不同种植方式对超级稻植株抗倒伏能力的影响

 【目的】倒伏是水稻“高产、优质、高效、生态、安全”综合生产目标的限制因素之一。本研究旨在探讨不同种植方式超级稻的抗倒伏能力,为合理选用种植方式,实现“十字”综合目标提供理论依据。【方法】长江下游稻-麦两熟制条件下,以超级稻品种淮稻9号和Ⅲ优98为材料,设置旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种种植方式,以倒伏指数作为衡量植株抗倒伏能力的指标,在齐穗后25 d,研究不同种植方式水稻基部第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）、第4节间（N4）抗倒伏能力和主要物理性状的差异,并对倒伏指数、抗折力与茎秆主要物理性状进行相关分析。【结果】不同种植方式水稻抗倒伏能力差异极显著,手栽稻倒伏指数最小,抗倒伏能力最强,直播稻倒伏指数最大,抗倒伏能力最差,机插稻居于二者之间。抗折力的大小是不同种植方式水稻倒伏指数差异的主要原因,N1、N2、N3、N4节间的抗折力与株高、重心高度、茎秆粗度、茎壁厚度、茎秆干重、叶鞘干重、单位节间干重、节间基部至穗顶的长度和鲜重及弯曲力矩呈显著或极显著正相关,与相对重心高度和节间长度呈显著或极显著负相关。与机插稻和直播稻相比,手栽稻基部节间抗折力大、倒伏指数小的主要原因是:（1）株高的增加是节间数增多、穗长及穗下2个节间变长所致,而茎秆基部易于发生倒伏的2—3个节间长度反而比机插稻和直播稻短;（2）基部各节间粗度和茎壁厚度均有明显增加,且茎、鞘干重大,单位节间干重极显著增加,茎秆的充实度好。【结论】不同种植方式水稻茎秆主要物理性状优化组合不同,基部节间短而粗,茎壁厚度大,茎秆充实程度好,是手栽稻抗折力大、倒伏指数小、抗倒伏能力强的直接原因。     

超级稻连粳7号的抗倒伏机理

培育抗倒能力强的超高产品种是水稻高产、优质、安全生产的重要课题。本研究旨在探讨超级稻连粳7号的抗倒生理特性,为超高产育种提供理论依据。以抗倒伏超级稻连粳7号为试验材料,不抗倒品种中粳12-9为对照,设置不同氮素水平,以倒伏指数作为衡量植株抗倒伏能力的指标。在齐穗后25 d,研究水稻基部第1节间(I1)、第2节间(I2)、第3节间(I3)、第4节间(I4)抗倒伏能力和主要物理性状的差异,并对倒伏指数、抗折力与茎秆主要物理性状进行相关分析,结果表明超级稻连粳7号倒伏指数低、抗倒伏能力强的主要原因是:(1)I1和I2短,在试验范围内株高增高幅度小;(2)叶鞘干质量大,单位节间干质量大,茎秆的充实度好;(3)基部节间抗折力与茎壁厚、茎秆干质量、叶鞘干质量、单位节间干质量、节间至顶鲜质量呈显著或极显著正相关,与株高、重心高度、相对重心高度、茎秆粗、节间基部至顶长无显著相关关系。超级稻连粳7号基部节间短,茎秆充实程度好是抗折力大、倒伏指数小、抗倒伏能力强的直接原因。     

水稻茎秆形态特征与抗倒伏能力对外源植物生长调节剂的响应差异

[目的]研究水稻茎秆形态特征、解剖结构及抗倒伏指标对不同外源植物生长调节剂的响应差异,分析抗倒伏相关性状间的关系,为水稻的抗倒伏高产优质栽培提供理论依据.[方法]以粳稻品种南粳9108为供试材料,以始穗期喷施清水为对照(CK),设3种植物生长调节剂处理,分别为乙烯利(10×10-3 mL/L)、劲丰(5 mL/L)和多效唑(300 mg/L),测定不同处理水稻成熟期的茎秆形态特征、解剖结构及抗倒伏指标.[结果]水稻茎秆形态特征与抗倒伏能力对不同外源植物生长调节剂的响应不同.乙烯利和劲丰处理显著降低水稻的株高、秆长和重心高度(P<0.05,下同),提高基部节间的机械组织和薄壁组织厚度,增加茎秆中的储藏物质及维管束的数目和面积,提高了基部节间充实度,增加茎秆茎粗和壁厚,使得节间抗折力大幅提高,倒伏指数显著降低,水稻抗倒伏能力有效增强;多效唑处理则无显著效果.相关性分析结果显示,倒伏指数与株高、重心高度和秆长呈极显著正相关(P<0.01,下同),与茎粗、壁厚、充实度、抗折力及维管束的数目和面积、机械组织和薄壁组织则呈极显著负相关;茎秆机械组织与茎粗、壁厚、薄壁组织、抗折力及维管束数目和面积均呈极显著正相关.[结论]水稻始穗期喷施乙烯利和劲丰能显著影响植株茎秆的形态特征、解剖结构及抗倒伏指标,降低茎秆倒伏指数,提高植株的抗倒伏能力.     

施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其形态和力学机理

【目的】研究施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其与茎秆形态性状和力学性状的关系及其作用机理,为水稻抗倒高产栽培调控提供依据。【方法】以常规籼稻银晶软占为材料,设置4个氮水平,进行大田试验,研究施氮对水稻茎秆基部节间形态和力学性状的影响及其与倒伏指数的关系。【结果】施氮影响水稻茎秆的形态和力学性状。随着施氮量的增加,株高增加,重心上移,基部节间长度增加,节间充实度下降,抗折力和弹性模量减小,茎秆倒伏指数增加,抗倒伏能力下降。倒伏指数与株高、重心高度及基部节间长度呈正相关,而与基部节间充实度、抗折力及弹性模量呈负相关,且相关系数大多达到显著或极显著水平。倒伏指数与单位面积有效穗数和每穗总粒数呈显著或极显著正相关,而与结实率和千粒重呈负相关趋势。【结论】株高、重心高度、基部节间长度和基部节间充实度等形态性状,以及弯曲力矩、抗折力等力学性状,是影响水稻茎秆抗倒伏能力的主要因素。     

丘陵地带无人机撒播水稻抗倒伏性研究

为研究无人机撒播方式水稻植株抗倒伏特性,以籼稻F优498为研究试材,设置育秧手插、机插、无人机撒播3种方式,与齐穗期后30 d,分析3种种植方式水稻植株基部各节间抗倒伏能力的差异,并对抗折力、弯曲力矩、倒伏指数以及茎秆主要物理特性进行了相关分析。结果表明,除基部第1节间外,水稻植株基部第2,3节间的抗折力、弯曲力矩和无人机撒播方式显著低于其他2种方式,且倒伏指数较高。无人机撒播方式水稻株高显著高于手插水稻,与机插水稻差异不明显;水稻重心高度,无人机撒播显著低于其他2种方式,但相对重心高度高于其他2种方式,差异不明显。无人机撒播方式水稻茎秆基部各节间干物质和叶鞘干物质都显著低于其他2种方式。无人机撒播方式水稻植株基部第1,2,3节间长都显著小于其他2种种植方式。无人机撒播方式水稻茎秆粗显著低于其他2种种植方式,尤其第1节间粗度的差异已达到了极显著的水平,且各节间茎壁厚度,除第1节间茎壁厚度差异不显著外,无人机撒播方式水稻茎壁厚度都显著高于其他2种种植方式。上述茎秆物理特性在不同种植方式间有较大差异,且无人机撒播水稻茎秆抗折力和倒伏指数与水稻茎秆与节间长、茎秆粗等关系较显著,很大程度影响了水稻抗倒伏的能力。无人机撒播方式在茎秆主要物理特性上的显著差异表现为基部第2,3节间茎秆细,且植株较高,抗折力较小,倒伏指数较高,是抗倒伏能力较差的主要原因。     

高产优质水稻品种粤禾丝苗抗倒伏性状及遗传分析

【目的】通过测量分析水稻基部茎秆的物理性状，探究这些性状与茎秆抗折力的关系，明确影响水稻基部茎秆抗折力的核心性状，为水稻抗倒伏品种选育提供理论基础。【方法】分析水稻品种粤禾丝苗、易倒伏品种象牙香占以及粤禾丝苗 × 象牙香占的 F2 遗传分离群体中与倒伏抗性相关的农艺性状，包括株高、单株抗弯力、基部节间抗折力和茎秆结构等，通过相关系数判断各性状对水稻抗倒伏性的影响大小。【结果】粤禾丝苗和象牙香占两个品种在抗倒伏性上存在显著差异。粤禾丝苗的 N2（基部第 2 节间）抗折力（16.58 N）、N2 壁厚（1.02 mm）、N2 充实度（0.19 g/cm）、N2 茎粗（6.21 mm）与象牙香占的 N2 抗折力（9.93 N）、N2 壁厚（0.66 mm）、N2 充实度（0.11 g/cm）、N2 茎粗（4.60 mm）相比均明显较大。F2 群体 N2 抗折力、N2 长度、N2 茎粗、茎秆壁厚、鲜重和充实度均呈连续分布，属于数量性状，由多基因控制。F2 群体的相关性分析结果表明，N2 抗折力与株高呈正相关（r=0.18），N2 抗折力与 N2 壁厚呈极显著正相关（r=0.75**）；N2 抗折力与 N2充实度呈显著正相关（r=0.67*）；N2 抗折力与 N2 短轴呈正相关（r=0.52）、N2 茎粗与 N2 长度呈负相关（r=-0.20）。【结论】粤禾丝苗 × 象牙香占 F2 群体抗倒伏遗传机制研究表明，N2 壁厚与 N2 抗折力呈极显著正相关，是茎秆抗倒伏的核心性状，是一个由多基因控制的数量性状。以 N2 壁厚为研究重点，将大大降低以往抗倒伏研究方法的复杂程度，为今后抗倒伏相关研究明确了目标和方向。     

不同耕作模式下施硅量对垦粳7号抗倒伏性能的影响

以垦粳7号水稻为材料,采用田间小区试验方法,在垄作和平作两种耕作模式下,设置4种硅肥量D1(0 mL·hm^-2)、D2(150 mL·hm^-2)、D3(375 mL·hm^-2)、D4(600 mL·hm^-2),研究不同处理下水稻株高、重心高、基部第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）、第4节间（N4）抗倒伏能力和主要物理性状的差异,并对倒伏指数、抗折力与茎秆主要物理性状进行相关分析。结果表明：在两种耕作模式下,适当的硅肥处理使水稻株高、重心高降低,N1、N2节间长缩短,N3、N4节间长伸长,各节间粗度、单位节间干重、茎壁厚度、抗折力和弯曲力矩都增加,倒伏指数减小,抗倒伏能力增强。两种耕作模式均在D3处理时倒伏指数最小,垄作模式下D3处理N1、N2、N3、N4节间倒伏指数较D1分别降低了15.35%、5.18%、5.89%、10.61%,平作模式下D3处理N1、N2、N3、N4节间倒伏指数较D1分别降低了12.20%、6.59%、6.29%、8.70%。基部各节间倒伏指数与节间粗度、单位节间干重、茎壁厚呈负相关,与株高、重心高呈正相关。基部各节间抗折力与节间粗度、单位节间干重、茎壁厚呈正相关,与重心高呈负相关。不同耕作模式下,适当硅肥用量处理均使水稻抗折力、抗倒伏性能增加。硅肥施用量为375 mL·hm^-2时,水稻抗倒伏性能最好。     

高产小麦生育后期影响茎秆生长的生理因素与抗倒性的关系

选用4个倒伏性状不同的高产小麦品系山农0482、0436、9540、9651,在大田条件下,研究其生育后期影响茎秆生长和其力学特性的因子与倒伏性状的相互关系。结果表明,小麦茎秆机械组织厚、细胞层数多、植株重心较低、基部节间单维管束面积和周长较大、株高相近而穗下节间较长以及植株高度构成指数较大的植株抗倒力较大。小麦茎秆的组织结构、抗折力、株高构成指数三个方面显示了小麦的抗倒伏能力,抗倒力从大到小依次为0482、9651、9540、0436。     

不同栽培条件对杂交晚稻茎秆抗倒伏性状的影响

研究施氮量和栽插密度对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其与茎秆形态性状和力学性状的关系,为水稻抗倒伏高产栽培调控提供依据。以3种不同抗倒伏水平的籼型杂交晚稻品种为材料,设置3个氮水平、3种栽插密度,进行大田试验,研究施氮和栽插密度对水稻茎秆基部节间形态和力学性状的影响及其与倒伏指数的关系。结果表明,随着施氮量和栽插密度的增加,茎秆基部第1节间变细长,第2、3节间长度先增加后下降,茎壁变薄,秆型指数降低,从而提高茎秆的倒伏指数和降低抗倒伏能力;在高氮与高密栽培条件下,水稻的群体大,个体生长受抑制,使水稻植株茎秆的倾斜角度加大,倒伏指数加大,从而使水稻更容易倒伏;水稻基部茎秆的倒伏指数与株高、基部各伸长节间的长度呈正相关,与茎粗、茎壁厚、秆型指数呈负相关;增施氮肥与增加栽插密度,在一定程度上增加了茎长与植株茎秆的弯曲力矩,降低了壁厚、机械强度和折断弯矩(M),从而降低了茎秆的抗倒伏能力,提高了水稻茎秆的倒伏指数(LI)。施纯氮160 kg·hm^-2和栽插密度20.0 cm×16.6 cm时,水稻抗倒伏性能较好。     

钵苗机插水稻茎秆的抗倒伏能力

水稻钵苗机插较毯苗机插增产优势明显,研究其抗倒伏特性可为水稻钵苗机插高产栽培提供理论指导。试验以籼粳杂交稻、杂交粳稻、籼型杂交稻及常规粳稻为材料,通过与毯苗机插水稻对比,研究钵苗机插水稻茎秆的抗倒伏特征。结果表明,不同机插方式水稻间抗倒伏能力差异显著,茎秆倒伏指数表现为钵苗机插毯苗机插,基部节间抗折力、弯曲力矩和抗倒伏能力均表现为钵苗机插毯苗机插。钵苗机插水稻相对重心高度稍低,抽穗期、成熟期单茎干物质和单穗质量大。钵苗机插水稻基部1~3节间长度短,粗度、节间干质量和单位干质量大。相关分析结果表明,抗折力、弯曲力矩与倒伏指数呈极显著负相关,基部1~4节间的抗折力与株高、重心高度、节间粗度、节间干质量、单位节间干质量、单茎干质量、单茎叶鞘干质量及弯曲力矩呈显著或极显著正相关,与相对重心高度呈极显著负相关。钵苗机插水稻茎秆粗壮,基部节间抗折力大,抗倒伏能力强。     

Genetic progress in stem lodging resistance of the dominant wheat cultivars adapted to Yellow-Huai River Valleys Winter Wheat Zone in China since 1964

Analysis of genetic progress for lodging-related traits provides important information for further improvement of lodging resistance. Forty winter wheat cultivars widely grown in the Yellow-Huai River Valleys Winter Wheat Zone(YHWZ) of China during the period of 1964–2015 were evaluated for several lodging-related traits in three cropping seasons. Plant height, height at center of gravity, length of the basal second internode, and lodging index decreased significantly in this period, and the average annual genetic gains for these traits were –0.50 cm or –0.62%, –0.27 cm or –0.60%, –0.06 cm or –0.63%, and –0.01 or –0.94%, respectively. Different from other traits, stem strength showed a significant increasing trend with the breeding period, and the annual genetic gains were 0.03 N or 0.05%. Correlation analysis showed that lodging index was positively correlated with plant height, height at center of gravity, and length of the basal second internode, but negatively correlated with stem strength. Meanwhile, significantly positive correlations were observed between plant height, height at center of gravity, and length of the basal first and second internodes. By comparison with the wild types, dwarfing genes had significant effects on all lodging-related traits studied except for length of the basal first internode and stem strength. Principle component analysis demonstrated that plant height and stem strength were the most important factors influencing lodging resistance. Clustering analysis based on the first two principle components further indicated the targets of wheat lodging-resistant breeding have changed from reducing plant height to strengthening stem strength over the breeding periods. This study indicates that the increase of stem strength is vital to improve lodging resistance in this region under the high-yielding condition when plant height is in an optimal range.     

养分综合管理对寒地水稻抗倒伏性能的影响

【目的】研究养分综合管理与寒地水稻抗倒伏性能的关系,探明提高水稻抗倒伏能力的机制。【方法】采用田间小区试验方法,设置习惯施肥、优化施肥、传统高产施肥、优化高产施肥4个处理,通过养分综合管理形成不同产量群体,测定水稻茎秆物理性状、力学特性和茎秆碳氮比等指标。【结果】习惯施肥产量为8.55t·hm-2,通过优化施肥使水稻产量提高了11.6%,基部一、二节间长度分别降低了13%和6%(P5%),抽穗后30d的碳氮比显著增加,茎粗、茎壁厚度、叶鞘重和茎横截面积显著提高,茎秆抗折力提高,水稻倒伏指数降低了14.18%(P5%);与习惯施肥相比,传统高产施肥产量提高了15.2%,实现了水稻高产目标。通过养分进一步优化,水稻产量又增加了7.4%,基部一、二节间长度分别减少了12%和4%(P5%),抽穗后30d的碳氮比、茎粗、叶鞘重和茎横截面积显著提高,茎秆抗折力有增加趋势,倒伏指数降低了6.19%(P5%)。与优化施肥相比,优化高产施肥处理收获穗数增加了15.1%(P5%),产量增加了10.9%(P5%),倒伏指数两处理差异不显著。【结论】虽然优化施肥和优化高产施肥使水稻重心高度和株高增加,但是由于优化了水稻节间配置,降低了基部节间长度,提高了水稻茎秆碳氮比,增加了水稻茎粗和充实度,在增加水稻产量的同时,显著提高了水稻的抗倒伏能力。     

人工模拟机械开沟穴直播提高早籼稻茎秆抗倒伏能力及产量

【目的】研究机械开沟穴直播对早籼稻茎秆抗倒伏能力及产量的影响,为水稻机械化直播技术提供理论依据与技术支撑。【方法】试验以常规稻中嘉早17和杂交稻株两优171品种为材料,系统比较人工模拟机械开沟穴直播（MFP）、表面穴直播（SBP）与覆土穴直播（SCP）对直播早籼稻出苗率、植株抗倒性能及产量与产量构成的影响。【结果】与表面穴直播和覆土穴直播相比,人工模拟机械开沟穴直播可提高早籼稻供试品种的出苗率,增幅为5.19%—13.89%,且与表面穴直播处理差异显著（P<0.05）。同时,人工模拟机械开沟穴直播有利于提高直播水稻品种产量,两品种增产幅度为4.52%—11.20%;从产量构成因素分析,产量的提高主要得益于单位面积有效穗数、千粒重提高。此外,人工模拟机械开沟穴直播有利于提高供试品种植株抗折力,降低植株倒伏指数,尤其是第3节间;有利于增加株高、重心高度与第3节间（I3）茎壁厚度和节间粗度,提高不同节间的单位长度节间干重、单位体积节间干重以及木质素含量。大部分节间的节间干重与抗折力有显著的正相关,而与倒伏指数为显著的负相关。节间干重与单位长度节间干重是影响植株倒伏的主要因素,而株高、重心高度、节间长度和节间粗度并不能同时影响植株抗倒伏能力与倒伏指数,木质素与各节间抗折力有显著或极显著正相关。【结论】人工模拟机械开沟穴直播不仅有利于提高直播早籼稻产量,还显著提高植株抗倒伏能力,降低倒伏风险,可在生产中推广使用。     

偏高秆偏大穗杂交粳稻屉优418和 辽优5218的抗倒伏能力分析

文章对偏高秆、偏大穗杂交粳稻屉优418、辽优5218组合在随机区组三次重复、较高肥力条件下的抗倒伏能力进行了分析。研究认为偏高秆、偏大穗杂交粳稻屉优418、辽优5218组合具有抗倒伏能力强的理想茎秆物理形状:地上部第一伸长节间长度很短,地上部第二伸长节间长度也较短,基部茎秆截面椭圆长轴、短轴长和面积大,壁厚宽和茎壁截面积大,植株表现出抗倒伏能力强;在育种和栽培实践中,通过减少第一和第二伸长节间长度,适当加强茎秆基部物理性状的强度,降低穗位,增加穗长和穗颈长度等,可以提高杂交粳稻植株的抗倒性,使倒伏与株高和生物产量的矛盾在更高产水平上得到统一。     

Characteristics of lodging resistance of high-yield winter wheat as affected by nitrogen rate and irrigation managements

High yields of wheat are mainly obtained through a high level of nitrogen and irrigation supplementation. However, excessive nitrogen and irrigation supplication increase the risk of lodging. The main objectives of this work were to clarify the capacity of lodging resistance of wheat in response to nitrogen and irrigation, as well as to explore the effective ways of improving lodging resistance in a high-yield wheat cultivar. In this study, field experiments were conducted in the 2015–2016 and 2016–2017 growing seasons. A wheat cultivar Jimai 22 (JM22), which is widely planted in the northern of Huang-Huai winter wheat region, was grown at Tai'an, Shandong Province, under three nitrogen rates and four irrigation treatments. The lodging risk was increased with increased nitrogen rate, as indicated by increasing lodging index (LI) and lodging rate across both growing seasons. With nitrogen increasing, the plant height, the basal internode length and the center of gravity height, which were positively correlated with LI, increased significantly. While the density of the basal 2nd internode (for culm and leaf sheath) and cell wall component contents, which were negatively correlated with LI, decreased conspicuous along with nitrogen increased. Increasing irrigation supplementation increased the 2nd internode culm wall thickness, breaking strength and leaf sheath density within limits which increased stem strength. Among the treatments, nitrogen application at a rate of 240 kg ha^–1 and irrigation application at 600 m³ ha^–1 at both the jointing and anthesis stages resulted in the highest yield and strongest stem. A suitable plant height ensures sufficient biomass for high yield, and higher stem stiffness, which was primarily attributed to thicker culm wall, greater density of the culm and leaf sheaths and higher cell wall component contents are the characteristics that should be taken into account to improving wheat lodging resistance.     

乐恢188与不同不育系配组的杂交稻茎秆物理性状与抗倒伏力的相关性

为抗倒伏杂交稻育种提供参考,以乐恢188与7个不育系配组的系列杂交水稻品种为材料,对比分析不同不育系配组的杂交稻植株的抗倒伏能力与基部各节间长度、茎秆粗度和茎壁厚度等性状的相关性。结果表明:基部各节间长度与倒伏指数呈正相关,与抗折力呈负相关;茎秆粗度、茎壁厚度、节间基部至穗顶长度与倒伏指数呈显著负相关,与抗折力呈显著正相关。金优188茎秆粗度与茎壁厚度小于其他品种,倒伏指数最大,最易发生倒伏;冈优188、福伊优188和蓉18优188茎秆粗度与茎壁厚度较大,倒伏指数小,不易发生倒伏。