施氮对不同食味品质水稻根系生长及分泌有机酸的影响

doi:10.11686/cyxb2024142

摘要/Abstract

摘要：

氮肥施用对水稻生长发育及品质形成具有重要影响，为明确施氮对不同食味品质水稻根系生长及分泌有机酸的影响，以郑稻C42（优质食味）和徐稻3号（一般食味）为供试品种进行盆栽试验，设置4个氮肥施用量，分别为0、120、240、360 kg·hm^-2（以N₀、N₁₂₀、N₂₄₀、N₃₆₀表示），测定水稻根长、根表面积、根系氧化力、根系伤流量、根系伤流液中玉米素和玉米素核苷（Z+ZR）含量、脱落酸含量（ABA）、有机酸总量，为优质食味稻米栽培提供参考。结果表明：随着施氮量的增加，水稻根表面积、根系氧化力、Z+ZR含量、有机酸总量先增加后降低，两品种在N₂₄₀处各指标达到最高值。与不施氮肥相比，抽穗期徐稻3号在N₂₄₀时上述指标分别增加了148.0%、48.5%、16.0%与86.5%，郑稻C42在N₂₄₀时分别增加了103.7%、72.5%、17.8%与98.0%。ABA含量随施氮量增加先降低后增加，在N₂₄₀处达到最低值。不同食味品种间比较发现，郑稻C42的根系氧化力、根系伤流量、根系伤流液中Z+ZR含量和有机酸总量高于徐稻3号，平均增加40.7%、74.7%、9.7%和34.1%。郑稻C42的根长、根表面积均小于徐稻3号。相关分析可知，根表面积、根系氧化力、根系伤流量、根系伤流液中Z+ZR含量和有机酸总量与直链淀粉含量呈显著或极显著负相关，而与胶稠度呈显著或极显著正相关；幼穗分化始期根系伤流液中ABA含量与直链淀粉含量呈极显著正相关，而与胶稠度呈极显著负相关。综上，N₂₄₀下不同食味品种根系生长及分泌功能较强。优质食味郑稻C42的根长、根表面积较小，而根系生理活性及根系伤流液中Z+ZR含量与有机酸总量较高。研究结果可以为不同食味水稻栽培及氮肥管理提供理论依据。

关键词: 水稻, 食味品质, 施氮量, 根系生长, 根系分泌

Abstract:

The application of nitrogen fertilizer affects the growth， yield， and quality of rice （Oryza sativa）. The aim of this study was to determine the effects of different nitrogen application rates on root growth and organic acid secretion in two rice varieties with different eating quality. A pot experiment was conducted with the rice varieties ‘Zhengdao C42’ （high flavor quality） and ‘Xudao 3’ （medium flavor quality）. The experiment was established with a control and three nitrogen fertilization treatments： 0 （N₀）， 120 （N₁₂₀）， 240 （N₂₄₀）， and 360 （N₂₄₀） kg N·ha^-1. The rice plants were analyzed to determine root length， root surface area， root oxidation activity， root exudation， the contents of zeatin and zeatin riboside （Z+ZR）， and abscisic acid （ABA）， and total organic acids in root exudates. The results showed that the root surface area， root oxidation activity， Z+ZR contents， and total organic acids in root exudates showed trends of initially increasing and then decreasing as the rate of nitrogen fertilizer application was increased. In both rice varieties， the maximum values of all measured indexes were in the N₂₄₀ treatment. The root surface area， root oxidation activity， Z+ZR content， and total organic acids in root exudates were increased by 148.0%， 48.5%， 16.0%， and 86.5%， respectively， in Xudao 3 in the N₂₄₀treatment at the heading stage； and by 103.7%， 72.5%， 17.8%， and 98.0%， respectively， in Zhengdao C42 in the N₂₄₀ treatment at the heading stage， compared with their respective controls at the same stage. The ABA content first decreased and then increased as the nitrogen application rate increased， and was lowest in the N₂₄₀ treatment. Comparisons of the two varieties showed that the root oxidation activity， root exudation， Z+ZR content， and total organic acids in root exudates were 40.7%， 74.7%， 9.7%， and 34.1% higher， respectively， in Zhengdao C42 than in Xudao 3. The root length and root surface area were lower in Zhengdao C42 than in Xudao 3. The root surface area， root oxidation activity， root exudation， Z+ZR content， and total organic acid content in exudates showed significant or extremely significant negative correlations with amylose content， and significant or extremely significant positive correlations with gel consistency. The ABA content in root exudates showed an extremely significant positive correlation with amylose content， but a negative correlation with gel consistency. For both rice cultivars， root growth and organic acid secretion showed the best results in N₂₄₀ treatment. These results provide guidance for nitrogen management during the cultivation of high-quality eating rice.

Key words: rice, eating quality, nitrogen application amount, root growth, root secretion

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图/表 8

表1 施氮对不同食味品质水稻根长的影响

Table 1 Effect of nitrogen rates on root length of rice varieties with different eating qualities （m·hill-1）

品种Cultivar	处理Treatment	分蘖盛期Mid-tillering	幼穗分化始期Panicle initiation	抽穗期Heading	成熟期Maturity
徐稻3号 Xudao 3	N₀	105.77e	142.55c	205.13d	230.36d
	N₁₂₀	201.81bc	282.83b	352.53b	244.71cd
	N₂₄₀	253.49a	340.70a	465.08a	276.83b
	N₃₆₀	211.09bc	335.27a	357.15b	235.32d
	平均值Mean	193.04	275.34	344.98	246.81
郑稻C42 Zhengdao C42	N₀	136.47d	192.77c	213.57d	207.02e
	N₁₂₀	159.49d	311.42ab	238.29c	264.58bc
	N₂₄₀	223.46b	333.26a	347.41b	305.37a
	N₃₆₀	195.79c	330.70a	353.24b	322.97a
	平均值Mean	178.81	292.04	288.13	274.99
方差分析Variance analysis （ANOVA）
品种Cultivar （C）		6.16**	2.36*	179.04**	35.79**
施氮量Nitrogen （N）		73.88**	103.31**	396.65**	27.81**
品种×施氮量C×N		7.75**	1.86*	64.90**	18.27**

表2 施氮对不同食味品质水稻根表面积的影响

Table 2 Effect of nitrogen rates on root surface of rice varieties with different eating qualities （m2·hill-1）

品种Cultivar	处理Treatment	分蘖盛期Mid-tillering	幼穗分化始期Panicle initiation	抽穗期Heading	成熟期Maturity
徐稻3号 Xudao 3	N₀	0.15f	0.27d	0.25e	0.24d
	N₁₂₀	0.20d	0.46c	0.42c	0.31c
	N₂₄₀	0.30a	0.58ab	0.62a	0.45a
	N₃₆₀	0.26b	0.55b	0.55b	0.38b
	平均值Mean	0.23	0.47	0.46	0.35
郑稻C42 Zhengdao C42	N₀	0.17ef	0.22e	0.27e	0.22d
	N₁₂₀	0.19de	0.42c	0.34d	0.36b
	N₂₄₀	0.27b	0.63a	0.55b	0.38b
	N₃₆₀	0.23c	0.54b	0.47c	0.37b
	平均值Mean	0.22	0.45	0.41	0.33
方差分析Variance analysis （ANOVA）
品种Cultivar （C）		6.57**	1.40	15.13**	11.77**
施氮量Nitrogen （N）		100.81**	174.18**	116.61**	253.65**
品种×施氮量C×N		4.57*	3.20*	3.03	26.35**

图1 施氮对不同食味品质水稻根系氧化力的影响X：徐稻3号；Z：郑稻C42。同一生育时期不同字母表示不同处理在0.05水平差异显著。下同。X： Xudao 3； Z： Zhengdao C42. Different letters in the same stage indicate significant differences among different treatments at 0.05 level. The same below.

Fig.1 Effect of nitrogen rates on root oxidation activity of rice varieties with different eating qualities

图2 施氮对不同食味品质水稻根系伤流量的影响

Fig.2 Effect of nitrogen rates on root bleeding of rice varieties with different eating qualities

图3 施氮对不同食味品质水稻根系伤流液中玉米素和玉米素核苷（Z+ZR）含量的影响

Fig.3 Effect of nitrogen rates on Z+ZR content in rice bleeding sap under different eating qualities

图4 施氮对不同食味品质水稻根系伤流液中脱落酸（ABA）含量的影响

Fig.4 Effect of nitrogen rates on ABA content in rice bleeding sap under different eating qualities

图5 施氮对不同食味品质水稻根系伤流液中有机酸总量的影响

Fig.5 Effect of nitrogen rates on total organic acid content in rice bleeding sap under different eating qualities

图6 不同食味品质水稻根系特性与蒸煮食味品质间的关系RL：根长 Root length； RS：根表面积 Root surface area； ROA：根系氧化力 Root oxidation activity； RB：根系伤流量 Root bleeding sap； Z+ZR：根系伤流液中玉米素和玉米素核苷含量 Contents of zeatin and zeatin riboside in root bleeding sap； ABA：根系伤流液中脱落酸含量Contents of abscisic acid in root bleeding sap； TOA：根系伤流液中有机酸总量Total organic acid in root bleeding sap； AC：直链淀粉含量 Amylose content； GC：胶稠度 Gel consistency. A：分蘖盛期 Mid-tillering； B：幼穗分化始期 Panicle initiation； C：抽穗期 Heading stage； D：成熟期或花后20 d Maturity or 20 days after anthesis. *： P≤0.05； **： P≤0.01.

Fig.6 The relationship between root index and eating qualities of rice

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