备弱碱大(粳)米土壤资源．经过改良的松嫩平原各类苏打盐渍土，都属于弱碱大米的土地资源范畴，古河道试区所产“古河妈妈”牌吉粳米88弱碱粳米，品质优良，开发弱碱优质大米高端品牌的潜力巨大．

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