水稻生育中后期使用外源植酸对产量和米质的影响.pdf

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1、水稻生育中后期使用外源植酸对产量和米质的影响 张卫星 孙成效 闵捷 段彬伍 朱智伟 ( 中国水稻研究所,杭州 ;共同第一作者;通讯联系人,E m a i l:z w z h u c o m) E f f e c to fE x o g e n o u sP h y t i cA c i dA p p l i c a t i o no nR i c eG r a i nY i e l da n dQ u a l i t y D u r i n gM i da n dL a t eG r o w t hS t a g e ZHANGW e i x i n g , SUNC h e n g x i

2、a o ,M I NJ i e,DUANB i n w u,ZHUZ h i w e i (C h i n aN a t i o n a lR i c eR e s e a r c hI n s t i t u t e,H a n g z h o u ,C h i n a;T h e s e a u t h o r s c o n t r i b u t e de q u a l l y t o t h i sp a p e r;C o r r e s p o n d i n ga u t h o r,E m a i l:z w z h u c o m) Z HAN G W e i x i n

3、 g,S UNC h e n g x i a o,M i nJ i e,e ta l E f f e c to fe x o g e n o u sp h y t i ca c i da p p l i c a t i o no nr i c eg r a i ny i e l da n d q u a l i t yd u r i n gm i da n d l a t eg r o w t hs t a g e C h i nJR i c eS c i, , () : A b s t r a c t:T h ee f f e c to fe x o g e n o u sp h y t i

4、 ca c i da p p l i c a t i o no nr i c eg r a i ny i e l da n dq u a l i t yw a si n v e s t i g a t e db yf o l i a r s p r a y i n ga t s i xc o n c e n t r a t i o n sd u r i n gm i da n d l a t eg r o w t hs t a g e sw i t ht h eh y b r i dr i c eZ h o n g z h e y o ua sm a t e r i a l T h e r e

5、 s u l t ss h o w e dt h a t r i c eg r a i ny i e l dp e rp l a n t i n c r e a s e db y u n d e r f o l i a rs p r a y i n go fp h y t i ca c i da tv a r i o u s c o n c e n t r a t i o n s,e c o n o m i cc o e f f i c i e n ta n dp l a n th e i g h t i n c r e a s e d,b u tp a n i c l el e n g t

6、hs h o r t e n e d,d r ym a t t e rw e i g h t so f m a i no r g a n sp e rp l a n ta tm a t u r ep e r i o dd r o p p e d,m o r e o v e r,q u a l i t yt r a i t ss u c ha sb r o w na n dh e a dm i l l e dr i c er a t e, g r a i nc h a l k i n e s s i n c r e a s e d,b u tm i l l e dr i c ey i e l d

7、,r i c es t a r c ha l k a l id i g e s t i o nv a l u ea n dg e lc o n s i s t e n c yd e s c e n d e d,t h e c o n t e n t so f a m y l o s ea n dp r o t e i nv a r i e dd i s c r e p a n t l y H o w e v e r,t h ee f f e c to fe x o g e n o u sp h y t i ca c i ds p r a y i n gw a sn o t c o n c e

8、n t r a t i o n r e l a t e db u ta p p l i c a t i o ns t a g e r e l a t e d o ns e e ds e t t i n gr a t e, g r a i n w e i g h t,d r y m a t t e r w e i g h t, e c o n o m i cc o e f f i c i e n t,h e a d m i l l e da n db r o w nr i c er a t e s,g r a i nc h a l k i n e s s,r i c es t a r c ha

9、l k a l id i g e s t i o nv a l u e,p r o t e i n c o n t e n t e t c T h er e s u l t s i n d i c a t e d t h a t f o l i a r s p r a y i n go f p h y t i c a c i da t c o n c e n t r a t i o no f c o n t r i b u t e d t o t h e i m p r o v e m e n to f r i c eg r a i ny i e l da n dq u a l i t ya

10、t t h e f u l lh e a d i n go r t h eg r a i nf i l l i n gs t a g e s K e yw o r d s:r i c e;g r a i ny i e l df o r m a t i o n;r i c eq u a l i t y;p h y t i ca c i d 张卫星, 孙成效, 闵捷,等水稻生育中后期使用外源植酸对产量和米质的影响中国水稻科学, , () : 摘 要:以杂交稻组合中浙优号为材料, 设个时期、种浓度的植酸溶液叶面喷施, 研究了外源植酸对水稻产量及品质性 状的影响.结果表明, 喷施不同浓度外源植酸比对照

11、增加籽粒产量, 经济系数提高, 株高增加, 穗长缩短, 成熟 期干物质量有所下降, 整精米率、 糙米率和垩白增加, 精米率、 碱消值和胶稠度有所降低, 直链淀粉和蛋白质含量有升有降. 植酸叶面喷施的浓度效应并不明显, 不同生育期喷施所产生的反应存在差异.齐穗期喷施显著增加结实率和实粒数, 灌浆 期喷施显著提高千粒重; 各时期喷施均提高经济系数; 始穗期喷施增加株高, 孕穗期和始穗期喷施缩短穗长; 孕穗期喷施明 显提高整精米率、 碱消值、 直链淀粉和蛋白质的含量, 但同时也增加垩白.齐穗期和灌浆期喷施较低浓度( ) 的 植酸有利于增加产量和改善品质. 关键词:水稻;产量形成;稻米品质;植酸 中图

12、分类号:Q ;S 文献标识码:A 文章编号: ( ) 植酸作为磷的主要储存形式, 广泛存在于植物 体内, 尤其在稻、 麦等禾谷类作物种子中, 植酸形态 的磷占植株总磷量的 .由于植酸具 有特殊的肌醇六磷酸酯结构, 不仅能提供无机磷和 供应能量, 而且易与Z n、C a、 M g 、 C u、F e、M n等元素 及蛋白质形成复合物得以积累, 在植酸酶作用下分 解得以释放, 既调控许多以金属离子作辅因子的酶 活性, 还参与细胞内的信号转导、AT P合成、D NA 损伤修复、R NA转运等过程, 对种子萌发和生长发 育等代谢过程起着重要的作用 .近年来, 有研究 指出 , 植酸与矿质元素形成植酸盐

13、降低其生物有 效性, 不易被单胃动物充分吸收而造成营养流失、 磷 素浪费和环境富营养化等问题, 提出了通过育种、 栽 培等途径降低种子中植酸含量, 以改善营养品质、 提 收稿日期: ;修改稿收到日期: . 基金项目:国家自然科学基金资助项目( ) ; 浙江省自然科学基金资助项目(Y ) ; 中央级公益性科研院所基本科研业务 费专项(C N R R I R G ) ; 浙江省分析测试基金资助项目( C ) . 中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i) , , ( ) : h t t p: / /w w w r i c e s c i c n D O I: /j i s s n 高

14、磷素利用和保护生态环境 .但低植酸品种的 农艺 性 状 变 差, 粒 重 不 足, 空 秕 率 高,产 量 下 降 , .因此, 植酸含量过低对植株生长发育不 利.植酸主要是在籽粒灌浆过程中合成并以植酸盐 形式积累, 显然与产量和品质密切相关, 是具有重要 生理功能的内源物质 .籽粒充实度好的水稻品 种, 种子植酸含量一般较高 .就外源植酸影响水 稻植株生长和产量形成的研究目前还不多, 影响稻 米品质的报道也较少 . 本研究以杂交稻中浙优号为材料, 设置个 时期、 种浓度的植酸溶液进行叶面喷施, 研究了水 稻生长中后期使用不同浓度外源植酸对水稻生长、 产量和品质形成的影响, 旨在明确外源植酸生

15、理效 应及其使用浓度和适宜时期, 为进一步验证植酸调 控水稻产量和品质形成的机理提供参考依据. 材料与方法 试验设计 试验于 年 月在浙江省富阳市三联 村进行.试验田土壤 p H 值 , 有机质含量 g / k g, 全氮 g/ k g, 全磷 g/ k g, 全钾 g / k g, 碱解氮 m g/ k g, 有效磷 m g/ k g, 速 效钾 m g / k g . 以中国水稻研究所选育的优质杂交籼稻中浙优 号为材料.该品种适于长江流域作单季稻, 是农 业部公布的主导品种和浙江省应用面积最大的品种 之一.以上海化学试剂厂生产的 植酸溶液配 制成不同浓度的溶液进行叶面喷施( 均按 k g/

16、 m 折算成各处理的小区用量, 并选择晴天上午 : : 喷施) .按照裂区试验设计, 喷施时期 为主区, 浓度为副区.在孕穗期( B , 破口前) 、 始穗 期( B , 出穗) 、 齐穗期(B , 出穗) 、 灌浆期 ( B , 花后 d) 分别喷施浓度为(P A , 清水对 照) 、 (P A ) 、(P A ) 、(P A ) 、 ( P A ) 、(P A ) 的植酸溶液.共 个处理, 次重复, 小区面积m .湿润育秧, 月 日播种, 月 日移栽, 单本手插, 行株距 c m c m, 密 度 万 穴/ m .氮 肥 施 尿 素 k g / m , 其中基施 k g / m , 栽后

17、d施蘖肥 k g/ m , 栽后 d施穗肥 k g / m ; 磷 肥施过磷酸钙 k g / m , 全作基肥; 钾肥施氯 化钾 k g / m , 基肥和分蘖肥各 .各处 理的田间各项操作( 播种、 插秧、 施肥、 喷药、 除草等) 在同一天内完成. 测定项目 成熟期测量株高和穗长( 每小区 穴) , 分别取 穴植株, 按茎鞘、 叶、 穗装袋烘干测定各处理干物 量和单株生物量; 收获时调查有效穗数( 每小区 穴) 和取样考种( 每小区穴) , 测定总粒数、 结实率、 千粒重、 籽粒产量和经济系数; 收获后每小区留存 k g 稻谷, 按农业部部颁标准“NY 米质测定方 法” 测定品质指标. 统

18、计分析 试验数据采用E x c e l( 国家统计局专用版) 和 S A S( 国际通用 版) 软件进行统计分析. 结果与分析 外源植酸对水稻籽粒产量及其构成因素的影 响 方差分析显示( 表) , 不同喷施时期间籽粒产 量和实粒数、 结实率、 千粒重差异达极显著水平; 不 同喷施浓度间实粒数、 结实率和有效穗数、 千粒重差 异也达到显著或极显著, 而喷施时期和浓度的互作 方差仅千粒重达到了极显著水平.由此可见, 在水 稻生长中后期使用外源植酸对千粒重和结实率有较 大影响, 最终导致实粒数和籽粒产量有明显差异. 从喷施时期来看, 齐穗期喷施外源植酸产量较 高, 其次是灌浆期和始穗期, 孕穗期则较

19、低; 齐穗期 喷施结实率和每穗实粒数显著增加, 千粒重虽显著 低于灌浆期喷施, 但最终产量仍为最高; 孕穗期喷施 千粒重虽明显提高, 但仍不足以弥补因结实率和每 穗实粒数显著减少而造成的产量损失, 最终产量最 低; 灌浆期喷施千粒重明显增加, 有利于产量提高. 从喷施浓度来看, 生育中后期喷施外源植酸有 一定增产效果, 增幅在 之 间, 平 均 , 以喷施浓度为 增幅较大, 其次是 和 , 而的浓度增幅较小, 这与其每穗粒 数和结实率显著减少有关.不同浓度处理的单株有 效穗数较对照明显增加, 这可能与孕穗至齐穗期喷 施后成穗率提高有关. 以上的浓度有降低粒 重的趋势, 结实率和实粒数也有所下降

20、. 进一步分析同一时期不同浓度处理的产量差异 ( 图) , 孕穗期喷施外源植酸, 浓度为 和 的产量较高, 均高于对照, 的浓度与对照持 平, 而浓度为 和的产量明显低于对照; 始穗期喷施不同浓度外源植酸的产量均高于对照, 中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i) 第 卷第期( 年 月) 表 外源植酸对水稻籽粒产量及其构成因素的影响 T a b l e E f f e c t o f e x o g e n o u sp h y t i ca c i ds p r a y i n go nr i c eg r a i ny i e l da n d i t s c o m p

21、o n e n t s 处理 T r e a t m e n t 有效穗数 E f f e c t i v e p a n i c l en u m b e r p e rp l a n t 总粒数 T o t a lg r a i n n u m b e r p e rp a n i c l e 实粒数 F i l l e dg r a i nn u m b e r p e rp a n i c l e 结实率 S e e ds e t t i n g r a t e/ 千粒重 g r a i n w e i g h t/g 产量 G r a i ny i e l d p e rp l a

22、n t/g 喷施时期S p r a y i n gd a t e(B) 孕穗期B o o t i n gd a t e a a b b a b b 始穗期H e a d i n gd a t e a a a a c a b 齐穗期F u l lh e a d i n gd a t e a a a a b c a 灌浆期F i l l i n gd a t e a a a a a a 喷施浓度S p r a y i n gc o n c e n t r a t i o n(P A) c a a a a a a a b b c a b a a b c a b a b a a a a b c b a

23、 a a b a b a b a b b a a b a a b a b b a F值Fv a l u eB P A BP A 数据后跟不同小写字母表示不同喷施时期或浓度之间差异显著. ,表示处理间差异或互作达显著或极显著.下同. V a l u e s f o l l o w e db yd i f f e r e n t s m a l l l e t t e r sm e a ns i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e ns p r a y i n gd a t e so rc o n c e n t r a t i o n

24、sa t l e v e l ,m e a n s i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e nt r e a t m e n t so r t h e i r i n t e r a c t i o na t o r l e v e l s T h es a m ea s i nt a b l e sb e l o w 以浓度为 的增幅最大; 齐穗期喷施不同浓度 的外源植酸均较对照增产, 表现随浓度的增加, 产量 提高; 灌浆期喷施外源植酸, 除 浓度的产量低 于对照外( 主要是结实率和实粒数的减少导致产量 降低) , 其他处理均高于

25、对照, 以 和 的 浓度增幅较大. 外源植酸对水稻植株形态及物质积累量的影 响 外源植酸对水稻株高和穗长的影响 由表可以看出, 齐穗期和灌浆期喷施植酸植 株较高, 其次是孕穗期和始穗期, 但处理间差异不显 著 ( F ) . 喷施不同浓度外源植酸后, 植株总 图中不同小写字母表示同一生育期不同植酸浓度间差异显著. D i f f e r e n t s m a l l l e t t e r s i nt h e f i g u r em e a ns i g n i f i c a n td i f f e r e n c eo f r i c eg r a i ny i e l db e

26、t w e e nd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n sa t t h es a m es p r a y i n gd a t ea t l e v e l 图 水稻不同时期喷施外源植酸的籽粒产量差异 F i g R i c eg r a i ny i e l dw i t hp h y t i ca c i da p p l i c a t i o na td i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n sd u r i n gd i f f e r e n t g r o w t hs t a g

27、 e s 张卫星等:水稻生育中后期使用外源植酸对产量和米质的影响 表 水稻不同生育期喷施不同浓度外源植酸对株高和穗长的影响 T a b l e P l a n th e i g h t a n dp a n i c l e l e n g t ha s a f f e c t e db yp h y t i ca c i ds p r a y i n ga td i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n sd u r i n gd i f f e r e n t r i c eg r o w t hs t a g e s 性状 T r a i t 喷施

28、浓度 C o n c e n t r a t i o n/ 孕穗期 B o o t i n gd a t e 始穗期 H e a d i n gd a t e 齐穗期 F u l lh e a d i n gd a t e 灌浆期 F i l l i n gd a t e 平均 A v e r a g e 株高P l a n th e i g h t/c m a a a b a a b a a b a a a a a b a a b a a b a a b a b a a a b a a a a 穗长P a n i c l e l e n g t h/c m a b a b a b a a b

29、 b b a b a c a b b a b a b c b b b a c b b a b a b c a a a a a 数据后跟不同小写字母表示不同喷施时期或浓度之间差异显著. W i t h i nac o l u mv a l u e s f o l l o w e db yd i f f e r e n t s m a l l l e t t e r sm e a ns i g n i f i c a n td i f f e r e n c ea t l e v e l 体上有增高趋势, 株高平均增加 , 以 浓度增幅较大, 但浓度间差异也不显著(F ) .从同一生育期不同浓度植

30、酸处理对株高影 响来看, 效果不同.孕穗期喷施, 浓度 植酸处 理株高略高于对照, 喷施 植酸处理株高虽低 于对照, 但差异不显著, 而其余个浓度处理株高均 显著低于对照; 始穗期喷施不同浓度外源植酸, 株高 均高于 对 照, 但 浓 度 间 差 异 不 显 著; 除 齐 穗 期 的 浓度和灌浆期的 浓度处理外, 这两个 时期其他浓度处理的株高均比对照高. 喷施不同浓度植酸, 穗长差异达极显著( F ) , 而不同喷施时期间( F ) 和喷施浓度 与时期的互作效应( F ) 均未达显著水平.可 见, 喷施不同浓度外源植酸对穗长有一定影响( 表 ) , 和 的浓度处理穗长较对照显著缩 短, 和

31、的浓度处理也比对照缩短 左右, 而 的浓度处理比对照略有增加.从同 一时期不同浓度的穗长差异来看, 影响也有所不同, 始穗期前 喷 施 的 影 响 较 明 显.在 孕 穗 期 浓 度 为 、 、 和 的处理穗长分别较对 照缩短 、 、 、 , 始穗期喷施相 应缩短 、 、 、 ; 齐穗期喷施, 除 的浓度处理外, 其他浓度均比对照增加; 灌浆 期喷施, 除 的浓度处理外, 其他浓度处理均比 对照缩短. 外源植酸对水稻植株物质积累及转化效率 的影响 方差分析显示( 表) , 不同生育期喷施, 生物产 量和穗质量差异达极显著水平, 不同喷施浓度间生 物产量、 茎鞘质量和叶质量也达显著或极显著差异,

32、 但喷施浓度与时期的互作效应均未达显著水平.由 此可见, 外源植酸对水稻成熟期干物质积累与分配 有较大影响, 各器官干质量和单株生物量均随喷施 时期的推迟而增加, 随喷施浓度的升高而有不同程 度下降.其中, 和 的差异浓度降幅较 大, 单株生物量、 茎鞘质量、 叶质量和穗质量分别比 对照降低 、 、 、 和 、 、 、 ; 而浓度为 的处理仅分 别降低 、 、 、 .孕穗期除喷施 的植酸外, 其余各处理单株生物量均低于对 照; 始穗期喷施单株生物量均低于对照, 以上 的浓度更明显; 齐穗期和灌浆期喷施, 除 以上 的浓度外, 单株生物量也都低于对照.经济系数反 映了干物质积累的转化效率.由图可

33、以看出, 各 时期喷施外源植酸后经济系数升高.孕穗期喷施, 除浓度为 的处理经济系数略低于对照外, 其 他处理均高于对照, 以 和 的浓度增幅 较大; 始穗期和齐穗期喷施, 经济系数均明显高于对 照, 始穗期 的浓度和齐穗期 的浓度则 更明显; 灌 浆 期 喷 施, 经 济 系 数 也 有 所 提 高, 以 的浓度升幅最大. 外源植酸对稻米品质性状的影响 外源植酸对稻米加工和外观品质的影响 由表可看出, 不同喷施时期之间, 整精米率、 粒长、 糙米率、 垩白米率和垩白度均有较大差异, 而 精米率和长宽比差异不大.孕穗期喷施植酸处理整 精米率显著高于其他生育期喷施, 垩白粒率和垩白 度也明显增加

34、; 齐穗期喷施, 粒长、 垩白粒率和垩白 中国水稻科学(C h i nJR i c eS c i) 第 卷第期( 年 月) 表 外源植酸对水稻成熟期物质积累的影响 T a b l e E f f e c t o fp h y t i ca c i ds p r a y i n go nr i c ed r ym a t t e rw e i g h t o fd i f f e r e n t o r g a n s a tm a t u r i t ys t a g e 处理 T r e a t m e n t 茎鞘质量 C u l ma n ds h e a t h w e i g h t

35、p e rp l a n t/g 叶质量 L e a fw e i g h t p e rp l a n t/g 穗质量 P a n i c l ew e i g h t p e rp l a n t/g 生物产量 B i o m a s sy i e l d p e rp l a n t/g 喷施时期S p r a y i n gd a t e(B) 孕穗期B o o t i n gd a t e a a b b 始穗期H e a d i n gd a t e a a a b a b 齐穗期F u l lh e a d i n gd a t e a a a a 灌浆期F i l l i n

36、gd a t e a a a a 喷施浓度S p r a y i n gc o n c e n t r a t i o n(P A) a a a a c a b c a b b a b a b a b a b b c a b c b b a b c a b a b a b b c a b a b F值Fv a l u eB P A BP A 度明显低于其他生育期喷施, 而糙米率却显著高于 灌浆期喷施; 灌浆期喷施植酸处理垩白粒率和垩白 度也明显降低.不同植酸浓度处理, 精米率和粒长 差异较大, 以上浓度处理精米率显著低于对 照, 浓度为 和植酸处理的粒长明显长于 对照; 各浓度处理的垩白粒率和

37、垩白度明显高于对 照, 整精米率和糙米率也有增加趋势. 外源植酸对稻米蒸煮食味及营养品质的影 响 由表可以看出, 碱消值、 直链淀粉和蛋白质的 含量表现为随植酸喷施时期的推迟而降低, 胶稠度 却有增加趋势; 灌浆期和孕穗期喷施植酸的质量指 数、 品质等级高于齐穗期和始穗期喷施.不同植酸 浓度处理, 碱消值除 的浓度与对照相当外, 其 他浓度处理均较对照明显下降; 胶稠度除 的 浓度略高于对照外, 其余均低于对照; 直链淀粉含量 除 以上的浓度低于对照外, 其他个浓度处理 均略高于对照; 蛋白质含量除 浓度处理显著 增加外, 其余处理间差异不显著; 不同浓度处理的质 量指数低于对照, 而品质等级略有提高, 以 的浓度处理最为明显. 图 水稻不同生育期喷施外源植酸的经济系数 F i g R i c e e c o n o m i cc o e f f i c i e n t s a s a f f e c t e db yp h y t i ca c