外观品质是稻米品质的一个重要指标。垩白是最重要的外观品质指标之一,不仅对碾米品质具有重要影响,还是决定稻米价格的主要因素。当前我国新育成品种垩白达标率有所提高,但在江苏等南方粳稻主产区仍然普遍存在主栽品种外观品质较差,特别是垩白率较高、垩白度较大等问题。氮肥是最主要的增产措施,对大米品质也具有重要影响。本研究以江苏省主栽粳稻品种为材料,设置不同的氮肥处理,采用田间试验和土培盆栽试验,研究了不同氮肥处理下稻米的外观品质、垩白米的胚乳结构,并分析了籽粒和叶片中主要碳氮代谢产物和合成酶活性的变化,以期揭示氮素对稻米外观品质的影响及其代谢基础,为稻米外观品质的调优栽培技术提供参考。主要研究结果如下：1.研究了不同氮肥水平和氮肥运筹处理对水稻产量和外观品质的影响。外观品质指标划分为完善米、心白米、腹白米、青米、乳白米和其它类型不完善米。随施氮量增加,水稻产量提高,增施穗肥比例增产作用明显。田间试验条件下随施氮量增加完善米率下降,青米和其它类型不完善米率提高,导致稻米外观品质变劣。增加施氮量心白米率和腹白米率呈下降趋势,氮肥后移和施用粒肥心白米和腹白米降低较明显。2.选用腹白米率和心白米率发生较高的武育粳3号、武运粳7号、宁粳1号、早丰9号品种为材料,观测垩白米和完善米的胚乳结构。腹白米和心白米胚乳结构存在差异,腹白部位复合淀粉粒呈较大的椭圆体,单粒淀粉呈规则的多面体,且彼此结合紧密,但蛋白体积累不充分,未能填满淀粉粒之间的空隙；而心白部位淀粉粒发育不完全,在外力作用下易解体呈碎石块状的单粒淀粉,且蛋白体较少,淀粉粒和蛋白之间结合疏松,空隙较大。蛋白颗粒较少未能填充淀粉粒之间的空隙可能是垩白产生的主要原因之一。3.研究了不同氮肥处理下稻米的蛋白质组分、支链淀粉、直链淀粉和总淀粉含量变化,同时分析了垩白米的氨基酸组成。增加施氮量可以提高蛋白质组分含量,氮素后移蛋白质组分含量增加更加明显,增加施氮量直链淀粉含量上升、支链淀粉含量下降、总淀粉含量略有下降。垩白米与完善米相比,腹白米氨基酸相对含量较完善米大部分呈现下降趋势,特别是芳香族氨基酸,而心白米则相反,大部分呈现上升趋势,表明不同类型垩白米的氨基酸组成存在差异。4.研究了不同氮肥处理下叶片和籽粒中碳代谢关键中间产物、合成酶的变化规律。穗肥抑制了齐穗期叶片和籽粒中蔗糖和淀粉含量,粒肥在花后17天以后促进了叶片和籽粒中蔗糖和淀粉含量,特别是在生育后期减缓了蔗糖含量下降速度。穗肥和粒肥均一定程度上提高了叶片和籽粒中蔗糖和淀粉合成酶活性,生育后期酶活性与对照相比增加更加明显。不同酶活性同时存在基因型差异,武育粳3号整个生育期蔗糖合成酶和ADPG焦磷酸化酶活性较低,且对粒肥的响应则较迟钝,武运粳7号酶活性较强,且对氮肥响应敏感。5.研究了不同氮肥处理下叶片叶绿素含量、叶片和籽粒氨基酸含量以及转氨酶活性。穗肥和粒肥施用提高了叶片中叶绿素含量、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性。施氮提高了叶片和籽粒中游离氨基酸和蛋白质氨基酸含量。氮素对不同生育时期氨基酸含量的影响不同,叶片中总游离氨基酸和蛋白质氨基酸氮素效应最大在花后27天,而籽粒则是在花后17天。游离氨基酸对氮素响应敏感主要是蛋氨酸、酪氨酸和组氨酸,不敏感主要是谷氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸,蛋白质氨基酸对氮素敏感主要是组氨酸和异亮氨酸,不敏感主要是精氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸。综合以上结果,随施氮量增加稻米完善米率下降,稻米外观品质变劣,主要原因是增加了青米和其它类型不完善米的数量。增施氮肥降低了腹白米和心白米率,二者在胚乳形态结构和氨基酸生理代谢机制上存在差异。随施氮量增加,淀粉含量略有下降,而蛋白质含量积累明显加强,这有利于蛋白颗粒填充淀粉粒之间的空隙,降低垩白的发生。植株体碳、氮代谢过程中生化组分对合成底物有机酸存在竞争关系,主要表现在蔗糖与氨基酸合成过程中。