大气CO_(2)浓度增高对不同水稻品种稻米品质的影响

大气CO_(2)浓度升高导致全球变暖,同时亦对作物生长发育产生深刻影响。作为光合作用的底物,大气CO_(2)的浓度升高增加水稻产量,但对稻米品质的影响及其品种间差异的研究相对较少且存在分歧。本研究利用稻田FACE(free air CO_(2)enrichment)技术平台,以8个水稻品种为材料,设背景CO_(2)浓度(Ambient)和高CO_(2)浓度(增200μmol·mol^(-1),FACE)两个水平,研究大气CO_(2)浓度升高对稻米加工品质、外观品质、食味品质以及部分营养品质的影响及其种间差异。本研究所有测定的品质性状供试品种间均存在显著或极显著差异。与Ambient相比,FACE处理下水稻糙米率、精米率和整精米率略降,但单位面积糙米、精米和整精米产量平均分别极显著增加23.7%、23.5%和20.9%。FACE处理对整精米长度、宽度和长宽比影响较小,但使整精米垩白率和垩白度平均分别增加18.6%和31.8%,均达极显著水平。FACE处理使所有品种稻米直链淀粉含量和胶稠度平均分别下降6.5%和3.1%,但均未达显著水平。从淀粉RVA谱看,FACE处理使所有品种峰值黏度、崩解值平均增加1.3%、6.9%,使热浆黏度、冷胶黏度、消减值分别下降2.2%、5.1%和65.6%,其中消减值达显著水平。FACE处理使所有品种整精米植酸含量平均增加5.3%,而蛋白质含量平均减少9.9%,均达显著水平。不同品种稻米品质性状对高CO_(2)浓度的响应方向和程度存在一定差异,其中FACE处理与品种对整精米长度、垩白率、垩白度、峰值黏度、热浆黏度和最终黏度存在显著的互作效应。以上数据表明,大气CO_(2)浓度升高使水稻产量大幅增加,稻米加工、外观和营养品质呈变劣趋势,但适口性可能变优,稻米品质对大气CO_(2)浓度增高的响应存在不同程度的品种差异。

叶面施锌对不同水稻品种稻米锌营养的影响及其机理

研究水稻灌浆早期叶面施锌对稻米锌浓度及其生物有效性的影响及其与叶片气孔特征的关系,旨在为稻作生产上生物强化策略的制订提供参考依据。2016—2017年在土培条件下,以6个水稻品种为供试材料,于抽穗期、抽穗后6d和12d叶面喷施0.2%ZnSO4共3次,以喷施等量清水为对照,抽穗灌浆期测定剑叶气孔导度和气孔结构,成熟期测定产量性状、糙米锌浓度、植酸浓度和植酸与锌的摩尔比。结果表明,尽管叶面施锌对水稻籽粒产量无显著影响,但显著改变稻米的锌含量水平。与对照相比,锌处理使两年所有品种糙米锌浓度平均增加27.9%(P<0.01)。锌处理对各品种糙米植酸浓度没有影响,但使植酸与锌摩尔比平均下降23.4%(P<0.01)。灌浆期叶面施锌对糙米锌浓度、植酸与锌摩尔比的影响因品种而异,表现在锌处理与品种间存在明显的互作效应,其中3个低锌水稻品种的响应明显大于3个高锌水稻品种。相关分析表明,叶面施锌导致糙米锌浓度的增幅与灌浆早期气孔导度呈显著正相关,但与气孔长度和密度相关不密切。水稻灌浆初期叶面施锌可大幅增加糙米锌浓度及其生物有效性,增幅因品种不同而异;水稻本身锌水平低,叶片气孔导度大均有利于叶面锌肥的吸收。

高CO_(2)浓度和叶面施锌对稻米锌营养的影响

水稻是全球半数以上人口的主食,增加稻米中的锌营养水平对解决人类锌缺乏至关重要。依托稻田FACE(Free Air CO_(2) Enrichment)平台,采用9个现代品种为供试材料,CO_(2)处理设置环境CO2浓度(Ambient)和高CO2浓度(增200μmol·mol-1)两个水平,锌处理设置对照(不施锌)和叶面施锌(灌浆前期喷施0.2%ZnSO_(4))处理,研究水稻糙米产量、锌浓度、锌有效性以及锌肥利用率对CO2和锌处理的响应及其品种间差异。结果表明,与Ambient相比,高CO_(2)浓度使所有品种糙米产量平均增加15.7%,但对糙米锌浓度、植酸浓度及植酸与锌摩尔比均无显著影响,不同品种和不同锌处理条件下趋势均一致;高CO_(2)浓度下扬稻6号和隆两优1988糙米籽粒锌肥利用率显著降低,而其他品种无显著变化。花后叶面施锌对糙米产量及植酸浓度无显著影响,但使糙米锌浓度平均增加37.3%,植酸与锌摩尔比平均降低29.1%,不同品种间响应幅度存在显著差异。以上数据说明,在环境CO_(2)浓度和CO_(2)浓度升高两种情形下,水稻花后叶面喷施锌肥均可显著改善稻米的锌营养水平,幅度因品种而异,而高CO_(2)浓度使部分籼稻品种的锌肥利用率显著下降。

阴晴天条件下高CO_2浓度对杂交稻光合作用影响的FACE研究

光和二氧化碳(CO_2)是绿色植物光合作用的两个基本条件.为了明确不同光照条件下,高CO_2浓度对不同杂交水稻光合特性的影响,2017年利用稻田大型FACE平台,以‘Y两优900’和‘甬优538’为供试材料,设置环境CO_2和高CO_2浓度(增200μmol·mol^(-1))两个水平,分别在拔节期和灌浆期同时测定阴、晴天气条件下顶部全展叶光合特性参数.结果表明:高CO_2浓度使不同天气情况下两品种叶片的净同化率(P_n)均呈增加趋势,其中晴天条件下的增幅(31%)大于阴天(25%),拔节期的增幅(37%)大于灌浆期(21%),CO_2与天气、CO_2与生育期均存在显著的互作效应.叶片水分利用效率(WUE)对高CO_2浓度的响应趋势与P_n一致.高CO_2浓度环境下叶片气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)均呈下降趋势,晴天条件下的降幅略大于阴天.与晴天相比,阴天条件下叶片P_n、g_s、T_r、WUE和L_s平均分别下降41%、18%、41%、26%和27%,差异均达显著或极显著水平.相关分析表明,晴天P_n、g_s、T_r均与阴天时的参数呈极显著正相关关系.表明阴天使水稻生育中、后期叶片光合参数及其对高CO_2浓度的响应均大幅降低,且两品种表现一致.评估未来水稻产量潜力需要考虑天气条件.