结实期干—湿交替灌溉对水稻产量和品质的影响及其生理机制

论文摘要

水资源短缺是我国的一个严重问题。水稻是我国重要的粮食作物,也是农业用水的第一大户。水稻结实期是粒重和稻米品质形成的关键时期,研究水稻结实期高产优质节水灌溉技术,对发展节水农业,夺取粮食丰产有重大意义。本研究以代表性品种为材料,研究了结实期不同灌溉方式对水稻产量和品质的影响及其生理机制。主要结果如下：1、以超级稻品种两优培九为材料,种植于土培池,自抽穗至成熟设置两种灌溉方式处理：常规水层灌溉（CI）和轻干-湿交替灌溉（WMD,由浅水层自然落干至土壤水势为-25kPa时复水）,测定了强、弱势粒的灌浆速率、蔗糖-淀粉代谢途径关键酶[蔗糖合酶（SuS,EC2.4.1.13）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGP,EC2.7.7.27）、淀粉合酶（StS,EC2.4.1.21）、淀粉分枝酶或Q酶（SBE,EC2.4.1.18）]活性和脱落酸（ABA）含量。结果表明,与常规水层灌溉相比,结实期轻干-湿交替灌溉显著增加了弱势粒的灌浆速率,显著增强了SuS、AGP、StS和SBE活性,提高了ABA含量；结实期轻干-湿交替灌溉对强势粒灌浆速率、蔗糖-淀粉代谢途径关键酶（SuS、AGP、StS和SBE）活性和ABA含量无显著影响。籽粒灌浆速率与SuS、AGP、StS和SBE活性呈极显著正相关。籽粒ABA含量蔗糖-淀粉代谢途径关键酶（SuS、AGP、StS和SBE）活性及灌浆速率呈极显著正相关。在灌浆初期喷施低浓度ABA,显著增加了籽粒ABA含量、蔗糖-淀粉代谢途径关键酶（SuS、AGP、StS和SBE）活性和粒重,喷施ABA合成抑制剂氟草酮,结果则相反。说明结实期轻干-湿交替灌溉通过增强弱势粒SuS、AGP、StS和SBE活性,促进籽粒灌浆,ABA起重要调控作用。2、以籼稻扬稻6号和粳稻扬粳4038为材料,分别种植于土培池和盆钵。在结实期设置3种灌溉方式：保持水层（对照）、轻干-湿交替灌溉（由浅水层自然落干至土壤水势为-25kPa时复水）和重干-湿交替灌溉（由浅水层自然落干至土壤水势为—50kPa时复水）。观察了干-湿交替灌溉对产量和品质的影响并分析了其原因。与对照相比,轻干-湿交替灌溉增加了结实率和粒重；提高了稻米出糙率、精米率和整精米率,降低了垩白粒率,垩白大小和垩白度；提高了米粉的胶稠度,最高粘度和崩解值,减小了热浆粘度、最终粘度和消减值。重干-湿交替灌溉的结果则相反。轻干-湿交替灌溉增加了精米中清蛋白和谷蛋白含量,降低了醇溶蛋白含量；重干-湿交替灌溉增加了清蛋白含量,降低了球蛋白含量。轻-干湿交替灌溉提高了籽粒游离多胺（腐胺、亚精胺、精胺）的含量,降低了籽粒乙烯释放速率。重干-湿交替灌溉则减小了灌浆速率、降低了游离多按含量、增加了乙烯释放速率。轻-干湿交替灌溉提高了地上和地下部干物质重、叶绿素含量（SPAD值）、光合速率、粒叶比和根系氧化力。重干—湿交替灌溉则对水稻生长有不利影响。以上结果说明,结实期轻干-湿交替灌溉可以增加水稻产量并改善稻米品质；在轻干-湿交替灌溉条件下籽粒蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性的增强、ABA和多胺含量增加、乙烯浓度降低以及根-冠生长协调是产量提高和品质改善的重要生理基础。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 0 引言
• 1 水稻灌溉研究的背景、现状与存在问题
• 1.1 水稻灌溉研究的背景
• 1.2 水稻灌溉技术的研究进展
• 1.2.1 水稻灌溉技术中干-湿交替灌溉的研究进展
• 1.2.2 农艺与生理效应
• 1.2.3 田间生态效应
• 1.3 研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 试验一 结实期干-湿交替灌溉对籽粒灌浆的影响及其生理机制
• 2.1.1 材料与栽培概况
• 2.1.2 处理设置
• 2.1.3 测定项目与方法
• 2.1.4 化学调控处理
• 2.2 试验二 结实期干-湿交替灌溉对产量和品质的影响及其原因
• 2.2.1 材料与栽培概况
• 2.2.2 处理设置
• 2.2.3 取样与测定
• 2.3 数据处理
• 3 结果与分析
• 3.1 结实期干-湿交替灌溉对籽粒灌浆的影响及其生理机制
• 3.1.1 土壤和叶片水势
• 3.1.2 籽粒灌浆速率和产量
• 3.1.3 籽粒中酶活性变化
• 3.1.4 籽粒ABA含量变化
• 3.1.5 化学调控的影响
• 3.2 结实期干-湿交替灌溉对产量和品质的影响及其原因
• 3.2.1 产量及其构成因素
• 3.2.2 稻米品质
• 3.2.3 籽粒中多胺含量和乙烯释放速率
• 3.2.4 根-冠特征
• 4 讨论与结论
• 4.1 讨论
• 4.1.1 关于干-湿交替灌溉对产量和品质的影响
• 4.1.2 关于轻干-湿交替灌溉提高产量和品质的生理机制
• 4.2 结论
• 4.2.1 本研究主要结论
• 4.2.2 本研究的创新点
• 4.2.3 本研究存在的问题
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢