节水灌溉对水稻产量和品质影响的荟萃分析

【目的】 与持续淹水灌溉相比,节水灌溉能够提高水分利用率。但是,节水灌溉对水稻产量和品质的影响尚不清楚。本研究采用Meta分析以探明节水灌溉对水稻产量和品质影响的综合效应。【方法】 在本研究中,以持续淹水灌溉为对照,节水灌溉为处理,筛选出了34篇文献,建立了包含263对观测值的数据库。利用Meta分析方法,针对不同试验类型、节水灌溉类型、种植制度、水稻类型、节水灌溉时期、土壤全氮、土壤质地、氮肥施用量及施用次数,探究了节水灌溉对水稻产量和品质的影响。【结果】 从总效应来看,与持续淹水灌溉相比,节水灌溉对水稻产量和品质均无显著影响。从不同的节水灌溉类型来看,与持续淹水灌溉相比,轻度节水灌溉显著提高了稻米糙米率（+0.9%）、精米率（+1.5%）和整精米率（+2.3%）,对水稻产量、垩白粒率、垩白度、长宽比、直链淀粉、胶稠度和蛋白质含量无显著影响;但是,重度节水灌溉显著降低了水稻产量（-22.1%）、糙米率（-2.7%）、精米率（-2.7%）和整精米率（-3.6%）,同时显著增加了稻米垩白粒率（+28.0%）和垩白度（+46.7%）,对稻米长宽比、直链淀粉、胶稠度和蛋白质含量影响不显著。此外,从不同的种植制度来看,与持续淹水灌溉相比,在我国双季晚稻区进行节水灌溉显著降低了稻米蛋白质含量（-9.8%）;而在双季早稻区、中稻区和单季稻区进行节水灌溉对稻米蛋白质含量影响不显著。【结论】 与持续淹水灌溉相比,轻度节水灌溉显著提高了稻米加工品质,对水稻产量、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质影响不显著;重度节水灌溉显著降低了水稻产量、加工品质和外观品质,对蒸煮食味品质和营养品质影响不显著。本研究结果为评估节水灌溉对水稻产量和品质的影响提供了数据支撑。     

不同水分管理方式对水稻生长、产量及品质的影响

为探讨提高水稻产量和稻米品质的水分管理方式,通过盆栽试验,以中优849为材料,研究了常规淹水灌溉、干湿交替灌溉和湿润灌溉3种水分管理方式对水稻分蘖动态、生长、产量、产量构成和稻米外观品质的影响。结果表明,与常规淹水灌溉处理相比,干湿交替灌溉能促进分蘖,分蘖发生早,对株高无明显影响,而湿润灌溉不仅造成前期茎蘖增长慢,茎蘖数下降,而且还会影响地上部干物质积累。干湿交替灌溉能增加有效穗数和结实率,使产量提高12.63%,而湿润灌溉的结实率较低,产量降低8.71%。不同水分管理对穗长、千粒质量影响不大。干湿交替灌溉下稻米的精米率和整精米率均高于常规淹水和湿润灌溉,但垩白率和垩白度低于常规淹水和湿润灌溉。在水稻生产中以干湿交替灌溉取代常规淹水灌溉不仅可促进水稻生长、提高产量,而且还可以改善稻米品质。     

根系化学讯号与稻米品质的关系

【目的】试图阐明水稻根系化学讯号与米质形成的关系。【方法】试验采用不同基因型的水稻材料，测定结实期根系玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）、脱落酸（ABA）、1-氨基环丙烷1-羧酸（ACC）和根系分泌的有机酸以及稻米外观品质和蒸煮食味品质，并进行相关分析。【结果】表明灌浆中、后期根系Z＋ZR浓度与胶稠度及碱化值呈显著或极显著正相关（r＝0.72*～0.90**），与直链淀粉含量呈显著或极显著负相关（r＝-0.68*～-0.78**）；灌浆中期根系ABA浓度与胶稠度及碱化值呈极显著负相关（r＝-0.90** ～-0.91**），与直链淀粉含量呈极显著正相关（r＝0.87**）；灌浆中期根系ACC浓度与垩白粒率和垩白度呈极显著正相关（r = 0.97**～0.98**），灌浆后期根系ACC浓度与米粒的垩白度和垩大小呈极显著正相关（r = 0.69*～0.96**）。结实期根系分泌的苹果酸和琥珀酸越多的品种，其稻米淀粉谱的崩解值越大，消解值越小；而根系分泌的酒石酸和柠檬酸越多的品种，结果则相反。根系分泌乳酸较多的品种，稻米的胶稠度和碱化值较小，直链淀粉含量较高。结实期外源ZR、ABA和ACC处理根系后对稻米品质的影响，与内源激素(Z+ZR, ABA, ACC)同稻米品质指标的关系基本吻合。施用菜籽饼作有机肥，可以提高根系苹果酸和琥珀酸浓度并增大崩解值和降低消解值。【结论】根系化学讯号对稻米品质的形成起重要作用，通过调控根系化学讯号，可以改善稻米品质。     

水氮互作对直播稻产量及稻米品质的影响

【目的】探讨水氮耦合对稳定直播稻产量、改善米质的调控途径,为发展节水丰产优质型直播水稻生产提供理论基础和实践依据。【方法】以杂交稻F优498为材料,通过"淹水灌溉(W_1)""干湿交替灌溉(W_2)""旱种(W_3)"3种灌水方式及不同的氮肥运筹比例处理,研究水氮互作对直播稻产量和稻米品质的影响。【结果】结果表明,灌溉方式和氮肥运筹对直播稻产量、稻米加工品质、外观品质、RVA谱、食味米质均存在显著或极显著的互作效应,灌水方式对稻谷产量、结实率、千粒重的影响明显高于氮肥运筹处理;而氮肥运筹对整精米率、垩白度、垩白粒率、RVA谱、蒸煮食味值的调控作用显著。3种灌水方式在施氮量为150 kg/hm~2条件下,直播稻氮肥后移比例均以占总施氮量的20%～40%为宜,且与干湿交替灌溉方式耦合可进一步提高稻谷产量、改善稻米品质;而氮肥后移比例过大(达总量的60%)或者W_3处理均会导致产量及蒸煮食味米质显著下降。【结论】综合直播稻产量及稻米品质表现,W_1下氮肥后移量占总施氮量的20%～40%为宜;W_2节水灌溉模式下氮肥运筹基肥∶蘖肥∶穗肥为5∶3∶2与之配套,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;W_3下应减少氮肥后移比例,可占总施氮量的20%为宜,对稻谷产量及改善食味米质均有一定的补偿效应,可为生产中水资源不足的情况提供参考。     

干湿交替灌溉对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质影响的研究进展

干湿交替灌溉作为一项重要的节水灌溉技术,对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质都具有重要影响,且这种影响的正负效应主要由土壤落干的程度决定。本文从稻田土壤理化与生物学性状、水稻根系形态生理特性以及地上部农艺性状与生理特性等方面综述了干湿交替灌溉对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质的作用机制,同时简述了干湿交替灌溉与氮肥互作对水稻产量、水氮利用效率和稻米品质的影响;提出了研究存在土壤落干程度监测标准不统一、调控机制阐明不深入等问题,建议今后利用多组学技术解析干湿交替灌溉对水稻茎蘖成穗率的调控机制并基于籽粒淀粉、蛋白质和脂肪代谢开展干湿交替灌溉、氮肥施用等栽培措施对稻米品质形成的调控机制研究。     

水分管理对再生稻稻米品质的影响

为探究不同水分管理方式对再生稻稻米品质的影响,以湖北省推广品种两优6326为试验材料,在头季种植过程中设置常规水层灌溉和干湿交替灌溉2种水分管理方式,检测不同水分条件下再生稻稻米加工品质、外观品质、食味品质、营养品质和卫生安全品质.结果显示:与干湿交替灌溉相比,常规水层灌溉条件下头季稻米的糙米率、精米率、整精米率分别显...     

根系化学信号与稻米品质的关系

摘要：该文主要概述了水稻根系化学信号（激素、有机酸、氨基酸、多胺和离子）与稻米品质形成的关系及其调控途径。根系细胞分裂素（玉米素＋玉米素核苷）和脱落酸（ABA）对籽粒灌浆、稻米加工品质和蒸煮品质起调控作用。根系1-氨基环丙烷1-羧酸（ACC）浓度与垩白粒率和垩白度呈极显著正相关。根系分泌的有机酸及其组分对稻株重金属(镉、铅)吸收及稻米的食味品质有密切联系。稻米蛋白质组分受根系多胺以及精胺/腐胺浓度比值所调控。根系细胞分裂素通过调节胚乳细胞的发育,调控稻米品质的形成。根系ABA通过调节籽粒蔗糖合成酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、淀粉合成酶和淀粉分枝酶活性,调控籽粒灌浆速率和稻米的蒸煮品质。根系ACC则影响稻米淀粉粒结构,实现对稻米外观品质的调控作用。通过化学调控、水肥管理等技术途径可以调节根系化学信号的产生,进而改善稻米的品质。     

减氮对机插杂交籼稻产量和稻米品质的影响

【目的】研究减氮对机插杂交籼稻产量和稻米品质的影响,为机插杂交籼稻合理减氮提供理论依据。【方法】以杂交籼稻品种宜香优2115和F优498为试验材料,基于品种高产栽培施氮量（180 kg/ha,CK）,在贵州贵阳和湄潭2个试验点,研究不同减氮量[减氮30 kg/ha（N_-30）、减氮60 kg/ha（N_-60）和不施氮（N₀）]对机插杂交籼稻产量、加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮食味品质的影响。【结果】在贵阳和湄潭试验点,减氮后机插杂交籼稻产量和稻米品质变化趋势基本一致,即随着减氮程度的增加,机插杂交籼稻群体颖花量和实际产量均逐渐降低,稻谷加工品质（糙米率、精米率和整精米率）表现为先增加后降低,稻米外观品质（垩白粒率和垩白度）和蛋白质含量逐渐降低,而稻米蒸煮食味品质（胶稠度和直链淀粉含量）均逐渐增加,综合食味值评分提高。与CK相比,减氮后机插杂交籼稻群体颖花量和实际产量分别降低4.43%~35.08%和1.76%~38.77%,垩白粒率、垩白度和蛋白质分别降低2.08%~29.58%、3.57%~45.33%和3.10%~21.37%,胶稠度、直链淀粉含量和食味值分别提高3.89%~49.28%、0.52%~13.24%和0.25%~5.67%;同一减氮处理下两试验点稻谷加工品质变化趋势略有不同,但整体上差异较小。相关分析结果表明,实际产量与群体颖花量呈极显著正相关（P<0.01,下同）,且实际产量和群体颖花量与稻米蒸煮食味品质（胶稠度、碱消值和食味值）大多呈显著（P<0.05,下同）或极显著负相关,与稻米加工品质（糙米率、精米率）、外观品质（垩白粒率、垩白度）和蛋白质含量呈显著或极显著正相关。【结论】适宜的减氮量（N_-30）能改善稻谷加工品质、稻米外观品质和蒸煮食味品质,且产量仍能维持在9.80 t/ha以上,协同实现机插杂交籼稻稳产和优质;而过量减氮（N_-60和N₀处理）虽能提高稻米外观品质和蒸煮食味品质,但稻谷加工品质有变劣趋势,且产量显著降低,难以实现机插杂交籼稻高产稳产。     

不同灌溉方式对南方优质食味晚籼稻产量及品质的影响

【目的】 探明南方优质食味晚籼稻产量、品质对不同灌溉方式的响应特征。【方法】于2018—2019年在江西农业大学人才培养产学研合作上高创新基地,开展不同灌溉方式对优质食味晚籼稻产量及稻米品质影响的大田试验,水分处理设置常规灌溉（CK）、持续淹水灌溉（CFI）和间歇灌溉（AWD）,供试品种为优质食味籼稻泰优871与普通食味籼稻荣优华占,分析测定稻田水分利用率、产量形成和稻米品质。【结果】不同灌溉方式对供试品种的产量构成和稻米品质存在显著影响,且2年变化趋势基本一致,但品种间存在一定差异。与CK和CFI处理相比,2年AWD处理总水分利用率分别增加了18.2%—62.5%、41.2%—91.7%。相比CK,AWD与CFI处理有增加2个供试品种产量的趋势,但优质食味籼稻品种产量无明显变化,仅2018年普通食味籼稻品种产量在AWD处理下增加显著,增产原因主要在于每穗粒数增加明显。AWD处理总体有利于稻米加工品质,而与CK和AWD处理相比,CFI处理则显著降低了稻米的垩白率和垩白度,有利于外观品质的改善。不同灌溉处理下不同食味类型品种直链淀粉含量存在年度间差异,2019年AWD较CFI处理显著增加了稻米直链淀粉含量;同时,2年AWD较CFI处理也显著增加不同食味类型品种的胶稠度、峰值黏度及崩解值,且降低了消减值,提升了稻米的适口性,而CFI处理较CK与AWD处理则显著增加稻米的蛋白质含量,但不同灌溉方式对优质食味籼稻品种直链淀粉、营养品质与稻米RVA谱特征值的影响效应要高于普通食味籼稻品种。【结论】间歇灌溉处理提高了供试品种的水分利用率,有利于增加优质食味籼稻产量,改善了稻米加工,但不利于外观品质的改善,同时间歇灌溉处理可降低消减值及稻米蛋白质含量,提升胶稠度、峰值黏度、热浆黏度及崩解值,有利于改善稻米蒸煮食味的适口性;而持续淹水灌溉有利于改善稻外观品质。间歇灌溉方式可作为南方优质食味晚籼稻品种高质高效的节水灌溉模式。     

水稻育苗移栽旱种方式对米质的影响及其与籽粒激素浓度的关系

 【目的】探讨育苗移栽水稻在不同旱种方式下米质形成的特点及其与籽粒激素浓度的关系。【方法】试验以镇稻88（粳稻）和扬稻6号（籼稻）为材料,进行无覆盖旱种（裸种,BN）、地膜覆盖旱种（PM）和麦秸秆覆盖旱种（SM）处理,以常规水种（TF）为对照。【结果】与TF相比,BN和PM显著降低了产量,SM的产量与TF无显著差异。SM显著降低了垩白米率、垩白度和消减值,显著增加了胶稠度、碱消值和崩解值。BN和PM对上述稻米品质的影响与SM的相反。稻米直链淀粉含量和蛋白质含量在各处理间无显著差异。两品种表现一致。结实期籽粒吲哚-3-乙酸（IAA）、赤霉酸（GA1＋GA4）、玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）浓度在灌浆早期处理间差异很小,在灌浆中、后期则表现为SM＞TF＞PM＞BN,乙烯释放速率则表现为BN＞PM＞TF＞SM。籽粒脱落酸（ABA）浓度在SM、PM和TF之间无显著差异。在各处理中,BN籽粒ABA浓度在灌浆前期最低,灌浆中后期则最高。灌浆中后期籽粒IAA和GA1＋GA4、灌浆前中期籽粒ABA及灌浆各期籽粒Z＋ZR浓度与粒重、出糙率、精米率和崩解值呈显著或极显著正相关（r=0.71*～0.96**）,与消减值呈显著或极显著负相关(r=-0.76*～-0.91**)。灌浆后期籽粒IAA和Z＋ZR浓度与垩白粒率和垩白度呈显著或极显著负相关（r=-073*～-0.85**）。灌浆各期籽粒乙烯释放速率与粒重、出糙率、精米率、碱消值和崩解值呈显著或极显著负相关（r=-0.71*～-0.91**）,与垩白粒率、垩白度和消减值呈显著或极显著正相关（r=0.73*～0.93**）。【结论】覆草旱种可以改善稻米品质,裸地旱种和覆膜旱种则使品质变差;促进型激素浓度的降低和乙烯产生的增加是裸地旱种和覆膜旱种稻米加工品质和外观品质较差的重要原因。     

干湿交替灌溉对籼粳杂交稻产量与水分利用效率的影响及其生理基础

【目的】探明干湿交替灌溉对籼粳杂交稻产量与水分利用效率的影响及其生理基础。【方法】试验于2017—2018年在中国水稻研究所富阳基地皇天畈试验农场进行。以2个新选育的超高产籼粳杂交稻品种甬优1540和春优927以及2个当地高产粳型杂交稻品种常优5号和嘉优5号为材料,开展大田试验。自移栽后7 d至成熟期设置2种灌溉模式,分别为常规灌溉（CI）和干湿交替灌溉（AWD）。研究AWD对籼粳杂交稻品种产量形成以及水分利用效率的影响及其生理基础。【结果】与CI模式相比,AWD模式显著降低了2个当地高产粳型杂交稻品种的产量,降幅为12.3%—12.8%,但2个籼粳杂交稻品种的产量在2种灌溉模式间没有显著差异;AWD模式显著提高了4个供试水稻品种的水分利用效率,其中当地高产粳型杂交稻品种的增幅为5.9%—8.3%,籼粳杂交稻品种的增幅为13.7%—16.8%。与当地高产粳型杂交稻相比,籼粳杂交稻品种在AWD模式下获得相对较高的产量以及水分利用效率主要得益于其强大的分蘖发生能力、较高的群体颖花量和结实率、齐穗至成熟期较高的光合势与作物生长速率、齐穗后2次土壤落干期与复水期较高的根系氧化力、剑叶净光合速率以及籽粒中较高的蔗糖-淀粉代谢途径关键酶的活性。【结论】与当地高产粳型杂交稻品种相比,籼粳杂交稻品种在AWD模式下可获得更高的产量与水分利用效率;较好的根系性能（齐穗后2次土壤落干期与复水期较高的根系氧化力）和地上部植株较强的生理活性（齐穗至成熟期较高的光合势、作物生长速率、齐穗后2次土壤落干期与复水期较高的剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性）是其在AWD模式下获得高产与水分高效利用的重要生理基础。     

节水灌溉对节水抗旱水稻品种产量的影响及生理基础

【目的】探明节水抗旱水稻品种在节水灌溉条件下产量形成特点及生理基础。【方法】2个节水抗旱品种旱优113（杂交籼稻）和旱优8号（杂交粳稻）及2个当地高产品种两优培九（两系杂交籼稻）和扬辐粳8号（粳稻）种植于土培池和大田,自移栽后10 d至成熟设置常规灌溉和节水灌溉处理。【结果】与常规灌溉相比,当地高产品种在节水灌溉条件下产量显著降低,两种灌溉方式间的节水抗旱品种产量无显著差异。节水灌溉显著减少灌溉水量,提高灌溉水生产力（产量/灌溉水量）,节水抗旱品种灌溉水生产力增幅大于当地高产品种。与当地高产品种相比较,节水抗旱品种在节水灌溉条件下的相对分蘖数和每穗颖花数（节水灌溉分蘖数或颖花数/常规灌溉分蘖数或颖花数）较多,结实率较高;整个生育期绿叶面积持续期长,抽穗期根重较高、抽穗后根系氧化力、根系和叶片中细胞分裂素（玉米素+玉米素核苷）含量、剑叶光合速率和籽粒中蔗糖合酶和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性、抽穗期至成熟期的干物质积累量、茎中非结构性碳水化合物的运转率和收获指数较高。土培池与大田试验结果趋势一致。【结论】在节水灌溉条件下节水抗旱品种比当地高产品种可获得较高的产量和水分利用效率;节水抗旱品种在节水灌溉条件下较好的根系性能和地上部植株较强的生理活性是其高产与水分高效利用的重要生理基础。     

花后干湿交替灌溉对水稻强、弱势粒蛋白质表达的影响

【目的】进一步揭示干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆影响的机制。【方法】两优培九（两系杂交籼稻）和扬粳4038（粳稻）种植于土培池,自抽穗至成熟设置常规灌溉（conventional irrigation,CI）、轻干-湿交替灌溉（alternate wetting and moderate drying irrigation,WMD）和重干-湿交替灌溉（alternate wetting and severe drying irrigation,WSD）3种土壤水分处理,运用双向电泳技术测定水稻强、弱势粒蛋白质表达量。【结果】与CI相比,WMD和WSD对强势粒的灌浆速率和粒重无显著影响;WMD显著增加了弱势粒的灌浆速率和粒重,WSD则显著降低了弱势粒的灌浆速率和粒重。WMD和WSD对强势粒蛋白质表达无显著影响,但WMD上调了弱势粒中丙酮酸磷酸双激酶、甘油醛-3-磷酸脱氢酶、5-甲基四氢叶酸-同型高半胱氨酸甲基转移酶、S-腺苷甲硫氨酸合酶、乙二醛酶I和锰超氧化物歧化酶等蛋白质的表达,WSD则下调了弱势粒中上述蛋白质的表达。WSD还上调了抑制信号传导和能量代谢等有关蛋白的表达。两品种结果趋势一致。【结论】说明在WMD或WSD条件下,弱势粒中多种与灌浆相关蛋白质表达的差异是其灌浆速率和粒重增加或降低的重要原因。     

Grain yield and water use efficiency of super rice under soil water deficit and alternate wetting and drying irrigation

This study investigated if super rice could better cope with soil water deficit and if it could have better yield performance and water use efficiency(WUE) under alternate wetting and drying(AWD) irrigation than check rice. Two super rice cultivars and two elite check rice cultivars were grown in pots with three soil moisture levels, well watered(WW), moderate water deficit(MWD) and severe water deficit(SWD). Two cultivars, each for super rice and check rice, were grown in field with three irrigation regimes, alternate wetting and moderate drying(AWMD), alternate wetting and severe drying(AWSD) and conventional irrigation(CI). Compared with that under WW, grain yield was significantly decreased under MWD and SWD treatments, with less reduction for super rice than for check rice. Super rice had higher percentage of productive tillers, deeper root distribution, higher root oxidation activity, and greater aboveground biomass production at mid and late growth stages than check rice, especially under WMD and WSD. Compared with CI, AWMD increased, whereas AWSD decreased grain yield, with more increase or less decrease for super rice than for check rice. Both MWD and SWD treatments and either AWMD or AWSD regime significantly increased WUE compared with WW treatment or CI regime, with more increase for super rice than for check rice. The results suggest that super rice has a stronger ability to cope with soil water deficit and holds greater promising to increase both grain yield and WUE by adoption of moderate AWD irrigation.     

花后轻干-湿交替灌溉提高水稻籽粒淀粉合成相关基因的表达

【目的】水稻籽粒灌浆是光合同化产物向籽粒运输并合成淀粉的生理过程,决定水稻结实率、粒重高低及品质优劣。籽粒灌浆过程不仅受遗传因素的影响,而且受到温度和水分等环境因子的调节。灌溉是水稻生产上一项重要的技术,对水稻产量的形成有重要调控作用。但有关花后灌溉方式对水稻籽粒淀粉合成相关基因表达的影响,缺乏研究。本研究旨在探讨花后干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆的影响并阐明其分子机理。【方法】2012-2013年以两优培九（两系杂交籼稻）和扬粳4038（杂交粳稻）为材料种植于土培池,自抽穗（50%穗伸出剑叶叶鞘）至成熟设置3种灌溉方式处理：（1）常规灌溉（conventional irrigation,CI）,保持浅水层,收获前一周断水;（2）轻干-湿交替灌溉（alternate wetting and moderate soil drying,WMD）,自浅水层自然落干至土壤水势达-20 kPa时,灌水1-2 cm,再自然落干至土壤水势为-20 kPa,再上浅层水,如此循环;（3）重干-湿交替灌溉（alternate wetting and severe soil drying,WSD）,自浅水层自然落干至土壤水势达-40 kPa时,灌水1-2 cm,再自然落干至土壤水势为-40 kPa,再上浅层水,如此循环。观察花后干湿交替灌溉对水稻强、弱势粒灌浆速率、粒重和淀粉合成相关酶活性的影响,并应用实时荧光定量PCR技术测定编码这些酶基因的相对表达量。【结果】强势粒的平均灌浆速率、粒重、淀粉合成有关的蔗糖合酶（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）等相关酶活性以及蔗糖合酶基因SuS2、SuS4,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因AGPL1、AGPL2、AGPL3、AGPS2,淀粉合酶基因SSI、SSIIa、SSIIc、SSIIIa和淀粉分支酶基因SBEI、SBEIIb的相对表达量在3种灌溉方式处理间没有显著差异。与常规灌溉相比,轻干-湿交替灌溉处理显著增加了弱势粒的平均灌浆速率、粒重、4种籽粒淀粉合成相关酶活性和除AGPL1外各基因的相对表达量,重干-湿交替灌溉处理则显著降低弱势粒的平均灌浆速率、粒重、各淀粉合成相关酶活性和基因的相对表达量。两供试品种试验结果趋势一致。相关分析表明,弱势粒的平均灌浆速率、粒重与SuS、AGP、StS、SBE活性以及SuS2、SuS4、AGPL2、AGPL3、AGPS2、SSI、SSIIa、SSIIc、SSIIIa、SBEI、SBEIIb基因的相对表达量呈极显著正相关关系。【结论】在轻干-湿交替灌溉处理下,水稻弱势粒淀粉合成相关酶活性及其基因表达的增强促进了弱势粒中淀粉的合成与积累,提高灌浆速率和增加粒重;而在重干-湿交替灌溉处理下,弱势粒中上述淀粉合成相关酶活性和基因表达的下降使其灌浆速率和粒重显著降低。     

抽穗灌浆早期高温与干旱对不同水稻品种产量和品质的影响

【目的】探讨在高温和干旱胁迫下不同水稻品种产量和品质形成的特点。【方法】常规中熟籼稻品种黄华占（耐热品种）和双桂1号（热敏感品种）与超级稻品种两优培九（两系杂交籼稻）和扬粳4038（粳稻）种植于盆钵,于抽穗和灌浆早期（始穗后0-10 d）设置高温（日最高温度为37.5℃）、干旱（土壤水势保持在-30±10 kPa）、高温+干旱3种处理,以同期自然温度且正常供水为对照。【结果】与对照相比,高温、干旱和高温+干旱3种处理均显著降低了各品种的花粉可育率、受精率、结实率和产量;降低了精米率、整精米率和崩解值,增加了垩白米率、垩白度和消减值。高温及高温+干旱处理对产量和稻米品质的影响,热敏感品种双桂1号大于耐热品种黄华占,两优培九和扬粳4038大于双桂1号和黄华占。干旱对产量和稻米品质的影响,热敏感品种大于耐热品种;双桂1号和黄华占大于两优培九和扬粳4038。高温、干旱或高温+干旱胁迫对产量和稻米品质的影响与其对根系氧化力、叶片光合速率和抗氧化保护酶活性的影响结果趋势一致。【结论】抽穗与灌浆早期高温或干旱胁迫对水稻产量和品质的影响在品种间存在很大差异,双桂1号和黄华占的耐热性强于两优培九和扬粳4038,两优培九和扬粳4038的耐旱性则强于双桂1号和黄华占。在高温或干旱胁迫下根系氧化力、叶片光合速率和抗氧化保护酶活性高是一些水稻品种保持较高产量的重要生理原因。     

不同灌溉和施肥模式对水稻产量、氮利用和稻田氮转化特征的影响

【目的】阐明常规淹灌和干湿交替灌溉下,不同施肥模式对水稻关键生育期氮吸收转运、氮素利用率和稻田氮转化特征的影响及其与水稻产量的关系,以期为绿色高效稻田水肥管理提供理论依据。【方法】 2018—2019年连续进行2年,以杂交籼稻中浙优1号为供试材料,设常规淹灌（FI）、干湿交替（AWD）2种灌溉模式以及空白对照（N₀）、常规施氮（PUN₁₀₀）、减氮20%（PUN₈₀）、缓控释复合肥减氮20%+生物炭（CRFN₈₀-BC）和稳定性复合肥减氮20%+生物炭（SFN₈₀-BC）5种施肥模式,对比分析了不同灌溉和施肥模式下水稻产量、氮吸收利用及稻田氮转化特征。【结果】（1）与FI灌溉模式相比,AWD灌溉显著增加了各处理水稻产量（P<0.05）,CRFN₈₀-BC和SFN₈₀-BC处理水稻产量分别达9 721 kg·hm^-2、10 056 kg·hm^-2（2018年）和9 492 kg·hm^-2、9 907 kg·hm^-2（2019年）,且均显著高于PUN₈₀和PUN₁₀₀处理（P<0.05）,这可能与水稻穗粒数、有效穗增加密切相关。（2）与N₀、PUN₁₀₀和PUN₈₀处理相比,AWD灌溉显著提高了抽穗前CRFN₈₀-BC和SFN₈₀-BC处理水稻茎鞘和叶片氮累积量、抽穗至成熟期茎鞘和叶片氮转运量及其氮转运贡献率;同时,显著增加了成熟期0—30 cm剖面稻田可溶性总氮（dissloved total N,DTN）和NO₃^-含量,并有效降低稻田渗滤液中DTN、NH₄⁺和NO₃^-质量浓度。（3）相关分析结果表明,水稻产量与营养生长期叶片和茎鞘氮累积量,抽穗后氮转运量和氮转运贡献率,成熟期水稻氮素利用率和稻田氮有效性显著正相关,表明适宜的水氮管理能协同促进氮素在水稻中的吸收和运转畅通,增加稻田氮素有效性,进而显著提高水稻产量和氮素利用率。【结论】综合2年水稻产量与氮素吸收利用、稻田氮素有效性特征,干湿交替灌溉下生物炭配施缓控释/稳定性复合肥能有效提高水稻高产群体构建、氮吸收转运和氮素利用效率,并降低稻田氮淋溶损失。     

耐迟收水稻品种的筛选及其在淹水降镉中的应用

【目的】随着水稻生产模式机械化、规模化程度的加深,中、晚稻在成熟后,常因天气、收割机械配置、晒场矛盾等引起的不能及时收割问题日益突显,由此造成的产量损失及米质下降也逐渐得到生产者的重视。稻米中镉的积累及其转移至食物链所引起的食品安全问题已成为育种家、生产者的首要关注问题。淹水灌溉可有效降低稻米中镉的含量。推广种植生育期内能耐受持续淹水灌溉的耐迟收（post-maturation sustainability,PMS）水稻品种,可同时解决稻米镉低积累、延时机收的问题。建立科学有效的水稻PMS性状评价体系,并应用该体系开展PMS水稻品种的筛选,为缓解水稻生产上延时收割后产量安全、稻米镉积累安全等生产问题奠定基础。【方法】2018年,在孕穗-黄熟期淹水灌溉条件下,对来自全国的244个品种成熟后植株的倒伏、种子休眠、籽粒落粒等性状进行调查,通过田间观察、数据调查,结合显著性分析,对PMS性状鉴定时间及鉴定值进行鉴定,并对延迟收获后的稻谷碾磨品质、稻米外观品质及糊化温度、胶稠度、直链淀粉含量进行检测。2019年,利用PMS性状鉴定时间及鉴定值,对湖南省推广种植的132个水稻品种进行评价,筛选PMS水稻品种。通过设计孕穗-黄熟期干-湿交替水分管理对照,进行千粒重比较;应用PMS水稻品种开展千亩示范,进行产量及降镉效果检测。【结果】PMS性状评价体系具体为：倒伏的调查时间为成熟后第14天,鉴定值为稻秆与垂直倾斜角度小于45°;落粒性的调查时间为成熟后第7天,鉴定值为小于5.0%;穗发芽率调查时间为成熟后第0天,鉴定值为小于10.0%。2018—2019年共筛选到21个PMS水稻品种。淹水灌溉与干-湿交替灌溉处理间的千粒重差异不显著;千亩示范田中,处理间产量无明显差异;移栽后在孕穗-黄熟期进行淹水管理,稻米镉含量均低于0.20 mg·kg^-1,并显著低于干-湿交替灌溉管理。【结论】根据PMS性状评价体系,筛选获得的PMS水稻品种可经受长期淹水灌溉,成熟后延迟收获时间对产量、米质无明显影响。应用PMS水稻品种,在孕穗-黄熟期结合淹水灌溉,可实现镉中、轻度污染稻田安全生产。     

砷胁迫下磷用量对不同磷效率水稻产量、生物量以及P、As含量的影响

【目的】阐明磷肥用量以及水稻磷营养特性对砷污染水稻产量、生物量及其安全性的影响,探讨降低水稻砷污染的农艺措施。【方法】以2个耐低磷（磷高效吸收型品种99011和磷高效利用型品种580）和1个低磷敏感型水稻（99056）为材料,通过土培试验研究不同磷用量对中、高度砷污染土壤上水稻产量、生物量以及秸秆、颖壳和稻米P、As含量的影响。【结果】与无砷处理相比,50 mg•kg-1的砷略微增加水稻的生物量,但降低水稻产量,增施磷肥显著提高生物量和产量;100 mg•kg-1的砷显著降低水稻生物量和产量,增施磷肥显著提高生物量,但产量在磷用量为30 mg•kg-1时最高,磷用量为150 mg•kg-1时最低（为0）。砷污染土壤上,水稻不同部位As含量为秸秆>>颖壳>>糙米,且As含量随磷用量或砷浓度的增加而增加。在砷胁迫或者磷、砷双重胁迫下,同一处理的水稻产量、生物量以及秸秆、颖壳和糙米P含量均为99011＞580＞99056,3个品种之间差异显著,且磷用量越少、砷浓度越高,品种之间差异越大;秸秆、颖壳和糙米As含量为99056＞580＞99011,3个品种之间差异显著,且磷用量和（或）砷浓度越高,品种之间差异越大。在砷浓度≤50 mg•kg-1和磷用量≤30 mg•kg-1时,磷高效吸收型品种99011能够获得较高的产量,且稻米As含量低于国家食品安全标准。【结论】砷胁迫下,水稻产量及其As含量与品种磷营养特性以及施肥量密切相关。在中、轻度砷污染土壤上,可以通过选用磷高效吸收型水稻品种,并根据土壤磷丰缺程度适当减少磷肥用量等措施来保证水稻数量和质量安全。