纳米锌施用方式和用量对优质食味粳稻南粳9108产量和品质强化的影响

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近些年以缺锌为主要代表的“隐性饥饿”已经成为我国不可忽视的营养安全问题,而在诸多解决方法中,水稻生物强化成为解决我国缺锌问题最为经济有效的方式。粳稻在我国占有较大市场,且粳稻的锌含量远低于籼稻,因此通过农艺措施提高粳稻锌含量具有重要意义。生产中常见的农艺措施主要是增施锌肥,而纳米锌作为一种新型锌肥,相较其余传统锌肥养分利用率更高,而纳米锌在水稻上应用较少,为了解粳稻对纳米锌的响应效果,本试验以优质食味粳稻南粳9108为材料,于2019年-2020年在扬州大学农学院农场基地开展了纳米锌施用方式及用量对粳稻产量、品质及籽粒锌含量的盆栽试验。试验以不施纳米锌(CK)为对照,设置三种纳米锌施用方式,分别为机插毯苗育秧基质匀混施、移栽时表层土壤5cm混施和孕穗时叶面喷施(以下简称基质混施、移栽基施和叶面喷施)。基质混施纳米锌处理设置纯锌1.5、3、6、12和24kg/hm2五种用量处理(记作J1、J2、J3、J4和J5),移栽基施纳米锌处理设置纯锌3.75、7.5、15、30、60 kg/hm2五种用量处理(记作T1、T2、T3、T4和T5),叶面喷施纳米锌处理设置纯锌0.75、1.5、3、6、12kg/hm2五种用量处理(记作Y1、Y2、Y3、Y4和Y5),系统比较分析纳米锌不同施用方式及用量对粳稻产量形成、稻米品质及锌强化效果的影响,以期为利用纳米锌对粳稻进行生物强化提供理论与现实依据。1.产量形成:相较对照CK处理,施用纳米锌可以提高单产,纳米锌施用方式的增产效果表现为移栽基施>叶面喷施>基质混施。其中两年试验中移栽基施纳米锌的T3和T4处理平均显著增产4.74%和4.99%,增产原因是单位面积穗数的显著增加;叶面喷施纳米锌的Y5处理两年试验平均增产3.98%,增产原因是每穗粒数、结实率和千粒重的显著增加。其余处理相较CK产量有所增加,但增产效果不显著。和CK比,纳米锌移栽基施处理能够增加前期穗数,提高前中期叶面积指数,增加光合势积累,稳定群体生长率,提高干物质积累量,抽穗后保持较高的光合生产能力,最终提高了单位面积穗数和每穗粒数。叶面喷施处理仅在后期水稻抽穗-成熟期发挥作用,提高了后期叶面积指数和SPAD值,降低了叶面衰减率和叶绿素衰减率,叶片光合能力增强,后期光合势积累量增加,提高了后期干物质积累量,但对产量决定性要素单位面积穗数在叶面喷施纳米锌前已经形成,因此仅在最高用量水平下提高了每穗粒数、结实率和千粒重实现增产。而基质混施处理仅在秧苗期有所作用,秧苗素质提高,有利于前期茎蘖的发生,但移栽后纳米锌供应不足,茎蘖成穗率未得到显著提高,但穗数较CK有所增加。纳米锌基质混施可以提高前中期植株的叶面积指数、光合势、群体生长率和干物质积累量,最终产量略有提高,但相较移栽基施和叶面喷施各处理的增产效果不显著。2.稻米品质:在加工品质上,施用纳米锌可以提升糙米率、精米率和整精米率,改善稻米品质。其中相比对照CK处理,纳米锌移栽基施的T4处理显著提高了稻米糙米率,T5处理显著提高了整精米率。纳米锌叶面喷施的Y4和Y5处理显著提高了糙米率,Y5处理显著提高了精米率,Y3、Y4、Y5处理显著提高了整精米率。对稻米外观品质而言,施用纳米锌能够提高稻米长宽比,降低垩白粒率和垩白度。其中移栽基施纳米锌的T5处理、叶面喷施纳米锌的Y2-Y5处理显著提高了稻米长宽比。2019年试验中移栽基施纳米锌的T4-T5处理和叶面喷施纳米锌的Y4-Y5处理,2020年试验中移栽基施纳米锌的T2-T3处理和叶面喷施纳米锌的Y3-Y4处理均能够显著降低稻米垩白粒率。2020年试验中的移栽基施纳米锌T2处理和叶面喷施纳米锌Y2、Y4和Y5处理能够显著降低稻米垩白度。在稻米蛋白质含量和直链淀粉含量方面,与对照CK处理相比,纳米锌基质混施和移栽基施处理在2019年试验中均显著提高了稻米蛋白质含量和直链淀粉含量,而2020试验各处理的蛋白质和直链淀粉含量与CK处理无显著差异。纳米锌叶面喷施处理的籽粒蛋白质含量和直链淀粉含量与CK处理无显著差异。与CK相比,纳米锌移栽基施T2-T4处理和叶面喷施处理能够显著提高米饭食味值,改善稻米食味品质,在食味值指标上表现为米饭外观、黏度和平衡度的提升,米饭硬度的下降,叶面喷施处理对稻米食味值的提升效果最佳。纳米锌移栽基施和叶面喷施处理在2019年试验中显著提高了稻米峰值黏度,而在2020年试验中显著降低了稻米热浆黏度。两年试验中纳米锌移栽基施和叶面喷施处理均显著提高了米粉RVA谱中的崩解值,改善了稻米蒸煮品质。3.锌强化效果:纳米锌的三种施用方式均能够提高地上部各植株锌含量和积累量。纳米锌移栽基施和叶面喷施处理显著提高了茎秆锌积累量和茎秆锌占地上部植株比例,纳米锌移栽基施处理提升效果要优于叶面喷施处理。在籽粒锌含量和籽粒锌积累量方面,纳米锌基质混施处理与CK处理无显著差异,纳米锌移栽基施和叶面喷施处理显著提高了籽粒锌含量和籽粒锌累积量,对籽粒锌含量和积累量提升效果表现为叶面基施最优,移栽基施次之。纳米锌移栽基施和叶面喷施能够提高糙米和精米锌含量,提高籽粒内精米和糙米锌比例,降低籽粒内稻壳锌比例。对锌生物有效性而言,纳米锌基质混施和移栽基施显著提高糙米和精米内植酸含量,纳米锌叶面喷施处理对糙米和精米植酸含量无显著影响。与对照CK处理相比,纳米锌基质混施处理的糙米与锌摩尔比无显著差异,精米与锌摩尔比有所上升,J5处理提升显著。纳米锌移栽基施处理较对照CK处理糙米与锌摩尔比显著下降,在高用量下精米与锌摩尔比有所提升,T5处理精米与锌摩尔比显著高于CK。纳米锌叶面喷施显著降低了糙米植酸与锌摩尔比和精米植酸与锌摩尔比,在生物有效性方面,纳米锌三种施用方式表现为叶面喷施>移栽基施>基质混施。综上所述,在本试验用量条件下,施用纳米锌能够提高南粳9108产量、提升稻米品质和实现水稻锌强化。在提高产量方面,移栽基施纳米锌在30kg/hm2纯锌用量水平的增产效果最优,在品质强化和锌强化效果上,纳米锌叶面喷施6-12kg/hm2纯锌用量水平的强化效果最优。在实际生产中,可以通过移栽基施纳米纯锌30kg/hm2,配合孕穗期叶面喷施纳米纯锌6-12 kg/hm2实现水稻的提质增产和锌强化。
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