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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） HTML （44） 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		 穗数
Panicle number
(×104 hm-2)		 每穗粒数
Grains per
panicle		 总颖花量
Total spikelet
(×104 hm-2)		 结实率
Filled grain
percentage (%)		 千粒重
1000-grain
weight (g)		 稻谷产量
Grain yield
(t hm-2)
南粳9108
Nanjing 9108		 L1N1 295.70 cd 113.23 d 33,480.84 d 95.47 a 26.23 b 8.33 d
L1N2 334.75 a 119.11 bc 39,872.32 b 93.64 bc 25.39 c 9.29 c
L1N3 320.71 b 134.54 a 43,148.40 a 95.12 a 26.34 b 10.57 a
L1N4 302.36 c 122.92 b 37,166.26 c 95.43 a 27.36 a 9.66 b
L2N1 295.25 d 111.55 d 32,935.61 d 89.40 c 20.71 de 6.85 g
L2N2 334.60 a 118.48 c 39,644.51 b 85.39 d 20.59 e 8.13 d
L2N3 320.26 b 133.94 a 42,894.24 a 78.47 e 20.11 f 7.70 e
L2N4 300.42 cd 122.13 bc 36,690.89 c 74.55 f 20.86 d 7.45 f
扬农香28
Yangnongxiang 28		 L1N1 325.16 d 104.52 cd 33,985.64 d 95.60 a 25.30 b 8.39 e
L1N2 375.19 a 108.20 c 40,593.95 b 93.58 b 24.51 c 9.39 c
L1N3 364.07 b 121.79 a 44,338.63 a 95.17 a 25.34 b 10.58 a
L1N4 341.63 c 117.56 ab 40,161.69 bc 95.41 a 26.91 a 9.76 b
L2N1 323.88 d 102.67 d 33,254.48 d 86.51 c 20.99 d 7.14 h
L2N2 374.58 ab 107.57 c 40,294.51 bc 84.74 d 20.02 f 8.25 d
L2N3 363.68 b 120.91 a 43,970.13 a 74.88 e 20.08 f 7.84 f
L2N4 340.23 c 116.14 b 39,513.37 c 72.28 f 20.59 e 7.53 g
F值
F-value		 年份Year NS NS NS NS NS NS
光处理
Light (L)		 NS NS 3782.25* 2339.39* 1282.81* 351.083*
氮处理
Nitrogen (N)		 69.66** 104.93** 84.24** 67.39** 11.84** 607.95**
光处理×氮处理L×N NS NS NS 83.37** 41.98** 220.50**
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表7 不同光、氮条件下南方软米粳稻产量构成因素的差异
正文中引用本图/表的段落

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。

虽然50%光强处理下供试2个品种的每穗粒数和总颖花量无显著差异, 但结实率、千粒重显著下降, 产量降低(表7)。中后期施用氮肥后, 2个品种总颖花量和产量显著升高。随着中后期氮肥施用时期的推迟, 总颖花量呈现N3>N2>N4的趋势, 结实率在正常光照强度处理下随中后期氮肥施用时期的推迟逐渐上升, 产量则呈现先升后减的趋势, 而在50%光强处理下结实率和产量均随着中后期氮肥施用时期的推迟逐渐下降。光、氮及光氮互作对2个品种产量的影响均达极显著水平, 产量以L1N3处理最高, 遮光处理下, 产量随着中后期氮肥施用时期的推迟而逐渐下降, 表明中后期适当的提前施用氮肥可缓减光照不足导致的产量下降。光照强度对结实率和千粒重的影响达极显著水平, 氮素对产量构成因素均达极显著水平。
本文的其它图/表
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