水稻计算机模拟模型及其应用之五 估算水稻产量成分和库产量的模拟模型

根据长江流域优质、高产水稻新品种气候生态鉴定试验(1985～1986)的穗粒资料和同期气象资料,分别对单位面积上的有效穗数、每穗粒数和结实率的形成建立了相应的数学模型。决定有效穗数的重要气象因子是分蘖期的日照百分率和平均温度。决定每穗粒数的重要因子是出苗一抽穗的生育期长度与有效穗数。决定结实率的重要气象因子则是抽穗前15天至抽穗后25天的日照百分率和平均极端最高和最低温度。在建立“库”产量模型时,假定千粒重是稳定的品种特性,空粒率是限制“库”产量的因子而秕粒率的形成则与“源”产量不足有关。模拟值与试验值之间有较好的一致性。     

南方稻区杂交中籼稻高产品种的库源结构及其优化调控规律研究进展

探明水稻高产品种的库源结构,对指导育种实践具有普遍意义。在大面积水稻生产中,利用品种自身的库源特征及种植地的生态和土壤肥力关键指标及其与高产栽培技术的相关性,确定品种高产优质高效栽培模式,不仅可节省因种栽培所需的人力、财力,还可加快新品种示范、推广进程。本文根据已报道资料,结合笔者20余年的研究结果,综合分析了杂交水稻高产品种的库源特征及其因种优化调控规律的研究进展。主要内容包括:(1)水稻高产品种的穗粒数以160~220粒为佳,这类品种在协调了"库"与"源"矛盾的同时,还较好地利用了基部绿叶的光合生产能力;大穗型品则应通过适当增施粒肥,充分发挥下部叶片的光合功能以提高结实率和千粒重。(2)采用扩"库"增"源"的高产栽培策略,增施氮肥以补充光合源,从而保证在高粒叶比情况下有较好的籽粒充实度。旱育秧比当地湿润育秧的增产量与海拔高度呈极显著正相关,与当地湿润育秧的产量水平呈极显著负相关;水稻高产高效氮肥施用量与地理位置和土壤肥力呈极显著线性关系。氮后移的增产效果与稻田地力呈显著负相关关系,并通过提高穗粒数和千粒重而增产。建立了以齐穗期剑叶SPAD值(X)预测粒肥高效施用量(Y)的简便适用新方法,Y=-30.798X+1 340.9,r=0.954 7**。形成了水稻高产与蓄水相结合的水分管理技术。(3)水稻高产栽插密度分别与施氮量和不同品种之间的穗粒数呈极显著负相关关系;每穗粒数偏少的品种更适宜强化栽培,生产上以选择传统栽培条件下的穗粒数不超过170粒的中小穗型品种为宜。前氮后移增产量(Y)与杂交组合穗粒数(X)的关系可表述为:Y=2 607.9-11.02X(R2=0.630 8),穗粒数≤237粒可作为采用前氮后移施肥法的杂交品种的选择指标。有待进一步补充和完善的研究内容主要有:适应机插、机收的杂交水稻品种"库""源"结构,杂交水稻前期苗情诊断与高产高效施肥技术,杂交水稻倒伏的早期监测与预防技术,和杂交水稻减氮增产高效技术。     

基于结构方程模型的控水稻"需水量-光合量-产量"关系研究

水稻产量的形成是源库互作的过程,稻田水位的变化对水稻的源库关系有重要影响。该文使用2009、2010年,2年水位调控试验数据,通过计算水位调控水稻全生育期需水量和冠层总光合量,选取水稻群体质量因子(最大LAI、根冠比、株高、茎质量)和产量构成因子(有效穗数、每穗粒数、千粒重、结实率),利用结构方程模型综合分析了水位调控水稻需水量、光合量与群体质量及产量构成之间的关系,结果表明:水位调控水稻总需水量对各因子总效果大小(绝对值)的前三位依次为:千粒重(0.717)、有效穗数(0.650)、每穗粒数(0.459)。冠层总光合量对各因子总效果大小(绝对值)的前三位依次为:茎重(0.613)、最大LAI(0.437)、株高(0.437)。说明总需水量对产量的形成起重要作用,而冠层光合侧重于影响水稻群体发育状况。水位调控水稻"源-库"间相关系数为0.44,呈中度正相关关系。总需水量与冠层总光合量对产量的直接和间接效果值均为正值,总需水量对产量的总效果值(0.552)大于冠层总光合量(0.201),且这种影响主要来自间接作用(0.492),即对产量构成因子的作用。     

水稻产量与构成因素间的相关性研究

通过对水稻产量与构成因素间相关性分析结果表明:(1)颖花总量与产量具有显著关系;(2)结实率和千粒重与产量关系不显著;(3)结实率除与栽培条件和气候有关外,与品种特性有关;(4)大穗型组合(200粒/穗以上)应以提高穗实粒数和延长后期叶片功能期为基础的优良株型为重点,提高籽粒的充实度.     

生态有机复合肥在水稻生产上的应用试验

对比分析了普通复合肥与生态有机复合肥的水稻经济性状、产量和经济效益的影响,结果表明:(1)生态有机复合肥较普通复合肥更能提高水稻的有效穗数、每穗粒数和每穗实粒数;(2)施用生态有机复合肥,在减少磷、钾的基础上,适当的地增加含氮量,可使水稻产量较普通复合肥每667 m2增产40 kg以上。     

水稻农艺性状的耐盐碱鉴定及比较分析

为探究水稻品种耐盐碱的差异性,选用18个水稻品种(系)进行田间农艺性状耐盐碱鉴定,以不同农艺性状的相对抑制率作为耐盐碱性评价指标,分析产量性状耐盐碱性和其他农艺性状耐盐碱性及其相关关系,筛选出可作为水稻耐盐碱鉴定的指标,建立以产量为主、其他农艺性状为辅的田间耐盐碱鉴定体系。结果表明:盐碱胁迫对水稻的产量、抽穗期、株高、分蘖数、穗长、穗数、穗粒数、千粒重等农艺性状均有显著的抑制作用,且品种间耐盐碱性差异显著;盐碱胁迫对水稻不同农艺性状的抑制程度有所不同,对单株平均穗数影响最大,对抽穗期抑制作用最小;通过简单相关分析筛选出株高相对抑制率、分蘖数相对抑制率、穗粒数相对抑制率、千粒重相对抑制率4个与产量相对抑制率显著相关的指标,可作为水稻品种耐盐碱鉴定的参考指标。     

大穗型水稻BL006和R-农白籽粒灌浆过程中源-流-库特性分析

以大穗型水稻品种BL006和R-农白为试验材料,中穗型品种黄华占为对照,在大田栽培条件下,比较不同穗型水稻品种的灌浆动态、群体干物质积累、茎鞘非结构性碳水化合物（NSC）含量、输导组织特征及产量性状,探讨大穗型水稻品种的灌浆结实特性及源-流-库特性。结果表明：（1）大穗型水稻品种BL006和R-农白灌浆起步早、前期灌浆速率快,最终粒重高,不同部位籽粒的灌浆动态基本一致,部位间互为同步灌浆。（2）与中穗型水稻品种相比,大穗型水稻品种BL006和R-农白的穗粒数和千粒重分别升高16.83%、33.75%和13.19%、10.07%,谷粒充实率无显著差异,每穴有效穗数及R-农白的受精率分别降低39.48%、31.24%和10.78%;大穗型水稻品种BL006（全生育期）和R-农白（齐穗期后）的群体干物质积累量升高36.06%和6.59%;灌浆期间茎鞘NSC含量升高99.03%和70.32%;穗颈维管束数量、面积和枝梗维管束的面积显著增加。总之,大穗型水稻品种BL006和R-农白的灌浆速率高、灌浆耗时短、粒重高,其中,BL006的受精率更高,籽粒灌浆更优。灌浆期间,两个大穗型水稻品种“源”足、“流”畅,通过适当减少有效穗数,实现了籽粒的优异灌浆充实,这为探明大穗型水稻品种的灌浆特性及调控机理奠定了基础。     

东北地区水稻的农业气候生态

本文运用气候生态学的观点和方法,分折了东北地区水稻生产与气候条件的关系。得到的主要结果是:(1)东北西部年降水量500毫米以下地区,为水稻低产区;(2)T_(5-)高的地方,水稻产量水平和稳产度都高,冷害频率低,反之亦然;(3)接照各品种类型产量与温度的关系和保证在安全出穗的晚限期之前出穗,确定主栽品种,搞好品种区划,是既经济有效又简便易行的抗御冷害措施;(4)全区平均产量的趋势离差,大约64%是由气温的年际波动所引起的。气候条件在很大程度上制约着水稻生育和产量的形成。本文所要讨论的问题是,东北地区(包括黑龙江、吉林、辽宁三省和内蒙古自治区的呼伦贝尔、哲里木、昭乌达三盟,下同)水稻的产量水平、品种分布和冷害程度等与各地气候的关系。     

水稻群体物质生产的农业气候计算机模拟及最适季节

<正> 材料与方法供试品种为中籼稻“南京3736”。作物群体叶面积指数、生物产量和籽粒产量资料从江苏徐州、兴化、南京和昆山1985年的大田试验获得。生育期资料从长江流域水稻气候生态试验(1985年)及江苏省水稻区域试验(1983—1985年)获得。同期气象资料从当地     

不同类型水稻品种产量形成对微纳米气泡响应的差异

为评估微纳米气泡对不同类型水稻品种生长发育及产量形成的影响差异,以及这种差异所带来的微纳米气泡应用策略的启示,以江西主推的超级稻品种‘五丰优T025’和常规稻品种‘赣晚籼37’为试验材料,于2019—2020年开展了盆栽试验,研究微纳米气泡(MNB)与普通水(对照, CK)灌溉对超级稻和常规稻生长发育及产量构成的影响。结果表明:1) MNB灌溉显著增加了土壤溶液中溶解氧浓度、水稻根系体积和干重,提高了α-NA氧化量、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积、叶片的叶绿素含量和净光合速率,促进了生物产量的积累和经济系数的提高,增加了水稻的穗长、着粒密度、一二级枝梗和主轴数及其着生其上的粒数和结实率,最终提高了籽粒产量。2)与CK相比, MNB灌溉提高常规稻产量8.46%～17.9%,超级稻产量11.32%～22.09%,以超级稻增幅较大。3) MNB灌溉主要增加了常规稻的穗数(6.67%～16.67%)和超级稻的穗粒数(3.23%～7.2%)和结实率(1.14%～6.57%)。4) MNB灌溉提高常规稻穗数原因主要是在水稻生育前期促进了水稻分蘖的发生,使得常规稻具有最大分蘖数;而提高超级稻穗粒数和结实率的主要原因在于提高了水稻生育中后期叶片的光合作用,减缓了叶片的衰老,提高了分蘖成穗率和光合物质的积累,提高了二次枝梗和主轴上的籽粒数量及结实率,提高了经济系数。可见,通过微纳米气泡可进一步提升常规稻和超级稻的产量。常规稻可在分蘖期之前适当增加微纳米气泡供给以增加穗数增产,而超级稻可在抽穗后增加微纳米气泡的供给以提高穗粒数和结实率而增产。     

水稻计算机模拟模型及其应用之四——长江中下游水稻生产的最适季节与光合产量

本文根据确定最适栽培季节的8条基本原则,即:茬口适宜、产量最高、受灾最小,应用水稻发育期模型“水稻钟”,最适叶面积和光合生产模型,确定了4个水稻品种类型在长江中下游地区的最适栽培季节及相应的光合产量。     

水稻计算机模拟模型及其应用之一 水稻钟模型——水稻发育动态的计算机模型

本文提出的“水稻钟”模型是一种适合于计算机应用的动态模拟模型。它由水稻生育期模型和叶龄模型组成。生育期模型用来模拟逐日温度和日长对水稻发育的影响,它具有较高的精度和良好的解释能力,其参数可反应不同类型水稻品种的基本营养性、感温性和感光性。叶龄模型则用来模拟逐日温度对叶龄发育的影响,它可以预测不同叶位的出现日。由于叶龄和分蘖、茎、根、穗等形态学器官存在着较好的同伸关系,因此叶龄模型亦可用来模拟器官形成的时间。生育期模型和叶龄模型还可以相衔接,用来估计任意地点和年份的总叶龄。最后作者利用长江流域14个点(1985)和8个点(1986)的试验资料对上述模型进行了检验与评价.     

穗分化期旱涝急转对双季超级杂交稻物质积累和产量形成的影响

采用桶栽方式,以超级杂交早稻品种(淦鑫203)、超级杂交晚稻品种(五丰优T025)为材料,于穗分化初期设置不旱不涝(对照CK)、轻旱不涝(T11)、重旱不涝(T2)、不旱轻涝(T3)、不旱重涝(T4)、重旱轻涝(T5)、重旱重涝(T6)、轻旱轻涝(T7)和轻旱重涝(T8)处理,分析各处理产量及其构成因素、干物质积累与分配和净光合速率等指标。结果表明:(1)"旱"、"涝"及"旱涝急转"使超级杂交早、晚稻单株产量不同程度下降,早稻T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7和T8单株产量分别比CK降低8.89%、21.42%、8.33%、12.04%、19.65%、31.23%、15.39%和17.29%,晚稻分别降低6.21%、15.06%、7.77%、11.53%、17.40%、20.85%、13.46%和11.70%,早、晚稻以T2和T6处理产量下降较多,尤其T6处理产量降幅最大,表明单纯前期轻旱(T1)和后期轻涝(T3)对产量的影响相对较小,而单纯前期重旱(T2)和后期重涝(T4)对产量的影响相对较大,T2比T4对产量的影响更大,且重旱重涝处理下水稻单株产量存在一定程度的叠加减产效应。产量构成上,早、晚稻产量下降的主要原因是较大幅度降低了单株有效穗数、每穗总粒数、结实率和二次枝梗数,各处理对产量构成的影响规律与单株产量大致相同。(2)早、晚稻"旱"、"涝"及"旱涝急转"等处理结束初期与CK比较,其茎、叶干物质量均不同程度下降,其中早、晚稻成熟期T6处理穗干物质量分别比CK下降33.40%、19.88%,表现为穗型变小。(3)"旱"、"涝"及"旱涝急转"使早、晚稻叶片叶绿素含量(SPAD值)降低,其中早、晚稻均以T6处理的SPAD值降幅最大,且与CK一直呈显著性差异。(4)至抽穗期,早、晚稻叶片净光合速率均以T6处理最低,分别比CK下降37.57%、10.17%。研究结果说明,生长前期重旱后期急转重涝对早、晚稻成熟期穗部干物质量及总干物质量的影响最大,重旱重涝急转表现为叠加损伤效应。     

黑龙江省不同积温带水稻产量差异分析

利用黑龙江省1951-2012年不同积温带18个气象观测站的气温资料和水稻产量统计资料,通过2011和2012年黑龙江省不同积温带水稻田间试验,用统计分析方法对不同积温带下水稻产量构成及穗部性状表现差异进行分析.结果表明,分析期内黑龙江省年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温显著升高,线性倾向率分别为0.512、0.258和0.478℃·10a-1（均通过0.05水平的显著性检验）;各积温带相比,气温相对较低的第六积温带升幅最大,积温越低线性趋势倾向率越大,气温与水稻产量的相关性也越大.不同积温带产量构成要素与产量的相关系数由高到低依次为穗粒数＞结实率＞穗数＞千粒重,除千粒重外其它指标的差异均显著.所选穗部性状中多数指标与水稻单产呈显著或极显著正相关,相关性依次为着粒密度＞二次枝梗数＞二次枝梗粒数＞一次枝梗结实率＞一次枝梗数＞一次枝梗粒数.生产上可根据相应指标进行优化以便在不同积温带上获得高产.     

免耕栽培对桂西北稻区水稻生长及产量的影响

为探讨免耕栽培对桂西北稻区水稻各生育性状即水稻生育期、水稻分蘖状况、水稻有效穗数、穗长、穗粒数、千粒重以及产量的影响。2010年在南丹县开展了不同耕作方式对水稻生长与产量影响的试验研究,试验结果表明,免耕栽培促进水稻分蘖,缩短生育期,有利于水稻的早生快发,较常规翻耕栽培相比,株高、有效穗数、每穗粒数、结实率、千粒重、理论产量分别提高0.57%、0.49%、0.96%、0.11%、0.18%、1.72%、1.90%,水稻增产1.90%,产值增加1.90%,净利润提高14.11%。     

长江流域中稻产量、肥料增产效应及利用率特征

  【目的】  探究优化施肥条件下长江流域中稻施用氮、磷和钾肥的产量反应、增产效应和利用率特征,为该区域的肥料调控、解决施肥不合理等问题,及促进水稻的肥料高效利用和清洁生产提供科学依据。  【方法】  数据来源于国际植物营养研究所于2000—2017年在我国长江流域开展的水稻田间试验及在中国知网数据库通过字段或字段组合 (水稻、水稻 + 产量及水稻 + 肥料利用率等) 检索到的此时间段内有关长江流域中稻田间试验的论文,共采集到2165组田间试验数据。试验处理包括:优化施肥处理,农民习惯施肥处理,以及在此基础上的不施氮、不施磷和不施钾肥处理,以探究长江流域各省 (市) (四川、云南、贵州、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江和上海) 中稻在优化施肥下的可获得产量、产量反应、相对产量、农学效率和偏生产力特征。  【结果】  我国长江流域中稻优化施肥技术平均产量为9.3 t/hm2,其中安徽省的平均产量最高,为10.1 t/hm2,湖北省最低,平均为8.7 t/hm2。施用氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为2.1、0.8和0.9 t/hm2,平均相对产量分别为0.76、0.91和0.90。优化施肥处理下氮、磷和钾肥的平均农学效率分别为11.3、11.3和9.2 kg/kg,平均偏生产力分别为49.8、126.7和92.9 kg/kg。与农民习惯施肥措施相比,优化施肥平均增产0.7 t/hm2,增幅为8.3%;氮、磷和钾肥的农学效率分别增加了4.5、5.0和3.4 kg/kg;氮肥偏生产力提高了10.0 kg/kg。  【结论】  优化施肥有效提高了长江流域中稻的产量和肥料利用率,施用氮、磷和钾肥对长江流域水稻产量的贡献率分别达到了24%、9%和10%,但各省市间存在差异性且省市内的变异较大。水稻产量高低与肥料平衡施用紧密相关,但长江流域水稻生产存在着氮肥施用过量,钾肥施用不足的现象,优化养分管理策略对提高该区域水稻产量和肥料利用率具有重要意义。     

合理氮肥运筹提高双季机插稻产量及氮肥利用率

为明确双季机插稻合理氮肥运筹,2013—2014年在长江中游双季稻地区(江西上高)研究了氮肥施用量、施用比例及施用时期对双季机插稻产量与氮素吸收利用效率的影响。结果表明,适量施氮可同步增加有效穗数和每穗粒数,从而扩大群体库容量,机插早、晚稻分别在施氮量为180,195kg/hm2时即可达到较高产量,同时保持较高的氮素吸收利用率。在适宜施氮量下,施氮比例及追氮时期对双季机插稻产量及氮素吸收利用具有显著影响,基蘖肥与穗肥比例早稻8∶2至7∶3、晚稻7∶3,移栽后7天+倒2叶抽出期追施氮肥有利于分蘖成穗,中后期维持较高的叶面积指数(LAI)和干物质积累量,粒叶比协调,穗数充足,穗型较大,总颖花量高,并同步提高产量及氮素吸收利用率。     

Soil-plant nutrition studies on tropical rice V. Yield components as affected by the timing of top-dressing of nitrogen in the Bangkhen paddy field

A number of factors may be involved in the effect of nitrogen top-dressing applied during the stage of panicle primordia development on yield components of rice plants, such as varietal difference, climate condition, and soil fertility.     

播期对不同品种类型机插稻生长特性的影响

为了探讨河南省稻-麦两熟区播期对不同品种类型机插稻生长特性的影响,在豫南稻区罗山,以生产上主推的常规中熟中粳、常规和杂交迟熟中粳、常规早熟晚粳和迟熟中籼5个类型品种为材料,通过分期播种试验,对不同品种类型毯苗机插水稻的产量及其构成因素、茎蘖数、干物质量及群体生长率等方面进行了系统的比较研究。结果表明：1）在试验设置的播期范围内,不同品种机插稻平均产量在播期间和品种类型间差异达极显著（P<0.01）,即随着播期的推迟呈极显著下降（P<0.01）,第Ⅰ播期（5月11日,10.60 t/hm2）较第Ⅱ（5月16日）－Ⅵ（6月5日）播期分别增产2.15%～28.81%;杂交迟熟中粳产量（10.44 t/hm2）极显著高于其他4种品种类型（P<0.01）,较其他类型品种分别增产9.20%～17.53%。同一品种类型,除了中熟中粳的产量在第Ⅱ播期（5月16日）最高,随后呈显著递减趋势外,其他4种类型品种机插稻的产量均是随着播期的推迟呈极显著下降趋势（P<0.01）,但品种类型间下降幅度不同。2）在产量构成因素中,除结实率在年份间差异不显著、在播期间和品种类型间差异极显著外,其他产量构成因素在年份间、播期间和品种类型间差异均达极显著（P<0.01）。同一类型品种,除中熟中粳的结实率随播期推迟呈先略升后明显下降趋势外,其他类型品种的穗数、每穗颖花数、总颖花量、结实率和千粒质量等产量构成因素均是随播期的推迟呈显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）下降趋势;在播期影响下,每穗颖花数和结实率的变化较大,穗数和千粒质量的变化较小;且对产量影响大小为每穗颖花数＞结实率＞穗数＞千粒质量;相关分析表明,产量与每穗粒数、总颖花量和结实率呈显著或极显著正相关,与穗数和千粒质量呈负相关;总颖花量与每穗粒数呈极显著正相关,与穗数呈负相关。进一步通径分析表明,对产量的贡献率最大的是群体颖花量,最小的是千粒质量,对群体颖花量的贡献率较大的是每穗颖花数,较小的是穗数。3）随着播期的推迟,不同品种类型水稻的茎蘖数在拔节期呈明显的递增趋势,在抽穗期和成熟期呈明显的下降趋势;单茎和群体干物质量、群体生长率在主要生育时期均呈逐渐下降趋势;成穗率和收获指数均呈逐渐下降趋势;但品种类型间和播期间下降幅度不同。综合机插稻高产及生育安全性考虑,豫南稻区首选杂交迟熟中粳"穗大粒多"型品种,适宜播期可推迟到5月25日。该研究结果为河南省豫南稻区机插水稻高产高效生产及配套品种的科学选用提供参考。