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光强和氮肥互作对南方软米粳稻灌浆结实期碳氮代谢影响及其与产量品质间关系
陈心怡, 朱盈, 马中涛, 张明月, 魏海燕, 张洪程, 刘国栋, 胡群, 李光彦, 许方甫
作物学报    2023, 49 (11): 3042-3062.   DOI: 10.3724/SP.J.1006.2023.22054
摘要   (539 HTML44 PDF(pc) (1970KB)(1221)  

以南方软米粳稻南粳9108和扬农香28为材料, 设置2个光强处理和4种氮肥处理, 其中光强处理于结实期展开, 分为100%自然光照强度(L1)和50%自然光照强度(L2), 氮肥处理为生长中后期不施氮肥(N1), 分别于倒六叶(N2)、倒四叶(N3)、倒二叶(N4)期一次性施用氮肥, 研究了不同光照强度、氮肥施用时期及光氮互作条件下水稻结实期碳氮代谢差异及其对产量和品质的影响。结果表明, 结实期光强减弱, 剑叶净光合速率下降7.35%~42.36%、叶片中蔗糖磷酸合酶(SPS)和蔗糖合酶(SS)酶活性下降, 叶片C/N比下降3.98~6.49, 光合产物向籽粒输送减少, 籽粒中淀粉(包括直链淀粉)含量降低, 同时叶片中硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性增强, 植株含氮率提升, 蛋白质含量相对增加, 不利于产量和优良品质的形成。中后期施用氮肥后, 叶片中碳氮代谢关键酶活性显著提高、叶片的衰老减缓, 水稻的灌浆结实期延长, 有利于产量的提升。随中后期氮肥施用时期推迟, 氮代谢愈发旺盛, 籽粒中蛋白质含量相对明显增加, 导致淀粉与蛋白质、直链淀粉与蛋白质的比值均下降, 食味值下降。本试验条件下, 正常光照配合倒四叶施用氮肥处理(L1~N3)能够协同提高叶片碳氮代谢关键酶活性, 使得光合产物和含氮化合物以适宜的比例向籽粒输送, 最终籽粒中淀粉与蛋白质的比值在11.43~12.03之间, 直链淀粉与蛋白质的比值在1.34~1.50之间, 米饭的硬度低, 黏度、平衡性高, 食味好, 可同时获得高产和优质。


光处理
Light
treatment
氮素处理Nitrogen treatment 总施氮量
Total
nitrogen
施氮量Nitrogen application rate
基肥
Base
fertilizer
分蘖肥
Tiller
fertilizer
中后期施肥倒数叶龄期
Reciprocal leaf age of the middle and
late stage of fertilization
6 4 2
L1 N1 189 94.5 94.5
N2 270 94.5 94.5 81
N3 270 94.5 94.5 81
N4 270 94.5 94.5 81
L2 N1 189 94.5 94.5
N2 270 94.5 94.5 81
N3 270 94.5 94.5 81
N4 270 94.5 94.5 81
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表1 不同光强处理下氮肥用量
正文中引用本图/表的段落
本研究采用裂区设计, 品种为主区, 结实期光照强度和氮素水平为裂区。如表1所示, 结实期光照强度设置2个处理: 100%自然光照强度(L1)和50%自然光照强度(L2), 其中, L2处理采用透光率为50%的黑色遮阳网在水稻抽穗至成熟期进行遮光处理。光强处理用照度计(LI-250型; LI-COR, 美国)于08:00、12:00和16:00测量其网下透射率分别为52%、48%和51%, 平均50%。试验各小区基蘖肥用量一致, 基肥、分蘖肥各施纯氮94.5 kg hm-2, 中后期设置4种氮肥处理: 不施氮肥(N1), 分别为于倒六叶(N2)、倒四叶(N3)、倒二叶(N4)一次性施用氮肥, 其中氮肥用量为纯氮81 kg hm-2, 每处理重复2次, 小区面积30 m2。氮(N)∶磷(P5O2)∶钾(K2O)比例为2∶1∶2, 磷肥一次性基施, 钾肥分别于耕翻前、拔节期等量施入。氮肥来源为尿素(N含量为46%), 磷肥来源为过磷酸钙(P2O5含量为12%), 钾肥来源为氯化钾(K2O含量为60%)。每个氮肥处理大区之间筑35~40 cm土埂并用塑料薄膜包埂, 单独排灌。水分管理及病虫草害防治等相关的栽培措施均按照优质高产栽培要求实施。其中, 2019年和2020年试验分别于5月25日和5月22日播种。
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