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。     

灌溉方式对减轻水稻高温危害的作用

为探明灌溉方式对减缓水稻高温危害的影响,以中籼水稻品种黄华占和双桂1号为材料,在抽穗灌浆期进行高温(白天/夜间平均温度为35.1℃/20.8℃)和正常温度(白天/夜间平均温度为29.0℃/20.8℃)处理并设置轻干湿交替灌溉(土壤落干至土水势为-15 kPa时复水)、重干湿交替灌溉(土壤落干至土水势为-30 kPa时复水)和水层灌溉(对照) 3种灌溉方式,观测产量和品质形成的特点。结果表明,在相同温度尤其是在高温胁迫下,与水层灌溉相比,轻干湿交替灌溉显著增加结实率、千粒重和产量,增加出糙率、精米率和整精米率,降低垩白米率和垩白度,增大崩解值,减小消减值,重干湿交替灌溉的结果则相反。两品种结果趋势基本一致。说明抽穗结实期遭受高温胁迫,采用轻干湿交替灌溉方式可以获得较高的产量和较好的稻米品质。冠层相对湿度降低、叶片活性氧(O₂^?)生成速率减小、抗氧化物质抗坏血酸和还原型谷胱甘肽含量增加、内源细胞分裂素浓度及籽粒亚精胺和精胺浓度的提高是轻干湿交替灌溉方式减轻水稻高温危害的重要生态生理原因。     

结实期灌溉方式对水稻品质和不同器官镉浓度与分配的影响

旨在探讨在土壤镉（Cd）污染条件下,能否通过合适的灌溉方式改善稻米品质并减少Cd在籽粒中的分配。盆栽扬粳9538（粳稻）和扬稻6号（籼稻）,于移栽前加Cd 150 mg kg-1（Cd处理）,以未加Cd为对照（CK）。自抽穗后7 d至成熟设置3种灌溉方式,即保持水层(WW);轻干-湿交替灌溉(MD,土壤落干至土壤水势为－20 kPa时复水);重干-湿交替灌溉(SD,土壤落干至土壤水势为－40 kPa时复水)。结果表明,在土壤Cd浓度相同条件下,与WW比较,MD显著增加结实率、千粒重、产量、稻米的出糙率、精米率和整精米率,显著降低垩白度,SD的结果则相反。Cd处理对结实率、千粒重和稻米品质各指标无显著影响。在Cd处理条件下,与WW相比,MD和SD显著增加Cd在根系的浓度和分配比例,降低Cd在茎叶的浓度和在籽粒的分配比例。籽粒和精米中Cd浓度,SD显著高于WW,MD与WW无显著差异。Cd在精米的分配比例则SD显著低于MD和WW。两品种结果趋势一致。说明结实期轻干-湿交替灌溉可以增加产量、改善稻米的加工和外观品质,并可不增加甚至降低Cd在籽粒中的浓度及分配比例。从根系活性、叶片光合特性以及Cd的转运等方面分析了在不同灌溉方式下产量、品质及不同器官Cd浓度与分配差异的原因。     

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。     

水稻穗上不同粒位籽粒胚乳结构及其结实期灌溉方式对它的调控作用

为探明水稻穗上不同粒位胚乳结构形成特征及结实期灌溉方式对它的调控作用, 本研究以籼稻扬稻6号和粳稻武运粳24为材料, 运用扫描电镜观察了穗上不同部位籽粒胚乳结构的形成动态。自抽穗至成熟设置保持浅水层(CK)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉方式, 观察了干湿交替灌溉方式对水稻产量和籽粒胚乳结构的影响。结果表明, 灌浆过程中稻米胚乳结构的形态建成顺序是, 上部穗籽粒早于中部穗籽粒更早于下部穗籽粒, 一次枝梗籽粒早于二次枝梗籽粒, 穗上早开花的籽粒早于迟开花的籽粒。与CK相比, 结实期WMD可以明显提高水稻产量; 其穗下部籽粒胚乳的淀粉体排列更紧密, 籽粒背部淀粉粒嵌挤甚至粘连。在WSD下, 稻米胚乳淀粉体排列疏松, 体积减小, 粒径差异增大, 相互间隙增大。灌溉方式对胚乳结构的影响, 因粒位而异, 以下部穗二次枝梗籽粒的腹部最为显著。表明水稻穗上不同部位籽粒胚乳结构形成与花后天数有密切关系; 结实期WMD可以改进穗下部籽粒胚乳结构, WSD则会使胚乳结构变差。灌浆期土壤水势-20 kPa 可作为改善稻米胚乳淀粉结构的节水灌溉低限指标。     

干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响

为阐明干湿交替灌溉对水稻花后同化物转运和籽粒灌浆的影响及其生理原因, 大田种植扬两优6号、武运粳24和旱优8号3个水稻品种, 自移栽后10 d起, 设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD) 3种灌溉模式, 观察产量及构成因素、强弱势粒灌浆动态、籽粒中酶活性变化、剑叶光合性能、茎鞘非结构性碳水化合物(NSC)运转及其淀粉水解酶活性变化, 并利用¹³C同位素示踪茎鞘物质运转动态。结果表明, 与CI相比, WMD显著增加了3个水稻品种的每穗粒数、千粒重和结实率, 进而提高籽粒产量。WMD显著提高千粒重和结实率的主要原因是促进了弱势粒的灌浆。WMD和WSD显著增强了茎鞘α-淀粉酶和β-淀粉酶活性, 促进同化物质再运转与分配, 提高茎鞘储藏物质对粒重的贡献率。其中WMD提高了剑叶光合性能以及增强了水稻弱势粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性, WSD的作用相反。表明较好的叶片性能、花后茎中较多的同化物向籽粒转运、较高的茎鞘淀粉水解酶活性以及弱势粒中较高的糖代谢酶活性是WMD促进弱势粒灌浆的重要生理原因。     

氮肥运筹对杂交稻主要品质性状及淀粉RVA谱特征的影响

以杂籼K优818和杂粳常优1号为材料，研究了在高产施氮量条件下（225 kg/hm²），前、中期不同施氮比例及中期依不同叶龄期追氮对主要米质性状及淀粉RVA谱特征的影响。结果表明，随着施氮比例的前增中减，两品种稻米整精米率、蛋白质含量、消减值、垩白率、垩白度、糊化温度逐渐下降；胶稠度、淀粉峰值黏度、崩解值呈直线上升趋势；而热浆黏度、最终黏度对氮肥运筹的反应因品种而异。说明适当减少中期施氮比例可改善稻米外观、蒸煮品质并提高淀粉黏性，但同时也对稻米加工、营养品质带来不利的影响；中期不同叶龄期追氮因前期施氮比例的差异和品种的不同，效应也不尽一致，总体而言，随中期施氮比例的减少，相应推迟追肥叶龄期可以获得较好的稻米外观品质、蒸煮品质和淀粉黏性。对于胶稠度、淀粉峰值黏度、热浆黏度、最终黏度、崩解值、垩白率、垩白度、消减值等品质指标，常优1号较K优818推迟一个叶龄期施肥最佳。     

种植方式对陆稻中旱3号和水稻武香粳99-8米质的影响

在大田试验条件下,以陆稻中旱3号和水稻武香粳99-8为材,设覆膜旱种和裸地旱种2种方式,以水层湿润灌溉为对照,研究了种植方式对米质的影响。结果表明,与水种(对照)相比,中旱3号覆膜旱种的产量显著降低,而武香粳99-8覆膜旱种的产量则无显著差异,裸地旱种的产量均较对照显著降低。旱种可降低垩白度、粒长/粒宽、直链淀粉含量、胶稠度、峰值黏度,提高蛋白质含量和糊化温度;中旱3号覆膜旱种和裸地旱种以及武香粳99-8裸地旱种的垩白粒率显著低于对照,而武香粳99-8覆膜旱种则无显著差异。三种种植方式中,两品种均以覆膜旱种的垩白度、直链淀粉含量、胶稠度、崩解值和灌浆期稻株含N率下降值最小,蛋白质含量和消减值最大,籽粒Q酶活性维持在较高的水平。与武香粳99-8相比,中旱3号的垩白粒率和胶稠度显著降低,垩白度没有显著差异,粒长/粒宽、直链淀粉含量、蛋白质含量、崩解值和糊化温度显著提高。Q酶活性、籽粒灌浆参数与米质指标关系密切。旱种有利于改善稻米的外观和营养品质,但蒸煮食味品质有所变劣。     

加氯再生水交替灌溉对土壤氮素残留和马铃薯大肠菌群影响

针对再生水灌溉潜在环境污染及食品安全问题,通过田间小区试验,研究了不同灌溉方法、灌水水质和灌水水平对土壤大肠菌群含量、马铃薯块茎表皮和组织内部大肠菌群含量影响。结果表明：收获后,加氯再生水交替灌溉处理表层土壤矿质氮显著高于其他处理,加氯再生水交替灌溉保持马铃薯产量的同时,增加了根层土壤氮素的可利用性及后效性;加氯再生水交替灌溉根层土壤大肠菌群数量显著低于其他灌水处理,尤其是加氯再生水交替灌溉马铃薯组织内部大肠菌群数量仅为46 MPN/100 g,低于马铃薯淀粉标准一级品规定。因此,加氯再生水交替灌溉兼具保障马铃薯卫生安全与节水高效双重功能的灌溉策略。     

北方粳稻品种(系)资源淀粉RVA谱特征与品质性状典型相关分析

本研究系统分析了适合辽宁地区的水稻品种(系)资源各类品质性状间的相关性,并应用因子分析和典型相关分析方法研究了各类品质性状的关系。结果表明:多个RVA谱特征值之间相关性显著,直链淀粉含量和食味值与垩白性状呈负相关,食味值与蛋白质含量呈负相关;多个RVA谱特征值与垩白性状、直链淀粉含量和食味值之间存在显著相关性。因子分析表明RVA谱特征值可分为过程因子(热浆黏度、崩解值、冷胶黏度、回复值、峰值时间)和变性因子(峰值黏度和糊化温度),品质性状可分为垩白因子、碾米因子和食味因子,并且过程因子和垩白因子变异贡献率最大。RVA谱特征值与其他品质性状典型相关分析中共检测到3组显著的典型相关变量,其中以冷胶黏度与其他品质性状关系最为密切,其次是热浆黏度、崩解值和回复值;品质性状中垩白性状与RVA谱特征值相关性最高,其次是直链淀粉含量,此外蛋白质含量和食味值与RVA谱特征值也存在显著相关性。本研究结果进一步明确了辽宁粳稻品种(系)资源RVA谱特征值与稻米品质的关系以及其在稻米品质评价中的重要作用,为辽宁地区水稻优质育种提供了理论依据。     

基于季节性降雨的双季稻生育后期干湿交替灌溉对稻谷产量及品质的影响

为明确依靠季节性降雨实现干湿交替灌溉对双季稻生育后期的影响,研究了双季稻齐穗后0、7、14和21d（对照）停止灌溉对叶绿素含量、干物质转化、产量及品质的影响。结果显示,早稻灌浆期降雨多且雨量大,齐穗后早停止灌溉延长干湿交替灌溉时间,可显著提高叶片、茎鞘干物质转化、穗粒数和结实率,叶绿素含量降低,无效分蘖成穗减少;与对照相比,齐穗后0d停止灌溉,实收产量提高16.0%,整精米率提高8.2%。晚稻灌浆期间降雨相对偏少,适期延迟停止灌溉,可提高叶片、茎鞘干物质转化、穗粒数、结实率、千粒重及整精米率;与对照相比,齐穗后7d停止灌溉,实收产量提高11.0%,整精米率提高6.1%;垩白度、垩白粒率及透明度随停止灌溉时间提前和干湿交替灌溉时间延长而增加,胶稠度以早稻齐穗后7d和14d、晚稻齐穗后14d停止灌溉最高,所有处理对双季稻米整体品质指标等级无影响。     

水稻籽粒多胺浓度与米质的关系

采用12个不同基因型的水稻材料,测定了结实期籽粒中腐胺（Put）、亚精胺（Spd）和精胺（Spm）浓度和稻米品质,分析了它们之间的关系并用化学调控的方法进行了验证。结果表明,加工品质和外观品质较好的品种,结实期籽粒Spd和Spm浓度较高,Put浓度较低。灌浆各期籽粒Spd和Spm浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著正相关,与垩白度呈极显著负相关,灌浆各期籽粒Put浓度与谷粒充实率、粒重、出糙率和出精率均呈显著或极显著负相关,与垩白度呈显著或极显著正相关,灌浆各期籽粒Spd、Spm和Put浓度与稻米的整精米率及直链淀粉含量的相关均不显著。灌浆初期对稻穗喷施Spd和Spm,籽粒最大胚乳细胞数增加,蔗糖合成酶（SuS）、ADP葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）和可溶性淀粉合成酶（SSS）活性增强,稻米的加工品质和外观品质改善,喷施Put或多胺合成抑制剂(MGBG)的效果则相反。说明通过品种选育和化学调控等途径增加籽粒Spd和Spm浓度或降低Put浓度,可以在一定程度上改善稻米的加工品质和外观品质。     

结实期水分胁迫对水稻反义Wx基因转化系主要米质性状及米饭质地的影响

以反义Wx基因的转化系及其受体亲本武运粳7号(9522)为材料,研究了结实期水分胁迫对主要品质性状及米饭质地的影响。结果表明,与水层灌溉处理相比,结实期水分胁迫使整精米率和垩白粒率提高;崩解值明显降低,而最终黏度和消减值却明显提高;米饭的硬性增加,黏附性减小,稻米的蒸煮食味品质有着变劣的趋势。     

三种主要粮食作物的节水灌溉技术及其对产量和水分利用率的影响

以三种主要粮食作物（水稻、小麦、玉米）为材料,设置常规灌溉（对照）和节水灌溉处理（水稻全生育期轻干湿交替灌溉技术、小麦控制土壤干旱灌溉技术、玉米控制低限土壤水分的分区交替灌溉技术）,研究了节水灌溉技术对三种粮食作物产量和水分利用效率的影响。结果表明：与对照相比,节水灌溉技术的产量增加了8.56%~9.23%,水分利用效率提高了25.00%~31.43%。节水灌溉技术显著降低了三种粮食作物叶片的蒸腾速率和着生角度,显著增加了弱势粒中脱落酸（ABA）与赤霉素（GA₃）的比值（ABA/GA₃）、茎中蔗糖磷酸合成酶（SPS）和子粒中蔗糖合酶（SuS）活性、平均灌浆速率、茎鞘中非结构性碳水化合物（NSC）的运转率以及收获指数,显著提高了水稻和小麦的分蘖成穗率。表明减少奢侈的蒸腾和无效分蘖冗余生长、改善冠层结构、促进物质运转和子粒库活性、提高收获指数是节水灌溉技术协同提高产量和水分利用效率的重要原因。     

高海拔地区水稻遮光、剪叶和疏花对米质影响的研究

通过遮光、剪叶和疏花等措施研究了高海拔地区水稻源库关系对籽粒灌浆及稻米品质的影响以及灌浆物质和灌浆动态与稻米品质的关系。结果表明,遮光提高整精米率,特别是对强势粒;遮光对垩白度的影响因品种和粒位而异;剪叶提高垩白度,疏花降低垩白度;遮光降低稻米直链淀粉含量和稻米淀粉RVA谱的最高黏度和崩解值,延长米胶长度;稻米主要品质指标既与灌浆物质量有关,也与灌浆动态有关;灌浆结实前期的灌浆速率、灌浆量及其比例对垩白面积、垩白度、最高黏度、崩解值等影响最大,后期其次,中期的影响较小;垩白面积和垩白度随结实前期灌浆速率、灌浆量及其比例的增加而降低,随结实后期灌浆速率、灌浆量及其比例的增加而增加,最高黏度、崩解值则相反。     

四川不同生态区高产栽培条件下的杂交籼稻的稻米品质

郫县、汉源、射洪、邻水是四川具代表性的4个生态区,郫县位于成都平原区,土壤肥沃但受弱光限制;汉源位于攀西高海拔地区,温光充足;射洪位于川中丘陵区,受地形制约而气温日差较小;邻水则位于川东丘陵区,水资源缺乏且受干旱等灾害制约。本文以位于这4个典型生态区实施的水稻高产示范片为研究对象,分别对4个生态区及各生态区不同栽培方式、不同高产水平的杂交籼稻稻米碾米品质、外观品质、蛋白质含量、直链淀粉含量及淀粉RVA谱特征值进行比较研究。结果表明:(1)生态条件与稻米品质有密切关系,受气温和土壤肥力影响较大,郫县的稻米品质最优,邻水相对较劣;齐穗前后气温略高及较高的土壤全氮、全钾、速效磷含量有利于高碾米品质的形成;土壤全磷含量的降低可显著增加米粒长宽比;灌浆成熟期的高温会增加稻米的垩白粒率和垩白度,而土壤速效磷含量高则有利于降低垩白粒率和垩白度;灌浆结实期的高温也会降低稻米蛋白质含量;直链淀粉含量随土壤有机质含量的升高而升高;峰值黏度与土壤全钾含量显著负相关,崩解值与土壤全钾、速效磷显著负相关,还与齐穗前8~21 d的日最高气温显著正相关,回复值、峰值时间与齐穗前14~21 d日最高气温、抽穗至成熟期日最高气温呈显著或极显著负相关,与土壤碱解氮呈显著正相关。(2)各栽培方式间,机直播的碾米品质较优,优化定抛的直链淀粉含量较高,而机插的峰值黏度、崩解值较高,消减值较低,蒸煮食味品质较好。(3)高产及超高产田块的碾米品质整体较优,而外观品质和蒸煮食味品质相对较差。本研究可为四川杂交中籼稻高产优质栽培技术提供理论参考。