水稻是全球最重要的糧食作物之一，世界近半數(shù)人口以稻米為主食。中國(guó)是世界第一大稻米生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)，三分之二人口以稻米為主糧，國(guó)內(nèi)年消費(fèi)總量約 2 億噸，其中口糧消費(fèi)約 1.65 億噸。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、居民生活水平持續(xù)提升以及國(guó)際貿(mào)易需求不斷增長(zhǎng)，市場(chǎng)對(duì)稻米品質(zhì)的關(guān)注度顯著提高，稻米消費(fèi)需求已從 “數(shù)量?jī)?yōu)先” 逐步轉(zhuǎn)向 “質(zhì)量?jī)?yōu)先”。

水稻品質(zhì)分析是一套多維度、規(guī)范化的綜合評(píng)價(jià)體系，主要采用物理檢測(cè)、化學(xué)分析與感官評(píng)價(jià)等技術(shù)手段。其中，外觀品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)是決定稻米市場(chǎng)價(jià)值與消費(fèi)者選擇的核心指標(biāo)，加工品質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)則直接關(guān)系生產(chǎn)效益和產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。依據(jù)最新國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前評(píng)價(jià)體系主要以《NY/T 593-2021 食用稻品種品質(zhì)》和《GB 1350-2025 稻谷》兩大標(biāo)準(zhǔn)為核心依據(jù)。前者側(cè)重評(píng)價(jià)水稻品種的內(nèi)在遺傳品質(zhì)潛力，主要服務(wù)于品種選育、審定及優(yōu)質(zhì)稻米定向生產(chǎn)；后者明確了作為流通商品的稻谷應(yīng)滿足的基本質(zhì)量與安全要求，適用于稻谷收購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸及貿(mào)易流通。兩大標(biāo)準(zhǔn)相互銜接，共同構(gòu)建起從 “品種基因型” 到 “商品表現(xiàn)型” 的全鏈條品質(zhì)管控體系，是指導(dǎo)水稻種植實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)、精準(zhǔn)對(duì)接市場(chǎng)需求的重要技術(shù)依據(jù)。

上海大曉智能科技有限公司（簡(jiǎn)稱“大曉智能”）是國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、上海市專精特新企業(yè)，作為一家智慧農(nóng)業(yè)企業(yè)，憑借人工智能+智慧農(nóng)業(yè)種植全程技術(shù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全鏈條賦能。通過與產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)的深度合作，大曉智能致力于構(gòu)建協(xié)同生態(tài)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的融合。

依托這套精確、量化的指標(biāo)體系，為水稻生產(chǎn)提供了明確的目標(biāo)導(dǎo)向。大曉智能在水稻智慧栽培實(shí)踐中，探索通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)調(diào)控影響這些指標(biāo)的關(guān)鍵生長(zhǎng)因子（如灌漿期溫光條件、氮素運(yùn)籌、水分管理等），未來希望實(shí)現(xiàn)從“種出高產(chǎn)”到“種出優(yōu)質(zhì)”的跨越，最終生產(chǎn)出既好看又好吃、既高產(chǎn)高效又符合市場(chǎng)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的水稻產(chǎn)品。

一、稻米的品質(zhì)評(píng)價(jià)

作為全球最主要的口糧作物，稻米的品質(zhì)評(píng)價(jià)遵循“外觀商品性→內(nèi)在化學(xué)構(gòu)成→加工功能性→最終食用體驗(yàn)→市場(chǎng)分級(jí)定價(jià)”的邏輯鏈條。其核心品質(zhì)指標(biāo)緊密圍繞稻米作為直接食用成品的特性展開，尤其強(qiáng)調(diào)最終蒸煮出的米飯感官體驗(yàn)。

（一）物理/外觀指標(biāo)體系

物理外觀指標(biāo)直接關(guān)系到稻米的加工效益、商品賣相和市場(chǎng)接受度，是品質(zhì)評(píng)價(jià)中最直觀的維度。

1. 加工品質(zhì)指標(biāo)
   加工品質(zhì)衡量稻谷轉(zhuǎn)化為商品大米的經(jīng)濟(jì)效益，核心指標(biāo)包括：

• 整精米率：指整精米占凈稻谷試樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，是衡量出米率與碾磨耐受性的關(guān)鍵綜合指標(biāo)
• 在NY/T 593-2021中，它是品種品質(zhì)等級(jí)判定的核心指標(biāo)之一。標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同稻類（秈稻、粳稻、秈糯、粳糯）及不同粒型（秈稻分長(zhǎng)、中、短粒）設(shè)定了明確的等級(jí)要求。例如，一等粳稻要求整精米率≥69.0%。
• 在GB 1350-2025中，整精米率是商品稻谷質(zhì)量等級(jí)的重要限制性指標(biāo)，所有等級(jí)的商品稻谷都必須滿足相應(yīng)要求。例如，一等粳稻商品谷要求整精米率≥61.0%（標(biāo)準(zhǔn)以出糙率定等）。
• 出糙率：指凈稻谷脫殼后的糙米（不完善粒折半計(jì)算）占試樣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這是GB 1350-2025特有的核心定等指標(biāo)，直接決定商品稻谷的等級(jí)（1至5等及等外），反映了稻谷的初始加工價(jià)值。例如，一等粳稻要求出糙率≥81.0%。

1. 外觀品質(zhì)指標(biāo)
   外觀品質(zhì)決定了米粒的視覺美感，是高端市場(chǎng)溢價(jià)的重要依據(jù)。

• 堊白度：指米粒胚乳中白色不透明部分（堊白）的投影面積總和占試樣米粒投影面積總和的百分比。堊白度越低，米粒外觀越晶瑩剔透。NY/T 593-2021對(duì)秈稻和粳稻的堊白度有嚴(yán)格分級(jí)，如一等品要求堊白度≤3.0%（秈稻）或≤1.0%（粳稻）。此指標(biāo)未在GB 1350-2025中體現(xiàn)。
• 透明度：指整精米籽粒的透明程度，以“級(jí)”表示。透明度越高，外觀品質(zhì)越好。同樣是NY/T 593-2021中針對(duì)非糯稻（秈稻、粳稻）的重要分級(jí)指標(biāo)。
• 糯米專用指標(biāo)
• 陰糯米率：指糯米樣品中胚乳透明或半透明（即“陰”）的米粒所占百分比。陰糯米率越低越好。
• 白度：指整精糯米籽粒呈現(xiàn)白色的程度，以“級(jí)”或百分比表示。白度越高，糯米外觀越佳。
  這兩項(xiàng)是NY/T 593-2021評(píng)價(jià)秈糯稻和粳糯稻的關(guān)鍵外觀指標(biāo)。

1. 商品質(zhì)量與衛(wèi)生外觀指標(biāo)
   此類指標(biāo)主要由GB 1350-2025規(guī)定，保障商品在流通環(huán)節(jié)的基本質(zhì)量和安全。

• 雜質(zhì)含量：包括篩下物、無機(jī)雜質(zhì)等，所有等級(jí)要求≤1.0%。
• 水分含量：影響儲(chǔ)藏安全，秈稻類≤13.5%，粳稻類≤14.5%。
• 黃粒米含量：指胚乳呈黃色的米粒，影響商品外觀和儲(chǔ)存狀況，要求≤1.0%。
• 不完善粒（含生芽粒、病斑粒等）：影響出糙率計(jì)算和商品質(zhì)量。
• 色澤、氣味：要求具有本品固有的綜合色澤和氣味，正常

（二）化學(xué)/營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)體系

化學(xué)指標(biāo)是決定稻米蒸煮特性和食味品質(zhì)的內(nèi)在基礎(chǔ)，主要依據(jù)NY/T 593-2021進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1. 核心蒸煮食味理化指標(biāo)

• 直鏈淀粉含量（干基）：這是影響米飯粘性、硬度、光澤和回生速度的最關(guān)鍵化學(xué)指標(biāo)。含量不同，米飯口感差異顯著。
• 秈稻：一等要求13.0%~18.0%，過低或過高都會(huì)影響口感。
• 粳稻：一等要求13.0%~18.0%，中低直鏈淀粉含量通常與軟糯口感關(guān)聯(lián)。
• 糯稻：所有等級(jí)均要求≤2.0%，這是其產(chǎn)生粘糯特性的根本原因。
• 膠稠度：反映米膠（糊化淀粉）的粘稠和柔軟程度，是評(píng)價(jià)米飯軟硬度與回生趨勢(shì)的重要指標(biāo)。膠稠度值越大，米飯?jiān)饺彳?，冷后不易變硬?/li>
• 粳稻要求通常高于秈稻，例如一等粳稻要求膠稠度≥70 mm，一等秈稻要求≥60 mm。
• 糯稻的膠稠度要求最高，一等要求≥100 mm。

1. 其他化學(xué)指標(biāo)

• 堿消值：反映大米籽粒的糊化溫度，間接指示蒸煮所需時(shí)間與米飯質(zhì)地。
• 堿消值越高，糊化溫度越低，米飯?jiān)揭字笫烨移洝?/li>
• 蛋白質(zhì)含量：雖然蛋白質(zhì)是重要的營(yíng)養(yǎng)成分，但在NY/T 593-2021標(biāo)準(zhǔn)中，它并未直接作為判定品種品質(zhì)等級(jí)的核心分級(jí)指標(biāo)

（三）感官/食味指標(biāo)體系

稻米在蒸煮和食用過程中表現(xiàn)的理化特性及感官體驗(yàn)，是品質(zhì)的核心，直接對(duì)應(yīng)消費(fèi)體驗(yàn)。NY/T 593-2021將大米食用品質(zhì)感官評(píng)價(jià)作為等級(jí)判定的必備指標(biāo)（一至三級(jí)分別要求評(píng)分≥90、≥80、≥70分），但其具體評(píng)價(jià)細(xì)則完全引用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 15682-2008《糧油檢驗(yàn) 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評(píng)價(jià)方法》。2026年5月1日將實(shí)施新的標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 15682-2025《糧油檢驗(yàn) 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)評(píng)價(jià)方法》。

該體系采用專業(yè)品評(píng)員在標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，主要包含以下方面：

1. 評(píng)價(jià)內(nèi)容與分值構(gòu)成
   感官評(píng)價(jià)是一個(gè)多維度綜合評(píng)分體系，核心評(píng)價(jià)內(nèi)容包括：

• 氣味（滿分約20分）：評(píng)價(jià)米飯的清香濃郁程度、純正性及有無異味。
• 外觀結(jié)構(gòu)（滿分約10分）：評(píng)價(jià)米飯的顏色、光澤及飯粒結(jié)構(gòu)的完整性。
• 適口性（含口感，滿分約30分）
• 黏性：米飯的粘聚程度。
• 彈性：米飯的韌勁與回彈感。
• 軟硬度：米飯的軟硬適中程度。
• 滋味（滿分約25分）：評(píng)價(jià)米飯咀嚼時(shí)的清香、甜味及其純正性、持久性。
• 冷飯質(zhì)地（滿分約15分）：評(píng)價(jià)米飯冷卻后的柔軟性、黏彈性及是否結(jié)塊變硬。

1. 等級(jí)判定
   將上述各項(xiàng)得分加總，得到綜合評(píng)分，依據(jù)評(píng)分劃定食味等級(jí)：

• 90分及以上
• 80-89分良好
• 70-79分一般
• 70分以下：屬于較差水平。

1. 與理化指標(biāo)的關(guān)系
   感官評(píng)價(jià)并非孤立進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)蒸煮米飯時(shí)，加水量需要根據(jù)被測(cè)大米的直鏈淀粉含量進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，以確保評(píng)價(jià)條件的一致性，這體現(xiàn)了化學(xué)指標(biāo)對(duì)最終食味的決定性影響。

綜上所述，采收后水稻的全維度品質(zhì)指標(biāo)體系，以NY/T 593-2021的品種內(nèi)在品質(zhì)評(píng)價(jià)為核心，以GB 1350-2025的商品流通質(zhì)量要求為基礎(chǔ)，涵蓋了從加工效益、外觀品相、化學(xué)特性到終極食味的完整鏈條。一個(gè)優(yōu)質(zhì)的食用稻品種，必須在整精米率、堊白度、直鏈淀粉含量、膠稠度及感官評(píng)分等多方面同時(shí)達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)；而其所產(chǎn)出的商品稻谷，還必須滿足相應(yīng)的出糙率、雜質(zhì)、水分等流通質(zhì)量要求。

二、水稻品質(zhì)智慧栽培優(yōu)化

構(gòu)建一個(gè)能夠系統(tǒng)性優(yōu)化水稻品質(zhì)（符合NY/T 593-2021與GB 1350-2025雙重標(biāo)準(zhǔn)）的智慧栽培體系，其核心在于建立一個(gè)以機(jī)理模型為“大腦”、多源遙感為“感官”、智能裝備為“四肢”的“感知-診斷-決策-執(zhí)行”閉環(huán)管理框架。該框架旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)影響水稻關(guān)鍵品質(zhì)指標(biāo)（整精米率、堊白度、直鏈淀粉含量、蛋白質(zhì)含量等）的環(huán)境因子（光、溫、水、氮）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與精準(zhǔn)調(diào)控。

（一）感知層：空天地一體化的“感官”網(wǎng)絡(luò)

這是框架的數(shù)據(jù)輸入源頭，負(fù)責(zé)全生育期、多尺度的農(nóng)情信息獲取。

• “天”：采用哨兵（Sentinel-1/2）、Landsat等衛(wèi)星，提供周期性、大范圍的水稻種植區(qū)分布、植被指數(shù)（如NDVI）等基線信息。Sentinel-1 SAR數(shù)據(jù)通過獨(dú)特的后向散射“V”形時(shí)序特征，可實(shí)現(xiàn)水稻面積精準(zhǔn)制圖，并為后續(xù)水分監(jiān)測(cè)奠定基礎(chǔ)。
• “空”：無人機(jī)是關(guān)鍵生育期核心監(jiān)測(cè)平臺(tái)，搭載多光譜、高光譜、熱紅外傳感器。
• 多/高光譜相機(jī)：在分蘗、孕穗、抽穗期，反演葉面積指數(shù)（LAI）、葉片氮含量/積累量（LNC/LNA），為氮肥精準(zhǔn)管理提供直接依據(jù)。例如，基于770nm與700nm構(gòu)建的植被指數(shù)模型，對(duì)氮素精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。
• 熱紅外相機(jī)：在灌漿期，監(jiān)測(cè)冠層溫度并計(jì)算作物水分脅迫指數(shù)（CWSI），是診斷水分狀況、指導(dǎo)灌溉以降低堊白、提高整精米率的關(guān)鍵。
• “地”：由田間自動(dòng)氣象站、土壤墑情/水熱鹽一體化傳感器網(wǎng)絡(luò)、以及用于模型校準(zhǔn)的地面采樣點(diǎn)（測(cè)量SPAD、LAI、植株氮等）構(gòu)成，提供連續(xù)、定點(diǎn)的環(huán)境與驗(yàn)證數(shù)據(jù)。
• ：智慧農(nóng)業(yè)農(nóng)藝師在水稻生長(zhǎng)生育期進(jìn)行關(guān)鍵指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，例如葉面積指數(shù)（LAI）、葉片氮含量/積累量（LNC/LNA）等。

（二）診斷與決策層：模型-遙感融合的“智慧大腦”

這是框架的核心，其功能是將感知數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的決策知識(shí)。

• 作物生長(zhǎng)模型庫(kù)：集成如DSSAT-CERES-Rice、APSIM-Rice、ORYZA等機(jī)理模型。這些模型能夠模擬水稻的碳氮代謝、干物質(zhì)分配及籽粒灌漿過程，從而機(jī)理化地預(yù)測(cè)不同環(huán)境與管理措施下的最終產(chǎn)量與品質(zhì)潛力。例如模型可以量化灌漿期高溫通過“累計(jì)高溫度日（HDD）”對(duì)灌漿期縮短和結(jié)實(shí)率的影響，這是預(yù)測(cè)和調(diào)控堊白度的理論基礎(chǔ)。
• 數(shù)據(jù)同化引擎：采用集合卡爾曼濾波（EnKF）等算法，是連接遙感“感知”與模型“診斷”的橋梁。它將遙感實(shí)時(shí)反演的LAI、LNA、CWSI等空間化數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)地輸入并修正作物模型的內(nèi)部狀態(tài)變量。研究表明，同化LAI和LNA兩個(gè)變量，能顯著提升模型對(duì)籽粒蛋白質(zhì)含量等品質(zhì)指標(biāo)的預(yù)測(cè)精度。這實(shí)現(xiàn)了從“觀測(cè)過去”到“預(yù)測(cè)未來”的質(zhì)變。
• 多目標(biāo)優(yōu)化與決策支持系統(tǒng)：基于同化優(yōu)化后的模型，系統(tǒng)在產(chǎn)量、品質(zhì)（如堊白度≤1.0%）、資源利用效率（水、肥）等多重目標(biāo)下進(jìn)行模擬尋優(yōu)。系統(tǒng)診斷當(dāng)前作物氮素盈缺、水分脅迫及病蟲害風(fēng)險(xiǎn)，并生成空間差異化的變量管理處方圖，包括變量追肥、變量灌溉、變量施藥和變量收獲處方。

（三）執(zhí)行層：精準(zhǔn)可控的“智能四肢”

這是框架的落地環(huán)節(jié)，將數(shù)字世界的決策轉(zhuǎn)化為物理世界的農(nóng)藝操作。

• 智能農(nóng)機(jī)裝備集群：接收并執(zhí)行來自云端的處方圖。
• 變量施肥：基于處方圖，通過無人機(jī)進(jìn)行追肥的精準(zhǔn)變量投放。
• 變量灌溉：根據(jù)CWSI與土壤水分處方圖，實(shí)現(xiàn)滴灌或噴灌系統(tǒng)的變量供水，執(zhí)行“輕干-濕交替灌溉”以優(yōu)化品質(zhì)。
• 植保無人機(jī)：根據(jù)病蟲害識(shí)別處方圖，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)靶變量噴霧。
• 收獲指標(biāo)：結(jié)合模型預(yù)測(cè)的成熟度與遙感反演的籽粒含水量，精準(zhǔn)判斷最佳收獲期，將籽粒水分控制在安全貯藏點(diǎn)，抑制脂肪酸值升高。

綜上所述，通過“感知-診斷-決策-執(zhí)行”的閉環(huán)，將作物模型、多源遙感、智能裝備深度耦合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水稻生長(zhǎng)環(huán)境的精確調(diào)控和對(duì)品質(zhì)形成過程的主動(dòng)管理，最終確保水稻生產(chǎn)在實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時(shí)，系統(tǒng)性地達(dá)到國(guó)家優(yōu)質(zhì)稻米與商品稻谷的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

參考資料：
1. NY/T 593-2021 《食用稻品種品質(zhì)》

1. GB 1350-2025 《稻谷》
2. GB/T 15682-2008《糧油檢驗(yàn) 稻谷、大米蒸煮食用品質(zhì)感官評(píng)價(jià)方法》
3. 高心怡,池泓,黃進(jìn)良,等. 水稻遙感制圖研究綜述[J].遙感學(xué)報(bào),2024,28(09):2144-2169.