水稻甬优12产量13.5t hm~(–2)以上超高产群体的磷素积累、分配与利用特征

为探明甬优12超高产群体的磷素吸收与积累特征,2013—2014年,对高产(10.5~12.0 t hm~(–2))、更高产(12.0~13.5 t hm~(–2))、超高产(13.5 t hm~(–2))3个产量群体的磷素吸收与积累特征等进行了系统比较研究。结果表明:(1)生育期植株含磷量,不同产量水平群体间无显著差异;拔节期磷素吸收量呈高产群体更高产群体超高产群体;而抽穗期和成熟期磷素吸收量则呈超高产群体更高产群体高产群体。播种至拔节期的磷素积累量与产量呈极显著负相关;拔节至抽穗期、抽穗至成熟期的磷素积累量与产量呈极显著正相关。(2)甬优12超高产群体抽穗期茎鞘、叶片和穗部磷素积累量分别为41.4、8.5和8.9 kg hm~(–2),高于更高产群体(37.9、7.6和8.1 kg hm~(–2))和高产群体(32.3、6.8和7.0 kg hm~(–2))。抽穗期植株叶片、茎鞘和穗部磷素积累量与产量呈极显著正相关;甬优12超高产群体成熟期茎鞘、叶片和穗部磷素积累量分别为14.5、4.4和62.3 kg hm~(–2),高于更高产群体(13.6、3.3和55.9 kg hm~(–2))和高产群体(11.2、2.7和48.7 kg hm~(–2))。成熟期植株叶片、茎鞘和穗部磷素积累量与实产呈极显著正相关。此外,花后茎鞘磷素转运量亦与产量呈极显著正相关。(3)两年中,甬优12超高产群体磷素籽粒生产率(kg grain kg~(–1))和偏生产力(kg kg~(–1))分别为171.5、92.7,低于更高产(173.2、99.6)和高产群体(173.5、100.4);超高产群体磷收获指数为0.768,显著高于更高产(0.761)和高产(0.758)群体。与对照相比,甬优12超高产群体磷素吸收具有拔节前较低、拔节至抽穗期和抽穗至成熟期高的特点。播种至拔节期磷素积累量与产量呈极显著负相关;拔节至抽穗期、抽穗至成熟期磷素积累量与产量呈极显著正相关。甬优12超高产群体磷素利用效率较低,在其超高产栽培管理中应重视磷素的高效利用。在本研究基础上探讨了提高甬优12超高产群体磷素利用效率的措施。     

超级稻甬优12不同产量水平群体的钾素营养特性

2013-2014年,以超级稻甬优12不同产量群体为研究对象,系统比较研究甬优12高产(10.5~12.0 t hm^-2)、更高产(12.0~13.5 t hm^-2)、超高产(>13.5 t hm^-2)3个产量群体的钾素吸收与积累特征差异。结果表明：(1)甬优12超高产、更高产和高产群体的两年平均产量分别为13.9、12.6和10.8 t hm^-2。(2)拔节期植株含钾量呈高产群体>更高产群体>超高产群体;抽穗期和成熟期植株含钾量呈超高产群体>更高产群体>高产群体;拔节期3个产量群体间钾素吸收量差异不显著,超高产群体抽穗期和成熟期钾素吸收量分别为364.1 kg hm^-2和374.6 kg hm^-2,显著高于更高产(326.7 kg hm^-2、331.1 kg hm^-2)和高产群体(282.8 kg hm^-2、284.1 kg hm^-2)。(3)随产量上升,植株钾素积累量播种至拔节期随之下降,而拔节至抽穗期随之增加。播种至拔节期钾素积累量与产量呈极显著线性负相关,拔节至抽穗期钾素积累量与产量呈极显著线性正相关。(4)与对照相比,甬优12超高产群体抽穗期和成熟期茎鞘、叶片和穗部钾素吸收量较高且与产量呈显著或极显著线性正相关。(5)与对照相比,尽管甬优12超高产群体钾素吸收总量较高,但其籽粒生产率和钾素偏生产力较低,表明甬优12超高产群体钾素利用率较低,在今后甬优12超高产栽培管理中应重视钾肥的高效利用。最后就提高甬优12超高产群体钾素吸收利用的措施进行了探讨。     

稻茬小麦公顷产量9000 kg群体钾素积累、分配与利用特性

在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,通过基本苗和氮肥施用量、施用时期及比例的调控,建立不同产量水平群体,研究籽粒产量9000 kg hm^-2群体钾素积累、分配与利用特性。结果表明,籽粒产量≥9000 kg hm^-2 (超高产)群体钾素吸收高峰期出现在拔节至开花期,吸收的钾素占一生吸收钾素的52%~68%;开花期和成熟期钾素积累量均极显著高于<9000 kg hm^-2 (高产)群体。成熟期叶片、茎鞘、颖壳+穗轴和籽粒钾素积累量与籽粒产量均呈极显著线性正相关;花后茎鞘钾素转运量与产量呈极显著线性正相关,颖壳+穗轴钾素转运量与产量呈极显著线性负相关。超高产群体开花期和成熟期钾素积累量分别为430~450 kg hm^-2和366~408 kg hm^-2;成熟期钾素积累量,茎鞘中最高,为244~269 kg hm^-2,其次是叶片和颖壳+穗轴,分别为46~49 kg hm^-2和40~46 kg hm^-2,籽粒中仅为35~46 kg hm^-2;花后茎鞘钾素转出量为46~52 kg hm^-2,颖壳+穗轴钾素积累量为9~17 kg hm^-2。超高产群体每100 kg籽粒的吸钾量需达4.57~4.87 kg,此时的钾素利用效率为20.56~22.02 kg kg^-1,钾收获指数为0.095~0.112。     

甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累模型与特征

旨在定量描述甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素养分积累动态变化,基于模型分析方法从氮素营养层面阐明甬优中熟籼粳杂交稻高产形成机制。2015—2016年,以甬优中熟籼粳杂交稻甬优2640和甬优1640、常规粳稻扬粳4038和扬粳4227、杂交籼稻新两优6380和扬两优6号为试材,比较研究其栽后植株氮素积累特征差异。籼粳杂交稻两年平均产量达11.65 t hm~(–2),显著高于常规粳稻(10.74 t hm~(–2))和杂交籼稻(10.01 t hm~(–2))。成熟期植株氮素吸收量和百千克籽粒吸氮量亦高于常规粳稻和杂交籼稻。成熟期植株各器官氮素吸收量及其所占比例,籼粳杂交稻以穗部最多,叶片其次,茎鞘最少;常规粳稻和杂交籼稻则均以穗部最多,茎鞘其次,叶片最少。与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻成熟期叶片氮素吸收量占植株总吸氮量的比例较高,穗部氮素吸收量所占比例则较低。不同类型品种栽后植株氮素积累动态均以Gompertz方程拟合效果较好,拟合系数一般在0.995左右。与常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优中熟籼粳杂交稻在各阶段氮素积累量均具优势,在快增期是由于其较高的持续天数和氮素积累速率,渐增期和缓增期是由于其较高的氮素积累速率。本文提出了符合不同类型水稻栽后植株群体氮素积累动态变化特征的Gompertz模型,并采用该模型分析了甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累优势。     

水稻甬优12产量13.5t hm~(–2)以上超高产群体的生育特征

以籼粳交超级稻甬优12为试材、四叶一心期带蘖小苗移栽,超稀植(12.45×104穴hm–2)栽培,对高产(10.5~12.0 t hm–2)、更高产(12.0~13.5 t hm–2)、超高产(13.5 t hm–2)3个产量群体的产量及其结构、茎蘖动态、叶面积动态及干物质的积累与运转等进行了系统比较研究。结果表明,产量由高产(10.5~12.0 t hm–2)到更高产(12.0~13.5 t hm–2)再到超高产(13.5 t hm–2),群体的颖花量不断提高,结实率和千粒重略微下降。与高产和更高产群体相比,超高产群体茎蘖数起点较高,在有效分蘖临界叶龄期及时够苗,至拔节期群体茎蘖数稳步增长,达高峰苗,此后群体茎蘖数平缓下降,成穗率近60%;群体叶面积指数生育前期较小,最大值出现在孕穗期,为9.17,此后平缓下降,成熟期在4.0以上;群体干物质积累量在拔节期略低,此后各生育时期均升高,抽穗期为14.38 t hm–2,抽穗至成熟期为9.73 t hm–2,成熟期为24.11 t hm–2;群体根系干重、根冠比及单茎伤流强度在后期(抽穗至成熟期)均较高。     

钾肥用量对甬优籼粳杂交稻物质积累及其产量的影响

为探究甬优籼粳杂交稻的适宜钾肥用量及其对产量的影响,以籼粳杂交稻甬优12和甬优538为试材,设不同钾肥用量(0、75、150、225、300 kg hm^-2)的大田试验。结果表明: (1)与对照(0 kg hm^-2)相比,两年中施钾处理使甬优12增产9.2%~14.0%,甬优538产增产9.8%~15.0%,以钾肥用量225 kg hm^-2处理的产量最高。施钾处理显著增加了群体有效穗数和每穗粒数。(2)随钾肥用量的增加,拔节、抽穗和成熟期的植株干物重和叶面积指数均增加,拔节至抽穗期阶段的干物质积累量和光合势、抽穗至成熟期阶段光合势亦递增;抽穗至成熟期干物重呈先增后降趋势,以钾肥用量225 kg hm^-2处理最高。(3)与对照(0 kg hm^-2)相比,施钾处理显著增加了花后各时期的剑叶叶绿素含量、光合速率以及根系伤流强度。(4)与对照(0 kg hm^-2)相比,施钾处理显著增加了拔节、抽穗和成熟期氮素和钾素吸收量。随钾肥用量增加,植株抽穗至成熟期的氮素和钾素积累量呈先增后降趋势,以钾肥用量225 kg hm^-2处理下最高。施钾处理下,钾素偏生产力、钾素籽粒生产率和钾素农艺效率均随钾素用量的增加而降低。     

甬优系列籼粳杂交稻产量及氮素吸收利用的差异

从24个甬优系列籼粳杂交稻品种(系)中,根据不同产量水平和氮素农学利用率筛选出具有代表性的3种类型(高产氮高效、高产氮中效、中产氮中效),系统比较各类型产量和氮素农学利用率,以探究高产氮高效型籼粳杂交稻产量和氮素吸收利用特征。结果表明,高产氮高效型产量显著高于高产氮中效型和中产氮中效型,分别高4.04%～4.38%和13.37%～13.41%,其高产原因在于群体颖花量大,能达到5.87×10~8～6.20×10~8 hm~(–2)。与高产氮中效型和中产氮中效型相比,高产氮高效型成穗率高,能保持在68.83%～70.05%;抽穗期叶面积指数高,且生育后期衰减平缓,成熟期叶面积指数在3.85以上;抽穗至成熟期干物质积累量大,达7.91～7.99thm~(–2),全生育期干物质量可达21.15～21.46thm–2。在氮素吸收利用方面,高产氮高效型总吸氮量显著高于高产氮中效型和中产氮中效型,分别高5.07%～5.14%和4.50%～5.96%;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期氮素吸收速率表现为高产氮高效型高产氮中效型中产氮中效型,花后茎鞘氮素转运量、穗部氮素积累量和氮素收获指数也有相同表现;氮素回收利用率、农学利用率、生理利用率和偏生产力均以高产氮高效型最高;高产氮中效型除氮素回收利用率和百千克籽粒吸氮量外,其他各项氮素利用指标均高于中产氮中效型。     

淮北地区氮肥群体最高生产力水稻钾素吸收利用特征

以淮北地区有代表性的34个中熟中粳品种为试材,设置7个氮肥水平(0、150.0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm~(–2)),得出各品种的最高产量,将该最高产量定义为氮肥群体最高生产力。在此基础上,明确处于顶层水平(≥10.50 t hm~(–2))、高层水平(9.75~10.50 t hm~(–2))、中层水平(9.00~9.75 t hm~(–2))和底层水平(≤9.00 t hm~(–2))水稻品种的钾素积累、分配及转运特征。结果表明,4个生产力等级水稻品种地上部植株、茎鞘和叶片的含钾率在拔节期最高;抽穗期顶层水平品种的这3个参数高于其他3个等级的品种;穗部含钾率差异不显著。随着氮肥群体生产力等级的提高,钾素总积累量增多;拔节前底层水平钾素积累量最多,两年平均为120.56 kg hm~(–2),比例占50.56%,顶层水平为最少,两年平均为108.02 kg hm~(–2),比例占35.99%;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期顶层水平钾素阶段积累量及比例显著高于其他3个等级。移栽至拔节期,钾素积累速率为中层底层高层顶层水平,拔节后则为顶层高层中层底层水平。叶片的钾素转运量及转运率明显高于茎鞘;顶层水平叶片的钾素转运量高于其他3个等级,高层水平叶片的转运率最高;穗部增加量随生产力等级的递增而变大;抽穗到成熟期,茎鞘、叶片对穗的钾素转运贡献率表现为底层最高,中层次之,顶层最低。4个等级水稻品种籽粒生产率和百千克籽粒吸钾量差异不显著;钾素偏生产力和钾收获指数均表现为顶层高层中层底层水平。总之,氮肥群体最高生产力越高,水稻中后期植株钾素积累量及器官对钾素的吸收利用效率越显著。抽穗后保持较高的钾素吸收利用及转运效率是高产水稻品种的重要特征。     

稻麦连作中超高产栽培小麦和水稻的养分吸收与积累特征

以2个小麦品种和2个水稻品种为材料,大田种植,稻麦连作,重复2年, 设置超高产栽培和当地高产栽培两种栽培模式,旨在探明超高产栽培小麦和水稻养分吸收与积累特征。超高产栽培中,采用实地氮肥管理及水稻轻干湿交替灌溉和小麦控制土壤水分灌溉等关键技术。与当地高产栽培(小麦产量< 8 t hm^-2,水稻产量< 10 t hm^-2)相比,超高产栽培(小麦产量> 9 t hm^-2,水稻产量> 12 t hm^-2)小麦和水稻的氮(N)、磷(P)、钾(K)总吸收量显著增加,并表现为拔节前的吸收和积累量显著降低,拔节至开花、开花至成熟的吸收积累量显著提高。超高产栽培的N、P、K的总吸收量,小麦分别为265、58和256 kg hm^-2,水稻分别为256、79和321 kg hm^-2。上述3种元素于生育中后期(拔节至成熟)的吸收量占总吸收量的比例,小麦为50%~60%,水稻为60%~-70%。超高产栽培显著提高了N、P、K偏生产力(产量/N、P、K施用量)、养分吸收的养分籽粒生产率(籽粒产量/成熟期植株N、P、K吸收量)和养分收获指数(籽粒N、P、K吸收量/成熟期植株N、P、K吸收量),降低了生产单位籽粒产量的养分吸收量(成熟期植株N、P、K吸收量/籽粒产量)。本研究结果显示,超高产栽培小麦和水稻养分吸收与积累具有生育前期较低、生育中期和后期较高的特点,且养分吸收利用效率提高。     

籼粳杂交稻甬优2640钵苗机插超高产群体若干特征探讨

选用大穗型籼粳杂交稻甬优2640,以国家粮食丰产科技工程实施基地江苏东海、兴化和海安6.4、6.8和7.3 hm2连片超高产攻关方为依托,对籼粳杂交稻钵苗机插超高产群体(13.5 t hm–2左右)和高产群体(12.0 t hm–2左右)系统比较研究,旨在阐明秸秆还田条件下钵苗机插水稻超高产产量构成及其群体特征。结果表明,与高产群体相比,籼粳杂交稻钵苗机插超高产群体表现穗型大、粒数多和群体颖花量高,有效穗数、结实率和千粒重相当;群体茎蘖数生育前期稳步增长,有效分蘖临界叶龄期达适宜穗数,拔节期高峰苗数量少,拔节之后缓慢消减,最终成穗率高;群体叶面积指数有效分蘖临界叶龄期和拔节期较小,孕穗期达最大值(8.5左右),此后平稳减少,成熟期仍保持3.5以上;群体干物质积累量有效分蘖临界叶龄期和拔节期相当,拔节后积累较快,孕穗期、抽穗期和成熟期显著或极显著增高,且生育中、后期干物质积累比例高;群体氮素积累、群体光合势、群体生长率和净同化率表现为"前小,中高,后强"。说明水稻钵苗机插超高产群体生育中、后期具有较强的光合物质生产力和较高的氮素积累量。本文还探讨了秸秆还田条件下水稻钵苗机插超高产栽培关键技术。     

甬优系列籼粳杂交稻氮肥群体最高生产力的优势及形成特征

以长江下游地区大面积种植的4种类型(籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交粳稻和杂交籼稻)水稻品种中有代表性的品种为材料,设置6个氮肥水平(0、187.5、225.0、262.5、300.0、337.5 kg hm–2),比较研究其氮肥群体最高生产力及其产量构成、关键生育阶段天数、主要生育时期的叶面积指数和干物重。结果表明:(1)杂交籼稻获得最高生产力对应的施氮量为225.0~262.5 kg hm–2,常规粳稻为300.0 kg hm–2,杂交粳稻和籼粳杂交稻为262.5~300.0 kg hm–2。(2)氮肥群体最高生产力以籼粳杂交稻最高,达12.2(12.0~12.3)t hm–2,较杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻分别高出6.6%、9.8%和19.6%(两年平均值)。群体颖花量和每穗粒数均以籼粳杂交稻最高,但其每穗粒数年度间波动较大。穗数和结实率以常规粳稻最高。(3)播种至抽穗期天数以杂交粳稻最长,抽穗至成熟期天数则以籼粳杂交稻最长,达60 d左右。全生育期天数呈杂交粳稻常规粳稻籼粳杂交稻杂交籼稻。两年中日产量以籼粳杂交稻最高。(4)籼粳杂交稻在抽穗、抽穗后20 d和成熟期的叶面积指数和干物重均显著高于另外3种类型品种,且抽穗至成熟期的干物质积累量也最高。此外,籼粳杂交稻在拔节至抽穗期以及抽穗至成熟期的光合势显著高于另外3种类型品种。较多的每穗粒数、较长的灌浆期天数以及较高的日产量、生育后期(抽穗至成熟期)较强的光合物质生产能力是籼粳杂交稻氮肥群体最高生产力形成的重要原因和基础。     

四川盆地单产9000 kg hm~(-2)以上超高产小麦品种产量结构与干物质积累特点

选择3个典型超高产品种和7个一般高产品种(对照)在4个环境(年份×地点)下考察其产量、产量构成因素和干物质积累、转运特点,以揭示四川盆地高温、高湿、弱光照生态条件下超高产小麦品种的产量形成特性,为超高产育种和生产提供依据。超高产品种在4个环境下的平均产量达9338 kg hm 2,比对照品种高24.2%;其穗数(449×104hm–2)、穗粒数(42.3)、粒数(18 825 m–2)、千粒重(47.8 g)分别比对照高8.2%、10.7%、18.3%和0.6%。超高产品种在各个生育阶段的干物质积累速率、干物质积累量都高于对照品种,尤其是生育前期,如在分蘖盛期和拔节期干物质积累量分别高11.1%和18.2%;同时,其干物质转运量、转运效率和对籽粒的贡献率也高于对照品种,成熟时非籽粒器官干物质所占比重较对照品种低1.2~3.5个百分点。小麦籽粒产量与各个生育阶段的群体干重和分蘖、拔节期的个体干重呈极显著正相关,超高产品种具有分蘖力强,前期生长旺盛、干物质积累多,后期分配到籽粒的干物质比例较高等特点,这是高产的生理基础。     

光、氮及其互作对超级粳稻产量和物质生产特征的影响

大田条件下以超级粳稻南粳44和宁粳3号为材料,设置2种氮肥水平(N10:150 kg hm–2,N20:300 kg hm–2)和3种遮光处理(L1:不遮光,L2:抽穗前遮光20 d,L3:抽穗后遮光20 d),研究光、氮及其互作对超级粳稻产量和物质生产特征的影响。结果表明,较之L1,L2不仅减少了有效穗数和每穗粒数,导致总颖花量下降,降幅达24.81%~35.63%,而且还显著降低了抽穗期茎蘖数和叶面积指数,降幅达2.90%~6.44%和19.02%~27.17%,导致抽穗至成熟阶段的光合势、干物质积累量显著下降,最终产量显著下降,降幅达27.23%~35.26%。较之L1,L3主要影响了抽穗至成熟阶段的光合物质积累,导致结实率和千粒重显著下降,降幅达1.49%~4.48%和5.54%~9.17%,最终产量显著下降,降幅达10.91%~18.47%。L2条件下,随着氮肥水平增加,抽穗期茎蘖数与叶面积指数均显著增加,导致抽穗至成熟阶段光合势、干物质积累显著增加,最终有效穗数、每穗粒数、总颖花量以及产量显著提高。L3条件下,随着氮肥水平增加,抽穗至成熟阶段的光合物质积累显著提高,其中茎叶干物质向穗部转运量显著增加,转运率和贡献率也进一步提高,最终产量显著提高。由此可见氮肥施用能部分弥补因弱光逆境对超级粳稻物质生产及其产量的影响。     

南方粳型超级稻物质生产积累及超高产特征的研究

以超级粳稻品种武粳15、淮稻9号、徐稻3号和常优1号为材料,对高产(8.25~9.75 t hm^-2)、更高产(9.75~11.25 t hm^-2)和超高产(＞11.25 t hm^-2) 3个产量等级群体的物质生产与产量的关系、干物质积累、输出与转运等方面进行了系统的比较研究。结果表明,4个超级稻品种成熟期、抽穗至成熟期的干物质重与产量呈极显著正相关,抽穗期干物质重均与产量呈抛物线关系,拔节至抽穗期的干物质重与产量呈极显著正相关(高产—更高产、更高产—超高产以及将3个产量等级综合起来);从高产到更高产再到超高产,4个超级稻品种的生物学产量不断提高(差异显著),而超高产群体的经济系数则与更高产水平相当(0.5000以上),显著高于高产水平;较之更高产、高产群体,超高产群体在生育中期(拔节至抽穗期)干物质积累量大,抽穗期叶面积指数高、株型挺拔、群体质量优[有效叶面积率、高效叶面积率、总颖花量与颖花/叶(cm²)、基部节间粗、单茎茎鞘重均高],在生育后期(抽穗至成熟期),光合能力强(叶面积衰减率小,光合势、群体生长率、净同化率高)、干物质积累量高(占生物学产量的40.0%以上)、茎鞘物质的输出与转运协调[实粒/叶(cm²)、粒重(mg)/叶(cm²)均高]。     

施硅量对甬优系列籼粳交超级稻产量及相关形态生理性状的影响

以籼粳交超级稻甬优12和甬优15为试材,比较研究了不同硅肥施用量(0、75、150、225、300 kg hm^-2)对甬优籼粳交超级稻产量及其形态生理特征的影响。结果表明: (1)甬优12和甬优15产量均随硅肥施用量的增加呈先增加后降低的趋势,且均以硅肥用量225 kg hm^-2处理的产量最高。产量构成因素穗数随硅肥施用量增加而递增,结实率和千粒重则随之递减。(2)甬优12和甬优15在拔节、抽穗和成熟期的茎蘖数均随硅肥施用量的增加而增加,茎蘖成穗率则呈先增加后降低的趋势,以225 kg hm^-2处理最高。(3)与对照(0 kg hm^-2)相比,施硅处理显著增加了拔节、抽穗和成熟期的干物重和叶面积指数,拔节至抽穗期、抽穗至成熟期的干物质积累量和光合势也随硅肥施用量增加而递增。(4)随硅肥施用量的增加,倒一、倒二、倒三叶的叶长和叶宽随之递增,倒一、倒二、倒三叶的叶基角和披垂度随之递减。此外,与对照(0 kg hm^-2)相比,施硅处理显著提高了茎、鞘干重及单位节间干重。文章还讨论了甬优籼粳交超级稻硅肥高效施用技术。