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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。


品种
Cultivar
处理
Treatment
叶面积指数Leaf area index 叶面积衰减率
Leaf area attenuation rate
(LAI d-1)
拔节期Shooting 抽穗期Heading 成熟期Maturity
南粳9108
Nanjing 9108
L1N1 3.90 c 7.01 c 2.64 d 0.0951 a
L1N2 4.85 a 7.33 b 2.78 d 0.0988 a
L1N3 4.31 b 7.72 a 3.54 b 0.0852 b
L1N4 3.91 c 7.02 c 3.14 c 0.0731 d
L2N1 3.91 c 7.03 c 3.07 c 0.0862 b
L2N2 4.86 a 7.32 b 3.84 a 0.0756 cd
L2N3 4.32 b 7.71 a 3.82 a 0.0793 c
L2N4 3.91 c 7.02 c 3.61 b 0.0642 e
扬农香28
Yangnongxiang 28
L1N1 3.78 c 7.08 d 2.89 d 0.0912 a
L1N2 4.77 a 7.49 b 3.21 d 0.093 a
L1N3 4.30 b 7.87 a 3.53 b 0.0885 b
L1N4 3.80 c 7.20 c 3.21 c 0.0751 ef
L2N1 3.77 c 7.08 d 3.16 c 0.0851 c
L2N2 4.78 a 7.48 b 3.95 a 0.0766 e
L2N3 4.31 b 7.88 a 3.82 a 0.0828 d
L2N4 3.78 c 7.22 c 3.31 c 0.0738 f
F 光处理Light (L) NS NS 5952.438** 2178.858*
F-value 氮处理Nitrogen (N) 73.54** 56.332** 84.698** 131.993**
光处理×氮处理L×N NS NS 20.908** 21.290**
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表3 不同光、氮条件下南方软米粳稻叶面积指数及叶面积衰减率的差异
正文中引用本图/表的段落
分别于拔节期、抽穗期和成熟期, 根据各小区的每穴平均茎蘖数取具有代表性的植株3穴, 测定植株绿叶面积, 进而计算出叶面积指数。
50%光强处理下水稻拔节期和抽穗期的叶面积指数在处理间差异不显著(表3), 成熟期叶面积指数显著提高, 供试2个品种的变化基本一致, 升幅在7.89%~29.98%。中后期施用氮肥后, 2个品种叶面积指数显著提高, 结实期叶面积衰减率降低。随着中后期氮肥施用时期的推迟, 2个品种拔节期叶面积指数逐渐下降, 抽穗期叶面积指数先增后减, 并以N3处理最大, 成熟期叶面积指数在不同光强处理下表现不一致, 在正常光强处理表现为先升后降, 在50%光强处理下则逐渐下降。2个品种结实期叶面积衰减率在正常光强处理下随中后期氮肥施用时期的推迟逐渐降低, 在50%光强处理下表现为先增后减。
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