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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）

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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	含氮率Nitrogen content (%)
		开花期	花后7 d	花后14 d	花后21 d	花后28 d	花后35 d	花后42 d	成熟期
		Anthesis	7 days after anthesis	14 days after anthesis	21 days after anthesis	28 days after anthesis	35 days after anthesis	42 days after anthesis	Maturity
南粳9108 Nanjing 9108	L1N1	2.69 d	2.38 f	2.160 h	1.79 f	1.56 g	1.45 g	1.31 h	1.23 f
	L1N2	2.96 c	2.77 e	2.45 g	2.18 e	1.73 f	1.63 f	1.41 g	1.28 ef
	L1N3	3.14 b	2.89 d	2.54 f	2.28 d	1.93 e	1.74 e	1.52 f	1.31 e
	L1N4	3.35 a	3.02 c	2.65 e	2.35 c	1.94 e	1.83 d	1.58 e	1.39 d
	L2N1	2.70 d	2.89 d	2.73 d	2.35 c	2.01 d	1.95 c	1.62 d	1.48 c
	L2N2	2.96 c	3.01 c	2.87 c	2.49 b	2.17 c	1.99 bc	1.81 c	1.55 b
	L2N3	3.15 b	3.14 b	2.95 b	2.51 b	2.23 b	2.04 b	1.87 b	1.59 ab
	L2N4	3.36 a	3.25 a	3.11 a	2.75 a	2.39 a	2.13 a	1.99 a	1.62 a
扬农香28 Yangnongxiang 28	L1N1	2.45 a	2.27 e	2.11 f	1.84 g	1.69 h	1.56 h	1.39 g	1.31 g
	L1N2	2.78 b	2.53 d	2.24 e	2.08 f	1.74 g	1.61 g	1.48 f	1.39 f
	L1N3	3.47 c	2.70 c	2.45 d	2.18 e	1.82 f	1.70 f	1.50 f	1.45 e
	L1N4	3.50 d	2.97 b	2.95 a	2.53 d	2.07 e	1.81 e	1.58 e	1.48 de
	L2N1	2.46 a	2.71 c	2.70 c	2.55 d	2.24 d	1.94 d	1.77 d	1.52 d
	L2N2	2.79 b	2.97 b	2.73 c	2.60 c	2.36 c	2.09 c	1.85 c	1.64 c
	L2N3	3.49 c	3.09 ab	2.84 b	2.76 b	2.41 b	2.16 b	1.93 b	1.68 b
	L2N4	3.51 d	3.16 a	2.92 ab	2.89 a	2.56 a	2.23 a	1.99 a	1.73 a
F值 F-value	光处理Light (L)	NS	6713.07^**	7528.59^**	24091.47^**	7921.00^**	6275.21^**	33,718.14^**	1148.85^*
	氮处理Nitrogen (N)	340.51^**	756.47^**	504.46^**	1100.79^**	1455.96^**	284.47^**	613.90^**	211.70^**
	光处理×氮处理L×N	NS	76.74^**	22.05^**	121.07^**	74.62^**	42.82^**	19.29^**	359.65^**

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表5 不同光、氮条件下南方软米粳稻花后叶片含氮率的差异

正文中引用本图/表的段落

50%光强处理下供试2个品种花后植株及叶片的含氮率均显著升高(表5和表6); 中后期施用氮肥后, 植株及叶片的含氮率显著上升, 随中后期氮肥施用时期的推迟升幅逐渐增加, 与N1处理相比, N2、N3、N4处理植株含氮率分别增加了6.46%~9.25%、12.24%~ 19.59%、17.81%~30.33%, 叶片含氮率分别增加了6.45%~12.08%、9.83%~18.67%、16.04%~23.70%。此外, 50%光强处理下中后期施用氮肥对植株含N率的增加效应更加显著。2个品种花后植株及叶片的含氮率均以L2N4处理最高, 相较于L1N1处理, 植株含氮率增加了15.60%~73.40%, 叶片含氮率增加了24.53%~57.07%。抽穗至成熟期的氮素积累, 2个品种均在L1N3处理下积累量最高。光、氮及光氮互作对植株及叶片含氮率的影响在开花期以后均达到极显著水平, 对抽穗至成熟期的氮素积累的影响也达极显著水平。

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