穗期氮肥与间歇湿润灌溉协同调控水稻蒸煮食味品质的生理机制及栽培优化

为解决高氮肥用量导致水稻蒸煮食味品质下降的问题，扬州大学研究人员通过设置4种穗肥氮量(0-210 kg hm?2)和两种灌溉模式(常规灌溉CI与间歇湿润灌溉AWMD)，系统研究了氮肥与水分管理对粳稻品种"南粳9108"籽粒蛋白质、脂质含量及关键合成酶活性的影响。研究发现AWMD能显著提高脂质含量(较CI增加5.21-8.95%)，在106.7-131.0 kg hm?2穗肥量下实现优质高产协同，为优质粳稻栽培提供了理论依据。

　　

在全球粮食安全与品质需求双重挑战下，水稻生产面临一个突出矛盾：为提高产量而增加的氮肥施用，往往以牺牲食味品质为代价。随着消费者对优质稻米需求日益增长，如何破解"高产不优质"的困境成为研究热点。现有研究表明，过量氮肥会提高籽粒蛋白质含量，导致米饭硬度增加、黏弹性下降，但关于氮肥与水分协同调控脂质代谢进而影响食味品质的机制尚不明确。

针对这一科学问题，扬州大学农业与农产品安全国际合作联合实验室的研究团队以优质食味粳稻品种"南粳9108"(NJ9108)为材料，设计了一项为期两年的田间试验。研究通过设置4个穗肥氮水平(0、70、140、210 kg hm^?2)和两种灌溉模式（常规灌溉CI与间歇湿润灌溉AWMD），系统分析了不同处理对水稻产量构成、籽粒蛋白质/脂质含量、关键代谢酶活性及食味品质的影响。相关成果发表在农林科学领域权威期刊《Agricultural Water Management》上。

研究采用田间随机区组设计，通过土壤水势计精确控制AWMD灌溉阈值(-15±5 kPa)，运用酶联免疫吸附法(ELISA)测定ACCase等5种脂质合成关键酶活性，采用超声波辅助提取法(UAE)测定脂质含量，并利用快速粘度分析仪(RVA)和米饭食味计全面评价蒸煮食味品质。

3.1 产量及其构成因素

数据显示，穗肥氮量增加显著提高产量，但过量施用(>140 kg hm^?2)导致充实度下降。AWMD使各氮肥水平下产量提高5.21-8.95%，主要通过增加穗数和每穗粒数实现。回归分析表明，CI和AWMD模式下最高产穗肥量分别为170和173 kg hm^?2。

3.2 蒸煮食味品质

随穗肥量增加，淀粉峰值粘度(PV)和崩解值(BD)显著降低，而消减值(SB)和糊化温度(GT)升高。AWMD处理使PV提高8.11-10.29%，硬度降低0.3-0.5个单位，食味值提升4.05-9.38%。

3.3 籽粒蛋白质含量

蛋白质含量与穗肥量呈线性正相关(r=0.98**)。值得注意的是，当穗肥量>106.7-131.0 kg hm^?2时，AWMD处理的蛋白质含量显著低于CI，这与高氮下AWMD抑制籽粒蛋白合成酶活性的结果一致。

3.4 脂质含量与代谢调控

脂质含量随穗肥量增加呈线性下降(r=-0.95**)，但AWMD处理显著提高脂质含量15-22%。酶活性分析显示，AWMD上调了乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)和脂肪酸合成酶(FAS)等关键酶活性，同时增加丙二酰辅酶A(MCA)等中间产物含量。

3.5 品质形成机制

相关性分析揭示，脂质含量与食味值呈显著正相关(r=0.86)，而蛋白质含量与硬度正相关(r=0.92)。脂质合成酶活性与淀粉PV、BD值的强相关性(r=0.78-0.94*)表明，AWMD通过激活脂质代谢通路改善食味品质。

这项研究首次阐明了穗肥氮量与AWMD灌溉对水稻脂质代谢的协同调控机制。实践意义上，提出106.7-131.0 kg hm^?2穗肥量配合AWMD的优化方案，在保证产量(9.03 t hm^?2)的同时，使食味值达到80分以上（优质标准）。理论层面，揭示了脂质代谢关键酶ACCase和FAS是品质调控的重要靶点，为优质粳稻分子设计育种提供了新思路。该成果对实现水稻"优质高产协同"的可持续发展目标具有重要指导价值。