不同水稻品种在Cd、As和Hg胁迫下的吸收积累特性

为筛选籽粒中Cd、As和Hg低吸收或低积累的品种或育种中间材料,采用人工添加 Cd(CdCl2·2.5H2O)、As(NaAsO2)和 Hg[Hg(NO3)2·0.5H2O]等重金属化合物的方法污粢土壤,研究不同水稻品种对Cd、As 和 Hg 胁迫的吸收积累特性.结果表明,Cd、As 和 Hg 胁迫时,水稻茎叶、稻谷和精米中均会增加相应重金属的含量;As 和 Hg 主要在茎叶中积累,而籽粒中的含量较低;精米中 Cd 的含量与稻谷和茎叶中的含量差异较小.茎叶中 Cd、As 和Hg 的含量显著或极显著高于稻谷和精米,而精米中相应重金属的含量与稻谷中含量的差异均不显著.南粳 41、金陵香糯、武育粳3号、华粳3号、02428、龙睛4号和云南新团黑谷等7个品种精米中Cd和As的含量均达到绿色食品大米标准;所有品种精米中Hg的含量均未达到无公害食品大米标准.     

胁迫和对照条件下不同类型水稻器官中重金属积累特性的比较

以土壤自然背景值为对照、人工添加重金属为胁迫处理,比较不同类型水稻器官中Cd、As和Hg的积累特性。结果表明:重金属胁迫下,不同类型水稻器官中都增加了Cd、Hg和As的积累量,且积累量大多显著或极显著高于对照。Hg和As胁迫时,重金属主要在茎叶中积累;Cd胁迫时,精米中Cd的积累量较高,使得稻谷和茎叶中的相对积累量较对照低。相关分析表明,精米与茎叶中相应重金属积累量的相关性因重金属而异,精米与稻谷中相应重金属的积累量在胁迫和对照条件下均达显著或极显著正相关。     

水稻品种及其器官对土壤重金属元素Pb、Cd、Hg、As积累的差异

在土壤中添加重金属元素Pb、Cd、Hg、As,研究43个不同类型水稻品种(系)成熟后不同器官重金属元素的含量差异。研究结果表明,Pb、Cd、Hg、As主要在水稻植株根中大量富集,其次是茎叶,在稻谷和精米中富集量最低;通过富集系数的比较,发现水稻对Cd富集能力最强,其次是Hg,然后是Pb,最低是As。不同类型的水稻品种对重金属元素的吸收规律为:①Pb在常规籼稻稻米和稻谷中的含量显著高于在粳稻和杂交稻中的含量,而茎叶中Pb含量在不同类型品种间不存在显著差异。②Cd在不同类型品种和不同器官中的含量均存在显著差异,在常规籼稻精米、稻谷中的含量最高,在杂交稻精米和稻谷中的含量居中,在常规粳稻中的含量最低;杂交稻和常规籼稻茎叶中Cd含量高于粳稻;而粳稻根中Cd含量显著高于籼稻和杂交稻。③Hg在不同类型品种精米中的含量之间存在显著差异,以杂交稻精米中汞含量最高,而在稻谷和茎叶中Hg含量不同品种类型之间不存在显著差异。④在不同品种类型之间精米和稻谷中As含量存在显著差异,常规稻和杂交稻含量较高,而茎叶As含量在不同品种类型之间不存在显著差异。     

田间试验条件下不同基因型水稻对Cd和Pb的吸收分配特征

准确阐明重金属污染土壤中不同基因型水稻品种生长和重金属摄收与积累特征是实现安全生产的保障.以浙江省主栽的11个单季杂交晚稻和常规晚稻为供试品种,在台州温岭Cd、Pb污染土壤上种植,研究了不同基因型水稻对Cd、Pb元素吸收积累的差异.结果表明,不同基因型水稻糙米Cd、Pb含量存在较大差异,其中秀水09、黄华占、秀优5号和绍糯9714糙米Cd含量未超标,钱优8704和黄华占糙米Pb含量未超标.Cd、Pb在不同器官间的分配存在差异,总体上Cd浓度表现为根＞茎＞叶、糙米,Pb浓度表现为根＞叶＞茎＞糙米.水稻不同亚种和杂交组合各器官对Cd、Pb积累存在差异,糙米和茎、根Cd含量与水稻类型关系密切,糙米Cd浓度的顺序为籼型杂交稻＞粳型杂交稻＞常规籼稻＞常规粳稻.除稻根外,其他器官Pb浓度与水稻类型无关.亲本不育系不同的杂交组合F1代的重金属积累存在差异,故可通过筛选重金属低积累的亲本,从遗传上加以改良,培育重金属摄收少、分配安全的杂交稻组合.     

不同水稻品种对As的富集及迁移

为筛选出适合于当地种植的砷(As)低累积水稻品种,并研究水稻不同器官间As的富集迁移.在As严重污染农田上进行田间小区试验,研究了13个不同水稻品种对As的富集作用及其不同部位对As的累积迁移能力.结果表明:①所有水稻品种精米中As含量均低于国家绿色大米卫生标准中As含量(0.4 mg/ks)和无公害大米标准中As含量(0.5 mg/ks),其中南粳41精米中As含量较高(0.38 mg/ks),武粳15精米中As含量最低(0.10 ms/kg).②不同水稻品种间产量差异较大,扬稻6号产量最高,宁粳3号产量最低;③13个水稻品种不同部位As含量均为:根>茎叶>谷壳>精米,As主要在根部累积;④在本试验条件下(土壤中As含量为72.2 mg/ks),综合考虑产量及对As的吸收累积和迁移能力,供试的13个水稻品种中武粳15、武育粳3号、南梗44以及武香粳14为相对A8低累积水稻品种.     

胁迫和对照条件下水稻品种铅积累的差异

为选育籽粒中对Pb低积累或低吸收水稻品种提供依据,本研究采用盆栽试验方法,比较了不同类型水稻品种及植株不同部位在胁迫和对照条件下对Pb的吸收积累特性.结果表明,供试品种不同部位中Pb含量的变异系数较高,变幅在18.34%～35.57%.不同部位中Pb的含量差异明显,根系对Pb具有较强的积累能力.胁迫条件下,根系中Pb的平均含量为287.616 mg·kg-1,约是茎叶和糙米含量的58倍和1 267倍;对照条件下,根系中Pb的平均含量为9.078 mg·kg-1,约是茎叶和糙米含量的3倍和50倍;胁迫条件下根系中Pb的含量是对照的36.34倍,而茎叶和糙米分别是对照的1.65倍和1.36倍.不同品种对Pb的积累能力存在显著差异,同一品种在胁迫与对照条件下对Pb的含量也存在明显差异,其中,宁54146对Pb胁迫较敏感.相关分析表明,对照和胁迫条件下,植株不同部位中Pb的含量均不存在相关性.     

稻虾共作与栽插密度对优良食味粳稻物质生产及其产量的影响

以常规种植模式为对照,研究稻虾共作和不同机插密度对南粳9108、南粳5718 2个优良食味粳稻品种物质生产及其产量的影响.结果 表明:与常规种植相比,稻虾共作模式各密度下水稻前期生长慢,茎蘖数减少,后期叶面积指数衰减慢,群体生长率高,叶片光和特性较好,每穗粒数和千粒重提高,有效穗和结实率降低,总干物质积累量和茎叶物质转运量减少,最终产量显著低于常规种植模式,南粳5718减少2.06 t·hm-2,南粳9108减少1.18 t·hm-2;机插密度对水稻生长发育的影响主要表现为叶面积指数和干物质积累随密度的降低而减少,群体生长率、后期干物质积累量、剑叶SPAD值和净光合速率随密度的降低而增加,有效穗数受到显著影响,每穗粒数和结实率随密度的提高而减少,不同种植模式下水稻产量均以株距12 cm为最高.稻虾共作模式下2个品种各有优缺点,应根据品种特点搭配不同栽培技术,其中肥料和密度最关键.     

不同生育时期水分胁迫对水稻产量及品质的影响

[目的]水分是制约水稻生长的重要因素之一,对水稻产量及品质产生重大影响,通过分析不同生育时期水分胁迫对水稻产量及品质的影响,为水稻生产节水灌溉技术提供理论指导.[方法]于2018—2019年在四川农业大学成都校区教学试验基地大棚进行盆栽试验,选用宜香优2115(杂交籼稻)、IR72(常规籼稻)、南粳9108(常规粳稻)3种不同类型水稻为材料,分别于孕穗期、开花期和灌浆期进行轻度(LD,-20 kPa)、中度(MD,-40 kPa)、重度(SD,-60 kPa)3种水分胁迫处理,以淹水灌溉作为对照(CK,0 kPa),采用土壤张力计监测土壤水势,各生育时期水分胁迫处理时间均为10 d;分析3个生育时期不同水分胁迫条件下,不同类型水稻产量、抗旱系数、抗旱指数及稻米品质等指标的变化.[结果]不同水稻品种在3个时期对水分胁迫的敏感程度由高到低依次为孕穗期、开花期、灌浆期;就产量而言,孕穗期不同程度水分胁迫均会导致水稻每穗实粒数和结实率下降而减产,宜香优2115、IR72和南粳9108在不同水分胁迫下的平均产量分别较对照减少25.5％,28.4％和15.8％,开花期轻度水分胁迫可促进千粒质量增加而增产,IR72和南粳9108分别较对照增产1.1％和7.3％,灌浆期轻度水分胁迫可促进每穗实粒数、千粒质量和结实率增加进而提高产量,宜香优2115、IR72和南粳9108分别较对照增产10.6％、7.3％和15.5％;就品质而言,孕穗期不同程度水分胁迫均会导致稻米加工品质、蒸煮食味品质降低,宜香优2115、IR72和南粳9108在不同水分胁迫下的平均整精米率分别较对照减少7.5％,7.5％和4.6％,开花期和灌浆期轻度水分胁迫可提高稻米精米率和整精米率、增加胶稠度,灌浆期轻度水分胁迫可降低稻米的消减值、提高最高黏度和崩解值,从而改善食味品质,宜香优2115、IR72和南粳9108的崩解值分别较对照增加29.5％,34.8％和18.2％.3个水稻品种对水分胁迫的敏感程度由高到低依次为IR72、宜香优2115、南粳9108.[结论]综合水稻产量和品质分析表明,开花期和灌浆期轻度水分胁迫有利于节水增产,提升稻米品质.     

藏区不同类型水稻品种产量和稻米品质特性分析

通过对西藏自治区不同类型水稻品种的产量和品质特性进行分析,为雪域高原水稻品种的选择提供依据,更好地推动藏区水稻产业的发展.以14个粳稻和7个籼稻品种为试验材料,以当地品种"芒白(音译)"为对照,采用随机区组设计,于2020年4～10月在西藏自治区察隅县开展高产优质水稻品种的试种试验,考察指标包括产量、产量构成因素、稻米外观品质、蒸煮品质和RVA谱特征值等.结果表明,参试品种中WJ313、赣73优8601、赣宁粳1号和莲香早等12个品种产量达7500 kg/hm2以上,较对照增产75.9％ ～122.3％,其中粳稻品种在藏区更具增产优势;对产量与产量构成因素进行相关性分析,发现穗实粒数是影响藏区水稻产量的重要构成因子;在供试材料中仅8个品种的整精米率达到国优稻谷标准,除WJ313外其他参试品种的垩白度均达到国优稻谷标准,粳稻中直链淀粉含量达到国优稻谷标准的有8个,籼稻则全部达到国优稻谷标准.综上,藏区种植水稻应在适宜穗数的基础上,主攻大穗,并兼顾结实率与千粒重;优质稻引种应首选整精米率高的水稻品种,同时直链淀粉含量也是藏区粳稻选种的重要指标.     

藏区不同类型水稻品种产量和稻米品质特性分析

通过对西藏自治区不同类型水稻品种的产量和品质特性进行分析,为雪域高原水稻品种的选择提供依据,更好地推动藏区水稻产业的发展。以14个粳稻和7个籼稻品种为试验材料,以当地品种"芒白(音译)"为对照,采用随机区组设计,于2020年4～10月在西藏自治区察隅县开展高产优质水稻品种的试种试验,考察指标包括产量、产量构成因素、稻米外观品质、蒸煮品质和RVA谱特征值等。结果表明,参试品种中WJ313、赣73优8601、赣宁粳1号和莲香早等12个品种产量达7500 kg/hm²以上,较对照增产75.9%～122.3%,其中粳稻品种在藏区更具增产优势;对产量与产量构成因素进行相关性分析,发现穗实粒数是影响藏区水稻产量的重要构成因子;在供试材料中仅8个品种的整精米率达到国优稻谷标准,除WJ313外其他参试品种的垩白度均达到国优稻谷标准,粳稻中直链淀粉含量达到国优稻谷标准的有8个,籼稻则全部达到国优稻谷标准。综上,藏区种植水稻应在适宜穗数的基础上,主攻大穗,并兼顾结实率与千粒重;优质稻引种应首选整精米率高的水稻品种,同时直链淀粉含量也是藏区粳稻选种的重要指标。     

铅镉复合污染对水稻生长及产量的影响

[目的]探讨铅镉复合污染对水稻生长、产量及品质的伤害及机理。采用盆栽试验,研究了不同程度的铅镉复合污染对水稻生长发育及产量品质的影响。[结果]铅镉低浓度胁迫能够促进水稻生长,高浓度抑制水稻的株高;铅镉胁迫显著降低了水稻的分蘖数,随着胁迫浓度增加,分蘖数下降幅度增大;铅镉胁迫显著降低了水稻每盆穗数、结实率、千粒重和产量,低浓度胁迫下每穗总粒数显著增加,高浓度胁迫下每穗总粒数显著降低;铅镉低浓度胁迫下糙米率和精米率显著增加,高浓度胁迫下糙米率和精米率显著降低,整精米率随处理浓度的增加而显著下降;水稻籽粒中铅镉含量与土壤中铅镉浓度成显著正相关,土壤铅镉含量达到中高浓度时,水稻籽粒铅镉含量严重超标,铅镉最高超标达333%和122%。[结论]该研究为污染地区水稻栽培技术体系的建立提供依据。     

外源Pb对不同水稻品种籽粒中Pb含量的基因型差异研究

采用田间小区试验方法,选用福建省大面积推广应用的7个水稻品种为试材,在外施PbCl_2不同处理条件下,研究了不同基因型的水稻稻米对蕈金属元素Pb的吸收累积差异.结果表明,在不同浓度的Pb处理下,水稻糙米中Pb含量在品种间存在显著差异,而且不同水稻品种的籽粒对土壤中重金属Ph的敏感性不同,以此可找出适合污染地区种植的品种.     

重金属铅污染下的水稻地上部器官富集特征与高光谱识别模型的构建(英文)

[目的]构建重金属铅污染下的水稻地上部器官集特征与高光谱识别模型。[方法]以南粳44和两优培九2个水稻品种为材料,通过盆栽试验,研究了不同浓度铅污染下水稻地上部器官对铅的富集特征,以及冠层光谱特征和植株各器官铅含量的定量关系。[结果]2个水稻品种整株、茎、叶和穗各器官铅含量均随着铅污染处理浓度的增加而加大,且茎中含量最高;不同浓度铅污染胁迫下的水稻冠层反射光谱曲线在可见光红光波段也存在差异,随着铅处理浓度增大,光谱曲线反射值降低,去除包络线后归一化深度加大。通过构建NDVI(x)与水稻器官中铅含量的多种关系模型,比较了模型预测的显著性,分别构建了适用于2个水稻品种各器官的铅胁迫遥感监测的预测模型,南粳44分别为y整株=2270.4x2-2292.8x+577.35,y茎=4260.9x2-4294x+1077.8,y叶=2780.8x2-2777.9x+690.71以及y穗=309.31x2-306.07x+75.369;两优培九分别为y整株=524269e-25.557x,y茎=1E+07e-31.65x,y叶=2E+07e-34.056x,y穗=14320e-21.756x。[结论]地面高光谱遥感对水稻重金属铅污染及其胁迫水平有较好的响应,可通过水稻冠层光谱的差异性分析,实现水稻铅污染的快速、无损伤探测。     

重金属铅污染下的水稻地上部器官富集特征与高光谱识别模型的构建

[目的]构建重金属铅污染下的水稻地上部器官富集特征与高光谱识别模型。[方法]以南粳44和两优培九2个水稻品种为材料,通过盆栽试验,研究了不同浓度铅污染下水稻地上部器官对铅的富集特征,以及冠层光谱特征和植株各器官铅含量的定量关系。[结果]2个水稻品种整株、茎、叶和穗各器官铅含量均随着铅污染处理浓度的增加而加大,且茎中含量最高;不同浓度铅污染胁迫下的水稻冠层反射光谱曲线在可见光红光波段也存在差异,随着铅处理浓度增大,光谱曲线反射值降低,去除包络线后归一化深度加大。通过构建NDVI(x)与水稻器官中铅含量的多种关系模型,比较了模型预测的显著性,分别构建了适用于2个水稻品种各器官的铅胁迫遥感监测的预测模型,南粳44分别为y整株=2 270.4x2-2 292.8x+577.35,y茎=4 260.9x2-4 294x+1 077.8,y叶=2 780.8x2-2 777.9x+690.71,y穗=309.31x2-306.07x+75.369;两优培九分别为y整株=524 269e-25.557x,y茎=1E+07e-31.65x,y叶=2E+07e-34.056x,y穗=14 320e-21.756x。[结论]地面高光谱遥感对水稻重金属铅污染及其胁迫水平有较好的响应,可通过水稻冠层光谱的差异性分析,实现水稻铅污染的快速、无损伤探测。     

水稻花后叶面锌和尿素配施对稻米锌营养的影响

为研究水稻花后单独叶面施锌及配施尿素对不同品种糙米和精米锌含量及生物有效性的影响及其原因,以11个种子锌含量不同的水稻品种为试验材料,于开花期、花后6 d和12 d叶面分别喷施0.5% ZnSO₄（ZnSO₄）和0.5% ZnSO₄+1%尿素（ZnSO₄-Urea）,同期喷施等量清水作为对照,测定各品种成熟期糙米和精米的锌营养指标及花后剑叶气孔相关性状。结果表明：与精米相比,糙米的锌含量、植酸含量和植酸与锌摩尔比平均分别极显著增加31%、222%和151%。ZnSO₄、ZnSO₄-Urea处理使糙米锌含量较对照分别极显著增加28.2%和31.5%,精米锌含量分别极显著增加22.2%和27.6%。ZnSO₄、ZnSO₄-Urea处理对糙米、精米植酸含量均没有影响,但植酸与锌摩尔比均极显著降低,其中糙米两处理下均降低24.3%,精米则分别降低17.2%、20.3%。锌处理与品种或部位的互作对稻米锌含量有极显著影响,锌处理与部位的互作对植酸与锌摩尔比亦有极显著影响。相关分析表明,糙米及精米锌含量在叶面施锌后的增幅与开花期气孔导度均呈极显著正相关,而与稻米本身的锌含量呈显著负相关。由此可知,花后叶面施锌处理使稻米锌营养水平明显增加,增幅总体表现为籼稻大于粳稻,糙米大于精米,叶面锌肥与尿素配施效果更好;水稻种子锌水平低及其叶片气孔导度大均有利于叶面锌肥的吸收。     

水稻籽粒灌浆特性及品质对孕穗期

以3个不同直链淀粉含量的水稻品种为材料,研究了孕穗期弱光对水稻籽粒灌浆及稻米品质的影响,并用Richards方程拟合籽粒的灌浆过程。结果表明,孕穗期弱光处理后,籽粒终极生长量(A)有所降低,起始灌浆势(R0)、最大灌浆速率(Gmax)、平均灌浆速率(G)的变化则因品种而异;糙米率、精米率显著下降,整精米率、垩白率、直链淀粉及蛋白质含量的变化因品种而异;精米率、糙米率与籽粒A值呈显著或极显著正相关,直链淀粉含量、整精米率与籽粒的R0、Gmax、G呈显著或极显著负相关,垩白率与籽粒的G、R0、Gmax呈显著或极显著正相关。在弱光区,可以采用育种、栽培技术、化学控制等手段来改变与稻米品质密切相关的籽粒灌浆参数值,以减轻弱光胁迫对稻米品质的危害程度。     

不同水分管理模式对水稻生长及重金属迁移特性的影响

通过水泥池小区试验,研究了淹水(CF)和干湿交替(IF)两种水分管理模式对常规稻(C)与杂交稻(H)生长及重金属Pb、Cr、Cd富集的影响。结果表明,干湿交替(IF)处理能显著提高水稻的生物量及产量,增强了Pb、Cr、Cd在土壤-水稻系统中的迁移能力,并显著促进水稻根系对Cd的富集,提高米粒中Cr的含量。研究结果还表明,水分管理对Cr在水稻体内的迁移特性的影响明显不同于Pb和Cd。Pb、Cd在水稻体内含量呈现根茎叶米粒,而Cr则为米粒/茎叶根,且不同水分管理模式对常规稻(C)米粒富集Cr的影响较杂交稻(H)大。可见,干湿交替模式虽能促进水稻生长和增产,同时却显著提高了Cd和Cr的生物有效性。因此,在采取相应水分管理模式降低重金属生物有效性时应充分考虑水稻对不同重金属类型的响应差异,才能更有效地控制当前农田环境的重金属污染。