结实期土壤水分和灌溉方式对水稻产量与品质的影响及其生理原因

以水稻品种武育粳3号(粳稻)和扬稻6号(籼稻)为材料, 研究了结实期土壤水分和灌溉方式对产量、米质、籽粒中淀粉合成关键酶活性和内源乙烯释放速率的影响及它们之间的关系。结果表明, 与WW(保持水层, well-watered)或CI(常规灌溉, conventional irrigation)相比, 土壤轻度落干(MD, moderate soil-drying, 土壤水势保持在–10 ~ –30 kPa)和轻干湿交替灌溉(W-MD, alternate wetting and moderate-drying irrigation, 土壤落干至土水势为–25 kPa时复水)显著提高了千粒重、稻米的最高黏度和崩解值, 显著降低了垩白度和消减值; 土壤干旱(SD, severe soil-drying, 土壤水势保持在– 40~ – 60 kPa)和重干湿交替灌溉(W-SD, alternate wetting and severe-drying irrigation, 土壤落干至土水势为– 50 kPa时复水)则使稻米品质变劣。MD和W-MD处理显著降低了籽粒乙烯释放速率, 增加了灌浆中后期籽粒中蔗糖合酶(SuS)、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGP)、淀粉合酶(StS)和淀粉分支酶(SBE)活性, SD和W-SD处理则提高了籽粒内源乙烯释放速率, 降低了上述各酶的活性。说明结实期土壤轻度落干或轻干－湿交替灌溉可以改善稻米品质, 籽粒SuS、AGP、StS和SBE活性的增强和内源乙烯水平的降低是稻米品质改善的重要生理原因。     

结实期土壤水分对水稻产量与品质的影响

以汕优63(杂交籼稻)和武育粳3号(粳稻)为材料,自抽穗至成熟期,设盆钵内土壤水势5个处理为0(对照)、-15、-30、-45、-60kPa,研究了土壤水分对产量和稻米主要品质性状的影响。结果表明,当汕优63土壤水势为-15kPa和-30kPa、武育粳3号土壤水势为-15kPa时,结实率、千粒重和产量较对照显著增加。结实期土壤水分对稻米的出糙率、精米率、粒长/粒宽、直链淀粉含量和粗蛋白含量无显著影响。汕优63土壤水势为-15kPa和-30kPa处理及武育粳3号土壤水势为-15kPa处理的整精米率与对照无显著差异,垩白米率、垩白度和消减值较对照显著降低,淀粉谱的最高粘度和崩解值则显著增加。汕优63土壤水势为-45kPa和-60kPa处理以及武育粳3号土壤水势为-30kPa、-45kPa和-60kPa的处理的结实率、千粒重、产量、整精米率、胶稠度、碱消值、最高粘度和崩解值较对照显著降低,垩白米率、垩白度和消减值较对照显著增加。建议将土壤水势为-15kPa与-30kPa和-15kPa分别作为汕优63和武育粳3号结实期优质高产节水灌溉的低限土壤水势指标。     

结实期土壤水分对水稻产量与品质的影响

以汕优63(杂交籼稻)和武育粳3号(粳稻)为材料,自抽穗至成熟期,设盆钵内土壤水势5个处理为0(对照)、-15、-30、-45、-60kPa,研究了土壤水分对产量和稻米主要品质性状的影响。结果表明,当汕优63土壤水势为-15kPa和-30kPa、武育粳3号土壤水势为-15kPa时,结实率、千粒重和产量较对照显著增加。结实期土壤水分对稻米的出糙率、精米率、粒长/粒宽、直链淀粉含量和粗蛋白含量无显著影响。汕优63土壤水势为-15kPa和-30kPa处理及武育粳3号土壤水势为-15kPa处理的整精米率与对照无显著差异,垩白米率、垩白度和消减值较对照显著降低,淀粉谱的最高粘度和崩解值则显著增加。汕优63土壤水势为-45kPa和-60kPa处理以及武育粳3号土壤水势为-30kPa、-45kPa和-60kPa的处理的结实率、千粒重、产量、整精米率、胶稠度、碱消值、最高粘度和崩解值较对照显著降低,垩白米率、垩白度和消减值较对照显著增加。建议将土壤水势为-15kPa与-30kPa和-15kPa分别作为汕优63和武育粳3号结实期优质高产节水灌溉的低限土壤水势指标。     

结实期氮磷营养水平对水稻根系分泌物的影响及其与稻米品质的关系

以扬稻6号（籼稻）和扬粳9538（粳稻）为材料,在水培条件下自抽穗至成熟期进行0 N（不施N）、1/2 N(标准Espino营养液的1/2 N)、0 P（不施P）、1/2 P(标准Espino营养液的1/2 P)以及对照（全NP,标准Espino营养液的N、P量）5种处理,研究了水稻根系分泌物的变化及其与稻米外观品质、蒸煮食味品质及蛋白质组分的关系。结果表明,与对照相比,结实期氮素胁迫（0 N）明显降低了水稻的根系活力,降低了各种有机酸、氨基酸及离子的分泌量,加速了根系的衰老;磷胁迫（0 P）显著增加了根系有机酸、氨基酸及各种离子的分泌。相关分析表明,结实前中期（花后10 d和20 d）根系分泌的酒石酸、柠檬酸和氨基酸与籽粒垩白度、直链淀粉、崩解值呈显著或极显著负相关,与淀粉谱的消减值呈极显著正相关;根系分泌的苹果酸与籽粒垩白度、直链淀粉、崩解值呈极显著正相关,与淀粉谱的消减值呈极显著负相关;根系分泌的[Ca²⁺]、[K⁺]、[Na⁺]、[NO₃^-]、[NH₄⁺]、[PO₄^3-]与稻米的垩白度、直链淀粉含量、蛋白质组分也显著或极显著相关。表明根系分泌物与稻米品质的形成有密切的关系,N、P营养水平对根系分泌物有调控作用,进而影响稻米品质。     

结实期氮磷营养水平对水稻根系和籽粒氨基酸含量的影响

以扬稻6号(籼稻)和扬粳9538(粳稻)为材料,在水培条件下自抽穗至成熟以0N (不施N)、1/2N (标准Espino营养液的1/2N)、0P (不施P)、1/2P (标准Espino营养液的1/2P)以及对照 (全NP,标准Espino营养液的N、P量) 5种处理,研究了根系分泌氨基酸和籽粒氨基酸含量与组分的变化。结果表明,结实期水稻根系分泌的各种氨基酸含量均随灌浆进程而逐渐降低。与对照相比,结实期氮素胁迫(0N)明显降低根系分泌的各种氨基酸和籽粒中各种氨基酸的含量;磷胁迫(0P)则显著增加了根系酸性和中性氨基酸的分泌,但显著降低籽粒氨基酸总量、必需氨基酸及其他氨基酸含量。结实前中期(抽穗后10 d和20 d)根系分泌的氨基酸与籽粒氨基酸相对含量、根系分泌的碱性氨基酸与籽粒的千粒重呈显著或极显著负相关。表明结实期根系分泌的氨基酸与籽粒氨基酸及粒重有密切关系;N、P营养水平对根系分泌的氨基酸和籽粒氨基酸组分和含量有调控作用,进而影响产量和稻米的营养品质。     

水稻减数分裂期颖花中激素对水分胁迫的响应

以旱A-3 (HA-3, 抗旱性品种)和武运粳7号(WY-7, 干旱敏感品种)为材料, 在减数分裂期(抽穗前15~2 d)进行充分灌溉(WW)和土壤水分胁迫(WS)处理。结果表明, WS处理显著降低叶片水势, 但穗水势没有变化。WS处理的颖花不孕率, WY-7较WW增加58.5%~50.9%, HA-3仅较WW增加12.6%~12.8%。颖花中的玉米素＋玉米素核苷、吲哚-3-乙酸和赤霉素(GA₁+GA₄)浓度在WW与WS处理间以及在两品种间无显著差异。WS显著增加颖花中脱落酸(ABA)、乙烯和1-氨基环丙烷-1-羧酸浓度。WY-7乙烯的增加超过ABA的增加, 而HA-3乙烯与ABA增加量大致相等。在减数分裂早期对WS稻穗施用氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸(乙烯合成抑制剂)和ABA, 颖花的不孕率显著降低; 施用乙烯利(乙烯释放促进物质)和氟草酮(ABA合成抑制物质), 结果则相反。上述结果说明, 在减数分裂期遭受水分胁迫, 内源ABA和乙烯的相互拮抗作用调控颖花的育性, 较高ABA与乙烯的比值是水稻适应水分逆境的一个生理特征。