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。     

高CO2浓度和叶面施锌对稻米锌营养的影响

水稻是全球半数以上人口的主食,增加稻米中的锌营养水平对解决人类锌缺乏至关重要。依托稻田FACE（Free Air CO₂ Enrichment）平台,采用9个现代品种为供试材料,CO₂处理设置环境CO₂浓度（Ambient）和高CO₂浓度（增200 μmol·mol^-1）两个水平,锌处理设置对照（不施锌）和叶面施锌（灌浆前期喷施0.2% ZnSO₄）处理,研究水稻糙米产量、锌浓度、锌有效性以及锌肥利用率对CO₂和锌处理的响应及其品种间差异。结果表明,与Ambient相比,高CO₂浓度使所有品种糙米产量平均增加15.7%,但对糙米锌浓度、植酸浓度及植酸与锌摩尔比均无显著影响,不同品种和不同锌处理条件下趋势均一致;高CO₂浓度下扬稻6号和隆两优1988糙米籽粒锌肥利用率显著降低,而其他品种无显著变化。花后叶面施锌对糙米产量及植酸浓度无显著影响,但使糙米锌浓度平均增加37.3%,植酸与锌摩尔比平均降低29.1%,不同品种间响应幅度存在显著差异。以上数据说明,在环境CO₂浓度和CO₂浓度升高两种情形下,水稻花后叶面喷施锌肥均可显著改善稻米的锌营养水平,幅度因品种而异,而高CO₂浓度使部分籼稻品种的锌肥利用率显著下降。     

大气CO2浓度升高和叶面施锌对武运粳23稻米不同部位锌浓度和有效性的影响

2013年利用稻田FACE(Free Air CO2Enrichment)平台,以武运粳23为供试材料,主区CO2处理分别设置环境CO2浓度(Ambient)和高CO2浓度[比Ambient高(200±40)μL·L-1]两个水平,裂区锌处理分别设置对照(不施锌)和叶面施锌(齐穗后每隔5 d喷施0.2%ZnSO4,共3次)处理,研究常规粳稻籽粒不同部位锌浓度、植酸浓度以及[植酸]/[Zn2+]摩尔比值对CO2和锌处理的响应。结果表明,籽粒不同部位的锌浓度、植酸浓度以及[植酸]/[Zn2+]摩尔比均表现为精米糙米糠层,糠层部位分别是精米部位的4.8、45.3倍和9.6倍。大气CO2浓度升高对精米、糙米和糠层部位锌浓度均无显著影响,但锌处理使对应部位锌浓度平均分别增加8.5%、17.1%和22.7%,均达显著或极显著水平。CO2和锌处理对稻米各部位植酸浓度均无显著影响。大气CO2浓度升高对稻米各组分[植酸]/[Zn2+]摩尔比均无显著影响,但锌处理使精米、糙米和糠层[植酸]/[Zn2+]摩尔比平均分别下降5.2%、12.9%和18.7%,糙米和糠层部分达显著水平。方差分析表明,锌处理与部位间的互作对锌浓度、[植酸]/[Zn2+]摩尔比的影响达极显著和显著水平。糙米和糠层中[植酸]/[Zn2+]摩尔比与对应部位锌浓度均呈极显著负相关,但与植酸浓度相关不密切。以上数据说明,高浓度CO2环境下武运粳23稻米不同部位锌浓度及有效性无显著变化,但结实期叶面喷施锌肥,可改善该品种稻米不同部位特别是外层的锌营养水平。     

结实期叶面施锌对小麦籽粒不同部位锌生物有效性的影响

2011年在土培条件下,以扬麦16号、扬麦13号和扬辐麦2号为供试材料,于花后每隔一周分别喷施0.2%或0.4% ZnSO4 3次,以喷施等量清水为对照,成熟期收获小麦籽粒并进一步区分为麸皮、次粉和面粉,测定各组分植酸浓度以及植酸与锌的摩尔比,明确结实期叶面施锌对小麦籽粒锌有效性的影响。结果表明：对照小麦籽粒麸皮、次粉和面粉植酸平均浓度分别为19.4、5.3、1.8 mg·g-1,最高和最低浓度相差约11倍。0.2%、0.4% ZnSO4处理对小麦麸皮、次粉和面粉中的植酸浓度均无显著影响,小麦面粉部位植酸与锌摩尔比明显小于麸皮和次粉部位。0.2% ZnSO4处理使供试品种麸皮、次粉和面粉部位的植酸与锌摩尔比平均分别下降37%、44%和43%;0.4% ZnSO4处理使对应部位植酸与锌摩尔比平均分别减少54%、58%和54%,均达极显著水平。尽管籽粒各组分植酸浓度以及植酸与锌摩尔比多存在品种间差异,但品种与锌处理间未发现互作效应。结合该研究前报可知,小麦花后叶面施锌不仅大幅增加现代小麦品种籽粒不同组分的锌浓度,而且使锌的有效性明显增强,是一种快捷的生物强化手段。     

臭氧浓度升高和叶面施锌对小麦籽粒产量、锌浓度及有效性的影响

研究臭氧浓度升高和叶面施锌对小麦产量和籽粒不同组分锌营养的影响,为气候变化背景下小麦的锌生物强化提供理论依据和技术参考。利用自然光气体熏蒸平台,以富锌小麦品种青紫1号为供试材料,臭氧处理设清洁空气和臭氧浓度升高(100nL·L-1,拔节至收获),锌处理设对照(喷清水)和叶面施锌(开花期及花后1周叶面喷施0.1%Zn2+),成熟期测定小麦产量及其构成因素、籽粒各组分的锌浓度、锌含量、植酸浓度以及植酸与锌的摩尔比。叶面施锌处理对小麦籽粒产量没有影响,但臭氧浓度升高使产量平均下降66%。臭氧胁迫导致的产量损失主要与粒重明显减轻(53%)有关,其次亦与每穗粒数减少(27%)有关,而穗数没有变化。麦粒各组分锌浓度、植酸浓度以及植酸与锌摩尔比均表现为麸皮次粉面粉。与清洁空气相比,臭氧浓度升高使籽粒各组分的锌浓度和植酸浓度均明显增加,分别增加15%～41%和8%～45%,各组分植酸与锌摩尔比无显著变化;臭氧浓度升高使小麦面粉锌累积量占籽粒总锌的百分比显著减少。与对照相比,叶面施锌使小麦各组分锌浓度平均增加22%～24%,使植酸与锌摩尔比平均减少15%～19%,但籽粒各组分植酸浓度以及锌在各组分的分配比例均无显著影响。臭氧与锌处理对所有测定参数均无交互作用,但这两个处理与籽粒组分之间多存在不同程度的互作效应。臭氧胁迫环境下青紫1号籽粒产量和锌累积量大幅下降,籽粒各组分锌浓度显著增加,但生物有效性没有变化;花后叶面施锌对小麦产量没有影响,但使籽粒不同组分锌的营养水平均明显增加,且增幅不受臭氧浓度升高的影响。     

锰肥用量及施用方式对稻米镉含量的影响

通过大田试验研究了锰肥(硫酸锰)用量及施用方式对稻米镉含量的影响。结果表明:①水稻叶面喷施锰肥可增产6.10%～11.15%,基施锰肥可增产1.48%～8.90%,叶面喷施的效果略好与基施。②水稻叶面喷施锰肥可使糙米镉含量降低14.33%～29.25%,基施锰肥可使糙米镉降低4.22%～15.87%,叶面喷施的效果好于基施,锰肥的施用对糙米铅含量无明显影响。因此,在轻微镉超标土壤上,推荐在水稻灌浆初期叶面喷施2g/L的硫酸锰以降低糙米镉含量,提升稻米品质。     

叶面喷施不同浓度锌对水稻锌镉积累的影响

采用田间小区试验研究在水稻灌浆初期叶面喷施不同浓度锌(1~5 g·L-1Zn SO4)对水稻(株两优189)产量、各器官镉锌含量和镉转运的影响。结果表明:叶面喷施1~5 g·L-1Zn SO4对水稻产量无显著影响(P0.05)。叶面喷施1~5 g·L-1Zn SO4水稻各器官Cd含量降低、而Zn含量提高。糙米Cd含量降低9.0%~47.8%,Zn含量提高31.7%~55.6%。喷锌后根到第一节Cd转运系数(TF第一节/根)、旗叶向第一节Cd转运系数(TF第一节/旗叶)和穗轴到糙米Cd转运系数(TF糙米/穗轴)分别降低5.8%~43.7%、1.0%~30.3%和4.7%~26.7%。糙米Cd含量与TF第一节/根、TF糙米/穗轴和根Cd含量呈极显著正相关关系(P0.01)。研究结果表明,叶面喷锌降低糙米Cd含量主要是由于抑制根Cd吸收和降低根和旗叶向第一节及穗轴向糙米的转运引起的。喷施3~5 g·L-1Zn SO4显著降低糙米Cd含量,是叶面调控稻米Cd含量的适宜用量。     

亚硒酸钠不同施用方法对水稻硒富集及转化的影响

【目的】评价亚硒酸钠不同施用方法对水稻硒富集及转化的影响,为利用外源硒生产优质富硒稻谷提供参考依据。【方法】对盆栽优质常规稻基施或在其不同生育期叶面喷施亚硒酸钠,测定亚硒酸钠不同施用方法处理的水稻产量性状及水稻对硒的吸收和累积量,分析水稻对外源硒的综合利用率及稻米的有机硒转换率。【结果】施用亚硒酸钠水稻的产量均低于对照(CK),但差异不显著(P0.05,下同);仅在分蘖期叶面喷施1次亚硒酸钠的处理对提高水稻各部位硒含量无显著影响,而抽穗前叶面喷施1次亚硝酸钠的处理均能显著提高水稻各部位的硒含量(P0.05,下同)。施用1次亚硒酸钠处理水稻的糙米和精米硒含量排序为抽穗前叶面喷施拔节期叶面喷施基施分蘖期叶面喷施CK;施用2次亚硒酸钠水稻的糙米和精米硒含量排序为拔节期+抽穗前叶面喷施基施+抽穗期叶面喷施分蘖期+抽穗期叶面喷施基施+拔节期叶面喷施分蘖期+拔节期叶面喷施。不同亚硒酸钠施用方法处理水稻的精米有机硒含量占比存在较大差异,但均显著低于CK,其排序为CK(95.0%)基施(84.0%)基施+叶面喷施(76.0%～81.0%)叶面喷施(60.0%～71.0%)。在水稻生长后期(拔节期后)叶面喷施、基施+叶面喷施、全部基施和生长前期(分蘖期)叶面喷施亚硒酸钠,水稻植株的外源硒综合利用率分别为35.80%～79.61%、15.33%～20.58%、2.93%和-4.65%。【结论】亚硒酸钠基施+叶面喷施的外源硒施用方式在保障稻米较高硒含量和有机硒含量占比的同时,能提高水稻对硒的综合利用率,可在富硒水稻生产上推广应用。     

根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质的影响

选用寒地穗重型超级稻品种松粳9号、穗数型高产品种龙稻11号与优质品种龙稻18号为试验材料,盆栽条件下通过灌浆成熟期喷施硫酸镁和齐穗期增施氮肥处理及对照处理,系统比较根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质性状、叶片碳氮代谢相关酶活性和基因转录表达量及根系活力变化等的影响。结果表明,灌浆成熟期喷施硫酸镁显著降低稻米蛋白质含量,提高稻米蒸煮食味品质,而齐穗期增施氮肥处理使稻米蛋白质含量提高而降低蒸煮食味品质,硫酸镁处理通过降低稻米蛋白质含量提高稻米黏性和食味品质;灌浆成熟期喷施硫酸镁或齐穗期增施氮肥均显著提高灌浆成熟期叶片全氮含量和叶绿素含量以及灌浆各时期叶片Rubisco亚基基因转录表达量,增强水稻根系活力,促进根系氮素吸收,调控灌浆不同时期叶片和籽粒GS活性,但喷施硫酸镁效果显著优于增施氮肥;叶片全氮含量与GS活性间呈极显著负相关,与叶绿素含量、伤流液含氮化合物总量及Rubisco各亚基基因mRNA表达量呈极显著正相关。减氮同时在灌浆成熟期根外喷施硫酸镁是提高水稻产量和蒸煮食味品质的有效途径,研究为阐明根外喷施硫酸镁对水稻淀粉品质形成的影响和提高优质绿色水稻栽培技术水平提供理论依据。     

叶面锌、铁配施对水稻产量、品质及锌铁分布的影响及其品种差异

 【目的】研究叶面喷施锌铁肥对水稻产量、品质及锌、铁在稻株中分布的影响及品种差异。为研究微量元素锌、铁向籽粒运输存在的障碍提供理论依据。【方法】选用生产上两个推广品种(两优培九和嘉花1号)为试验材料,通过叶面喷施不同浓度的锌、铁肥,分别测定两品种水稻的产量、品质及微量元素锌铁的含量。【结果】叶面喷施锌铁均能提高水稻结实率、千粒重、产量及收获指数,其中叶面喷施组合Zn1Fe1(0.1%ZnSO4,0.15%FeSO4)对两优培九和嘉花1号产量的提高幅度最大,增产分别为4.5%和5.6%。锌、铁对结实率和收获指数的影响存在明显的品种差异。叶面喷施锌、铁肥均使直链淀粉含量显著降低且存在明显品种差异。两品种植酸含量均在喷施组合Zn2Fe0(0.2%ZnSO4)下达最低值。此外,叶面喷施锌铁能够显著提高水稻籽粒锌铁含量,两优培九和嘉花1号均在喷施组合Zn2Fe0(0.2%ZnSO4)时籽粒锌含量达到最高,分别比对照提高69.75%和41.65%。从植株锌铁分配看,随着叶面喷施锌铁浓度的提高,微量元素锌铁在植株各部分的含量都提高,其中颖壳和穗部提高最明显。嘉花1号在积累锌方面与两优培九表现相似,随着喷施浓度提高更多的锌将分配到颖壳中。叶面喷施对两品种铁分布的影响存在显著差异,两优培九在组合Zn2Fe2(0.2%ZnSO4,0.3%FeSO4)时籽粒达到最大铁含量,而嘉花1号在Zn0Fe2(0.3%FeSO4)时达到最大铁含量。【结论】通过叶面生物强化措施可在一定程度上调控籽粒微量元素积累,改善稻米营养品质,提高水稻的产量及产量构成要素。     

不同生育时期增温对寒地水稻产量和品质的影响

随着全球气候变暖，高温已成为威胁寒地水稻生产的主要气候因素之一。利用六角形开口玻璃房模拟日间增温，并用耐热高产品种龙稻21和热敏感优质品种龙稻18为试验材料，进行了不同生育时期的增温处理试验。结果表明，模拟增温设施能够实现日间平均1.2~2.6 ℃的增温效果。全生育期增温使龙稻21和龙稻18的产量分别提高7.4和4.5 t·hm^-2，增产效应主要是通过增加生物量、有效穗数和每穗颖花数实现的。进一步分析不同生育时期增温对产量的影响发现，分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期的增温使龙稻21的产量分别增加1.2、3.9、0.8和1.1 t·hm^-2。拔节期、抽穗期和灌浆期的增温能使龙稻18的产量分别增加1.5、2.5和1.8 t·hm^-2。孕穗期增温导致龙稻21和龙稻18的产量分别减少0.2和1.2 t·hm^-2。各生育时期增产主要通过增加生物量、有效穗数和每穗颖花数实现。不同耐热品种对增温的响应不同，主要受结实率的影响。同时也发现，增温对千粒重存在负向作用。分蘖期和拔节期增温能够增加糙米率和精米率，而孕穗期、抽穗期和灌浆期的增温导致糙米率、精米率下降以及垩白米率、垩白度升高。增温对稻米食味值、蛋白质含量和直链淀粉含量的影响较小。未来如果高温出现在寒地水稻生育前期危害较弱，而且还有部分有利作用。但如果高温发生在孕穗期、抽穗期和灌浆期，对寒地优质稻谷的生产危害较大，应进一步加强对寒地水稻生育后期高温的研究和耐高温品种的选育。     

超级杂交稻结实期根系活力与籽粒灌浆特性研究

本文以两系超级杂交稻粤杂122、粤杂889和粤杂922及其亲本为试验材料，研究了超级杂交稻及其亲本在结实期的根系活力与籽粒灌浆特性关系。结果表明，（1）各供试材料根系伤流强度最大值出现的时期各不相同。其中，粤杂889、粤杂922和恢复系R122最大值出现在始穗期；粤杂122和W922的最大值是在抽穗后5天，而W889与GD-1S则是在抽穗后10天。此后，除母本GD-1S外，其它均迅速下降，到抽穗后15天伤流强度下降到拐点。（2）超級杂交稻的受精颖花根活量与其父母本的受精颖花根活量之间呈显著或极显著正相关，说明利用根系活力强的亲本组配可望获得根系活力强的超级杂交稻组合；（3）超级杂交稻及其父本恢复系都存在不同程度的两段灌浆现象，强势粒灌浆速率高峰出现在抽穗后15天左右，而弱势粒的灌浆速率高峰则出现在抽穗后30-35天；（4）强势粒的灌浆速率与伤流量、颖花根活量和受精颖花根活量在抽穗15天左右均呈极显著相关；弱势粒的灌浆速率与受精颖花根活量在抽穗后10天、15天和20天均相关达到极显著水平，而与伤流强度和颖花根活量在抽穗后15天和20天呈显著或极显著相关。因此，选育出根系活力强的超级杂交稻组合，以及从栽培上维持和提高超级杂交稻中后期根系活力，是解决超级杂交稻的两段灌浆明显和充实度差等问题的根本途径。     

谷子不同品种、生育时期、叶位光合特性研究

为了探究谷子不同品种、各重要生育时期、不同叶位与光合生理指标之间的关系,通过对谷子光合蒸腾和叶绿素等生理参数进行采集与分析,研究归纳了谷子相关光合特性,结果表明：谷子在孕穗期的叶片净光合速率较拔节期和灌浆期分别高出247.7%和32%,蒸腾速率分别高出100.4%和104.7%,叶片气孔导度也较高,而胞间CO2浓度较低;灌浆期谷子顶三叶的净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度、水分利用效率显著高出下部叶片,自上而下各叶位单叶的叶绿素含量呈现出由低到高再转低的变化趋势。     

叶面喷施锌离子对水稻各器官镉积累特性的影响

为了探讨锌离子对稻米镉(Cd)积累特性的影响,在水稻开花期喷施不同浓度的ZnSO_4,对成熟期水稻各器官的Cd含量及其他必需元素的变化进行了分析。研究结果表明:在相同的Cd污染农田中,不同处理间晚稻各器官中的Cd含量明显高于早稻。与对照相比,叶面喷施5 mmol·L~(-1)和10 mmol·L~(-1)ZnSO_4能够显著降低晚稻和早稻籽粒和穗轴以及穗下节中的Cd含量,籽粒中的Cd含量和穗下节以及倒二节中的Cd含量还呈极显著正相关。此外,无论是对照还是各处理小区,晚稻和早稻穗下节中的Cd含量是穗轴和旗叶Cd含量的10倍左右,倒二节Cd含量是倒二节间中Cd含量的3倍左右。与此同时,喷施5 mmol·L~(-1)和10 mmol·L~(-1)的ZnSO_4使晚稻籽粒中的Zn含量分别增加13.81%和44.60%,早稻籽粒中的Zn含量分别增加39.02%和47.88%,但对籽粒中的Mg含量无显著影响。此外,喷施10 mmol·L~(-1)的ZnSO_4显著降低了早稻和晚稻籽粒中的K、Ca、Mn含量。由此可见,叶面喷施ZnSO_4主要通过提高Zn向籽粒的转运效率来抑制Cd由营养器官向穗轴及籽粒的转运,从而产生降Cd增Zn的明显效果。     

不同时期喷施Zn肥抑制水稻Cd吸收转运的效果

选择湖南典型镉(Cd)污染稻田,分别在苗期、分蘖初期、分蘖盛期和孕穗期喷施锌(Zn)肥,研究Zn对水稻Cd吸收转运的影响。结果表明:喷施Zn肥可显著提高水稻地上部的Zn含量,并显著抑制水稻对Cd的吸收,分蘖盛期和孕穗期喷施Zn肥,稻米中Cd含量分别降低了45.85%(P0.05)和47.52%(P0.05)。试验结果还表明,水稻米、茎、叶间Zn-Cd交互作用显著,施Zn可显著抑制水稻对Cd的吸收转运,米Cd含量主要由茎Cd含量决定,但受Zn-Cd拮抗作用的调控。     

叶面喷施锌肥对不同镉水平下水稻产量及元素含量的影响

采用外源添加不同浓度镉的盆栽试验,研究在生育后期叶面喷施锌肥对水稻生长、产量以及不同部位锌(Zn)、镉(Cd)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)和钙(Ca)等元素含量的影响,并进一步分析不同部位各元素含量间的关系。结果表明:镉处理浓度越高,其对植株生长和产量的抑制作用越显著;与对照相比,在镉添加水平为2.5和5mg·kg-1时,植株的鲜质量分别降低了14.0%和15.9%,干物质积累量降低了5.3%和7.6%,产量降低了27.9%和48.4%,而糙米中镉含量分别达到了0.35和0.65mg·kg-1,高于农业部食品安全标准(0.2mg·kg-1);生育后期叶面喷施锌肥对水稻生长和产量无明显影响,植株各部位锌含量显著增加,而Fe、Mn、Cu等元素含量受到了不同程度的影响;在2.5mg·kg-1镉处理下,叶面喷施锌肥后糙米镉含量提高41.9%,而在5mg.kg-1镉处理下,糙米镉含量却降低了15.4%;相关分析表明,糙米中镉与锌无明显相关性,而与Mn、Cu、Mg呈显著正相关。     

应用~(15)N研究施氮时期对寒地不同品种水稻氮吸收和分配的影响

采用~(15)N示踪技术对不同品种水稻的氮素吸收和分配规律进行研究。结果表明,在生育前期,两个水稻品种植株以吸收肥料氮为主,后期以吸收土壤氮为主。但是,穗重型水稻(V7)在灌浆期以前,施蘖肥、穗肥、粒肥处理水稻植株以吸收肥料氮为主,施基肥处理在抽穗期之前以吸收肥料氮为主,而后转向吸收土壤氮;穗数型水稻(V10)在抽穗期以前,施基肥和蘖肥处理水稻植株以吸收肥料氮为主,施穗肥和粒肥处理在灌浆期之前以吸收肥料氮为主,而后转向吸收土壤氮。两个水稻品种籽粒中肥料氮比例随施氮时期的后移而升高,分期施肥氮的利用率要高于一次性施肥。