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富维酸协同硼叶面喷施对水稻生长、产量及品质的调控机制研究
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月23日 来源:Scientific Reports 3.9
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本研究针对水稻硼(B)缺乏导致的生殖发育障碍和产量下降问题,通过田间试验探究富维酸(FA)与硼联合叶面喷施对水稻形态生理及产量品质的影响。研究发现单独硼处理(T2)显著提高植株高度(343.44 cm)、穗粒数(14.67个/穗)和千粒重(33.27 g),而硼+FA处理(T3)在减少50%硼用量的情况下仍保持相近效果,证实FA可增强硼的生物利用度。该研究为缓解亚洲约35%稻区硼缺乏问题提供了新型农艺策略,相关成果对实现水稻稳产优质具有重要实践意义。
在亚洲主要稻作区,硼缺乏正成为威胁粮食安全的重要隐患。巴基斯坦35%、印度33%的稻田存在硼缺乏问题,导致花粉管发育受阻、花粉萌发率降低,最终使每穗粒数减少13-41%。更棘手的是,硼与锌、铁等微量元素的吸收存在复杂互作,传统土壤施硼易被固定或淋失。如何通过绿色农艺手段提高硼利用效率,成为当前水稻营养研究的关键突破口。
《Scientific Reports》最新研究创新性地将天然有机物质富维酸(FA)引入硼营养管理领域。FA作为分子量较小的腐殖质组分,具有携带氧基团多、螯合能力强的特性,此前研究多关注其对锌(Zn)、铁(Fe)的转运作用。本研究首次系统评估FA对硼生物利用度的调控效应,通过设置对照(T1)、单施硼(T2)和硼+FA(T3)三组处理,在分蘖期和穗分化期进行叶面喷施,采用随机区组设计评估其对三个水稻品种的影响。关键技术包括:分光光度法测定叶片光合色素和硼含量,凯氏定氮法分析籽粒粗蛋白,主成分分析(PCA)解析性状关联性。
营养生长指标
T2处理使株高显著增加17.8%(343.44 cm vs 291.63 cm),叶面积提升33.5%。值得注意的是,T3在硼用量减半情况下,仍保持与T2相当的叶面积(262.59 cm2 vs 263.04 cm2),证实FA能促进硼的运输再分配。
生殖生长特征
T2处理的穗长(89.60 cm)和穗重(4.41 g)均显著优于对照,而T3的每穗颖花数(136.29个)比对照高22.7%,说明FA可能通过增强硼向花器官的转运降低败育率。
产量构成要素
单独硼处理使单株产量达46.67 g,较对照提高81%,但更令人振奋的是T3在减少硼用量的情况下仍实现38 g产量,单位面积增产33%。PCA分析显示,T2与T3在增产性状上形成紧密聚类,与对照显著分离。
生理生化响应
叶片硼含量呈现T2(18.70 mg L-1)>T3(11.8 mg L-1)>T1(8.09 mg L-1)的梯度,但T3的叶绿素含量(0.37 mg g-1)仍显著高于对照,暗示FA可能通过调节硼的空间分布优化光合效率。
籽粒品质改良
硼+FA处理使粗蛋白含量提升至12.19%,粗脂肪增加13.4%。相关性分析揭示,叶片硼含量与千粒重(r=0.91)、类胡萝卜素(r=0.76)呈极显著正相关。
该研究突破性地证实:FA可通过螯合作用提高硼的叶面吸收效率,其效果相当于节省50%硼肥用量;硼-FA协同处理能优化硼在生殖器官的分配,将光合产物更多导向籽粒发育。这一发现为构建"减硼提质"的水稻栽培模式提供理论依据,尤其适合在硼缺乏频发的南亚季风稻区推广。未来研究可深入解析FA调控硼转运蛋白表达的分子机制,以及不同水稻品种对硼-FA组合的响应差异。
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