武云霞 郭長春 孫永健,* 劉芳艷 楊志遠(yuǎn) 孫園園 王明田 馬均

水氮互作下直播稻結(jié)實(shí)期冠層小氣候與米質(zhì)的關(guān)系

武云霞1, 2郭長春1孫永健1,*劉芳艷1楊志遠(yuǎn)1孫園園3王明田4馬均1

(1四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 水稻研究所/作物生理生態(tài)及栽培四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 611130；2四川省瀘州市瀘縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)管理委員會, 四川 瀘縣 646100;3中國氣象局 成都高原氣象研究所，成都 610072;4四川省氣象臺，成都 610072;*通信聯(lián)系人，E-mail:yongjians1980@163.com)

【】結(jié)實(shí)期田間穗部冠層小氣候是水稻生長發(fā)育最直接的微環(huán)境因子，水分和氮肥運(yùn)籌通過影響水稻群體構(gòu)建進(jìn)而影響水稻田間冠層小氣候，研究水氮互作對直播稻結(jié)實(shí)期冠層小氣候及稻米品質(zhì)的影響，可以豐富和完善直播稻水氮管理技術(shù)。以雜交稻F優(yōu)498為試材，通過淹灌(W1)、干濕交替(W2)、旱種(W3)3種灌水方式及底肥∶蘗肥∶穗肥質(zhì)量比分別為5∶3∶2(N1)、3∶3∶4(N2)、3∶1∶6(N3)3種氮肥運(yùn)籌模式，研究水氮互作對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層溫度、光照強(qiáng)度及稻米品質(zhì)的影響；并探討水氮互作下直播稻灌漿結(jié)實(shí)期穗部冠層小氣候特征與米質(zhì)的關(guān)系。水氮互作對稻米加工、外觀及食味品質(zhì)均存在顯著或極顯著的影響。各灌水方式在150 kg/hm2施氮量下，氮肥后移比例均以占總施氮量的20%最優(yōu)，且與W2處理耦合可進(jìn)一步改善稻米品質(zhì)。各灌溉方式下，氮肥后移比例增加到總量的60%時(shí)，會導(dǎo)致直播稻灌漿結(jié)實(shí)期溫差、總溫差、積溫、有效積溫、光照強(qiáng)度及米質(zhì)下降。水氮互作下穗部冠層小氣候與加工品質(zhì)及蒸煮食味品質(zhì)關(guān)系密切，溫度對整精米率的影響大于光照強(qiáng)度，且有效積溫與整精米率相關(guān)性最高；光照強(qiáng)度與稻米蒸煮食味品質(zhì)的外觀、口感以及綜合評分關(guān)系最密切初步探明，水氮互作會通過改變直播稻冠層小氣候進(jìn)而影響稻米品質(zhì)?？蔀橹辈サ咎豳|(zhì)豐產(chǎn)增效提供理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)。

直播稻; 灌溉方式; 氮肥運(yùn)籌; 冠層小氣候; 米質(zhì)

冠層是水稻源庫交流之地，相對于大氣候而言，冠層小氣候范圍小、變化幅度大，且受人為活動(dòng)干擾大[1]。品種的選育與選用、栽培方式[2-3]會對作物冠層的構(gòu)建以及冠層小氣候產(chǎn)生影響，而水稻栽培方式中，直播稻因?yàn)榭梢怨?jié)省大量的人力物力資源，是未來水稻栽培的方向。常見的田間管理措施如肥料[4-5]和水分[6]會直接影響作物的群體生長發(fā)育，從而影響農(nóng)作物的冠層小氣候。彭小光[4]研究表明，氮肥會通過影響水稻群體的葉面積指數(shù)，從而造成冠層內(nèi)日最高溫的變化，且隨著氮肥用量的增加，冠層日最高溫降低。He等[5]研究表明，氮肥用量大會使水稻群體小氣候溫濕度晝夜變幅減小，導(dǎo)致減產(chǎn)。何生兵[6]研究發(fā)現(xiàn)，不同灌水模式對稻田冠層小氣候影響顯著，控制灌溉模式下株間空氣濕度減小，晝夜溫差變大。前人關(guān)于水氮對水稻冠層小氣候的影響集中在氮肥、水分單一因素方面，而關(guān)于二者互作對水稻田間冠層小氣候影響的研究還未見報(bào)道。稻米品質(zhì)是由內(nèi)部遺傳因素與外部環(huán)境綜合作用產(chǎn)生的，其中氣象條件是影響稻米品質(zhì)的重要環(huán)境因素[7-9]。大范圍的環(huán)境氣象通過改變稻田中的小氣候，進(jìn)而影響稻米品質(zhì)。因此，灌漿結(jié)實(shí)期冠層小氣候?qū)Φ久灼焚|(zhì)的影響更加直接。人類很難改變大環(huán)境氣候，但冠層小氣候受不同株型品種的選用、栽培措施等人工調(diào)控影響較大。因此，探明水稻群體中冠層小氣候特征及其對稻米品質(zhì)的影響，解析改善群體冠層小氣候的調(diào)控途徑，進(jìn)而豐富直播稻水氮提質(zhì)豐產(chǎn)高效管理體系[10]。為此，本研究設(shè)計(jì)三種灌溉方式和三種氮肥運(yùn)籌處理，研究灌溉方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層小氣候以及稻米品質(zhì)的影響；并探討水氮互作下，直播稻稻米品質(zhì)與灌漿結(jié)實(shí)期冠層小氣候的關(guān)系，為改善直播稻品質(zhì)提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在前面研究[11-13]確定穩(wěn)產(chǎn)高效施氮量(150 kg/hm2)基礎(chǔ)上，2018年和2019年分別在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)成都溫江水稻研究所試驗(yàn)農(nóng)場和崇州區(qū)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地開展試驗(yàn)。崇州區(qū)四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地耕層(0~20 cm)土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土，含有機(jī)質(zhì)25.6 g/kg、全氮1.71 g/kg、速效磷25.2 mg/kg、速效鉀154.68 mg/kg。供試品種為F優(yōu)498(中秈遲熟型雜交稻，生育期147~152 d)，利用水直播機(jī)(型號為2BDXS-10CP)進(jìn)行機(jī)械直播，4月22日播種，9月3日收獲。每個(gè)小區(qū)面積15 m2，行株距25 cm×20 cm，每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為裂區(qū)處理，主區(qū)為3種灌水方式，副區(qū)為3種氮肥運(yùn)籌以及不施氮處理。3種灌水方式如下：

1) 淹灌(W1)：從直播稻2葉1心時(shí)開始灌水處理，水層一直保持在1~2 cm，水稻成熟前1周自然落干；

2) 干濕交替(W2)：從直播稻2葉1心時(shí)開始灌水處理，每次灌溉水層1~2 cm再自然落干至?25 kPa土壤水勢時(shí)再灌水，用真空表式土壤負(fù)壓計(jì)(中國科學(xué)院南京土壤研究所生產(chǎn))測定土壤水勢；

3) 旱種(W3)：在?40 kPa土壤水勢時(shí)灌透水，且要求地表不積水為宜。

3種氮肥運(yùn)籌模式：基肥(播種前1 d)∶蘗肥(播種后22 d)∶穗肥(播種后70 d)分別為5∶3∶2(N1)、3∶3∶4(N2)、3∶1∶6(N3)，并設(shè)不施氮處理(N0)。磷肥(過磷酸鈣)當(dāng)作底肥，施用量(折合P2O5) 75 kg/hm2，鉀肥(氯化鉀)按照基肥∶穗肥為1∶1分兩次施用，施用量(折合K2O) 150 kg/hm2。相鄰小區(qū)間修筑40 cm的埂子，埂子用塑料薄膜包裹（防止小區(qū)間水肥流竄），每次灌水量要準(zhǔn)確記錄，灌溉方式相同的小區(qū)要確保灌水量每次一致。其他田間管理措施按大田生產(chǎn)進(jìn)行。

1.2 測定項(xiàng)目與方法

1.2.1 冠層小氣候

抽穗前各小區(qū)安裝美國生產(chǎn)的HOBO儀器(MX2301溫度計(jì)，MX2305光照強(qiáng)度計(jì))，高度在穗子的1/2處。在冠層上方1.0 m處放置儀器MX2301讀取大氣溫度，儀器MX2305測定大氣光照強(qiáng)度。調(diào)節(jié)儀器每隔10 min記錄1次數(shù)據(jù)直至水稻收獲，用手機(jī)藍(lán)牙讀取及導(dǎo)出數(shù)據(jù)后，計(jì)算總溫差、晝夜溫差、積溫、有效積溫及日均光照強(qiáng)度?？倻夭? ∑(一天中最高溫度－最低溫度)；晝夜溫差=總溫差/天數(shù)；積溫=∑日平均10℃以上溫度；有效積溫=∑(日平均溫度－10)。

W1－淹灌; W2－干濕交替灌溉; W3－旱種; N1－底肥∶蘗肥∶穗肥為5∶3∶2; N2－底肥∶蘗肥∶穗肥為3∶3∶4; N3－底肥∶蘗肥∶穗肥為3∶1∶6; W×N－水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作。

Fig. 1. Effects of water management mode and N application ratio on daily canopy temperature during grain filling stage of directly seeded rice.

1.2.2 米質(zhì)測定

自然陰干3個(gè)月后的稻谷，用相同風(fēng)選機(jī)相同風(fēng)量風(fēng)選，去除雜粒，依據(jù)《GB/T 5495－2008》測定出糙率，依據(jù)《GB/T 21719－2009》測定整精米率；根據(jù)《GB/T 17891－1999》測定堊白粒率、堊白度，根據(jù)《GB/T 17891－1999》測定長寬比；用儀器SATAKE(日本生產(chǎn))測定口感、硬度、黏度等食味指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)用DPS 6.5、Microsoft Excel處理；并用SigmaPlot 12.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層日溫度的影響

由圖1可知，直播稻灌漿結(jié)實(shí)期不同處理的日溫度變化趨勢基本一致，在22℃到35℃之間且與大氣溫度變化相同，早晚溫度低，中間溫度高呈明顯的單峰曲線，且最高峰溫度出現(xiàn)在16:00附近。各灌溉方式下，隨氮肥后移量的增加，日最高溫逐漸降低，而最低溫度變化不大，所以溫差隨氮肥后移比例增大而減小。根據(jù)直播稻灌漿結(jié)實(shí)期溫度計(jì)算日均溫差和總溫差(表1)，灌溉方式和氮肥運(yùn)籌對直播稻日均溫差有極顯著的互作效應(yīng)，對總溫差有顯著的互作效應(yīng)。各灌溉方式下，隨氮肥后移比例的增加，直播稻灌漿結(jié)實(shí)期的日均溫差與總溫差均表現(xiàn)為逐漸降低。淹灌處理的溫差和總溫差較干濕交替灌溉和旱種低。

表1 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層溫度的影響

W1－淹灌; W2－干濕交替灌溉; W3－旱種; N1－底肥∶蘗肥∶穗肥5∶3∶2; N2－底肥∶蘗肥∶穗肥3∶3∶4; N3－底肥∶蘗肥∶穗肥3∶1∶6; W×N－水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作; 在0.05和0.01水平上差異顯著分別用*, **表示。下同。

W1,Flooding irrigation; W2, Dry-wet alternative irrigation; W3, Drying; N1, Basal fertilizer: fertilizer for tillering: fertilizer for panicle initiation 5∶3∶2; N2, Basal fertilizer: fertilizer for tillering: fertilizer for panicle initiation 3∶3∶4; N3, Basal fertilizer: fertilizer for tillering: fertilizer for panicle initiation 3∶1∶6; W×N, Water management mode and N application interaction; *, ** significant interation at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same as below.

2.2 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層溫度的影響

由圖2可知，直播稻灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度變化趨勢基本一致，且日均溫度在20℃到29℃之間。各灌溉方式下，與其他氮肥處理以及不施氮肥相比，氮肥后移達(dá)到總量的60%灌漿結(jié)實(shí)期直播稻冠層日均溫度降低。根據(jù)直播稻灌漿結(jié)實(shí)期日均溫度計(jì)算積溫和有效積溫(表1)，灌溉方式和氮肥運(yùn)籌對積溫和有效積溫有顯著的互作效應(yīng)。各灌溉方式下，氮肥后移比例20%與40%處理的積溫和有效積溫高于氮肥后移60%與不施氮肥。各氮肥運(yùn)籌下，直播稻干濕交替處理灌漿結(jié)實(shí)期冠層的積溫和有效積溫高于淹灌，旱種最低。

2.3 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層光照強(qiáng)度的影響

由圖3可知，直播稻灌漿結(jié)實(shí)期的日均光照強(qiáng)度變化趨勢基本一致，在且光照強(qiáng)度為0~2250 Lx。各灌溉方式下，相對其他氮肥處理以及不施氮肥，氮肥后移比例達(dá)到N3處理會使光照強(qiáng)度降低。這可能是因?yàn)榈屎笠票壤^大，直播稻植株葉片面積增大，相互遮擋，減少陽光射入。

2.4 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻加工品質(zhì)及外觀品質(zhì)的影響

由表2可見，灌溉方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻加工品質(zhì)的糙米率、整精米率以及外觀品質(zhì)的堊白度、堊白粒率均有顯著或極顯著的影響，且對各指標(biāo)的影響氮肥運(yùn)籌處理大于水分管理方式。各灌溉方式下，施氮處理的直播稻糙米率均值提高；堊白粒率和堊白度顯著降低，同步改善了稻米的加工以及外觀品質(zhì)。氮肥運(yùn)籌對直播稻稻米加工以及外觀品質(zhì)的影響與灌溉方式密切相關(guān)。隨著氮肥后移比例的增加，W1處理整精米率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，堊白度和堊白粒率升高；W2處理整精米率表現(xiàn)為降低但差異不顯著，堊白度和堊白粒率表現(xiàn)為先顯著升高后顯著降低，W2處理下，綜合直播稻加工與外觀品質(zhì)來看，氮肥后移比例20%為宜，也是最優(yōu)組合；W3下，糙米率以及整精米率均值呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢但是差異均不顯著，堊白度和堊白粒率表現(xiàn)為先顯著降低后顯著上升，W3處理下，綜合直播稻加工與外觀品質(zhì)來看以氮肥后移40%為宜。

2.5 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻蒸煮食味品質(zhì)的影響

由表3可見，灌溉方式和氮肥運(yùn)籌互作對除硬度外的稻米蒸煮食味指標(biāo)均有顯著或極顯著的互作效應(yīng)。對外觀、口感、綜合評分、硬度、平衡、彈性的影響，氮肥運(yùn)籌均大于灌水方式。各灌水方式下，施用氮肥與不施用氮肥相比會使直播稻稻米蒸煮食味品質(zhì)變劣，具體表現(xiàn)為蒸煮后的稻米外觀、口感和食味值均下降，且各灌溉方式下，稻米外觀、口感和食味值均值隨氮肥后移比例的增加也呈現(xiàn)下降趨勢。各灌溉方式下，增加氮肥后移比例到40%或者60%相對于氮肥后移比例20%可以不同程度上增加稻米的硬度。節(jié)水灌溉下，彈性均以氮肥后移20%最高。

圖2 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層日均溫度的影響

Fig. 2. Effects of water management mode and N application ratio on daily mean canopy temperature during grain filling stage of directly seeded rice.

表2 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌對直播稻稻米加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)的影響

各灌水方式下不同字母表示氮肥運(yùn)籌在5%水平上差異顯著。W－水分管理方式; N－施氮運(yùn)籌; W×N－水分管理方式和氮肥運(yùn)籌互作。在0.05和0.01水平上差異顯著分別用*, **表示。下同。

Values followed by different letters are significantly different at<0.05. W, Water management mode; N, N application operation; W×N, Water management mode and N application interaction. *, ** Significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The same as below.

圖3 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層日均光照強(qiáng)度的影響

Fig. 3. Effects of water management mode and N application ratio on light intensity of directly seeded rice during grain filling stage.

表3 水分管理方式和氮肥運(yùn)籌對直播稻米蒸煮食味品質(zhì)的影響

表4 水氮互作下直播稻結(jié)實(shí)期冠層小氣候與米質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性

2.6 水氮互作下直播稻結(jié)實(shí)期冠層小氣候與米質(zhì)的關(guān)系

由表4可知，水氮互作下，直播稻整精米率與日均溫差、總溫差、有效積溫均顯著正相關(guān)，有效積溫與整精米率的相關(guān)性最高；堊白度和堊白粒率與日均溫差及日均光照強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)，這可能與研究區(qū)域四川盆地“弱光寡照、晝夜溫差小”的生態(tài)特點(diǎn)有關(guān)。稻米蒸煮食味品質(zhì)的外觀、口感、綜合評分與日均溫差、總溫差、有效積溫以及日均光照強(qiáng)度均顯著或極顯著正相關(guān)，其中，綜合評分與日均光照強(qiáng)度的相關(guān)性最高，與日均溫差相關(guān)性次之。

3 討論

3.1 水氮互作對直播稻稻米品質(zhì)的影響

稻米品質(zhì)是綜合性狀，不同的時(shí)代、不同的區(qū)域以及不同的用途有不同的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。稻米品質(zhì)是品種遺傳特性與環(huán)境條件共同作用的結(jié)果。黎星等[14]研究表明，施氮量的增加可以改善稻米品質(zhì)。本研究表明，各灌溉方式下，施肥可以改善直播稻的加工、外觀以及蒸煮食味品質(zhì)，這豐富和完善了前人的結(jié)論[14]。周嬋嬋等[15]研究表明，干濕交替灌溉可以提高移栽稻稻米品質(zhì)。本研究表明，相對于旱種，干濕交替可以提高直播稻稻米外觀品質(zhì)；淹灌可以提高直播稻蒸煮食味品質(zhì)；而灌溉方式對直播稻加工品質(zhì)的影響受到氮肥運(yùn)籌的影響，與前人[15]研究結(jié)果的差異可能是栽培方式不同導(dǎo)致的，直播稻相對移栽稻來說，營養(yǎng)生長時(shí)間明顯縮短，灌漿結(jié)實(shí)期的溫度、光照等外部環(huán)境差異大。季紅娟等[16]研究表明，增加氮肥后移比例會降低直播稻的外觀品質(zhì)。本研究表明，氮肥運(yùn)籌對直播稻外觀品質(zhì)的影響與灌溉方式有關(guān)，淹灌條件和干濕交替情況下，減少氮肥后移比例(氮肥總量的20%)相對其他氮肥處理可以改善直播稻的外觀品質(zhì)，且氮肥后移比例從40%增加到60%時(shí)堊白粒率差異不顯著；旱種下隨氮肥后移比例增加，直播稻堊白度和堊白粒率呈現(xiàn)先顯著下降后顯著增加的趨勢，以氮肥后移40%為宜，豐富和完善了前人的研究結(jié)果[16]。這可能是因?yàn)楣喔确绞娇梢哉{(diào)節(jié)施用的氮肥的肥效，影響水稻對氮肥的吸收利用和水稻的生長發(fā)育，進(jìn)而改善直播稻冠層小氣候，最終引起稻米品質(zhì)的變化。此外，本研究還表明，各灌溉方式下，直播稻蒸煮食味的外觀、口感及綜合評分均隨穗肥比列的增加呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，這應(yīng)該是由于直播稻過高的氮肥后移比例會增加直播稻籽粒中氮素含量，而水稻籽粒氮素含量與稻米蒸煮食味品質(zhì)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系[17]。

3.2 水氮互作對直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層小氣候的影響

水稻田間冠層小氣候是水稻生長發(fā)育最直接的環(huán)境，可以通過水稻生長發(fā)育，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量與品質(zhì)。前人研究表明，灌溉方式[6,9,18]、氮肥用量[4-5, 19]、氮肥運(yùn)籌等均對水稻冠層小氣候有影響。本研究結(jié)果表明，水氮互作對直播稻冠層小氣候有影響，節(jié)水灌溉下，直播稻冠層溫度呈早晚低，中間高的單峰曲線，與大氣溫度變化一致，這與前人研究[9]結(jié)果相同。本研究還表明，水氮互作對直播稻溫度的最高溫度影響較大，對最低溫度影響不大。各灌溉方式下，隨氮肥后移比例的增加，直播稻灌漿結(jié)實(shí)期的日均溫差與總溫差表現(xiàn)為逐漸降低，且氮肥后移比例過大也會導(dǎo)致積溫、有效積溫以及日均光照強(qiáng)度的下降。這可能是因?yàn)榈屎笠票壤^大，直播稻灌漿結(jié)實(shí)期葉片生長較為旺盛，單片葉片大，稻田冠層光照較少，且直播稻栽培中過高的氮肥后移比例，雖然導(dǎo)致葉面積增大，但是同時(shí)分蘗數(shù)會顯著下降，二者共同作用可能導(dǎo)致通風(fēng)性增加，通風(fēng)和透光的改變共同影響直播稻灌漿結(jié)實(shí)期的溫度變化[20]。

3.3 水氮互作下直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層小氣候與稻米品質(zhì)的關(guān)系

前人研究[20]表明，冠層光照對稻米品質(zhì)的影響大于溫度，且整精米率與冠層的溫度呈正相關(guān)。本研究也表明，灌漿結(jié)實(shí)期的冠層光照強(qiáng)度對稻米蒸煮食味品質(zhì)的外觀、口感、綜合評分影響最大，其次是日均溫差，總溫差，且三者均與綜合評分相關(guān)性最高，整精米率與灌漿結(jié)實(shí)期日均溫差、總溫差、有效積溫均呈顯著的正相關(guān)，這豐富和完善了前人的研究[20]。楊東等[21]研究表明，不同時(shí)期弱光處理對稻米品質(zhì)的影響不同，以始穗期弱光脅迫對稻米品質(zhì)影響最大，且弱光會降低稻米的外觀品質(zhì)。董明輝等[22]研究結(jié)果表明，光照強(qiáng)度降低會使水稻的外觀品質(zhì)變劣，且光照對米質(zhì)形成的影響會隨光照強(qiáng)度大小、品種類型和籽粒著生位置不同而變化。本研究表明，水氮互作下直播稻堊白度、堊白粒率與光照強(qiáng)度和日均溫差呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與前人研究結(jié)果的差異可能是種植地區(qū)區(qū)域環(huán)境差異導(dǎo)致的，四川盆地地區(qū)具有“弱光寡照、晝夜溫差小”的生態(tài)特點(diǎn)。水氮互作下，水稻冠層小氣候?qū)χ辈サ镜募庸て焚|(zhì)以及蒸煮食味品質(zhì)影響較大，這可能由于水氮互作下穗部冠層溫光條件的改善，可能進(jìn)一步促進(jìn)了直播稻籽粒內(nèi)部蔗糖合成酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶、腺苷二磷酸焦磷酸化酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶、淀粉去分支酶等多種酶之間的協(xié)同作用[23]。

3.4 水氮互作下直播稻提質(zhì)增產(chǎn)的生理生態(tài)基礎(chǔ)及調(diào)控途徑

水、氮在作物產(chǎn)量和品質(zhì)的調(diào)控方面均起著重要的作用。水稻通過怎樣的水肥互作方式能充分發(fā)揮水氮耦合效應(yīng)，通過怎樣的途徑獲得優(yōu)質(zhì)的稻米是當(dāng)前水稻栽培研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)[24]。本研究結(jié)果表明，干濕交替配合適宜的氮肥運(yùn)籌比例可以通過改善直播稻灌漿結(jié)實(shí)期冠層小氣候與稻米品質(zhì)。根據(jù)本研究設(shè)置的不同處理的結(jié)果，灌溉方式和氮肥運(yùn)籌互作對直播稻稻米品質(zhì)的調(diào)控途徑可能是適宜的灌溉方式和氮肥運(yùn)籌互作通過影響水稻的生長發(fā)育進(jìn)而影響水稻的有效分蘗數(shù)、葉片質(zhì)量、氮素吸收轉(zhuǎn)運(yùn)等，改善了水稻灌漿結(jié)實(shí)期的穗部溫度、光照強(qiáng)度等冠層小氣候，尤其穗部有效積溫和光照強(qiáng)度的改善對提高整精米率及稻米蒸煮食味品質(zhì)作用顯著；而水氮互作下穗部冠層溫光條件的改善可能促進(jìn)了直播稻籽粒內(nèi)部蔗糖合成酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶、腺苷二磷酸焦磷酸化酶、淀粉合成酶、淀粉分支酶、淀粉去分支酶等酶之間的協(xié)同作用[22]，酶的協(xié)同優(yōu)化了直播稻灌漿動(dòng)態(tài)[23, 25]，使穗部的氮素增加，并促進(jìn)了結(jié)實(shí)期干物質(zhì)積累，進(jìn)而提高稻米品質(zhì)。

4 結(jié)論

水氮互作對直播稻結(jié)實(shí)期冠層小氣候及米質(zhì)均存在顯著互作效應(yīng)。干濕交替灌溉配合氮肥運(yùn)籌基肥∶蘗肥∶穗肥5∶3∶2可以同步改善直播稻加工、外觀以及蒸煮食味品質(zhì)。水氮互作下冠層小氣候與稻米加工品質(zhì)以及蒸煮食味品質(zhì)關(guān)系密切，溫度對整精米率的影響大于光照強(qiáng)度，且有效積溫與整精米率相關(guān)性最高；堊白度和堊白粒率與日均溫差及日均光照強(qiáng)度呈顯著負(fù)相關(guān)；光照強(qiáng)度與稻米蒸煮食味品質(zhì)的外觀、口感以及綜合評分影響關(guān)系最密切。

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Relationship Between Canopy Microclimate at Grain Filling Stage and Rice Quality of Directly Seeded Rice Under Water and Nitrogen Interaction

WU Yunxia1, 2, GUO Changchun1, SUN Yongjian1,*, LIU Fangyan1, YANG Zhiyuan1, SUN Yuanyuan3, WANG Mingtian4,MA Jun1

(Rice Research Institute of Sichuan Agricultural University/Key Laboratory of Crop Physiology,,,; Management Committee of Luxian Modern Agricultural Park,,,;Institute of Plateau Meteorology,,,;Sichuan Meteorological Observatory,,;*,)

【】Field canopy microclimate is the most direct environment factor for rice growth and development. The management of water and nitrogen fertilizer affects the growth of rice and thus affect the canopy microclimate of paddy field. Studying the effect of water and nitrogen interaction on the canopy microclimate during the seed-filling stage and rice quality of directly seeded rice can enrich and improve water and nitrogen management of the directly seeded rice.【】With hybrid rice F You 498 as material, three irrigation treatments were designed including flooding (W1), dry-wet alternate (W2) and drying (W3) as well as three N fertilizer application methods with basal fertilizer: fertilizer for tillering: topdressing for panicle initiation 5:3:2(N1), 3:3:4(N2) and 3:1:6(N3), The effect of water and nitrogen interaction on canopy temperature, light intensity and rice quality of directly-seeded rice were analyzed during grain filling stage. The relationship between canopy microclimate and rice quality was also discussed. 【】The results showed that irrigation mode and N fertilization interactions had a significant or extremely significant effect on milling quality, appearance quality, and cooking and palatability of directly seeded rice. Under the conditions of 150 kg/hm2N application rate for each irrigation method, the most suitable panicle N-fertilizer level should account for 20% of total N. Coupled with W2, itcan further improve rice quality. The ratio of N-fertilizer for panicle initiation increased to 60%, leading to the decrease of daily temperature difference, total temperature difference, accumulated temperature, effective accumulated temperature, daily average light intensity and rice quality of directly seeded rice under irrigation. Under the interaction of water and N, the canopy microclimate in the field exerted the greatest impact on milling quality, and cooking and palatability of directly seeded rice. The effect of temperature on the head milled rice rate was greater than the light intensity, and the effective accumulated temperature had the highest correlation with head milled rice rate. Light intensity was the most closely related to the appearance, taste and comprehensive score of rice cooking and palatability quality. 【】It is preliminarily proved that the interaction between water and nitrogen affects rice quality by changing the microclimate of the direct-seeded rice canopy. The results will lay a theoretical and practical basis for improvement of the quality and yield of direct-seeded rice.

directly seeded rice; water management mode; N fertilizer; canopy microclimate; rice quality

10.16819/j.1001-7216.2021.0314

2020-03-27；

2021-01-12。

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)專項(xiàng)(2018YFD0301202)；四川省科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2020YJ0411)；四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科技發(fā)展基金資助項(xiàng)目(省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2018-重點(diǎn)-05-01)；四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)培養(yǎng)支持經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(川人社辦發(fā)[2016]183號)。