氮肥对超级杂交籼稻灌浆特性和稻米品质的影响
作者单位：河南农业大学
学位级别：硕士
导师姓名：赵全志
授予年度：2019年
摘 要：自超级稻育种计划实施以来,超级杂交籼稻先后实现了百亩示范田平均亩产达700、800、900、1000、1067公斤/亩的产量突破,引领了我国超级稻的发展方向,为我国的粮食安全提供了有利的保障。随着产量潜力的提高,超级杂交籼稻的品质如何变化受到了普遍的关注。目前,以高氮投入为特征的水稻种植模式在提高产量的同时,对稻米品质也产生了不利的影响。此外,灌浆期作为水稻产量和品质形成的重要时期,其碳、氮代谢的最终产物—淀粉和蛋白质是影响稻米品质的关键因子,随着氮肥施用量的增加,超级杂交籼稻的灌浆特点以及其与稻米品质之间的关系也有待研究。本文选取具有不同产量潜力的超级杂交籼稻代表性品种:两优培九、Y两优1号、Y两优2号、Y两优900和湘两优900,设置N0:0kg/hm(对照)、N10:150kg/hm、N14:210kg/hm、N20:300kg/hm、N26:390kg/hm、N30:450kg/hm共六个氮肥处理,采用裂区设计,于2016年和2017年在信阳市平桥区试验基地开展试验,深入研究了不同施氮量下超级杂交籼稻籽粒灌浆特性和稻米品质的变化规律。主要结果如下:1、在灌浆类型上,超级杂交籼稻的籽粒相对充实度整体上呈“V型变化,属于异步灌浆型,其中大穗型品种Y两优2号的异步灌浆最为明显;强势粒灌浆启动快,时间早,籽粒重量在花后5天左右进入快速增长期,弱势粒灌浆启动慢,时间晚,籽粒重量在花后10天左右进入快速增长期。强势粒达到最大灌浆速率的时间早于弱势粒,但对实际产量的影响小于弱势粒。Y两优2号和Y两优900灌浆速度最快,粒重基本上在花后22天左右进入平台期,两优培九、Y两优1号和湘两优900的粒重在花后29天逐步进入平台期。达到最大灌浆速率的时间随着氮肥用量的增加整体后移,最大灌浆速率逐渐减小,灌浆曲线相对平缓,灌浆速率相对平稳,灌浆活跃期整体延长。随着氮肥用量的增加,强、弱势粒的灌浆速率在灌浆前期(花后20天以前)逐渐减小,灌浆后期(花后20天以后)逐渐增加。2、在加工品质上,Y两优2号、Y两优900和湘两优900的加工品质优于两优培九和Y两优1号;随着施氮量的增加,加工品质得到改善。以整精米率为衡量标准,两优培九和湘两优900的适宜施氮量分别是N20和N10水平上,Y两优1号、Y两优2号、Y两优900的适宜施氮量是210kg/hm。3、在外观品质上,两优培九和湘两优900的垩白度和垩白粒率明显高于Y两优1号、Y两优2号和Y两优900;随着氮肥用量的增加,垩白度和垩白粒率逐渐降低,降幅逐渐减小。在籽粒形状上,随着产量潜力的增加,五个品种的籽粒长度和长宽比呈先升高后降低的趋势,Y两优1号和Y两优2号的籽粒最细长;随着氮肥用量的增加,籽粒长宽比和长度呈现先增加后减少的趋势,在N20水平粒长最长;籽粒长度和长宽比与垩白呈负相关关系。以垩白度作为衡量外观品质的主要指标,超级杂交籼稻的适宜施氮量均集中在210kg/hm—300kg/hm水平。4、在食味品质上,两优培九和湘两优900的直链淀粉含量、消碱值和回复值高于Y两优2号、Y两优1号和Y两优900,最高黏度、崩解值低于Y两优2号、Y两优1号和Y两优900,食味品质较劣。随着施氮量的增加,最高黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度总体上有降低趋势,消碱值绝对值呈现先降低后增加的趋势,回复值变化相对较小。以消碱值作为衡量食味品质的主要指标,超级杂交籼稻的适宜施氮量均集中在150kg/hm—210kg/hm水平。5、在营养品质上,超级杂交籼稻的蛋白质含量由高到底依次是两优培九、Y两优1号、湘两优900、Y两优900和Y两优2号;必需氨基酸总含量由高到底依次是Y两优1号、湘两优900、Y两优2号、Y两优900和两优培九。总体上,两优培九的营养品质相对较差。蛋白质含量和必需氨基酸含量随着氮肥用量的增加呈增加趋势。以蛋白质含量和必需氨基酸总含量作为主要衡量指标,超级杂交籼稻的适宜施氮量在210kg/hm—300kg/hm水平。6、主成分分析表明,杂交籼稻在产量潜力增加的过程中,首先应该注重蒸煮品质和外观品质的改善,把消碱值和籽粒长宽比作为衡量稻米综合品质的主要指标,在此基础上,再考虑营养品质和加工品质的提高。但籽粒长宽比过高,也会对稻米的加工品质产生不利影响。7、相关分析表明,达到最大灌浆速率的时间和最大灌浆速率与实际产量之间呈正相关关系,其中弱势粒对产量的影响整体大于强势粒;达到最大灌浆速率的时间与整精米率、籽粒长宽比、蛋白质含量、必需氨基酸含量以及消碱值呈显著正相关关系,最大灌浆速率与整精米率、蛋白质含量、消碱值呈负相关关系,强势粒的最大灌浆速率与必需氨基酸含量呈负相关关系,弱势粒的最大灌浆速率与必需氨基酸呈正相关关系。基于以上研究结果,适量增施氮肥会使超级杂交籼稻,尤其是大穗型品种的强、弱势粒达到最
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