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。     

双季晚稻不同类型品种产量及其群体动态特征差异研究

在长江中游双季稻地区(江西上高),以籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻4种类型20个具有代表性的品种为材料,采用湿润育秧大苗移栽种植方式,设置各类型品种最适的高产栽培处理,系统比较分析了不同类型水稻品种产量及其构成、茎蘖动态、叶面积动态与组成、光合势、干物质积累、群体生长率和净同化率等方面的差异,以期为双季稻区适宜品种的选用以及高产栽培提供理论依据与技术支撑。结果表明,双季晚稻不同类型品种产量表现为籼粳杂交稻杂交粳稻常规粳稻杂交籼稻,差异极显著。籼粳杂交稻群体产量最高的原因是在保持一定穗数的基础上,极显著增加每穗粒数,进而提高群体颖花量,同时保持稳定的结实率和千粒重。与杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻群体相比,籼粳杂交稻群体茎蘖数于生育前期稳步增长,在有效分蘖临界叶龄期及时够苗,够苗后增长平缓,高峰苗数量较少、下降平缓,成穗率中等(73.19%左右);群体叶面积指数前期增长较缓,最大值出现在孕穗期,为7.93左右,此后平稳减少,抽穗期叶面积指数、有效叶面积率、高效叶面积率及粒叶比均极显著增高,成熟期仍保持3.85以上;群体干物质积累量有效分蘖临界叶龄期和拔节期少,拔节后干物质积累速度较快,孕穗期、抽穗期、乳熟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;群体光合势、群体生长率和净同化率表现为"前小,中高,后强"。     

甬优系列籼粳杂交稻根系形态与生理特征

以甬优籼粳杂交稻群体(A)为研究对象,在稻麦两熟制机插高产栽培条件下,以三系杂交粳稻群体(B)、超级常规粳稻(C)和超级杂交籼稻群体(D)为对照的试验,旨在揭示甬优系列籼粳杂交稻超高产根系形态生理特征。结果表明:(1)在生育中、后期,A的根系干重、地上部干重、根尖数、根系长度、根系表面积、根系体积及根冠比均显著高于B、C和D。(2)抽穗期不定根(根径0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例表现为A大于B和C,小于D;细分支(根径≤0.1 mm)与粗分支(0.1 mm根径≤0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例均表现为A大于D,小于B和C。抽穗期土层0~5 cm、5~10 cm和10~15 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于B和C,小于D;土层15~25 cm、25~35 cm、35~45 cm、45~55 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于D,小于B和C。(3)A抽穗后根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系伤流强度以及根系氧化力和根系还原力均高于B、C和D。与杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优系列籼粳杂交稻具有根冠协调水平高、群体根量大、分支结构优、根系深扎性好以及中、后期生理活性强等优势,这种根系特征为其超高产的实现提供了重要保障。     

超级稻协优9308衍生群体根系与地上部重要农艺性状的相关性研究

利用超级稻协优9308重组自交系及其双回交群体,结合水面无土栽培技术和大田栽培,获得水稻地上部分蘖数、抽穗期和单株产量等10个性状和根长、总根长和根干重等7个根系性状数据,采用DPS统计软件分析XBR、RIL和ZHR群体这些性状相关性。结果表明,这些性状双亲间表现出显著或极显著的遗传差异,且在3个群体中都呈连续分布和双向超亲分离。根长分别与总根长、根表面积、根干重等5个性状极显著正相关,根直径与其他6个根系性状不显著相关。抽穗期、株高和单株产量等6个性状分别与根长、总根长和根干重等6个性状呈极显著正相关,但分蘖数、穗数、结实率、百粒重等4个性状与根系呈不显著相关,10个地上部农艺性状均与根直径不显著相关。这些结果为水稻根系遗传与育种提供了有价值的信息。本文还对利用地上部农艺性状间接选择强根系超级稻的育种策略进行了探讨。     

沿江双季稻北缘区晚稻适宜品种类型及高产群体特征

研究沿江双季稻北缘区晚季籼稻和粳稻产量差异,明确适宜类型品种及高产形成机制。试验于2018—2019年在安徽庐江进行,以当地常规种植的17个籼稻和17个粳稻优质品种(系)为研究对象,比较和分析籼稻和粳稻在产量及构成、物质积累和生育进程方面的差异。结果表明,粳稻与籼稻总体上产量水平相当,但粳稻产量限制因子少,安全齐穗性有优势,具有更高的产量稳产性和生态安全性。高产粳稻主要是通过增加移栽–抽穗期干重来增加总干物质积累,以提高总颖花量和产量。不同穗型粳稻品种生育前中期不同阶段的干物质积累对总颖花量的影响差异较大,其中大穗型(每穗粒数102.3～112.0)和小穗型粳稻(每穗粒数52.0～99.7)干物质优势积累期分别为移栽–穗分化期和穗分化期–抽穗期,与总颖花量的相关系数达到0.709和0.829。进一步分析发现,大穗型粳稻品种移栽–穗分化期干物质积累受穗分化期分蘖数显著影响,而小穗型粳稻品种穗分化–抽穗期干物质积累由抽穗期分蘖数和单茎干重共同影响。综上所述,本研究认为粳稻是沿江双季稻北缘区适宜的双季晚稻品种类型,高产粳稻群体颖花量为33.8×10~3～41.0×10~3 m^–2<...     

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。     

江苏中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系

以江苏省近60年来各阶段具有代表性的13个中熟籼稻品种(含杂交稻组合)为材料,依据品种种植年代结合株型特点将其分为早期高秆(ET)、矮秆(DC)、半矮秆 (SDC)和超级稻(SR) 4个类型,研究了中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系。结果表明,在各主要生育期,根干重、根重密度、根长、根长密度和根直径随品种演进增加或显著增加。自抽穗期,地上部干物重随品种演进显著增加。在分蘖中期和穗分化始期,超级稻品种的根冠比显著大于其他类型品种,在生育进程中,各类型间无显著差异。在分蘖中期,随品种演进,比根长显著降低,但在生育进程中,各类型间无显著差异。在生长早期和中期,根系氧化力、叶片光合速率、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积以及根系伤流液中细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)浓度随品种演进增加或显著增加。随着品种演进产量逐步提高,其原因主要是每穗粒数的增多导致总颖花量的增加。回归分析表明,根干重、根长、根直径、根系氧化力、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积与产量呈极显著线性正相关关系。说明改善的根系和地上部的生长,促进了现代品种特别是超级稻品种产量的提高。     

不同类型水稻品种间根系性状的差异

在群体水培条件下, 选用包括常规籼稻、常规粳稻、广亲和品种、三系杂交籼稻、杂交粳稻、两系法杂交稻在内的92个水稻品种(组合), 研究不同类型水稻品种间每株不定根数、每株根干重、每株不定根总长度、每条不定根长、最长根长、每条不定根粗、每条不定根重、单位长度不定根重、单位干重根系活性、每株根系活性、根系吸收总面     

籼、粳超级稻光合物质生产与转运特征的差异研究

为阐明籼、粳超级稻干物质积累及光合生产特征的差异,以江苏地区大面积推广种植的5个超级杂交籼稻组合和5个常规粳型超级稻品种为试验材料,对稻麦两熟制条件下籼、粳超级稻干物质积累、分配、运转及叶面积、光合势、群体生长率、净同化率、秧苗素质、叶型等方面进行了系统的比较研究。结果表明,粳稻生育前期(移栽至拔节期)干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及上三叶叶长、叶基角、叶开角、披垂度和叶面积衰减率、收获指数均小于籼稻,而生育中后期(拔节至成熟期)干物质积累量、光合势、群体生长率、净同化率及有效叶面积率、高效叶面积率、粒叶比(颖花/叶、实粒/叶、粒重/叶)、最大叶面积指数、总充实量、实收产量、生物产量、茎鞘最大输出量和表观输出量及比率均大于籼稻,差异显著或极显著。虽然粳稻主要生育期单茎干物重均不及籼稻,但群体数量优势保证粳稻具有较高的群体干物质积累量和叶面积,且随着生长发育的持续,群体光合物质生产优势不断加大,群体干物质积累量于抽穗后25 d前后超过籼稻。粳稻灌浆后期(乳熟至成熟期)仍保持强劲生长优势,而灌浆初期(抽穗至乳熟期)茎鞘贮存物质合理输出,有效保障了高效光合层的安全支撑及高积累产量库的流畅充实。高生物学产量的稳定形成和叶面积“稳升缓降”态势以及拔节至成熟期较强的高效光合物质生产,是粳稻光合系统高效持续产出、灌浆充实多及高产形成的重要特征和原因。     

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。     

华南主栽高产籼稻根系形态特征及其与产量构成的关系

为探明不同类型高产籼稻的根系形态特征差异及其与产量的关系,以7个目前在华南地区大面积推广应用的主导品种(组合)合美占、桂农占、玉香油占、粤晶丝苗2号、五优308、天优998、天优122为材料,在2010-2011年进行两年盆栽试验,分别考查分蘖盛期、抽穗期及成熟期的单株、单茎及单条不定根形态性状,利用WinRhizo根系分析系统分析抽穗期的根系分枝特征,并计算根系形态特征与产量的相关性。结果表明: (1)杂交籼稻组合各生育时期的单株根数、单株根长、单茎根长及单条根长均显著大于常规籼稻品种;单株和单茎的根体积与干重差异不明显;常规稻单条根质量则普遍高于杂交稻。(2)抽穗期不同级别根的表面积和体积均为不定根>粗分枝根>细分枝根,杂交稻不同级别根的总长度为粗分枝根>不定根>细分枝根,常规稻则为不定根>粗分枝根>细分枝根;杂交稻的分枝根总长度及粗分枝根和细分枝根的长度、表面积、体积都显著大于常规稻;常规稻的平均根直径则显著大于杂交稻。(3)杂交稻与常规稻根系特征的主要差异是单株根数和长度的差异,分蘖数和单条根长度的差异是两者根系特征差异的重要原因。(4)单株不定根数、不定根总长、根干重等12个根系性状分别与产量显著或极显著正相关;单株不定根数和分枝根总表面积分别是影响产量的主要因素。这些结果为水稻根系遗传改良和超高产育种及栽培提供了参考。     

超高产常规粳稻宁粳1号和宁粳3号群体特征及对氮的响应

2007-2008年对宁粳1号和宁粳3号的丰产示范方进行调查,2008年以宁粳3号为材料进行氮肥用量和前后比例试验,研究常规粳型超级稻超高产群体特征及对氮的响应。结果表明,常规粳型超级稻宁粳1号和宁粳3号抽穗后干物质积累占籽粒产量的70%~80%,茎叶等营养器官的表观转运率少,易高产稳产。足够的颖花量是高产稳产的保证,要达到11.0 t hm^-2以上的产量,颖花数要 ≥ 42 000 m^-2;要达到11.7 t hm^-2以上的产量,颖花数要 ≥ 45 000 m^-2,同时结实率 ≥ 90%,粒重 ≥ 26 mg。超高产群体抽穗期适宜叶面积指数(LAI)为7.0~7.5,叶色呈“黑黄”节奏变化,后期生长速率(CGR)高,收获指数(HI)≥ 0.5。氮肥的适量施用和适当后移,不仅可以保证宁粳1号和宁粳3号生育期“黑黄”节奏变化,建立抽穗期适宜LAI的群体,还可以保持超高产株型特征,提高抽穗后LAI、叶面积维持期、CGR和HI,最终实现超高产量。     

双季杂交晚粳稻超高产形成特征

本研究旨在明确传统双季晚籼稻地区双季杂交晚粳稻超高产产量构成及其群体特征,阐明双季杂交晚粳稻超高产形成规律。以江西省上高县6.77 hm²连片双季杂交晚粳稻高产攻关示范方为依托,选用杂交粳稻甬优8号为材料,对中产(8.25~9.75 t hm^-2)、高产(9.75~10.50 t hm^-2)和超高产(>10.50 t hm^-2) 3个产量水平群体的产量构成及群体特征进行系统比较研究。结果表明,与中产、高产水平群体相比,超高产水平群体表现穗数足、穗型大、群体颖花量多(50 000×10⁴ hm⁻²以上)的显著特点,但结实率和千粒重略低,差异不显著;群体茎蘖动态上,群体起点较高,可及时够苗;够苗后增长平缓,高峰苗数量较少、下降平缓,成穗率高(78.0%左右)。群体叶面积指数前期增长较缓,最大值出现在孕穗期,为8.0左右,此后下降缓慢,成熟期仍保持3.5以上;群体光合势生育前期较小,中、后期较大,抽穗至成熟期光合势为300×10⁴ m² d hm⁻²以上,总光合势为560×10⁴ m² d hm⁻²以上。拔节前干物质量积累速度较慢,拔节后积累速度较快,至抽穗期群体生物量为10.5 t hm⁻²左右,抽穗后积累量亦高,成熟期干物重达19.0 t hm⁻²左右,后期茎鞘物质转运率大于14.0%。超高产群体根量多、活力较强;植株吸氮能力强、成熟期氮素累积量高,氮素利用率40%以上。根据双季杂交晚粳稻超高产形成特征,我们探讨了培育双季晚粳稻超高产群体的关键栽培技术。     

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。     

江苏省粳稻品种近60年演进过程中产量与形态生理特征的变化

以江苏省近60年来各阶段具有代表性的12个粳稻品种(含超级稻)为材料,依据种植推广年代结合株型和基因型将其分为20世纪50年代、60年代、70年代、80年代、90年代和2000年以后6个类型,研究了品种演进过程中产量和形态生理的变化特征。结果表明,随着品种演进产量逐步提高,其原因主要是总颖花量的增加,而这又主要由于每穗粒数的显著增多。自早期的50年代品种,结实率逐步提高,但90年代品种和2000年以后的超级稻品种,结实率有下降的趋势,穗数和千粒重无明显变化。随着品种演进,生物产量和收获指数同步提高,以抽穗后增加的量尤为明显,主要生育期根干重、根冠比、根系氧化力和叶片光合速率显著增加,但现代超级稻品种的根系活力和叶片光合速率在结实期下降较快。品种改良提高了抽穗期总叶面积、有效叶面积、高效叶面积和粒叶比,还增加了穗长、着粒密度、一次和二次枝梗数目。由20世纪50年代到90年代品种,植株高度降低,而2000年以后的超级稻品种显著上升,升至120cm左右。抽穗期顶三叶叶片角度则随品种更替显著降低。上述结果说明随品种演进,粳稻的农艺、生理性状和产量均有明显改良,但超级稻较低的结实率限制了其产量潜力的发挥。