干旱胁迫对水稻生长、生理特性和产量的影响

以皖稻153、两优0293等9个品种为材料,利用土壤水势张力计控制土壤水分,在分蘖期和孕穗期进行自然干旱处理与常规水分管理,研究干旱对不同品种水稻生长、生理特性和产量的影响。结果表明:分蘖期和孕穗期水稻土壤水势控制在-75kPa左右10d时间,对水稻的株高、分蘖动态、绿叶面积、叶片水势和叶片含水量均产生明显影响;水稻植株生理指标对干旱胁迫响应明显,MDA浓度、POD活性、SOD活性、可溶性糖含量和脯氨酸含量均有不同程度增加,且差异均达极显著水平;从产量上看,新两优6号、新两优香4号和两优0293三个品种抗旱性较强,其中,新两优6号干旱处理分别比对照减产最小,仅是3.32%和4.27%;新两优香4号和两优0293两个品种虽然也减产,但减产幅度在10%以内。     

不同生育阶段洪涝淹没时长对水稻生长发育及产量构成的影响

夏季小流域洪涝常常导致南方稻田受淹并成灾。为探究小流域洪涝淹没时长对水稻生长发育及产量的影响,于2015—2016年在广西象州县选用丝香1号和百香139进行双季稻淹水试验,分别设分蘖期、孕穗期和开花期淹没0(对照CK)、2、4、6、8、10 d处理,测定淹没前后的茎蘖数变化、抽穗期及收获后的每穗粒数、结实率、千粒质量和每盆稻谷产量,并对产量构成因素进行相关分析和通径分析。结果表明:与对照组相比,同一生育期内淹没时间越长茎蘖死亡率越高、植株恢复生长越慢,但不同的淹没时期影响程度和主要影响对象存在差异。分蘖期淹没超过6d则死苗率大于80%,且不能完全恢复生长,收获时水稻茎蘖数显著低于对照组;孕穗期淹没超过6d则死苗率大于50%,而淹没小于4 d的处理水稻能恢复生长,收获时水稻茎蘖高于对照组;开花期淹没10 d死苗率不足50%,收获时茎蘖数与对照组差异不显著。分蘖期淹没小于4 d水稻始穗期及抽穗持续时间均无显著变化,大于8 d则水稻始穗期显著推迟,抽穗持续时间增加;孕穗期受淹没则会使水稻始穗期推迟,抽穗持续时间显著增加,甚至收割时也未能达到齐穗期标准。分蘖期淹没小于4 d,单株产量无显著下降,淹没6 d及以上则减产率大于80%;孕穗期及开花期淹没超过2 d则减产率大于50%。不同生育期淹没处理下产量的主要因素不同,分蘖期主要受有效穗数和结实率影响,孕穗期受结实率及每穗粒数影响,开花期受结实率和有效穗数影响。研究可为建立西南地区双季稻洪涝灾害指标体系和提出减灾管理措施提供依据。     

孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响*5

为探讨孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响,以南粳45与两优培九为供试品种,于孕穗期设置不同高温强度和不同持续天数处理,分析水稻光合速率、物质分配及产量结构等对不同强度和持续时间高温胁迫的响应特征。结果表明,孕穗期高温处理后,水稻光合速率和产量均出现不同程度的降低,且温度越高、持续时间越长,降低幅度越大。与CK相比,41℃高温处理7d时,两优培九、南粳45光合速率降幅分别为44.6%、28.8%;减产率分别为81.6%、87.7%。高温导致颖花结实率降低、颖花量减少,光合物质向穗部运移不畅,进而导致水稻经济系数降低。41℃高温处理6d时,两优培九和南粳45茎秆占植株生物量的比重均超过70%。高温处理后水稻穗粒数、结实率和千粒重均呈减少趋势,其降低幅度与高温强度、持续时间有关。在41℃高温处理7d时,两优培九穗粒数减少41.9%,结实率降低93.5%,千粒重降低25.3%;南粳45穗粒数减少50.1%,结实率降低79.6%,千粒重降低23.7%。由此可见,孕穗期高温对水稻产量构成要素中结实率影响最大,穗粒数次之,千粒重受其影响最小。     

孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响

为探讨孕穗期高温对水稻物质分配及产量结构的影响,以南粳45与两优培九为供试品种,于孕穗期设置不同高温强度和不同持续天数处理,分析水稻光合速率、物质分配及产量结构等对不同强度和持续时间高温胁迫的响应特征。结果表明,孕穗期高温处理后,水稻光合速率和产量均出现不同程度的降低,且温度越高、持续时间越长,降低幅度越大。与CK相比,41℃高温处理7d时,两优培九、南粳45光合速率降幅分别为44.6%、28.8%;减产率分别为81.6%、87.7%。高温导致颖花结实率降低、颖花量减少,光合物质向穗部运移不畅,进而导致水稻经济系数降低。41℃高温处理6d时,两优培九和南粳45茎秆占植株生物量的比重均超过70%。高温处理后水稻穗粒数、结实率和千粒重均呈减少趋势,其降低幅度与高温强度、持续时间有关。在41℃高温处理7d时,两优培九穗粒数减少41.9%,结实率降低93.5%,千粒重降低25.3%;南粳45穗粒数减少50.1%,结实率降低79.6%,千粒重降低23.7%。由此可见,孕穗期高温对水稻产量构成要素中结实率影响最大,穗粒数次之,千粒重受其影响最小。     

旱涝交替胁迫条件下粳稻叶片光合特性

为研究分蘖期和拔节期旱涝交替胁迫对粳稻叶片光合特性和产量的影响,于2013年进行盆栽试验,分别在粳稻分蘖期(tillering stage,T)和拔节期(jointing stage,S)设置涝-轻旱(light drought,LD)和涝-重旱(sever drought,HD)共4个旱涝交替胁迫处理,其中分蘖期涝保持水深10 cm,拔节期涝保持水深15 cm,同时以浅水勤灌(CK)为对照,测定叶片净光合速率、气孔导度、潜在水分利用效率和胞间二氧化碳浓度以及最终产量等。结果表明,胁迫结束时,T-HD处理净光合速率极显著低于CK和T-LD处理(P0.01);T-LD和T-HD处理气孔导度和胞间二氧化碳浓度均极显著低于CK(P0.01);S-HD处理净光合速率极显著低于CK(P0.01),且气孔导度比CK低62.73%(P0.01);S-LD和S-HD处理胞间二氧化碳浓度呈升高趋势,且S-LD和S-HD处理潜在水分利用效率均低于CK。复水至10月10日,各处理净光合速率、气孔导度和胞间二氧化碳浓度均显著高于CK(P0.05)。相同光强下,各处理净光合速率低于CK,但光补偿点、光饱和点和暗呼吸速率均高于CK,并且提高了水稻CO_2响应曲线的净光合速率。但各处理最终产量均显著低于CK(P0.05)。研究结果可为分析水稻干物质积累、灌溉水利用效率等提供依据。     

夜间增温对水稻生长、生理特性及产量构成的影响

2015年6-11月,在大田条件下采用铝箔反光膜覆盖对水稻(南粳46)进行夜间增温试验。试验设置夜间增温(NW)和对照(CK)两个处理,在水稻主要生育期(分蘖期、拔节期、抽穗扬花期、灌浆期和成熟期)观测水稻分蘖数、叶绿素含量(SPAD值)、叶面积指数、光合作用和蒸腾作用参数以及产量构成(有效穗数、穗粒数和千粒重)。结果表明:(1)铝箔反光膜覆盖达到了夜间增温的目的,整个生育期夜间水稻冠层平均气温比对照提高0.4℃。(2)夜间增温条件下,水稻分蘖数比对照平均每株减少4.33个;各生育期叶片叶绿素含量(SPAD值)分别下降0.2%、2.75%、6.31%、10.77%和32.03%,而叶面积指数差异不大。(3)NW处理各生育期水稻叶片的光合和蒸腾作用参数,包括净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著低于对照(P0.05)。(4)NW处理每穗粒数和有效穗数分别比对照低12.76%和19.02%,产量下降32.54%,千粒重增加3.93%。研究认为,夜间增温对水稻的生长及光合作用产生显著影响,在未来气候变化背景下,应进一步研究不同增温方式对水稻生产的影响及其模型模拟。     

高浓度CO2与添加生物炭对水稻根系和产量的交互影响

为明确大气CO2浓度升高背景下,施加生物炭对水稻根系和产量的影响,利用自由CO2富集系统（free-air carbon dioxide enrichment,FACE)对吉粳88号水稻进行研究。试验设计4组处理,分别为大气CO2浓度不添加生物炭（CK）、大气CO2浓度每千克干土加20g生物炭（NB）、高浓度CO2（550µmol·mol−1）不添加生物炭（CN）、高浓度CO2每千克干土加20g生物炭（CB）,分别于水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、成熟期取样测定根系形态和生理指标,水稻成熟后测产,比较各处理间的差异。结果表明,单一因素及互作处理均增加了水稻根系形态指标中的总根长、总根表面积和根冠比,CN处理使分蘖期根系干重降低了39.24%,CB处理对水稻总根长、总根表面积的互作效应在各试验期均达到极显著水平;各试验期水稻根系生理指标对单一因素及互作处理均表现出积极响应,CB处理各试验期根系伤流强度分别增加了148.10%、34.21%、6.13%和40.43%,对根系吸收面积的互作效应不显著;单一因素及互作处理均增加了水稻产量构成中的每穴穗数、每穗粒数和千粒重,CN和CB处理对结实率的影响表现为负效应,CB处理使每穗粒数和千粒重分别增加了0.11%和3.39%,互作效应均未达到显著水平。试验结果显示,除CN处理降低了分蘖期根系干重外,单一因素及互作处理对水稻根系形态及生理指标的影响均表现为正效应,互作处理对水稻根系形态的影响达到极显著水平,对根系生理功能的影响则表现为不显著,提高了水稻产量构成中的每穗粒数,降低了结实率。     

水分胁迫下水稻拔节孕穗期冠气温度差与产量及品质的关系

为明确不同土壤水分条件下冠气温度差与不同抗旱性水稻品种产量及品质的相互关系,本试验在大田环境下,以辽粳294、开粳1号为材料,在拔节孕穗期设置5个水分梯度处理。结果表明,水分胁迫显著影响水稻的冠气温度差,胁迫越重,冠气温度差绝对值越小;不同水分胁迫下,水稻冠气温度差日变化与气温、空气湿度密切相关;相同环境条件下,抗旱性弱的品种辽粳294的冠气温度差绝对值低于抗旱性强的品种开粳1号;水分胁迫下水稻冠气温度差绝对值与每穗实粒数、千粒重、结实率、产量、糙米率、精米率、整精米率、碎米率、食味值均呈显著正相关,与秕粒数呈显著负相关;辽粳294和开粳1号的土壤水势分别在-0.008~-0.015 MP和-0.02~-0.03 MP范围内达到水分临界水平,且此时平均冠气温度差分别维持在0.2℃和0.7℃,对产量影响不显著,说明这2个冠气温度差值可分别作为辽粳294和开粳1号在拔节孕穗期的节水灌溉指标。本研究为建立稻作节水灌溉指标,实现水稻灌溉精确定量奠定了一定的理论基础。     

涝胁迫对杂交中稻形态和产量的影响

湖北平原地区夏季降水多,水稻易受涝害,为了解涝对杂交水稻生长及产量的影响,以杂交中稻丰两优香1号为试材,在拔节期、孕穗期和灌浆期分别设计不同涝淹深度和受涝时间的胁迫试验。结果表明：杂交中稻受涝胁迫后,植株高度、节间长度均增长,灌浆期、孕穗期受涝胁迫后植株高度增长幅度大于拔节期,可用二元一次方程拟合水稻株高增长量（YPH）、节间长度（YIL）与受涝天数（D）和涝淹深度（H）之间的关系,涝淹深度对植株高度、节间长度的影响大于受涝天数。不同生育期受涝水稻减产顺序表现为孕穗期＞拔节期＞灌浆期,可用二元一次方程拟合水稻相对产量（Ry）与受涝天数（D）和涝淹深度（H）的关系,拔节期和灌浆期受涝天数对产量的影响大于受涝深度,而孕穗期涝淹深度的影响大于受涝天数。拔节期受涝胁迫结实率显著下降,孕穗期结实率和千粒重显著下降,灌浆期主要表现为结实率显著下降,其次是千粒重下降。拔节期、孕穗期和灌浆期受涝胁迫后,穗下部籽粒结实率的相对湿害指数分别为0.69%～44.01%、20.87%～71.14%（没顶淹9d为100%）、3.15%～81.84%;穗中部籽粒结实率的相对湿害指数分别为4.49%～32.36%、14.31%～62.21%（没顶淹9d为100%）、10.02%～66.89%;穗上部籽粒结实率的相对湿害指数分别为-0.77%～14.72%、7.64%～50.10%（没顶淹9d为100%）、2.75%～59.66%。     

不同施肥方式对水稻产量构成及其稳定性的影响

以中国科学院常熟农业生态站的养分循环长期定位试验为研究平台,利用单个生长季的数据研究不同施肥制度对水稻产量构成(单穴有效穗数、单穗粒重和单穴产量)及其稳定性的影响,并通过回归分析方法对产量构成及其稳定性与水稻孕穗期植株的养分含量关系进行了研究.结果表明:氮肥有利于水稻有效穗数的形成,N处理的单穴有效穗数比CK处理多4.2穗,比NP和NPK处理分别多0.9穗和0.7穗;施用氮肥显著降低水稻单穗粒重,氮磷配施可以协调水稻单穴有效穗数和单穗产量之间的矛盾,获得较高的单穴产量.施用猪粪可以增加水稻的单穴有效穗数和单穴产量,但不会降低水稻的单穗平均粒重.施肥处理仅对水稻单穴有效穗数的稳定性产生显著影响,对单穴产量和单穗平均粒重的稳定性没有显著影响.CK、N、NP、NPK处理单穴有效穗数的变异系数分别为19.5%、17.9%、1813%和22.9%,施用钾肥会显著增加水稻单穴有效穗数空间变异.施用猪粪对3个指标的稳定性影响不显著.水稻3个产量构成因素及单穴有效穗数标准差与水稻孕穗期茎秆和根系养分含量间具有较好的线性拟合关系,单穴有效穗数变异系数与水稻植株钾含量正相关.     

土壤水变动对冬小麦生长产量及水分利用效率的影响

采用盆栽和管栽试验，研究土壤水变动对冬小麦地上部生长、产量及水分利用效率的影响。结果表明：株高对水分胁迫的发生时期较敏感，叶面积对水分胁迫的持续时间更敏感，与其他水分胁迫处理相比，分蘖至拔节阶段水分胁迫处理的株高最小，分蘖至孕穗阶段水分胁迫处理的叶面积最小。冠重主要受胁迫持续时间的影响，分蘖至孕穗阶段水分胁迫处理的冠重最小。水分胁迫对冬小麦穗数和WUE的影响基本上表现为正效应，而对每穗粒数、千粒重及产量的影响则全部为负效应。在各水分胁迫处理中，拔节至孕穗阶段经中度水分胁迫后抽穗期复水的处理，产量最高，达到充分供水对照的62%；分蘖至拔节阶段经中度水分胁迫后孕穗期复水的处理，WUE最大。试验结果表明，冬小麦株高、叶面积及各产量要素对土壤水变动的响应存在差异。     

不同生育阶段间歇灌溉对镉污染稻田双季稻产量构成与镉累积的影响

为给镉污染稻区水稻合理灌溉提供理论与技术参考,通过盆栽试验研究了不同生育阶段间歇灌溉对双季稻产量构成与镉累积的影响。结果表明:(1)2季水稻总产以全生育期淹水灌溉处理最高,其次是全生育期间歇灌溉与齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理,孕穗至齐穗期间歇灌溉处理产量显著降低;全生育期淹水灌溉处理有利于提高结实率,而全生育期间歇灌溉与分蘖至孕穗间歇灌溉处理有利于提高有效穗数。(2)灌水方式显著影响水稻各器官成熟期镉含量,其中全生育期间歇灌溉有显著提高效果,而全生育期淹水灌溉有降低效应。孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理早、晚稻籽粒镉含量显著低于其他生育阶段间歇灌溉处理。(3)地上部镉累积量以全生育期淹水灌溉处理最低,全生育期间歇灌溉处理最高;各间歇灌溉处理中,孕穗至齐穗、齐穗至灌浆中期间歇灌溉处理地上部镉累积量相对较低。综上所述,为确保双季稻产量、降低稻米镉含量,镉污染稻区最佳灌溉方式为全生育期淹水灌溉,在水资源较紧张的情况下,齐穗至灌浆中期可采取间歇灌溉方式。     

机械旱直播方式促进水稻生长发育提高产量

为了明确机械旱直播模式下水稻的产量形成机制,以杂交籼稻(F优498)和常规粳稻(徐稻4号)为试材,通过一次浅旋耕机械旱直播(B1)、"调墒、两旋"机械旱直播(B2)2种机械旱直播处理,并以人工撒播(B3)处理为对照,研究其对直播水稻产量形成的影响及其生理特性。结果表明,品种与直播处理对水稻主要生育时期干物质累积、叶面积指数(leaf area index,LAI)、结实期剑叶净光合速率与保护酶活性、根系伤流强度、茎秆抗倒伏特性及产量均存在显著影响。不同直播处理下,F优498在产量及生长发育特性各指标上均显著高于徐稻4号。与B3相比,同一品种下机械旱直播各处理均能优化群体茎蘖数,提高成穗率,保证齐穗期适宜的LAI,提高了高效叶面积率,并有利于提高结实期群体光合产物的积累、剑叶净光合速率与保护酶活性、根系伤流量及茎秆抗倒伏能力,并在保证一定数量有效穗的前提下,显著提高穗粒数、结实率及千粒质量,是机械旱直播水稻高产的重要原因。不同机械旱直播处理下,B2比B1处理能进一步提高机直播水稻齐穗至成熟期干物质累积并延缓LAI的衰减、增强根系活力及茎秆的抗倒能力,提高了结实率及千粒质量,最终促进了产量的提高,为最佳的机械旱直播方式。     

不同类型基质对机插水稻秧苗生理特征及产量的影响

为解析基质的类型特征、秧苗生理特性、机插质量和产量间的内在联系,评价育秧基质的适用性与应用广泛性,该研究以营养土为对照,以2种代表性的基质类型(混合基质和轻型无土基质)为研究对象,研究了不同类型育秧基质对水稻秧苗生长特征、大田机插质量、生育期和产量形成的影响。结果表明,轻型无土基质和混合基质容重均显著低于对照,分别比对照低85.19%和74.07%(P0.05),通气孔隙、持水孔隙和养分含量显著高于对照(P0.05),育秧工序简单操作。轻型无土基质和混合基质所育秧苗地上部生长特征与根系生长特征显著优于对照处理(P0.05),根系盘结成块,漏插率分别比对照低4.17%和4.32%,达显著差异水平(P0.05)。轻型无土基质的伤秧率为3.07%,和对照无显著差异,但显著低于混合基质(P0.05)。轻型无土基质和混合基质水稻大田机插后,分蘖发生分别比对照处理早4和2 d,全生育期缩短2 d。轻型无土基质与混合基质处理的水稻库容量分别比对照高14.01%和10.67%;产量分别比对照高5.30%和6.14%,均显著高于对照处理(P0.05)。轻型无土基质与混合基质理化属性优于对照处理,培育秧苗与机插技术兼容性强,利于工厂化育秧基质的开发,其中轻型无土基质是由由作物秸秆加工而成的无土基质,更适宜于基质的生产与应用。     

太湖地区水稻追肥的氨挥发损失和氮素平衡

采用密闭室通气法和¹⁵N 微区试验, 对太湖地区水稻不同生育期追施氮肥的氨挥发损失、水稻对氮肥的吸收利用和土壤氮素残留情况进行了研究。结果表明, 氨挥发损失主要发生在施肥后1 周内, 峰值出现在施肥后1~2 d, 氨挥发速率变化与田面水NH₄⁺-N 浓度变化规律一致, 分蘖肥和穗肥氨挥发损失率分别为16.7%和6.3%; 水稻分蘖肥的作物氮素利用率低于穗肥, 分别为36.7%和49.6%, 主要原因是穗肥的氨挥发损失较少,并且更易于向籽粒转移; 2 次追施氮肥的表观损失率分别为52.8%和40.7%; 在土壤中残留肥料氮为10.6%, 大都集中在0~20 cm 土壤中, 耕层以下较少。本结果表明, 在水稻孕穗时期施氮肥有利于提高氮肥利用效率、减少氮肥损失, 主要体现在穗肥拥有较低的氨挥发损失率和较高的籽粒利用率。     

分蘖期冷水胁迫下施氮量对寒地粳稻分蘖消长和产量形成的影响

以3个耐冷性不同的寒地粳稻品种东农428、龙稻7和松粳10为材料,设置7个施氮量水平,在分蘖期进行冷水处理,研究分蘖期冷水胁迫下施氮量对寒地粳稻分蘖消长和产量形成的影响。结果表明,冷水胁迫下寒地粳稻分蘖生长速度下降,最高分蘖数、有效分蘖率、有效穗数、每穗粒数、千粒重、结实率和产量均降低。随着氮肥用量的增加,分蘖生长速度加快,最高分蘖数增加,分蘖盛期推迟,有效分蘖率、千粒重、结实率下降。100 kg/hm2的氮肥用量下寒地粳稻的有效穗数、每穗粒数、产量及产量冷水反应指数最接近对照,最能够减轻低温冷害下寒地粳稻产量的损失。     

氮肥运筹模式对双季稻北缘水稻氮素吸收利用及产量的影响

在双季稻北缘地区,以常规品种早籼65和杂交组合香两优68为试验材料,在施氮量150.kg/hm2的条件下,研究了不同氮肥运筹模式对早稻产量及氮素吸收利用特性的影响。结果表明:减少基、蘖肥,提高穗肥比例可增加抽穗成熟期的叶片含氮量,使SPAD值维持较高水平,提高齐穗后的绿叶面积和有效叶面积率,提高群体光合势,有利于促进干物质积累而提高产量和氮素吸收,常规稻和杂交稻均以基∶蘖∶穗=50∶25∶25运筹模式产量最高;前氮后移增施穗肥因能为水稻整个生育期提供比较平衡的氮素供应,可促进氮素的吸收;氮肥当季利用效率随穗肥比例提高而增加,但氮肥的农学利用率与产量有更好的对应关系。基∶蘖∶穗=50∶25∶25的运筹模式是双季稻北缘地区早稻合理的施肥技术。     

不同pH低磷土壤上水稻磷营养特性研究

通过盆栽试验,研究了不同磷效率水稻在不同pH土壤和不同磷处理水平下的磷营养特性。结果表明,低磷条件下,分蘖期耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收效率最高,孕穗期3个耐低磷品种磷吸收量和利用效率均较高;到成熟期1574品种的相对磷吸收量最高,达到65%,而相对磷利用效率则以1574和850品种最高。不同pH土壤上,分蘖期,各水稻品种在碱性土壤上磷吸收量和利用效率最低,相对磷吸收量和相对磷利用效率却最高;耐低磷基因型850、1574和1079的磷吸收量高于鄂晚13和敏感基因型99012。在孕穗期,各水稻品种在碱性土壤上的磷吸收量高于其它两种土壤,但相对磷利用效率却最低;耐低磷基因型850和1574在3种土壤上磷吸收量均最高,成熟期各水稻品种磷利用效率则明显高于孕穗期。可见,不同耐低磷基因型在不同pH土壤上表现出的磷营养特性不同,在耐低磷品种的筛选过程中应该考虑土壤pH因素,生产中应根据不同土壤酸度类型选择合适的品种。