生物炭对水稻齐穗期叶绿素荧光参数及产量构成的影响

采用盆栽试验研究了添加生物炭对水稻齐穗期叶绿素荧光参数及产量构成的影响。研究结果表明,水稻齐穗期剑叶叶绿素荧光参数最大光化学量子产量（Fv/Fm）、实际量子产量（Yield）、光化学淬灭（qP）和非光化学淬灭（NPQ）均随着生物炭用量的增加先增后减,以C2F处理叶绿素荧光参数为最高。从产量构成方面分析,C1F处理比对照每穴谷重提高了8%,C3F处理则比对照减少了约15%。说明添加适量生物炭可以提高PSⅡ反应中心的光能转换效率、潜在活性和开放比例,同时对过剩光能的耗散能力的增强,有利于减轻环境胁迫对光合作用的抑制,以增强光合系统反应中心的稳定性,从而改善和提高了作物的光合能力。生物炭对水稻后期光合能力的影响有利于促进水稻灌浆,提高每穗实粒数,使水稻增产。     

多效唑和营养元素配施对水稻根系生长和产量的影响

通过田间试验研究了叶面施用营养元素和多效唑对水稻产量、根系以及养分含量的影响。结果表明：营养物质与多效唑配施效果最佳,能增加根生物量,提高根系活力,促进水稻对养分的吸收,测产结果显示该处理水稻有效穗为10.6穗/株,每穗实粒数为94粒/穗,结实率为91.6%,千粒重为19.96 g,较对照增产11.89%;且能够调节水稻株高,增强抗倒伏能力,增加水稻植株和谷粒中磷和钾的积累,为多效唑和营养元素复配在水稻上的应用提供研究依据。     

FACE对武香粳14根系活性影响的研究

利用我国惟一的农田开放式空气CO₂浓度增高(Free-air CO₂ enrichment-FACE)研究平台,研究大气CO₂浓度比对照（现大气CO₂浓度）高200 μmol·mol^-1的FACE处理对水稻品种武香粳14根系活性的影响。结果表明：(1)FACE处理使水稻单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积的最大值比对照提早10 d左右,移栽后18 d及其以后不同生育时期的单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积、α-萘胺氧化量等根系活性指标均显著或极显著低于对照,但FACE处理对每穴根系活性的影响相对较小;(2)移栽后28 d及其以后不同生育时期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积、根干重与单位干重根系的活性关系密切,根量越大单位干重根系的活性越低;(3)不同生育时期的植株含氮率与单位干重根系的活性多呈正相关,植株碳氮比与单位干重根系的活性多呈负相关。笔者认为,FACE处理水稻生育前期根系生长量大、植株含氮率低、碳氮比高等可能是造成其单位干重根系活性显著低于对照的重要原因。     

生物炭对东北冷凉区水稻秧苗根系形态建成与解剖结构的影响

在黑龙江省早春水稻旱育苗背景下,研究了稻田土壤育苗基质中添加生物炭对秧苗根系形态建成与解剖结构的影响,以明确生物炭在东北冷凉地区水稻生产上的应用潜力和价值。以东北稻田土壤为育苗基质,添加0、5.0%、10.0%、15.0%、20.0%(w/w)的生物炭,进行保护地旱育水稻秧苗。出苗后30 d测定秧苗根系形态建成和解剖结构等性状,分析生物炭对水稻秧苗根系发育的影响。结果表明,在稻田土壤育苗基质中添加5.0%生物炭时,水稻秧苗根系长度、根系表面积和根系体积等明显增加;生物炭添加量为10.0%时,各项根系形态指标达到最高值;生物炭添加量超过10.0%时,根系形态指标下降。根长、根表面积和根体积增加的原因主要是细根增加。同时,添加5.0%生物炭时,根半径、根截面积、根表皮厚度、根皮层厚度、皮层腔面积、根导管数量及导管面积等性状指标也相应增加。生物炭添加量为5.0%~10.0%时,根解剖结构各项性状指标达到最大值。当生物炭添加量超过10.0%时,根系解剖结构性状指标也有下降趋势。根系增粗主要源于根表皮及皮层发育良好。在东北冷凉地区进行保护地水稻旱育苗,基质中添加适量生物炭(5.0%~10.0%)有利于秧苗根系的伸长及增粗,形成发达根系,提高秧苗素质。     

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。     

不同秸秆还田方式对北方超级稻氮素吸收利用的影响

以北方超级稻沈农265为试验材料,研究了秸秆直接还田和秸秆热解成生物炭施入对水稻氮素吸收利用的影响。结果表明:与常规生产相比,秸秆直接还田主要提高了水稻生育中期的叶、茎含氮量,但同时降低了后期穗氮素累积量,氮素回收率、生理利用率和氮肥农学利用率分别下降5.28%、11.65%和16.19%,使产量有降低趋势;少量秸秆生物炭施入有助于提高生育中后期叶、茎含氮量并促进穗氮素累积量增加,氮素回收率和氮肥农学利用率分别增加6.02%和7.71%,有增加产量的潜力;大量秸秆生物炭施入降低了叶、茎和穗含氮量,氮素回收率负向效应强度高达34.31%,但氮素生理利用率增加45.62%,不利于产量的提高。秸秆直接还田和大量秸秆生物炭施入对水稻氮素吸收有一定抑制作用且不利于产量的提升,少量秸秆生物炭施入则能提高水稻氮素利用率并增加产量。     

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。     

籼、粳超级稻品种根系形态及若干生理特征的差异

为阐明籼、粳超级稻根系干物质积累与分布特征和主要形态生理性状指标的差异及其与产量形成的关系,以当地主体且具有代表性的2个超级杂交籼稻组合和2个常规粳型超级稻品种为试验材料,对麦稻两熟制条件下籼、粳超级稻单茎和群体根干重、总根长、根数、根体积、根系吸收面积、发根力、抽穗后根系伤流强度及根冠比、每条根长、根直径、根密度、颖花根流量、抽穗期根系在土层中的分布和产量构成等方面进行了系统的比较研究。结果表明：(1)整个生育期,粳稻的根冠比、每条根长、发根数、发根体积、发根干重及颖花根流量、穗数、群体颖花量、结实率和实收产量均高于籼稻,而根直径、每穗粒数和千粒重低于籼稻,其中根冠比、每条根长、颖花根流量、穗数、每穗粒数、结实率和实收产量差异达显著或极显著水平;(2)粳稻抽穗前(含抽穗期)单茎根干重、总根长、根数、根体积和根系总吸收表面积及根密度均低于籼稻,但差异不显著,而成熟期这6个指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(3)粳稻拔节前单茎活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均小于籼稻,而拔节后(含拔节期)两者差异趋势与之相反,差异显著或极显著;(4)除拔节期群体根干重、拔节期和抽穗期群体根数外,其他群体形态生理特征指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(5)无论是单茎还是群体,粳稻抽穗后0~35 d根系伤流量均显著或极显著高于籼稻;(6)粳稻0~10 cm土层根系干重所占比例极显著低于籼稻,10 cm以下土层根系干重占根系总干重的比例极显著高于籼稻,粳稻扎根更深,进一步强化了植株抗倒防早衰能力。与超级杂交籼稻相比,常规粳型超级稻抽穗后根系生长优势不断加大,特别是群体生长优势,成熟期粳稻所有根系形态生理特征指标均优于籼稻,是粳稻高产形成的重要原因和保障。     

种植方式对水稻产量及根系性状的影响

2011—2012年在湖南长沙以超级杂交稻Y两优1号、杂交稻汕优63和常规稻黄华占为材料的大田定位试验,比较了垄作梯式栽培技术(两种垄规格)和垄厢栽培技术(3种厢规格)对水稻产量和根系性状的影响。与平作栽培(T0)相比,窄垄作梯式栽培(T1)和垄厢栽培(T3)均可提高水稻产量,其中以T1的产量最高,比T0平均增产22.2%(17.1%～27.2%),其次T3平均增产10.4%(5.8%～15.0%),但随着垄宽或厢宽的增加,产量增幅逐渐下降。较高的穗数和每穗粒数、良好的根系特性(根系氧化力、根表面吸收面积、根系孔隙度)以及齐穗后干物质积累量大是上述两种栽培技术增产的重要原因。同时,根解剖结构表明垄作梯式栽培的根皮层减小、中柱和导管面积增大,增强了水分吸收能力。     

大穗型籼稻品种根系性状的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定干物重(包括根系)、根系性状和根系活性、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按单穗重从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种根系的基本特点。结果表明,供试品种间单穗重的差异很大(两年分别相差493%和764%),A、B、C、D、E、F类品种的平均单穗重,2001年分别为0.99、1.56、2.00、2.54、3.16、4.08 g,2002年分别为0.82、1.38、1.80、2.38、3.04、4.29 g。大穗型品种每株不定根总长、每株根干重、每株根系总吸收面积显著大于小穗型品种。大穗型品种每穗根数、每穗根重、每穗根长、每穗根系总吸收面积、每穗根系活跃吸收面积、每穗根系活性显著优于小穗型品种。多元回归分析表明,显著影响单穗重的主要根系性状是每穗根长、每穗根重、抽穗期冠根比、每穗根系总活力,决定系数为0.620~0.639。随着每穗根长、每穗根重、抽穗期冠根比、每穗根系总活力提高单穗重显著增加。     

大穗型籼稻品种根系性状的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定干物重(包括根系)、根系性状和根系活性、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按单穗重从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种根系的基本特点。结果表明,供试品种间单穗重的差异很大(两年分别相差493%和764%),A、B、C、D、E、F类品种的平均单穗重,2001年分别为0.99、1.56、2.00、2.54、3.16、4.08 g,2002年分别为0.82、1.38、1.80、2.38、3.04、4.29 g。大穗型品种每株不定根总长、每株根干重、每株根系总吸收面积显著大于小穗型品种。大穗型品种每穗根数、每穗根重、每穗根长、每穗根系总吸收面积、每穗根系活跃吸收面积、每穗根系活性显著优于小穗型品种。多元回归分析表明,显著影响单穗重的主要根系性状是每穗根长、每穗根重、抽穗期冠根比、每穗根系总活力,决定系数为0.620~0.639。随着每穗根长、每穗根重、抽穗期冠根比、每穗根系总活力提高单穗重显著增加。     

生物质炭对土壤特性及葡萄幼苗植株生长的影响

试验选择河北省张家口市怀来县中法庄园酿酒葡萄苗圃种植园区,研究施用生物质炭以及生物质炭与木醋液配施对土壤肥力和葡萄幼苗植株生长的影响。结果表明：生物质炭与生物质炭和木醋液配施,显著增加土壤有机质及有效态养分含量,其中有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别提高了31.4%~68.4%、27.3%~30.2%、145.5%~192.1%和65.3%~82.5%。施用生物质炭及其与木醋液配施还可促进土壤微生物活性,其中微生物生物量碳显著提高60.5%~89.3%,并且显著降低土壤容重,但施生物质炭对土壤肥力特性的影响与配施木醋液相比有机质含量显著增加,其余有效养分含量无明显差异。同时,施用生物质炭及其配施木醋液显著提高葡萄幼苗植株鲜重、株高、茎直径及叶片叶绿素含量。虽未增加植株总根数及中级根(1.38~2.00 mm)根数,但显著增加粗根(>2.00 mm)根数、细根(<1.38 mm)根数和根容积,且生物质炭和木醋液配施葡萄细根根数比施生物质炭植株提高22.1%。因此,施用生物质炭可明显提高土壤中植物有效态养分的含量,降低容重,改善土壤结构,促进葡萄幼苗植株的营养生长,而且配施木醋液对葡萄的细根发育有明显的刺激作用。生物质炭在葡萄生产中具有一定的生产应用潜力。     

播期对亚种间杂交稻根系形态发育和生理活性的影响

利用“网袋法”（the mesh beg method）研究亚种间杂交稻 PE037×02428（PE）和品种间杂交稻汕优63（S63）在不同播期下的根系形态发育和生理活性。结果表明:在根系干物质累积、根系生理活性和穗粒性状上PE较S63具有杂种优势,但这些优势最终未能转化成产量优势,主要是因为PE籽粒充实度不高所致。播期对根系形态发育和生理活性的影响不同:5/1O和5/4（月/日）播期有利于根系形态发育但根系生理活性较低,且后期衰退严重,其结实率和产量最低;而6/10和6/11播期有利于根系生理活性的提高,结实率和产量最高。相关分析表明,生育后期PE根系氧化力和SOD活性下降百分率与20cm土层内的平均温度存在显著正相关（r=0.933～0.972）,而与产量成显著或极显著负相关（r=-0.955～-0.999）。PE根系干物质累积优势对产量是一个负向优势。     

耐盐性不同水稻品种根系对盐胁迫的响应差异及其机理研究

为阐明耐盐性不同的水稻品种根系和产量对盐胁迫的响应及其生理特性，以4个耐盐水稻品种和2个盐敏感水稻品种为材料，设置4个不同的盐浓度处理(0.0、1.0、2.0和2.5g/kg)。结果表明，与盐敏感水稻品种相比，耐盐水稻品种能够耐受更高浓度的盐胁迫(2.5g/kg)，且减产幅度较小。耐盐水稻品种具有较高的产量，得益于其较高的总颖花量和结实率，且总颖花量对产量的影响最大。与盐敏感水稻品种相比，在分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d，耐盐水稻品种在盐胁迫下具有更大的根系总吸收表面积和活跃吸收表面积，更高的根系氧化力，更有优势的根长、根直径和根表面积，较低的过氧化氢含量，较高的脱落酸含量以及更强的固定Na⁺的能力。上述结果表明，分蘖中期、穗分化期和抽穗后15d根系生理性状和形态性状差异会影响水稻产量构成因素中的总颖花量和结实率，进而影响产量，且根干重与根长对总颖花量和结实率的影响最大。这也证实了较发达的根系是水稻具有较强耐盐性的生理基础。耐盐水稻良好的根系生理和形态性状是获得高产的基础。该研究结果对水稻耐盐生理机制研究与水稻耐盐育种有借鉴意义。     

不同追氮模式对河南沿黄稻区粳稻根系生长和产量的影响

为明确不同追氮模式对河南沿黄稻区粳稻产量的影响,以常规粳稻品种郑稻19和郑稻20为材料,于水稻拔节后设置4种追氮模式,基蘖肥∶促花肥∶保花肥∶粒肥分别为6∶4∶0∶0（T1）、6∶0∶4∶0（T2）、6∶2∶2∶0（T3）、6∶0∶2∶2（T4）,以施用等量基蘖肥不追施氮肥（T0）作为对照,研究中后期不同追氮模式对水稻根系形态和生理特征的影响及其与产量的关系。结果表明,郑稻19和郑稻20的穗数、结实率和千粒重在不同追氮模式间无显著差异,而T3处理的穗粒数和产量显著高于其他处理,均表现为T3>T1>T2>T4>T0。同时,2个水稻品种齐穗期、齐穗后至成熟期的根系体积、根干重、总吸收表面积、活跃吸收表面积和地上部干重均是T3处理最高,且根系氧化力、吲哚乙酸含量和玉米素+玉米素核苷含量也是T3处理最高。说明水稻拔节后分次适时（促花肥和保花肥）追氮能够促进中后期根系生长,维持根系较高的生理活性,延缓根系退化衰老,有利于水稻高产,而一次追肥或延迟追肥对水稻生长促进作用减弱。