不同施氮水平对水稻根系生理特性的影响

以粳稻品种秋光和籼稻品种密阳23为试验材料,研究了不同施氮水平对不同类型水稻根系生理特性的影响。结果表明,较高的氮素水平促进根系生长,迅速提高水稻根干重,但同时降低根冠比。除生育前期外,籼稻根系吸收面积均大于粳稻根系吸收面积,籼粳稻比表面积比较接近。     

不同施氮水平对水稻根系生理特性的影响

以粳稻品种秋光和籼稻品种密阳23为试验材料，研究了不同施氮水平对不同类型水稻根系生理特性的影响。结果表明，较高的氮素水平促进根系生长，迅速提高水稻根干重，但同时降低根冠比。除生育前期外，籼稻根系吸收面积均大于粳稻根系吸收面积，籼粳稻比表面积比较接近。     

垄作栽培对寒地水稻根系生长的影响

 以黑龙江省早熟高产优质粳稻品种空育131为材料,通过垄作栽培与平作栽培方式对比试验,研究垄作栽培对寒地水稻根系生长的影响。结果表明，水稻根系的生长和分布在不同栽培方式间有较大差异，供试品种在不同的栽培方式下其根系体积、干质量、根长及活力均存在明显不同。与对照（平作）相比，水稻（空育131）在垄作栽培条件下根系发达，表现为根长增加、根系干质量增大，根量尤其下层根量增多，根系吸收面积增大，根冠比增大，产量提高。     

B803A系列杂交水稻组合根系生长特性研究

以B803A所配4个杂交水稻组合与汕优63(CK)为材料,研究了不同生育时期的根系干重、根冠比、根系含水率和发根力变化及其与产量的关系。结果表明,B优系列组合各个生育时期的根系干重均大于汕优63,而根冠比却小于汕优63;抽穗期后的根系含水率及孕穗期的发根力均高于汕优63,说明B优系列组合生育后期的根系活性强于汕优63。对根系特性与产量的相关分析表明,水稻生育后期根系活性对产量的形成具有重要影响。     

有序摆抛栽超高产栽培对水稻根系形态生理特征的影响

为研究不同抛栽方式对水稻根系形态生理的影响,探索抛秧稻超高产轻简栽培新途径,以粳型超级稻武运粳24和南粳44为试验材料,设置摆栽、点抛和撒抛三种抛栽方式,并以机插为对照,系统研究了有序摆抛稻根系的形态和生理特征。结果显示,水稻有序摆栽和点抛后秧苗根系长度、根数、单株根质量高于撒抛和机插,栽后7 d 3连孔稻苗优势明显,栽后15d2连孔秧苗表现出较强的优势。各生育时期群体根干质量、根冠比、根系活力表现为摆栽点抛撒抛机插,不同连孔稻株间表现为2连孔3连孔单孔,根系吸收总面积、活跃吸收表面积和吸收面积比与穗后根系伤流量亦呈现相同趋势。各生育时期的根系干质量、根冠比、根系活力及抽穗期单茎根系伤流量、根系吸收表面积、活跃吸收表面积、活跃吸收比与产量极显著相关。齐穗后15d,70%以上根系分布在0~5cm,90%以上根系分布在0~10cm,各层根干质量、根体积、根干质量密度抛栽方式间表现为摆栽点抛撒抛,不同连孔处理间为2连孔3连孔单孔,5~10cm、10~15cm、15~20cm的根系比例亦呈现此趋势。0~20cm内,各层根系干质量、根系体积、根干质量密度与产量极显著相关,上层根系对产量贡献较大,0~10cm贡献率达90%以上。总之,水稻有序摆抛栽根系发生快,各生育期活力强,后期分布合理,其良好的根系特性是超高产形成的生理基础。     

机械化播栽对杂交籼稻根系性状的影响

以杂交籼稻宜香优2115和F优498为材料,手栽为对照,采用二因素裂区设计,使用新设计加工的取样工具,研究机直播和机插对杂交籼稻根系性状的影响。结果表明:1) 创新设计的水稻根系取土器能够便捷而准确地进行根系取样甚至根系的分层取样;2)移栽前及返青后总根长、根体积、根尖数均表现为直播>手栽>机插,返青期间,机插和手栽秧苗的根系生长快速,根冠比呈增大趋势,同期的直播稻地上部的生长快于根系,根冠比减小。3)直播稻根系早期生长迅速,抽穗期根多而细,根尖数大于机插和手栽,根冠比最大;机插根系具有后发优势,分蘖盛期后快速生长,抽穗期总根长、根体积最大;手栽根系少而粗,根冠比最小。4)与手插相比,抽穗期直播和机插根系分布浅,0~10 cm土层直播、机插、手栽根干质量分别占植株根系总干质量的76.9%、76.5%、67.9%,10~20 cm及20 cm以上土层直播和机插根干质量所占比例均低于手栽;横向分布上,直播在植株正下方0~12 cm直径范围内根干质量所占比例较机插和手栽分别高3.5%和3.3%,根系更加集中分布在植株正下方。5)移栽前,根活性表现为直播>机插>手栽,差异极显著;移栽后,机插和手栽根活性快速提高,返青后无显著差异;至抽穗后35 d,直播、机插和手栽方式下,宜香优2115根系伤流强度较抽穗0d分别降低84.7%、75.4%和74.3%,F优498分别降低79.3%、75.9%和74.3%,直播的根系衰老快于机插和手栽。总的来看,机械化播栽对杂交籼稻根系性状有显著影响,抽穗期机插根系分布浅,根粗而多;直播根系分布浅,根直径最小,根尖数最多,抽穗后衰老快;手栽根系分布深,根粗而少。     

影响水稻遗传群体株系氮素高效吸收的主要根系性状

在群体水培条件下,采用遗传背景相似的染色体单片段代换系114个水稻株系为供试材料,依据成熟期单株吸氮量和单株籽粒产量两个性状进行聚类,将供试群体分为6种类型,并按单株吸氮量从低到高排序分为A、B、C、D、E和F类。结果表明:1)供试群体单株吸氮量差异较大,变幅为0.32g~0.91g,最大值是最小值的2.85倍。2)吸氮量和氮素籽粒生产效率均是影响产量的重要因素,但前者对产量的正向贡献度显著大于后者。3)随着吸氮量的增加,产量总体呈上升趋势。但吸氮量类型与产量类型并不完全吻合,高吸氮量仅是产量提高的重要基础,产量可能还受到其他因素的影响。4)不同类型间遗传群体株系活性性状(总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力)差异较小,根系形态性状(根总长、根干质量、最长根长、众数根长)及冠根比差异显著,氮高吸高产型水稻单株不定根总长、单株根干质量、最长根长、众数根长、冠根比显著大于氮低吸低产型水稻。5)综合相关分析、主成分分析和通径分析的结果,影响染色体单片段代换系水稻遗传群体株系氮素高效吸收主要根系性状为单株根干质量、抽穗期冠根比、最长根长和单株不定根总长。通过遗传改良根系的形态性状可实现氮素吸收能力的显著提高。     

施氮对两优培九根系生长的影响及根系性状与氮素累积量的相关性

2003和2004年,在盆栽条件下以两系超级杂交稻两优培九为材料,设计9个氮肥处理,研究施用氮肥对抽穗期12个根系性状的影响及根系性状与氮素吸收的关系。结果表明：年度间单株不定根数的差异较小,其余11个根系性状以及成熟期氮素累积量的年度间差异均很大;氮处理对抽穗期12个根系性状以及成熟期氮素累积量均有显著或极显著影响;年度与氮处理对单株根干重、单条不定根粗、单条不定根干重、单株根系α-NA氧化量、单株根系总吸收面积和活跃吸收面积以及成熟期氮素累积量的互作效应均达到显著或极显著水平。在各施氮处理中,增施和早施氮肥能显著增加单株不定根数,施氮量较少且作1次施用时,氮肥作基肥施用的处理单株不定根总长度和根干重最大,施氮量较多且作2次施用时,以基肥＋保花肥施氮组合的单株不定根总长度、根干重、根系α-NA氧化量、根系总吸收面积和活跃吸收面积最大。抽穗期单株的不定根数、不定根总长度、根干重、根系α-NA氧化量、根系总吸收面积、根系活跃吸收面积与成熟期氮素累积量均呈极显著线性正相关（r=0.591^＊＊～0.850^＊＊）。     

土壤铜含量对水稻根系的影响及其与产量的关系

 在盆栽土培条件下，以武香粳14为供试品种，研究了土壤铜含量对水稻根系生长和根系活性的影响及其与产量的关系。结果表明：1) 土壤铜处理对水稻根系的生长具有明显的抑制作用，土壤铜含量越高，对根系生长的抑制作用越大，粉砂土、壤土条件下表现一致；2) 较低的土壤铜含量对水稻分蘖期单位干质量根系的α 萘胺(α NA)氧化力、基于单位鲜质量的根系玉米素(Z) + 玉米素核苷(ZR)的含量影响不大，较高的土壤铜含量则使基于单位质量的根系活性显著低于对照；3) 随着土壤铜含量的提高，拔节前生长的根系比例减少、拔节后生长的根系比例增加、抽穗期基于单位根干质量的根系α NA氧化力显著提高；4) 土壤铜处理对水稻单株根系活性有极显著影响，土壤铜含量越高，分蘖期和抽穗期的单株根系α NA氧化力越小；5) 土壤铜处理使水稻产量显著低于对照，且随着土壤铜含量的提高产量的下降幅度显著增大，粉砂土、壤土条件下表现一致；6) 抽穗期的单株根干质量、单株根系α NA氧化力与水稻产量均呈极显著的线性正相关，相关系数分别为095**和097**。     

珍汕97/明恢63重组自交系群体根系性状对产量的影响

在群体水培条件下,以珍汕97/明恢63重组自交系群体的204个株系(F12,F13)为供试材料,研究重组自交系群体抽穗期根系有关性状与产量的关系,以期为水稻根系改良和根系数量性状基因定位提供依据.结果表明,影响产量的主要根系性状为单株根系活性、颖花根活量、每株根干重、最长不定根长、众数根长、每条不定根长及每条不定根粗,其中以单株根系活性对产量的影响最大;增加单株根系活性、每株根干重、最长不定根长和每条不定根粗能显著提高产量,增加颖花根活量、每条不定根长和众数根长将使产量显著下降.增加高产类型水稻抽穗期的每株根干重、每条不定根重、单位长度根重及单株根系活性能显著提高产量.每株根干重与高产水稻关系密切,而每株不定根数则与低产水稻关系密切.颖花根活量的增加对高产水稻株系的产量有提高作用,对中低产水稻则有负面影响.     

Effects of Exogenous Materials on Nitrogen Photosynthetic Efficiency and Yield Formation of japonica Rice in Cold Region Under Cold Water Stress at Booting Stage

【Objective】Our goal is to develop disaster-reducing, production-preserving and chemical-controlling cultivation techniques to effectively resist cold damage at the booting stage of japonica rice in cold region.【Method】The split plot design and the central combination test design were used to screen out the optimal application concentrations of CaCl2, glutamic acid(Glu), and γ-aminobutyric acid(GABA) through the membership function values of yield-related indicators under cold-water stress at booting stage.【Result】1) Under cold water stress at the booting stage, the optimal concentrations of exogenous CaCl2, Glu and GABA (CGG) were 1.87 mmol/L, 2.76 mg/L, 4.40 mmol/L, respectively and the average membership function value is the largest (0.932). 2) Compared with normal irrigation, the nitrogen photosynthetic efficiency of cold-region japonica rice decreased under cold stress at the booting stage. Compared with cold water stress at the booting stage, CGG application at the optimal concentration significantly increased the leaf area index (5.37%) and nitrogen photosynthetic efficiency (4.53%) of Dongnong 428 at the full heading stage; significantly increased leaf biomass per leaf area (2.56%) and leaf area index (3.39%) of Songjing 10 at the full heading stage. 3) Compared with cold water stress at the booting stage, the application of the optimal concentration of CGG increased the dry matter accumulation from heading stage to maturity in the cold-region japonica rice, but it was still lower than that of the normal irrigation, and there were differences between varieties and treatments. 4) Compared with cold water stress at booting stage, the yield and yield components of cold-region japonica rice increased with the application of the optimal concentration CGG, and the impact on cold-sensitive varieties was more significant. 5) Compared with the cold water stress at the booting stage, the average increase in temperature production efficiency of Dongnong 428 and Songjing 10 was 5.55% and 23.72% under the optimal concentrations of CGG, respectively. The contribution rate of exogenous CGG to the gap of temperature production efficiency is 8.99%.【Conclusion】The application of the optimal concentration of CGG under cold water stress at the booting stage promoted leaf growth of cold-region japonica rice at the full heading stage and increased the population nitrogen photosynthetic efficiency, which was beneficial to dry matter accumulation and yield formation after heading stage, thereby reducing the loss of cold-region japonica rice under cold water stress at booting stage and improving the temperature production efficiency of cold-region japonica rice.     

Integration of Growing Milk Vetch in Winter and Reducing Nitrogen Fertilizer Application Can Improve Rice Yield in Double-Rice Cropping System

To study whether integrative fertilization [growing milk vetch in winter and reducing the dose of chemical nitrogen(N) fertilizer] can improve rice yield, and to reveal the underlying regulatory mechanisms for integrative fertilization, a three-year field trial including two treatments, milk vetch-rice-rice(MRR) and winter fallow-rice-rice(FRR), was conducted in 2010, 2011 and 2012.Our results demonstrated that the MRR treatment could significantly improve rice yield compared with the FRR treatment, especially when the application ratio of milk vetch and chemical fertilizer was 1:2.MRR treatment increased the effective panicle number and the spikelet number per panicle.In addition, a higher tillering number, leaf area index, photosynthetic-potential and photosynthetic-potential to grain ratio were observed in MRR treatment, which could provide enough dry matter for yield formation.Moreover, in MRR treatment, we discovered a higher transportation ratio and transformation ratio of dry matter in culm and leaves, and a stronger total sink capacity and spikelet-root bleeding intensity at the heading stage and 15 d after heading.Furthermore, the MRR treatment showed higher total N, phosphorus and potassium uptakes than FRR treatment, which was associated with the higher root dry weight in each soil layers.These results suggest that growing milk vetch in winter can improve rice yield under less chemical N fertilizer application, which is due to the improvement of soil nutrient status and the increased of rice root growth and development.     

孕穗期冷水胁迫下施用外源物质对寒地粳稻氮光合效率及产量的影响

【目的】制定减灾保产化控栽培技术,有效抵御寒地粳稻孕穗期低温冷害。【方法】采用裂区试验设计和中心组合试验设计,基于产量相关指标隶属函数值,筛选出寒地粳稻孕穗期冷水胁迫下氯化钙(CaCl₂)、谷氨酸(Glu)、γ-氨基丁酸(GABA)三种外源物质最适施用浓度及其最适浓度配比,并研究孕穗期冷水胁迫下施用最适浓度配比三种外源物质(CGG)对寒地粳稻氮光合效率及产量形成的影响。【结果】1)孕穗期冷水胁迫下施用CGG最适浓度配比为1.87 mmol/L CaCl₂、2.76 mg/LGlu、4.40 mmol/L GABA,隶属函数平均值最大(0.932)。2)与正常灌溉相比,孕穗期低温胁迫下寒地粳稻氮光合效率下降;与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG可显著提高东农428齐穗期叶面积指数(5.37%)及氮光合效率(4.53%);可显著提高松粳10齐穗期单位面积叶片干物质量(2.56%)和叶面积指数(3.39%)。3)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG可提高寒地粳稻抽穗至成熟期干物质积累量,但其积累量仍低于正常灌溉水平,且在品种和处理间存在差异。4)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度配比CGG寒地粳稻产量及产量构成因素均有所上升,但仍低于正常灌溉水平,且对冷敏感的品种影响更为显著。5)与孕穗期冷水胁迫相比,施用最适浓度CGG东农428和松粳10温度生产效率平均增幅分别为5.55%和23.72%。外源CGG对于温度生产效率差异的贡献率为8.99%。【结论】孕穗期冷水胁迫下施用最适浓度配比CGG可通过促进齐穗期叶片生长,进而提高群体氮光合效率,有利于抽穗后干物质积累及产量形成,减轻孕穗期冷水胁迫对寒地粳稻产量造成的损失,提高寒地粳稻温度生产效率。     

实地氮肥管理下的水稻生长发育和养分吸收特性

 以代表性水稻品种为材料，研究了实地氮肥管理模式下水稻的生长发育和养分吸收规律。与农民习惯施肥方法相比，实地氮肥管理在产量不降低甚至有所提高的前提下可以较大幅度地降低施氮量。实地氮肥管理水稻有效穗数有所下降，但其分蘖成穗率明显提高。穗分化前实地氮肥管理水稻叶面积指数和根质量低于农民习惯施肥法，抽穗后结果则相反。实地氮肥管理提高了抽穗期水稻的有效叶面积和高效叶面积的比率、抽穗至成熟的干物质积累、抽穗后根冠比和剑叶的光合速率以及齐穗期群体透光率。实地氮肥管理水稻对氮、磷、钾的吸收高峰均出现在穗分化至抽穗期，此阶段氮、磷、钾的吸收量约占最终总吸收量的45.6%~46.2%、39.6%~43.6％和44.2%～45.2％，均明显高于农民习惯施肥方法。对实地氮肥管理产量提高原因及养分吸收规律进行了讨论。     

抽穗期干旱复水对不同产量早稻品种结实及一些生理指标的影响

 为了探明生育后期干旱复水对双季早稻产量补偿效应及其生理机制,选择淦鑫203和淦鑫206为材料,于抽穗期干旱7 d,然后复水处理,分析了其结实和产量、剑叶渗透调节物质、丙二醛（MDA）和内源激素含量及保护酶活性等。结果表明,干旱复水处理后供试品种的结实率、千粒重及单株产量均表现出不同程度下降,其中,结实率和单株产量降幅均达显著水平;抽穗期干旱7 d复水不存在产量补偿效应;两个品种剑叶可溶性糖（SS）、游离脯氨酸（Pro）、MDA含量以及超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）活性均表现为干旱处理显著高于CK,以复水0 d后相差最大,复水后上述指标均明显下降,但处理与CK之间至复水12 d后仍然存在一定差距;总体上,淹水条件下抽穗期两个品种剑叶IAA、GA3含量随生育进程呈现上升趋势,而ABA、ZR含量呈现下降趋势;干旱复水处理下两个品种剑叶ABA、IAA及ZR含量呈持续上升趋势,GA3含量则表现出先降后升趋势。抽穗期干旱处理将启动稻株体内抗衰老机制,复水后将在一定程度上激活稻株体内生长促进因子并抑制生长抑制因子,但其效果十分有限,且与品种产量相关不显著。     

孕穗期冷水胁迫对寒地水稻干物质生产的影响

以黑龙江省30份主栽水稻品种或品系为试材,在孕穗期设置17℃冷水灌溉处理(20d),以常规栽培管理为对照,分析冷水胁迫对水稻干物质生产的影响。结果表明,冷水胁迫导致所有试材每穴实粒数、结实率、千粒重和产量下降,并根据相对结实率将试材耐冷性分为1、3、5、7和9级,以7和9级最多,1级最少,分别占总材料的30%和10%。在冷水处理下,全部材料抽穗期至成熟期干物质积累量及比例、群体生长率、净同化率、粒叶比、收获指数、叶面积指数、剑叶叶基角、剑叶和倒2叶与倒3叶披垂度均下降,但高效叶面积率增加。相关分析表明,冷水处理的相对结实率与收获指数(r=0.96**)、产量(r=0.91**)、粒叶比(r=0.84**)和干物质积累量(r=0.48**)的冷水反应指数(CRI)呈极显著正相关,与群体生长率(r=0.44*)、净同化率(r=0.44*)和干物质积累比例(r=0.43*)的CRI显著正相关。综上,孕穗期冷水胁迫对水稻干物质生产的影响在品种间存在很大差异,在冷水胁迫下耐冷性极强品种(系)干物质积累量及比例、群体生长率、净同化率、粒叶比和收获指数对冷水反应迟钝,这是耐冷性极强品种(系)保持较高产量的重要形态特征和生理原因。     

Correlation of Nitrogen Concentration with Dry-Matter Partitioning to Spikelets and Total Husk Volume on the Panicle in Japonica Rice

Summary

A rice husk restricts the grain development physically. We examined the correlation of the total husk volume on a panicle, a parameter of yield capacity, with the nitrogen concentration (per dry weight) and the dry weight of the above-ground part of the plant, using single-stem-trained japonica rice (cv. Nipponbare) plants. The growth of rice plants was regulated by shading at two levels and nitrogen application at three levels from about 40 days before the heading (about 10 days before the panicle initiation). The number of spikelets per dry weight of the above-ground part of the plant at the end of the spikelet differentiation stage was linearly correlated with the nitrogen concentration at that time. The ratio of the spikelet dry weight at heading to the dry weight of the above-ground part of the plant at the end of the spikelet differentiation stage increased as the nitrogen concentration increased at a low nitrogen concentration, but the increase of the ratio slowed down at a nitrogen concentration of 2%. Decrease in dry weight of the spikelet resulted in a decrease of lemma size. Therefore, the ratio of the total husk volume on a panicle to the plant dry weight at the end of spikelet differentiation stage also increased as the nitrogen concentration increased at a low nitrogen concentration, but the increase stopped at a nitrogen concentration of 2% in contrast to the ratio of the spikelet number to the dry weight of the plant. These results suggest that, to increase the total husk volume on a panicle by nitrogen application, dry-matter production must be increased by the nitrogen application.     

不同施肥处理下大豆品种辽豆15根系性状的比较

以大豆品种辽豆15作为试材,设置不施肥、复合肥和复合益生菌3个处理,比较不同施肥条件下大豆根系形态、根瘤数量、根瘤干重和根冠比的差异,结果表明,在大豆分枝期、开花期或鼓粒期,与不施肥相比,施用复合肥条件降低了辽豆15的根长、根系表面积、根毛数量、根瘤数量、根瘤干重和根冠比;施用复合益生菌则提高了辽豆15的根长、根系表面积、根毛数量、根瘤数量和根瘤干重。复合益生菌能够促进根系生长和根瘤固氮效率,实现增产效果。     

施氮水平对7S亚基缺失大豆根系形态和结瘤固氮的影响

为有效推广功能型大豆7S亚基缺失品种,以7S亚基缺失大豆品系东富2号为研究对象,设置4种施氮水平(纯N),N0(0 mg·kg~(-1))、N1(25 mg·kg~(-1))、N2(50 mg·kg~(-1))、N3(75 mg·kg~(-1)),采用桶栽法研究大豆根系形态和结瘤固氮对不同施氮水平的响应。结果表明:N1(25 mg·kg~(-1))水平下根系干重加大,根冠比增大,根瘤固氮潜力高,单株产量较高。N2(50 mg·kg~(-1))水平下根长、根表面积、根体积在生育后期增长较快,根系干重较大,根冠比低,固氮酶活性最高,单株籽粒产量最高。N3(75 mg·kg~(-1))水平下植株干重较大,无效生长较多,根瘤数少,固氮潜力和根冠比低,单株产量不高。综合籽粒产量和根系特性指标,功能型大豆7S亚基缺失品系东富2号的适宜施肥量为25~50 mg·kg~(-1)。