施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其形态和力学机理

【目的】研究施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其与茎秆形态性状和力学性状的关系及其作用机理,为水稻抗倒高产栽培调控提供依据。【方法】以常规籼稻银晶软占为材料,设置4个氮水平,进行大田试验,研究施氮对水稻茎秆基部节间形态和力学性状的影响及其与倒伏指数的关系。【结果】施氮影响水稻茎秆的形态和力学性状。随着施氮量的增加,株高增加,重心上移,基部节间长度增加,节间充实度下降,抗折力和弹性模量减小,茎秆倒伏指数增加,抗倒伏能力下降。倒伏指数与株高、重心高度及基部节间长度呈正相关,而与基部节间充实度、抗折力及弹性模量呈负相关,且相关系数大多达到显著或极显著水平。倒伏指数与单位面积有效穗数和每穗总粒数呈显著或极显著正相关,而与结实率和千粒重呈负相关趋势。【结论】株高、重心高度、基部节间长度和基部节间充实度等形态性状,以及弯曲力矩、抗折力等力学性状,是影响水稻茎秆抗倒伏能力的主要因素。     

不同栽培条件对杂交晚稻茎秆抗倒伏性状的影响

研究施氮量和栽插密度对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其与茎秆形态性状和力学性状的关系,为水稻抗倒伏高产栽培调控提供依据。以3种不同抗倒伏水平的籼型杂交晚稻品种为材料,设置3个氮水平、3种栽插密度,进行大田试验,研究施氮和栽插密度对水稻茎秆基部节间形态和力学性状的影响及其与倒伏指数的关系。结果表明,随着施氮量和栽插密度的增加,茎秆基部第1节间变细长,第2、3节间长度先增加后下降,茎壁变薄,秆型指数降低,从而提高茎秆的倒伏指数和降低抗倒伏能力;在高氮与高密栽培条件下,水稻的群体大,个体生长受抑制,使水稻植株茎秆的倾斜角度加大,倒伏指数加大,从而使水稻更容易倒伏;水稻基部茎秆的倒伏指数与株高、基部各伸长节间的长度呈正相关,与茎粗、茎壁厚、秆型指数呈负相关;增施氮肥与增加栽插密度,在一定程度上增加了茎长与植株茎秆的弯曲力矩,降低了壁厚、机械强度和折断弯矩(M),从而降低了茎秆的抗倒伏能力,提高了水稻茎秆的倒伏指数(LI)。施纯氮160 kg·hm^-2和栽插密度20.0 cm×16.6 cm时,水稻抗倒伏性能较好。     

不同种植方式对超级稻植株抗倒伏能力的影响

 【目的】倒伏是水稻“高产、优质、高效、生态、安全”综合生产目标的限制因素之一。本研究旨在探讨不同种植方式超级稻的抗倒伏能力,为合理选用种植方式,实现“十字”综合目标提供理论依据。【方法】长江下游稻-麦两熟制条件下,以超级稻品种淮稻9号和Ⅲ优98为材料,设置旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种种植方式,以倒伏指数作为衡量植株抗倒伏能力的指标,在齐穗后25 d,研究不同种植方式水稻基部第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）、第4节间（N4）抗倒伏能力和主要物理性状的差异,并对倒伏指数、抗折力与茎秆主要物理性状进行相关分析。【结果】不同种植方式水稻抗倒伏能力差异极显著,手栽稻倒伏指数最小,抗倒伏能力最强,直播稻倒伏指数最大,抗倒伏能力最差,机插稻居于二者之间。抗折力的大小是不同种植方式水稻倒伏指数差异的主要原因,N1、N2、N3、N4节间的抗折力与株高、重心高度、茎秆粗度、茎壁厚度、茎秆干重、叶鞘干重、单位节间干重、节间基部至穗顶的长度和鲜重及弯曲力矩呈显著或极显著正相关,与相对重心高度和节间长度呈显著或极显著负相关。与机插稻和直播稻相比,手栽稻基部节间抗折力大、倒伏指数小的主要原因是:（1）株高的增加是节间数增多、穗长及穗下2个节间变长所致,而茎秆基部易于发生倒伏的2—3个节间长度反而比机插稻和直播稻短;（2）基部各节间粗度和茎壁厚度均有明显增加,且茎、鞘干重大,单位节间干重极显著增加,茎秆的充实度好。【结论】不同种植方式水稻茎秆主要物理性状优化组合不同,基部节间短而粗,茎壁厚度大,茎秆充实程度好,是手栽稻抗折力大、倒伏指数小、抗倒伏能力强的直接原因。     

乐恢188与不同不育系配组的杂交稻茎秆物理性状与抗倒伏力的相关性

为抗倒伏杂交稻育种提供参考,以乐恢188与7个不育系配组的系列杂交水稻品种为材料,对比分析不同不育系配组的杂交稻植株的抗倒伏能力与基部各节间长度、茎秆粗度和茎壁厚度等性状的相关性。结果表明:基部各节间长度与倒伏指数呈正相关,与抗折力呈负相关;茎秆粗度、茎壁厚度、节间基部至穗顶长度与倒伏指数呈显著负相关,与抗折力呈显著正相关。金优188茎秆粗度与茎壁厚度小于其他品种,倒伏指数最大,最易发生倒伏;冈优188、福伊优188和蓉18优188茎秆粗度与茎壁厚度较大,倒伏指数小,不易发生倒伏。     

不同水稻品种(系)抗倒伏能力与茎秆形态性状的关系

分析水稻株高、基部节间形态性状等水稻茎秆的物理性状,以阐明决定水稻倒伏的主要因素.以抗倒伏品种南粳44和武运粳7号与不抗倒伏品系宁7412为试验材料,通过氮钾肥配比试验,探明株高、基部节间形态性状与抗倒性的关系.结果显示:水稻倒伏指数与基部节间长度呈显著正相关,与基部节间的粗度、壁厚和截面积呈显著负相关;水稻的抗倒伏能力存在着品种间差异;增施氮、钾肥对水稻倒伏有显著影响.表明水稻基部节间的长度、粗度、壁厚和截面积对品种抗倒伏能力影响较大,这些性状的优化组合是提高水稻品种抗倒伏能力的关键.     

播栽方式对2个籼稻品种抗倒伏能力的影响

【目的】明确播栽方式对水稻抗倒伏能力的影响。【方法】以籼稻品种Tachisugata和Hokuriku193为材料,设置了直播和移栽2种播栽方式,研究其对水稻茎秆形态学、解剖结构以及茎秆化学成分含量的影响。【结果】播栽方式对水稻茎秆折断型和弯曲型倒伏均有显著影响,直播处理水稻茎秆的断面系数、抗挠刚度和惯性力矩分别比移栽处理显著降低12.27%、28.80%和19.33%,折断弯矩小,抗倒伏能力弱。同时,与移栽处理相比,直播处理水稻株高降低6.85%,茎秆长度变短8.73%,茎秆基部节间的外径短轴和内径短轴分别显著减小7.55%和13.55%,大维管束面积显著降低10.89%,茎秆纤细。此外,播栽方式对2个籼稻品种抗倒伏能力的影响也存在一定差异。与移栽处理相比,直播处理Tachisugata茎秆基部节间长度显著增加,外径长轴和短轴长度均显著变短,茎壁厚度显著增加,机械组织厚度显著降低;而播栽方式对Hokuriku193茎秆基部节间长度、外径长轴、短轴、茎壁厚度和机械组织厚度的影响不显著,但直播处理Hokuriku193茎秆基部节间横切面面积显著减小,纤维素含量显著降低,淀粉含量显著增加。【结论】播栽方式主要改变了水稻茎秆长度(特别是基部节间)、基部节间形态结构(维管束面积、横切面面积、机械组织厚度)以及其化学成分含量(木质素、纤维素和半纤维素),最终影响水稻茎秆抗倒伏能力。     

水稻抗倒伏能力与茎秆物理性状的关系及对产量的影响

研究了不同肥力条件下的水稻抗倒伏能力与茎秆物理性状的关系及对产量的影响。以成熟期植株倾斜角度代表的抗倒伏能力与茎秆第1伸长节间长度呈极显著负相关,与基部茎秆粗度、厚度分别呈极显著正相关。不同株高品种的抗倒伏能力存在着品种间差异;施氮对水稻群体倒伏具有重要影响。就产量来说,最高产群体一般出现在750kg/hm2的中肥区。研究认为,通过降低第1和第2伸长节间长度,适当加强茎秆基部物理性状的强度、降低穗位、增加穗长和穗颈长度等,可以提高水稻植株的抗倒性,使倒伏与株高和生物产量的矛盾在更高产水平上得到统一。     

水稻核心种质资源茎秆抗倒伏性研究

为了探究不同株高、重心高度及基部茎秆性状对水稻抗倒伏能力的影响,以533份水稻核心种质资源为试验材料,在2种栽培条件下,对10个性状进行相关分析和通径分析,结果表明:低株高水稻基部第1节间壁厚和基部抗折力对倒伏指数有协同作用,低株高水稻抗倒伏茎秆性状改良应集中在基部第1节间茎粗、壁厚,高株高水稻倒伏性更易受株高和重心高度的影响,高株高水稻抗倒伏性状改良应集中在基部第2节间茎粗,增强水稻茎秆基部抗折力是提高不同株高水稻抗倒伏能力的途径之一。     

不同水稻品种抗倒伏性状的形态构成

为探讨水稻形态特征与抗倒伏能力的关系,为超高产水稻品种的选育提供理论依据,以不同年代育成的103个水稻品种为材料,以茎秆倒伏指数和田间茎秆强度为抗倒伏性的基本指标.用相关分析方法从形态构成方面研究了水稻茎秆性状与抗倒伏能力的关系.结果表明:株高、基部茎秆截面积与上1、上5伸长节是影响水稻抗倒伏能力的主要因子;上1、上4、上5节长度占株高比例与茎秆倒伏指数及田间茎秆强度呈极显著相关.进一步研究发现,在株高相同的条件下,上1伸长节节间长度短且占株高比例小,基部茎秆截面面积大,基部两节间的长度略短但占株高比例偏大,是抗倒伏性较强的水稻品种的形态构成特点.     

水稻抗倒伏能力与茎秆物理性状的关系及其对产量的影响

研究了不同肥力条件下的水稻抗倒伏能力与茎秆物理性状的关系及对产量的影响。以成熟期植株倾斜角度代表抗倒伏能力,倾斜角度与茎秆第一伸长节间长度呈极显著负相关,与基部茎秆粗度、厚度分别呈极显著正相关;不同株高品种的抗倒伏能力存在着品种间差异;施氮对水稻群体倒伏具有重要影响,最高产群体一般出现在７５０ｋｇ·ｈｍ－2的中肥区。研究认为通过减少第一和第二伸长节间长度,适当加强茎秆基部物理性状的强度,降低穗位,增加穗长和穗颈长度等,可以提高水稻植株的抗倒性,使倒伏与株高和生物产量的矛盾在更高产水平上得到统一。     

立丰灵对水稻抗倒性和产量性状的影响

观察水稻施用立丰灵后的节间形态、抗倒性及产量性状的生理效应,结果表明:①立丰灵抑制节间伸长期的纵向伸长,促进节间伸长期的横向生长,使节间外径增粗,秆壁加厚;②立丰灵通过矮缩节间减少弯曲力矩和增进节间粗厚度提高抗折力的双重作用,来降低倒伏指数,即增加抗倒力;③水稻倒4、倒3节间是最易倒伏的部位,因而,倒4、倒3节间的倒伏...     

北方直立穗型粳稻抗倒性的研究

 【目的】培育抗倒能力强的水稻品种是实现水稻高产优质所面对的重要课题。本研究旨在探讨北方直立穗型粳稻抗倒性,为提高北方粳稻抗倒性,实现水稻高产优质提供一定的理论依据。【方法】以12个不同穗颈弯曲度的北方粳稻品种为试材,于齐穗后30 d,研究了直立穗型与弯曲穗型粳稻地上部分各节间抗倒伏能力的差异,并通过对茎秆抗折力与茎秆形态性状、茎秆解剖结构和茎秆化学成分进行相关分析,研究了直立穗型粳稻抗倒的茎秆形态特点与生理基础。【结果】直立穗型粳稻穗下第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）和第4节间（N4）的弯曲力矩与弯曲穗型品种差异不显著,但N1、N2、N3的抗折力却显著提高,从而使N1、N2、N3的倒伏指数显著或极显著低于弯曲穗型粳稻,说明中上部节间抗倒能力明显增强。进一步分析直立穗型与弯曲穗型粳稻茎秆解剖结构、化学成分以及它们与茎秆抗折力的相关性后发现,直立穗型粳稻N1、N2、N3抗折力强的主要原因是：（1）茎壁厚度和茎壁面积增大,节间抗折的物理性状明显提高;（2）大小维管束数目多,大小维管束、韧皮部、木质部面积增大,节间内部组织的结构明显改善;（3）纤维素含量高,支持细胞壁结构的物质含量多。【结论】茎壁厚度、茎壁面积、维管束性状及纤维素含量可以作为选育抗倒伏品种的主要参考指标。就北方粳稻而言,培育直立穗型品种,更容易获得抗倒性强的品种。     

超级杂交稻茎秆形态结构及其与抗倒性的关系研究

以6个超级杂交稻组合为材料,研究了其茎秆形态和解剖结构及其与抗倒性的关系.结果表明.抗倒伏能力较强的杂交稻品种具有基部伸长节间较短、茎秆基部较粗的形态特征;超级杂交稻倒伏指数与茎秆基部第1,2,3伸长节间长度呈极显著正相关,与茎秆基部壁厚以及基部第2伸长节间小维管束数目和面积、大维管束面积和维管束总面积均呈显著负相关,而与株高和茎秆基部长、短轴直径相关不显著.说明缩短基部节间长度、增加茎秆基部壁厚和基部伸长节间维管束面积和数目,能增强超级杂交稻茎秆抗倒伏能力.     

不同施氮量对杂交稻茎秆性状及抗倒伏性的影响

以超高产两系杂交稻品种广两优676为材料,研究不同施氮量处理对水稻茎秆性状及抗倒伏性的影响。结果表明,随着施氮量的增加,水稻各节间特别是基部的倒4节和倒5节间的长度增长,与施氮量间呈极显著的正相关,施氮可以增加水稻节间长度;各节间粗随着施氮水平的提高而增粗;施氮对茎秆壁厚无影响;各节间至穗顶高及至穗顶重与施氮量间呈极显著相关;各节间抗折力随施氮量增加而降低,但均没有显著差异;弯曲力矩和倒伏指数则随施氮量的增加而显著提高,相关达极显著水平。在施氮量为20g·m-2范围内,广两优676仍具有较好的抗倒能力,当施用过量氮肥时,则易发生倒伏。     

臭氧胁迫对不同敏感型水稻茎秆抗倒性状的影响

为了研究臭氧胁迫对不同敏感类型水稻成熟期茎秆抗倒性状的影响,利用自然光气体熏蒸平台,以23个水稻品种或株系为供试材料,设置室内对照(10 n L·L-1)和臭氧浓度增高(100 n L·L-1)处理,利用组内最小平方和的动态聚类方法,将所有供试材料按地上部成熟期生物量对臭氧胁迫的响应从小到大依次分为A类(-19%)、B类(-39%)和C类(-52%)3个类别。臭氧胁迫环境下A、B和C类水稻倒3节间抗折力降幅差异不显著,均为19%~20%;但倒4节间抗折力分别下降28%、36%和44%,降幅因类型不同而异,与原位测定的植株田间抗折力的变化趋势一致。臭氧胁迫使水稻基部节间的长度、干重、单位长度干重、横截面积、长直径、短直径和茎壁厚均显著或极显著下降,节间干重降幅最大(平均58%),长直径、短直径以及茎壁厚的降幅最小(平均13%~15%);不同节间比较结果显示,臭氧胁迫对这7个参数的影响多表现为第4节间第3节间,其中臭氧处理与节间互作对节间长度、单位长度干重、横截面积、长直径和短直径的影响均达极显著水平;从不同类型看,臭氧胁迫下上述指标的降幅多表现为C类B类A类水稻,其中臭氧处理与水稻类型的互作对节间横截面积、长直径和短直径的影响均达极显著水平。相关分析表明,臭氧胁迫下基部两节间抗折力的响应与对应节间横截面积、长直径、短直径和节间单位长度干重的响应多呈明显的线性正相关。以上结果说明,100n L·L-1臭氧浓度使不同类型水稻茎秆质量明显变劣,臭氧胁迫导致的茎秆抗折力显著下降主要与节间变细相关,其次与节间单位长度干重下降亦有关联。     

Characteristics of lodging resistance of high-yield winter wheat as affected by nitrogen rate and irrigation managements

High yields of wheat are mainly obtained through a high level of nitrogen and irrigation supplementation. However, excessive nitrogen and irrigation supplication increase the risk of lodging. The main objectives of this work were to clarify the capacity of lodging resistance of wheat in response to nitrogen and irrigation, as well as to explore the effective ways of improving lodging resistance in a high-yield wheat cultivar. In this study, field experiments were conducted in the 2015–2016 and 2016–2017 growing seasons. A wheat cultivar Jimai 22 (JM22), which is widely planted in the northern of Huang-Huai winter wheat region, was grown at Tai'an, Shandong Province, under three nitrogen rates and four irrigation treatments. The lodging risk was increased with increased nitrogen rate, as indicated by increasing lodging index (LI) and lodging rate across both growing seasons. With nitrogen increasing, the plant height, the basal internode length and the center of gravity height, which were positively correlated with LI, increased significantly. While the density of the basal 2nd internode (for culm and leaf sheath) and cell wall component contents, which were negatively correlated with LI, decreased conspicuous along with nitrogen increased. Increasing irrigation supplementation increased the 2nd internode culm wall thickness, breaking strength and leaf sheath density within limits which increased stem strength. Among the treatments, nitrogen application at a rate of 240 kg ha^–1 and irrigation application at 600 m³ ha^–1 at both the jointing and anthesis stages resulted in the highest yield and strongest stem. A suitable plant height ensures sufficient biomass for high yield, and higher stem stiffness, which was primarily attributed to thicker culm wall, greater density of the culm and leaf sheaths and higher cell wall component contents are the characteristics that should be taken into account to improving wheat lodging resistance.     

超级杂交籼稻抗倒能力比较及其对氮素的响应

【目的】比较不同抗倒性超级杂交籼稻抗倒伏性差异及其原因,并分析氮素影响超级杂交籼稻抗倒性的生理机制,以期为水稻高产抗倒伏品种选育与栽培管理提供依据。【方法】以超级杂交籼稻Y两优2号（抗倒伏品种）和Ⅱ优084（易倒伏品种）为材料进行大田试验,2012年设置0、150和300 kg·hm^-2 3个氮肥水平,2013年设置135、270和405 kg·hm^-2 3个氮水平,比较不同处理倒伏发生率,并从力学、形态学和生理学指标等方面分析倒伏差异的原因。【结果】Y两优2号产量达11.7 t·hm^-2,较Ⅱ优084高9.45%。这主要归因于Y两优2号较高的穗粒数及颖花量,二者分别较Ⅱ优084高28.0%和31.8%。与Ⅱ优084比较,Y两优2号成熟期田间倒伏率明显减少,倒伏指数下降19.0%,差异达显著水平,原因是Y两优2号基部节间显著缩短,茎壁明显增厚,叶鞘单位长度干重显著提高,从而弥补了茎秆粗度方面的劣势;其基部节间单位长度茎干重虽略有降低,但结构性碳水化合物含量较高,导致茎秆弯曲应力和折断弯矩显著增加,抗倒伏性提高。随施氮量增加,超级杂交籼稻基部节间茎秆折断弯矩显著降低,导致倒伏指数显著上升。大幅增加氮肥水平显著降低了抽穗期单茎鞘干重和灌浆后期基部节间单位长度叶鞘干重,从而使得茎秆质量变劣,且叶鞘对茎秆的保护和支持能力降低;此外,基部节间茎、鞘中木质素含量明显降低,茎秆弯曲应力和折断弯矩随之下降,倒伏风险增加。Ⅱ优084在较低的施氮水平下,折断弯矩大幅降低,甚至低于Y两优2号高氮水平,导致倒伏指数明显上升,尽管增加氮素用量未能显著增加其倒伏率,却较大幅度地降低了产量。【结论】缩短基部节间长度,增加茎壁厚度以弥补茎秆粗度不足的劣势,增加叶鞘充实程度,提高对茎秆的保护和支撑作用,是增强超级杂交籼稻茎秆机械强度和抗倒伏性的主要途径。氮素主要通过降低基部节间叶鞘充实程度及茎秆中结构性碳水化合物含量,特别是木质素的含量,从而降低茎秆强度,增加倒伏风险。