免耕半固态直播对水稻剑叶生理特性的影响

为探究免耕半固态播种模式对水稻剑叶生理及光合特性的影响。通过设计翻耕半固态直播(FZ)、免耕半固态直播(MZ)、水稻插秧(YZ)和传统撒直播(CK)的田间对比试验,研究了不同栽培模式下水稻剑叶生理和光合特性的特征。与CK处理相比,2016年早稻中早39、湘早籼45号FZ、MZ处理的剑叶SPAD值在乳熟期-成熟期显著高于CK处理,2017中早39的FZ、MZ、YZ处理较CK处理早稻与晚稻增幅分别为0.85%～15.41%,1.60%～13.04%,且在齐穗+28 d和齐穗+35 d均达到显著性差异。FZ、MZ和YZ较CK处理水稻剑叶POD和SOD活性在齐穗后均呈增加趋势,而MDA呈降低趋势,其中中早39各时期MDA含量的均值平均降幅分别为13.35%,9.35%,12.49%,9.43%,9.53%和7.12%,湘早籼45降幅分别为10.22%,7.75%,10.01%,6.72%,8.44%和6.01%。FZ、MZ和YZ处理水稻剑叶可溶性糖含量在齐穗+14 d-齐穗+35 d均显著高于CK。2017年晚稻,2个品种的FZ、MZ、YZ处理的蒸腾速率在齐穗+25 d显著高于CK,净光合速率在抽穗期和抽穗后10 d均显著高于CK,分别高出10.56%,11.13%,10.29%和12.40%,14.46%,15.65%。水稻半固态直播和插秧的种植方式能够提高剑叶SPAD值和叶绿素含量,进而有利于提高剑叶光合能力,为水稻齐穗后干物质和有机物质等的积累奠定基础,进而利于水稻产量的提高。     

水稻伤流液研究进展

水稻根系伤流液可作为其研究根系活力和诊断营养状况的主要依据,同时与水稻地上部分的生长以及产量关系密切。系统综述了水稻根系伤流液的组成成分、伤流强度的变化规律、影响因素及其与地上部的关系,并对改进水稻伤流液收集方法以及其有待进一步研究的问题进行了展望。     

稻田养鸭对直播水稻根系生长性状的影响

为了探究水稻直播轻简栽培和稻鸭共育模式的结合对水稻根系生长性状的影响。在总结前人研究水稻直播和稻鸭共育技术的基础上,提出了水稻直播下饲养鸭子的种养结合技术,通过设计常规水稻撒直播(CK)、常规水稻撒直播养鸭(RD)、水稻半固态直播养鸭(RDS)和水稻精量穴直播养鸭(RDP)的大田对比试验,研究了水稻直播养鸭模式植株根系生长发育特征。结果表明:水稻直播养鸭不同处理间植株单株根数、根长和根系体积等根系特性存在一定差异。RDP处理植株单株根数、根长和根系体积整体优于RDS、RD和CK处理,而RDS、RD和CK处理之间整体上无明显差异。与CK相比,两季中RDP处理植株根系活力在五叶期-齐穗期均呈增加趋势,在早稻抽穗期最大增幅达到7.49%,但整体根系活力未达到显著性差异。两季中RDS、RD和CK处理植株根系活力整体未达到显著性差异。RDP较CK处理的根系总吸收面积和活跃吸收面积整体均处于较高水平;RDS和RD较CK处理之间整体差异不明显。综上所述,水稻精量穴直播养鸭模式下,水稻植株根系活力、吸收表面积、干物质和体积等指标优于常规水稻撒直播,使根系生理活性在全生育期维持在较高水平,减缓水稻中后期根系衰老程度;从而利于植株地上部生长和产量的形成。     

海河低平原深松播种对夏玉米根系生理的影响及其节水增产效应

于2012—2013年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站,以郑单958为供试品种,设置夏玉米深松播种和免耕播种两个处理,从玉米出苗开始,根据生育进程定期观察玉米根系形态、生理指标及微观结构、玉米冠层光合特性和叶面积指数,成熟期测定产量,计算水分利用效率和2 m土体水分储蓄情况。结果表明,0~60 cm土层,深松播种处理可提高玉米根系干物质积累、表面积、根长和活跃吸收面积比例,全生育期分别比免耕播种处理提高30.5%、24.6%、29.7%和56.3%。0~60 cm土层,深松播种处理玉米根系脯氨酸含量、硝酸还原酶活性和根系活力分别比免耕处理高140.0%、37.0%和36.5%。全生育期,深松播种处理根系伤流液总量比免耕播种处理提高15.2%。0~40cm土层,深松播种处理单根和整株根系导水率分别提高15.8%和17.0%。0~40 cm土层,深松播种处理玉米根系中柱导管直径增大,中柱鞘细胞壁及中柱内薄壁细胞的细胞壁增厚栓化,髓细胞数量增多但整体在髓腔横切面积中所占比例偏小,后生木质部导管直径增大、数量增多,皮层厚度降低;0~20 cm土层,深松播种处理根系皮层中部细胞虽也较大但层数较少,相当于免耕处理的86.2%。深松播种处理可提高玉米叶面积指数,全生育期平均比免耕处理高12.5%;深松播种处理还可提高叶片光合速率和光合势。深松播种处理玉米籽粒灌浆速率全生育期平均比免耕播种处理高5.0%。与免耕处理相比,深松播种处理2年平均穗粒数、千粒重和产量分别比免耕播种处理提高2.4%、3.9%和8.2%,耗水量降低9.1%,产量和水分利用效率分别比免耕处理高8.2%和14.4%,2 m土体贮水量提高31.7%。     

高产栽培条件下种植方式对超级稻根系形态生理特征的影响

为探明高产栽培条件下不同种植方式对超级稻根系形态生理特征的影响,以超级稻品种淮稻9号和徐稻3号为材料,对旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种种植方式水稻的根系形态生理特征进行了比较研究。结果表明：(1)不同种植方式超级稻产量差异极显著,与手栽相比,机插和直播分别减产5.05%和13.68%。(2)群体根数,直播>机插>手栽,但随生育进程差异越来越小,总根长拔节期直播>机插>手栽,抽穗期和成熟期,机插>手栽>直播;单茎根数不同种植方式间差异较小,总根长手栽>机插>直播,不同方式间差异大都达到显著水平;每条根长手栽和机插间差异不显著,均显著高于直播,根直径手栽>机插>直播,不同方式间差异显著。(3)群体根系干重拔节期机插和直播间差异不显著,均极显著高于手栽,抽穗期不同方式间差异均不显著,成熟期手栽>机插>直播,不同方式间差异极显著,抽穗后根系干重衰减率直播>机插>手栽,不同方式间差异显著;单茎根系干重拔节期、抽穗期和成熟期均手栽>机插>直播,不同方式间差异大都达到极显著水平,抽穗后根系干重衰减率直播与机插间差异不显著,均显著高于手栽;地上部干重手栽、机插、直播依次减小,根冠比则依次增大。(4)与手栽相比,机插和直播根系主要分布在0~10 cm的土层内,特别是直播,65%的根系分布在0~5 cm的土层内;0~5 cm土层根系干重占根系总干重的比例手栽、机插、直播依次增大,5~10 cm、10~15 cm和15 cm以下均依次减小。(5)群体根系吸收面积拔节期差异不显著,抽穗期手栽>机插>直播,不同方式间差异极显著,成熟期手栽和机插间差异不显著,均极显著高于直播;单茎根系吸收面积拔节期和成熟期手栽与机插间差异不显著,均极显著高于直播,抽穗期手栽>机插>直播,不同方式间差异极显著。(6)抽穗后群体根系伤流强度手栽、机插、直播依次增大,单茎根系伤流强度则依次减小。说明不同种植方式对超级稻的根系形态生理特征有明显影响,每条根长和根直径的不同以及根系在土层中的分布不同是不同种植方式水稻根系性状的两个显著特征。与手栽和机插相比,直播根系分布浅,每条根长和根直径小,群体根数多,但单茎根系总长短,根系干重低,吸收面积和抽穗后伤流强度小;机插与手栽相比,根直径小,根系分布浅,抽穗后群体和单茎根系干重低、下降快,单茎根系总长和伤流强度小。     

生物炭对水稻根系形态与生理特性及产量的影响

为明确生物炭对水稻根系与产量的效应,探明生物炭在水稻生产上应用的潜力与价值。采用盆栽试验研究了生物炭对超级粳稻不同生育期根系生长、形态特征及生理特性的影响。结果表明,土壤中施入生物炭能增加水稻生育前期根系的主根长、根体积和根鲜重,提高水稻根系总吸收面积和活跃吸收面积。在水稻生育后期,生物炭在一定程度上延缓根系衰老。根系伤流速率、根系活力和可溶性蛋白在整个生育期内均高于对照,同时维持了较为适宜的根冠比,根系生理功能增强;生物炭处理的水稻产量增加,表现为每穴穗数、每穗粒数、结实率提高,比对照平均增产25.28%。以每千克干土加20 g生物炭处理的产量最高,比对照提高了33.21%。生物炭处理对水稻根系形态特征的优化与生理功能的增强具有一定的促进作用。     

稻草还田对免耕水稻根系生长及空间分布的影响

研究了稻草还田对免耕抛秧水稻立苗期根系生长及成熟期根系空间分布的影响。结果表明,稻草还田显著或极显著提高了立苗期免耕水稻根冠比、单株根生物量、总根数、白根数、单条根长、根毛区长、一次分枝、二次分枝根数量、根系活力和超氧化物歧化酶(SOD)活性,对根系的伸长、生长起到明显的促进作用。稻草还田明显提高了水稻产量及免耕抛秧水稻0~10cm土层根系干重和根系体积,6t/hm²稻草还田量比对照0~10cm土层根系干重和根系体积分别高29.85%、41.62%,产量提高11.18%,差异均达显著水平。     

不同耕作栽培方式对中产稻田水稻根系特性及产量的影响

为弄清中产稻田水平下,不同耕作栽培方式对水稻根系特性及产量的影响情况,开展了水稻免耕和翻犁、直播和移栽的耕作栽培方式的试验,结果表明：不同耕作栽培方式对水稻根系生长和生育期有一定的影响,在分蘖盛期和成熟期,移栽的水稻根重、最长根长和根数均高于直播,且以翻犁移栽最好;不同耕作栽培方式对水稻产量构成有影响,造成了对产量影响显著,以翻犁移栽单产590.1kg为最高,以免耕直播单产最低,且与其他处理间产量差异达显著水平。     

土壤改良剂对冷浸田水稻根系活力及产量的影响

为了解决冷浸田水稻根系生长缓慢及早衰的问题,在明沟排水措施的基础上,研究施用不同土壤改良剂（自研的脱硫灰改良剂、生物活性炭,市售的土壤改良剂石灰、硅钙肥、腐植酸）对水稻根系活力、生物量、根冠比、伤流液中氮、磷、钾输出强度及产量的影响。结果表明：除石灰处理外,其余各土壤改良剂处理均能提高水稻伤流强度、根冠比和生物量,增加伤流液中氮、磷、钾的输出强度,并达到显著性差异水平(P<0.05)。其中脱硫灰改良剂和生物活性炭处理对伤流强度促进作用最为显著,在灌浆期分别较CK处理磷输出强度升高29.60%和19.70%,在分蘖中期脱硫灰改良剂处理根冠比较CK提高31.6%。不同土壤改良剂的施用有利于提升冷浸田水稻的产量,且随着改良剂施用时间的推进,其增产效果有逐年增加的趋势。就冷浸田改良而言,生物活性炭和脱硫灰改良剂的改良效果最佳。     

水稻高产氮高效型品种的根系形态生理特征

选用低产氮低效型、高产氮中效型和高产氮高效型具有代表性的6个粳稻品种,在各自最适氮素水平下,研究了根系形态生理特征的差异。结果表明,较之低产类型品种,高产类型品种在根干重、根体积、根系总吸收表面积、活跃吸收表面积、根系α-NA氧化量及根系伤流强度等方面在各个生育时期均存在着明显的优势,说明生产力的提高伴随着根系形态特征的改善和生理活性的加强。同为高生产力类型品种,因氮利用率的差异根系形态生理特征表现不同。较之高产氮中效类型,高产氮高效型水稻的群体根干重、群体根体积、群体根系伤流强度和根系总吸收表面积均有所降低,而单茎根干重、单茎根体积、单茎根系伤流强度、活跃吸收表面积比及根系α-NA氧化量却有显著或极显著提高。表明适当控制高生产力水稻的群体生长量,促进群体和个体协调发展,着力提高抽穗后单茎根系质量,将是水稻高产和氮高效协调统一的可靠途径。     

不同氮利用效率水稻基因型的根系形态与生理指标的研究

选用氮素利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种, 研究了225 kg hm-2施氮条件下根系形态和生理指标的差异及其与氮素利用效率的相互关系。结果表明, 有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期, 氮高效型水稻的根干重、根系体积、总吸收表面积、活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均显著或极显著大于氮低效型水稻。有效分蘖临界叶龄期和拔节期, 氮高效类型水稻的根冠比显著大于氮低效型, 而抽穗和成熟期则表现相反趋势。成熟期前, 氮高效型水稻的根系α-NA氧化量极显著大于氮低效型, 而成熟期, 氮高效型中杂交水稻的根系α-NA氧化量略低于个别氮低效型水稻品种。相关性分析表明, 有效分蘖临界叶龄期、拔节期、抽穗期和成熟期, 水稻的根干重、根系体积、根系的α-NA氧化量、总吸收表面积、活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比与氮素利用效率呈显著或极显著正相关。有效分蘖临界叶龄期和拔节期, 植株的根冠比与氮素利用效率呈显著正相关, 而抽穗和成熟期则呈极显著负相关。氮高效型水稻在其一生中具有良好的根系形态和保持较强的根系活力, 为植株大量吸收和高效利用氮素奠定了良好基础。同时, 在水稻的生长过程中, 地下部与地上部的合理比例及协调生长也是促进植株高效吸收利用氮素的重要因素。     

80%胺羧酯·甲哌可溶性粉剂对大豆根系生理生化特性的调控

以中黄13为试验材料,在大田条件下研究了大豆根系生理活性的变化及新型植物生长调节剂80%胺羧酯.甲哌可溶性粉剂对其调控的生理机制。结果表明:80%胺羧酯.甲哌可溶性粉剂处理提高了根系氧化还原能力,促进了根系分泌伤流液的能力,增加了根系伤流中氨基酸、硝态氮、铵态氮以及无机离子的含量。80%胺羧酯.甲哌可溶性粉剂通过调节内源激素来实现调控根系生理活性表达,显著提高了根系和伤流中CTKs,GAs(除R1和R2)和IAA的含量,同时降低了R7期之前的ABA含量,而在R7期显著提高了ABA的含量。此外,根系和伤流中的激素含量变化与根系生理活性变化是一致的,如根和伤流中CTKs、GAs和IAA在生育期内呈现单峰曲线,峰值均出现在R4期,而ABA含量变化呈现直线上升趋势,峰值出现在R7期。     

水稻根际含氧量对根系生长的影响

以多个水稻品种为材料, 采用营养液培养试验, 通过气泵增加水稻根际的含氧量, 研究水稻根际含氧量与根系生长的关系。结果表明, 在水稻生长过程中, 抽穗期根系吸收氧气的能力最强, 需氧量最大。根际含氧量对水稻根系形态与分布有影响, 增氧显著增加根长, 提高根系自根基到根尖10~20 cm、＞20 cm部分所占的生物量比例, 同时减少根数; 而在缺氧环境下生长的水稻根数增多, 根长缩短。氧溶量对水稻根系活力的影响存在品种间差异, 提高水稻根际的氧溶量, 杂交稻汕优63和国稻1号齐穗期根系的活跃吸收面积和根系活力显著增加; 根系活力较高的常规籼稻湘早籼11和甬粳18在充氧处理中的根系活力也明显提高, 但根际氧含量的增加对根系活力较低的水稻品种湘早籼24和春江06的根系活力并无明显作用; 缺氧环境下生长的水稻根系的活力降低。     

转Bt基因抗虫棉源器官的建成及其功能

转Bt基因抗虫棉中棉所30的单株叶面积、叶面积系数和侧根数量较轮回亲本中棉所16大幅度降低,果枝叶输出的蔗糖、可溶性糖和氨基酸及输入棉铃的蔗糖、可溶性糖和全N较中棉所16大幅度下降。自初花期至结铃早期,中棉所30单位植株的伤流量、伤流液中的Pi、NO3-和氨基酸流量均显著或极显著低于中棉所16,反映其单株根系活力、根系吸收、合成和运输能力全面下降,但在盛花期之前,中棉所30的根系功能与地上部发育的协调性并不差(以单位地上部干重的伤流量及其组分来衡量),只是棉株开始大量结铃后,中棉所30根系与地上部的协调性迅速劣化,容易导致早衰。文中还讨论了Bt棉适宜的栽培措施,并对采用EDTA促泌法收集棉花韧皮部汁液的方法进行了评价。     

不同免耕模式对水稻产量及土壤理化性状的影响

为了研究不同免耕栽培模式对水稻产量及土壤理化性状有何不同影响,采用田间定位试验,以常规插秧为对照,研究免耕直播和免耕抛秧对水稻产量的影响及土壤理化性质变化。结果表明：此试验条件下,免耕直播前期分蘖速度较快,株高、结实率及产量都较高,穗粒数和千粒重则与常规插秧相当,而免耕抛秧有效穗较多,但穗粒数、结实率、千粒重及产量均较低。在土壤理化性状方面,与常规插秧比,免耕栽培稻田表层（0~5cm）土壤有机质增加,腐殖质品质改善,>0.25mm水稳性大团聚体、全量氮、速效磷和速效钾养分含量都有提高。两种免耕栽培模式中,免耕直播的腐殖质品质、>0.25mm大粒团聚体含量及速效磷高于免耕抛秧,而土壤有机质总量和速效钾则低于免耕抛秧。免耕栽培模式有利于稻田表层土壤肥力的改善;此试验条件下,免耕直播更有利于提高水稻产量。     

免耕高留茬抛秧稻的产量及若干生理特性研究

通过与常耕插秧和抛秧的比较,分析了免耕高留茬抛秧分蘖消长、根系生长、籽粒灌浆和产量特性;同时研究了不同育秧方式和秧龄对免耕高留茬抛秧稻产量及产量构成的影响。结果表明,免耕高留茬抛秧分蘖缓慢,有效穗数较少。抽穗前植株发根力较低,但抽穗后10 d植株发根力高于其他种植方式,抽穗后30 d根系伤流强度显著高于常耕插秧和抛秧,后期植株衰老延缓。强势粒灌浆过程差异较小,但免耕高留茬抛秧延长了弱势粒灌浆时间,增加了弱势粒重,提高了单穗颖花数、籽粒充实率和千粒重。产量与其他处理差异不显著。在免耕与前作秸秆高留茬还田条件下,旱育带泥抛栽根多活力高,促进了水稻分蘖早生快发,比塑盘育秧抛栽极显著增产;3个抛栽秧龄中,以秧龄40 d处理产量最高。     

干湿交替灌溉耦合施氮对水稻根系性状及籽粒库活性的影响

以新稻20为材料进行土培试验,设置浅水层灌溉(0 kPa)、轻度水分胁迫(–20 kPa)和重度水分胁迫(–40 kPa) 3种灌溉方式及0氮(0N, 0 kg hm-2)、中氮(MN, 240 kg hm-2)和高氮(HN, 360 kg hm-2) 3种氮水平,研究不同水氮耦合处理对水稻根长、根冠比、根系伤流、根系有机酸含量、根系玉米素及玉米素核苷与籽粒酶活性的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量存在显著的互作效应,轻度水分胁迫增加了主要生育期根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量,提高籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,降低穗分化后水稻根冠比,且与MN耦合后产量最高,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;重度水分胁迫则显著降低主要生育期根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量,降低籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性,增加主要生育期根冠比。水稻籽粒产量与主要生育期水稻根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量均呈显著或极显著的正相关,而穗分化至成熟期根冠比与水稻产量呈负相关;同时水稻根长、根系伤流量、根系分泌物中有机酸总量、根系玉米素及玉米素核苷含量与籽粒ATP酶、蔗糖合酶及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性呈显著或极显著的正相关。表明通过适宜的肥水调控发挥水氮耦合效应,可以创造良好的根系形态、提高水稻根系代谢能力和籽粒库的生理活性,促进水稻高产。     

免耕对水稻根系活力和产量性状的影响

对早稻进行了免耕与常耕栽培对比试验。研究结果表明：与常耕栽培水稻相比,免耕水稻,根系活力高7.4%~34.9%,各生育期的干物质占黄熟期干物质之比高。有效穗数、每穗实粒数、千粒重和实际产量分别高1.1%、5.1%、0.6%和10.0%。产量与根系活力和干物质积累的相关分别达到0.9和0.87以上。     

秧盘垫铺麻纤维膜与育秧肥底部撒施对水稻机插秧苗素质的影响

采用湿润育秧,研究了不同育秧方式(秧盘不垫铺麻纤维膜育秧和秧盘垫铺麻纤维膜育秧)和育秧肥不同施用方式(100%秧土混施、50%秧土混施+50%秧土底部撒施、100%秧土底部撒施)下水稻机插秧苗的形态、干质量、根系活力、植株可溶性糖和硝态氮含量、发根力,以探索秧盘垫铺麻纤维膜结合育秧肥底部撒施应用于水稻机插育秧的可行性,以进一步改进麻纤维膜水稻机插育秧技术。结果表明,秧盘垫铺麻纤维膜明显提高了水稻机插秧苗素质,相比秧盘未垫铺麻纤维膜的处理,秧盘垫铺麻纤维膜处理的秧苗表现为秧苗壮实,秧苗根冠比、根系活力、植株可溶性糖含量、发根力均有所提高。育秧肥底部供应提高了秧苗地下部生物量和根冠比,提高了秧苗植株可溶性糖含量而降低了硝态氮含量。随着育秧肥底部撒施比例的增加(从100%秧土混施到100%秧土底部撒施),秧盘未垫铺麻纤维膜秧苗的单株地下部干质量提高了69.2%,根冠比增大了60.3%,可溶性糖含量增加了38.6%,硝态氮含量降低了8.2%;秧盘垫铺麻纤维膜秧苗的单株地下部干质量提高了6.8%,根冠比增加了2.6%,可溶性糖含量增加了41.3%,硝态氮含量降低了7.8%。水稻秧苗根系活力和发根力均在育秧肥50%秧土混施+50%秧土底部撒施方式下达到最高值。研究表明,相比混施于育秧土中,育秧肥底部撒施可以提高水稻机插秧苗素质,可与麻纤维膜很好地结合起来应用于水稻机插育秧。     

杂交稻开花后根系活力与旗叶衰老和产量形成的关系

比较研究杂交水稻和常规水稻开花后旗叶衰老、根系活力及产量形成的关系。结果表明：（１）水稻开化后旗叶与根系各衰老指标变化关系十分密切。根系伤流强度下降，伤流液中氨基酸含量的下降、ＭＤＡ含量的上升与旗叶叶绿素、可溶性蛋白质含量及ＳＯＤ活性降低、ＭＤＡ含量和膜相对电导度增加正相关。（２）极叶早衰导致旗叶光合速率迅速降低，籽粒增重缓慢，千粒重低，结实率低。（３）与常规水稻相比，杂交稻生育后期根叶衰老快。因