免耕对水稻根系生长及根际环境的影响——Ⅰ免耕对水稻干物质生产及产量的影响

以金优253为材料进行盆栽试验,比较水稻在免耕、常耕、分根栽培三种栽培条件下水稻干物质生产量和产量的差异。结果表明,分根栽培条件下,免耕侧根系干重在早季和晚季均比常耕侧极显著的低。在单一耕作方式下,免耕水稻地上部和根系干重均比常耕水稻低,根冠比和产量比常耕水稻的高,其差异多数情况下不显著。综合分析,免耕对水稻根系生长有明显的影响,但通过地上部与根系生长的协调作用,使根冠比增加,并使产量呈增加趋势。     

免耕对水稻根系生长及根际环境的影响——Ⅱ免耕对水稻根系保护酶活性的影响

以金优253为材料进行盆栽试验,比较水稻在免耕、常耕、分根栽培三种栽培条件下水稻根系保护性酶活性的差异。结果表明,免耕栽培水稻根系或分根栽培中免耕侧根系的SOD、CAT、POD酶活性在拔节期比常耕栽培水稻根系或分根栽培中常耕侧根系活性低,其MDA含量较高。相反,免耕栽培水稻根系或分根栽培中免耕侧根系的SOD、CAT、POD酶活性在灌浆期比常耕栽培水稻根系或分根栽培中常耕侧根系活性高,其MDA含量较低。因此,免耕栽培水稻根系后期衰老较常耕栽培水稻根系慢。     

免耕抛栽水稻源库特性研究

近些年来,水稻免耕抛秧栽培在中国广西等部分地区发展迅速。为了探讨免耕抛栽水稻产量形成特点,以金优253(OryzasativaL.)为试验材料,以常耕抛栽水稻为对照,从叶面积大小、剑叶光合速率与衰老、库的大小及源库比率等方面研究了免耕抛栽水稻的源库特性。结果表明,免耕抛栽水稻早、晚季产量分别为5.97t/hm2和7.53t/hm2,常耕抛栽水稻分别为6.19t/hm2和7.63t/hm2,其产量差异在早季和晚季均不显著。与常耕抛栽水稻相比,免耕抛栽水稻的每穗总粒数和单位面积上的总粒数较多,各生育期的叶面积指数较大,灌浆期剑叶光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量较高,而过氧化物酶和过氧化氢酶活性及丙二醛的含量较低,在生理上存在一定的优势。但是,免耕抛栽水稻的源库协调能力较差,粒叶比和结实率下降,致使免耕抛栽水稻在产量上表现出一定的劣势。免耕抛栽水稻粒叶比和结实率的下降是由于其生产的干物质更多地分配在叶片中、贮藏在茎鞘中的干物质在抽穗后向穗部运转的能力较差造成的。     

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。     

不同施肥和耕作方式下强化栽培水稻的生长与氮素利用

研究了不同施肥和耕作方式下强化栽培水稻的生长及氮素利用。结果表明,免耕条件下以尿素＋猪粪强化栽培水稻的产量最高,而常耕条件下以单施尿素常规栽培水稻的产量最高,但各处理的产量差异并不显著。无论是免耕还是常耕条件下,单施尿素常规栽培水稻比单施猪粪强化栽培水稻植株积累更多的氮素量,但其氮素稻谷生产效率、氮素收获指数下降。两种耕作方式比较,免耕条件下水稻的氮素运转效率、氮素农艺效率显著高于常耕,但常耕条件下的氮素回收效率比免耕的高127.95%,差异显著。     

不同种植方式下钾肥用量对水稻群体质量和产量的影响

以D优527为材料,研究了不同种植方式下不同施钾量对水稻群体质量和产量的影响.结果表明,常规耕翻插秧水稻有效分蘖期最短、群体茎蘖数和有效穗最低,但LAI和干物质积累整体表现较大,产量最高(10.7×103 kg/hm2),比常规耕翻抛秧、免耕抛秧和免耕高桩抛秧分别高3.62%、1.58%和1.88%;常规耕翻抛秧和免耕抛秧有效分蘖期、有效穗和LAI接近;免耕高桩抛秧有效生育期最长,最高苗和有效穗最多,LAI和干物质积累整体表现较小;随着施钾量的增加,稻谷产量随之增加,且钾肥对水稻有效分蘖期、茎蘖数、LAI和干物质积累具有一定的促进作用.     

免耕抛秧水稻的大穗优势及形成机理研究

在田间条件下,连续4年对免耕抛秧水稻的大穗优势及形成机理进行了研究。结果表明,与常耕抛秧水稻相比,免耕抛秧水稻的每穗总粒数更多,表现出明显的大穗优势。免耕抛秧水稻的分蘖位较低,后期积累干物质和养分的能力强,后期生理代谢旺盛、生理功能强,剑叶衰老慢,能充分保证籽粒生长等是免耕抛秧水稻大穗优势形成的内在生理原因。     

免耕和稻草还田对金优253立苗速度与根系生长及产量的影响

2004年晚季在大田条件下，对免耕抛秧、常耕抛秧、稻草还田免耕抛秧和稻草还田常耕抛秧的立苗速度与立苗期的根系生长及其产量进行了比较。结果表明，免耕抛秧比常耕抛秧增产7．64％．稻草还田免耕抛秧与稻草还田常耕抛秧产量差异不大，但分别比常耕抛秧高10．72％和8．22％。免耕抛栽秧苗前期立苗速度较慢，后期立苗速度较快，总的立苗时间较常耕抛栽秧苗多1d。免耕使立苗期根系及分枝数量、根系的总长度和根毛区长度及根系氧化能力下降。但是．稻草还田增加了立苗期根系及分枝数量和根系长度，提高了根系氧化能力，因而对抛栽水稻立苗有很好的促进作用．其促进作用在免耕条件下更明显．     

不同耕作方式和栽培密度下强化栽培水稻的生长发育与产量形成

以三系杂交组合金优253和中优315为试验材料,在两种土壤耕作方式和三种栽培密度下,研究了强化栽培水稻的生长发育与产量形成。结果表明,耕作方式和栽培密度对强化栽培水稻的生长发育和产量产生明显影响。相同耕作方式不同密度下,单株分蘖数随株行距的增加而增加,单位面积分蘖数随株行距的增加而下降;抽穗期最大叶面积指数及其衰减率随株行距的增加而下降;抽穗前的群体干物质积累量随株行距的增加而下降,抽穗至成熟期的群体干物质积累量以中等密度的最大,但成熟期群体干物质积累量仍随株行距的增加而下降;茎叶干物质表观输出率随株行距的增加而下降;单位面积有效穗数随株行距的增加而显著下降,每穗总粒数、结实率和千粒重随株行距的增加而增加。免耕条件下的强化栽培水稻产量随株行距的增加而下降,常耕条件下的产量则以中等株行距处理的最高。     

免耕对水稻根系生长及根际环境的影响Ⅲ 免耕对水稻根际pH和养分含量的影响

为探讨免耕对水稻根际pH和养分含量的影响,以金优253为材料进行盆栽试验,测定水稻在免耕、常耕、分根栽培3种条件下其根际和非根际的pH和养分含量。结果表明,水稻根际pH小于非根际土壤,免耕水稻或免耕侧水稻根际和非根际pH的差值总是大于常耕水稻或常耕侧水稻根际。根际碱解氮和有效磷含量高于非根际土壤,其速效钾含量却低于非根际土壤。免耕水稻或免耕侧水稻根际的碱解氮含量比常耕水稻或常耕侧水稻的低,而其速效钾和有效磷含量比常耕水稻或常耕侧水稻的高。但是,根际与非根际的碱解氮、有效磷和速效钾含量的差值均表现为免耕水稻或免耕侧水稻小于常耕水稻或常耕侧水稻。综合分析结果,免耕水稻根系活动强于常耕水稻。     

南方稻区水稻产量差的变化及其气候影响因素

为了研究南方稻作区水稻理论生产潜力、单产的提升空间以及气候变化因素对水稻生产潜力的影响,探索区域水稻生产的限制因素和提高水稻产量的技术途径,本研究利用AZE (农业生态区域法)模型对南方稻区1980—2010水稻光温生产潜力进行测算,结合水稻大田平均产量,对该区域水稻光温生产潜力和大田平均单产之间的产量差及其时空变化特点进行研究,并分析了产量差变化的气候影响因素。分析表明,30年来该区域早稻光温生产潜力呈上升趋势,且增幅大于实际产量增加的幅度,二者之间的产量差不断扩大;一季中稻光温生产潜力呈下降趋势,产量差逐步缩小;晚稻光温生产潜力亦呈不断下降的趋势,产量差不断缩小。对区域气候变化分析表明,水稻生育期内辐射总量及温度变化是影响光温生产潜力的关键因子,早稻生育期内温度升高对水稻产量的正效应超过辐射下降的负效应,光温生产潜力不断增加,而一季中稻及晚稻生育期内辐射下降对产量的影响更大,水稻生产潜力呈下降趋势。不同省份间,水稻生育期内辐射及温度变化不同,光温生产潜力及产量差变化趋势空间差异明显。     

超级稻根系形态生理特征及其与产量形成的关系

2011年与2012年于水培池种植超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和扬粳4038 (粳稻)及常规高产品种扬稻6号(籼稻)和扬辐粳8号(粳稻),观察各生育期根系形态生理特征及其与产量形成的关系。结果表明,与常规高产品种相比,超级稻品种具有强大的产量潜力,其高产潜力主要得益于较多的每穗颖花数与较大的总库容量(单位地面积颖花量)。超级稻品种在整个生育期较大的根量、生育早中期较高的单株根系氧化力、根系总吸收表面积与活跃吸收表面积及根系中较高的玉米素与玉米素核苷含量是其产量库容大和产量高的重要原因。超级稻存在着结实率较低的问题,这可能与其在灌浆期根系活性下降较快有关。提高超级稻灌浆期根系活性,是提高其结实率、促进其产量进一步提高的重要途径。     

超级稻叶片光合特性和根系生理性状与产量的关系

为阐明超级稻产量形成机理, 以4个超级稻品种[两优培九和II优084 (杂交籼稻)、淮稻9号和武粳15 (粳稻)]为材料, 2个高产品种[汕优63 (杂交籼稻)和扬辐粳8号(粳稻)]为对照, 观测了不同生育时期叶片光合性状和根系生理性状的变化特点。结果表明, 4个超级稻品种的平均总颖花量和产量较两个对照品种分别高出43.5%和16.1%, 但超级稻的结实率较对照品种低15.3个百分点。超级稻品种在生育前期叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和根系中单位干重根系活力、每株根系活力、总根系吸收面积、活跃吸收面积和比表面积均高于对照品种, 而在生育后期以上性状下降速率大于各自对照品种, 直至齐穗后20 d前以上性状指标均小于各自对照品种。说明超级稻强大的产量库容与其生育前中期较强的叶片光合能力和较好的根系生理性状密切相关, 生育后期叶片光合能力和根系生理活性下降快导致其结实率下降, 从而限制了其产量潜力的发挥。提高生育后期特别是结实后期根系生理活性是进一步提高超级稻产量的重要途径。     

早稻旱育秧形态、组织结构和生理特性

本文分析了杂交早稻威优４８－２旰育秧和湿润育秧若干形态，组织结构和生理特性差异，讨论了旱育对秧苗根系和根系活力的影响以及南方早稻旱育高产栽培技术的增机制。结果表明：与湿润育秧比较，旱育秧地上部矮壮，分蘖和叶片表皮毛增多，气孔开度增大，叶脉变薄，气腔变小；根系发达，总根数、白根数、根干重、根毛和根系吸收面积增大；根尖和叶肉细胞体积变小，排列更紧密，原生质浓度增高；要系ＰＯＤ和ＰＡＬ活性显著增强；但根     

三角形强化栽培模式下氮肥运筹对II优498产量及氮肥利用的影响

以大穗型杂交籼稻II优498为材料,在三角形强化栽培(triangle-planted system of rice intensification, TSRI)适宜的密度和秧龄条件下,研究施氮量和施肥比例对TSRI结实期叶面积、光合作用以及干物质积累与转运的影响,并探讨花前期物质积累转运与花后期光合生产在产量形成过程中的作用,同时探索既能提高产量又能减少氮肥损失的氮肥运筹措施。结果显示,TSRI下,除蜡熟期叶面积指数(leaf area index, LAI)外,施氮量和施肥比例对光合作用和LAI有显著运筹作用; 增施氮肥和氮肥后移可以显著提高齐穗期和蜡熟期剑叶净光合速率,LAI则随施氮量和氮肥后移程度增加多呈抛物线趋势。TSRI下施氮量和施肥比例共同提高总颖花数增加产量,而施氮量和施肥比例又各自通过提高千粒重和结实率来增加产量。TSRI下,花前干物质积累量、物质转运量、转运率与产量极显著正相关,施氮量为150 kg hm^-2, 穗肥占总施氮量的30%的处理在显著增大花前干物质积累量和籽粒灌浆期间向穗部的转运量实现高产的同时显著提高氮肥农学利用率和生理利用率,是TSRI平衡产量与氮肥利用率的最优氮肥运筹组合。     

超级早、晚稻品种的源库协调性

为了探讨超级早、晚稻品种的高产机理,对其源库特性进行了研究。与非超级稻品种(对照)相比,超级早、晚稻品种的总库容量、粒叶比、粒束比均较大,且与产量显著正相关;在整个灌浆结实期的源库增量比略大,但早稻在灌浆中后期(抽穗后10~25 d)和晚稻在灌浆前期(抽穗后0~10 d)均明显大;起始灌浆速率和平均灌浆速率均大,结实率与起始灌浆速率显著正相关,产量与平均灌浆速率极显著(早稻)或显著(晚稻)正相关;生育后期的根系活力衰退值较小,而剑叶的气-叶温差除早稻的株两优819和晚稻的淦鑫688外,其它均大。根系活力衰退值与产量显著负相关,剑叶的气叶温差与产量显著正相关。研究表明,较大的库容量且源库协调性较好是超级早、晚稻品种超高产的重要机理。     

旱种方式对水稻产量与品质的影响

以汕优63为材料,通过稻草覆盖旱种、地膜覆盖旱种和常规水种（对照）比较试验,研究了旱种水稻产量与品质的表现。结果表明,覆草旱种产量与水种稻产量无显著差异,但显著高于覆膜旱种稻的产量。覆草旱种稻米的碾磨品质、外观品质、蒸煮品质和营养品质与水种稻无显著差异,而覆膜旱种稻米的垩白度明显高于水种稻,胶稠度和碱解值则显著低于水种稻。水稻旱种后,淀粉谱的最高黏度和崩解值降低,消减值提高,覆膜旱种尤为明显。旱种稻的地上部干物质积累量减少,根干重增加,物质运转率和收获指数提高,灌浆中后期根系活力下降较快。表明覆草旱种的产量、稻米品质以及物质生产均优于覆膜旱种。对覆草旱种和覆膜旱种在产量和品质形成上的差异进行了讨论。     

水稻根系分布与叶角关系的研究初报

1983—1984年,通过群体水培、土培试验,在控制水稻根系不同分布空间形状情况下,研究了叶角与根系分布的关系,其结果主要表现如下:1.根系分布较深且多纵向时,叶角较小,叶片趋向于直立;根系分布较浅且少纵向时,叶角较大,叶片趋向于披垂。2.叶角的大小同时受叶片大小的影响,根系分布较浅且少纵向时,较大的叶片更易披垂,叶角更大,     

兴安盟水稻不同生育类型品种灌浆后期根系活力和籽粒灌浆特性研究

为进一步研究不同生育类型水稻品种灌浆后期根系活力和籽粒灌浆特性,并为高产水稻的培育优质根系提供参考依据,2018—2019年对兴安盟中早熟、中熟、中晚熟、晚熟的代表性品种进行大田和水培试验,运用调节播期、调节伸长节间数使生育期不同的品种在相同时期内抽穗,使同一品种的伸长节间数不同而抽穗期相同,以比较不同品种后期根系活力和籽粒灌浆特点、同一品种不同伸长节间类型后期根系活力和籽粒灌浆特点。结果表明,不同品种的水稻抽穗后根系活力均呈下降趋势,在整个灌浆结实期,所有供试品种的上层根活力均高于下层根系。不同伸长节间品种后期根系活力有明显差异,并主要决定于发根规则和上层根率。不同伸长节间品种主要灌浆期持续天数和灌浆强度不同,伸长节间数少的品种主要灌浆期持续时间短,灌浆强度大;伸长节间数多的品种主要灌浆持续时间长,灌浆强度小。伸长节间数相同的品种差异较小,而伸长节间数不同的品种有较大差异。要实现水稻高产,应针对不同生育类型水稻品种的发根和根系活力特点,灵活多样地运用促控技术,培育发达、功能旺盛的根系,以达到促进水稻高产的目的。     

周年秸秆还田量对南方双季稻生长及产量的影响

为探究适合南方双季稻高产稳产的秸秆还田量,连续2年(2016—2017)通过大田试验研究不同秸秆还田量对早稻和晚稻分蘖、株高、干物质积累量及产量构成的影响。试验设置5个不同比例秸秆还田量：CK：秸秆不还田;S1：25%早、晚稻秸秆量还田;S2：50%早、晚稻秸秆量还田;S3：75%早、晚稻秸秆量还田;S4：100%早、晚稻秸秆量还田。结果表明：全量秸秆还田抑制早稻分蘖而显著促进晚稻分蘖,25%、50%及75%量还田对早、晚稻生长前期的分蘖促进效果不显著,在中后期促进作用显现;75%量还田及全量还田较CK显著促进晚稻株高增长,平均提高了8.15 cm;不同秸秆还田量较不还田处理均提高了早、晚稻成熟期的干物质累积量,且半量还田在早稻季差异达显著性水平(P<0.05),较CK提高了8.0%,50%、75%及100%量还田在晚稻季差异达显著性水平,平均提高了13.3%,但不同还田量之间差异不显著(P>0.05);早、晚稻产量在不同秸秆还田量下均高于秸秆不还田,半量还田促进早稻产量方面的效果最显著,与不还田处理相比差异达显著水平(P<0.05),增产6.92%;50%、75%及100%量还田较CK均显著提高了晚稻产量(P<0.05),增产幅度分别5.33%、7.50%和8.23%,不同秸秆还田量间在促进早、晚稻增产方面的效果差异不显著(P<0.05)。研究结果显示,短期看,在南方双季稻生产中,半量早稻和晚稻秸秆均还田对提高早稻产量效果最优,而全量还田对晚稻最优,而秸秆还田对水稻产量的长期效应如何,还需要进行长期定位试验研究。