花铃期短期渍水和高温对棉花叶片光合特性、膜脂过氧化代谢及产量的影响

渍水和高温是长江中下游地区棉花生育中后期的主要气象灾害。2011和2012年在桶栽栽培条件下,研究了棉花花铃期功能叶光合特性、膜脂过氧化代谢对渍水(土表积水2~3 cm,7 d)、高温(7 d,每天持续6 h)及其复合胁迫的响应差异及其与产量的关系。结果表明,渍水、高温单独处理均增加了棉花主茎倒4叶超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性和丙二醛(Malonaldehyde,MDA)含量。渍水和高温共同处理导致SOD活性降低,POD活性迅速增强和MDA含量急剧增加。渍水、高温及渍水+高温均降低了叶片SPAD值、光系统II最大光化学量子产量(Maximal photochemical quantum yield of photosystem II,F_v/F_m)和潜在光化学活性(Potential photochemical activity of photosystem II,F_v/F_0);同时降低了叶片净光合速率(Net photosynthesis rate,P_n)、气孔导度(Stomatal conductance,C_s)和蒸腾速率(Transpiration rate,T_r),增加了胞间二氧化碳浓度(Intercellular CO2concentration,C_i);减少了单株成铃数,降低了铃重,进而降低了籽棉产量,而对衣分影响不明显。从产量受害程度来看,渍水+高温(23.0%)渍水(17.1%)高温(9.8%)。除Ci外,SPAD值(叶绿素含量)、P_n、T_r、C_s、F_v/F_m及F_v/F_0与产量均呈显著正相关关系,其中SPAD值与产量的相关性最好。可将功能叶SPAD值作为作物响应逆境胁迫的敏感指标,应用到棉花抗逆能力评价和气象灾害减产评估之中。     

适雨灌溉下氮肥运筹对水稻光合特性、氮素吸收及产量形成的影响

【目的】为合理利用水稻生长期间的降雨，改善江汉平原地区稻田氮肥管理。【方法】采用田间小区试验，研究了常规淹灌(FI)和适雨灌溉(RAI)条件下，农民习惯施肥(FFP)、30%尿素+70%控释掺混肥(30%N+70%CRF)和优化减氮施肥(OPT-N)对降雨利用率、水稻产量、光合特性、干物质积累及氮吸收利用的影响。【结果】1)RAI能在节省水资源同时提升稻田对雨水的储蓄和利用能力，与FI相比可减少田间灌溉水量41.7%，各生育阶段水稻叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)、干物质积累、氮素吸收以及产量均有不同程度的增加；2)两种水管理方式下，与FFP处理相比，OPT-N处理水稻在分蘖期的Pn、Gs、Ci、Tr、干物质积累和氮素吸收显著降低，但在孕穗期-灌浆期有所增加，对最终产量形成影响不大；RAI结合30%N+70%CRF处理有利于水稻生育前期Pn、Gs、Ci、Tr的增加，提升生育中后期干物质积累量，氮素吸收量在分蘖期显著高于OPT-N和FFP，在齐穗期和成熟期显著高于FFP，有效穗数、穗长、千粒质量和结实率在各处理间表现最高，实际产量相较常规水肥管理可增产10.4%。【结论】适雨灌溉条件下，OPT-N不会显著影响水稻的生长及产量，30%N+70%CRF有助于水稻光合作用、氮素吸收及产量的增加。     

长期秸秆还田对水旱轮作土壤结构及微生物多样性的影响

基于水旱轮作肥效田间定位试验,研究长期秸秆还田对土壤理化性质、团聚体分布和微生物群落的影响。结果表明,与秸秆不还田(-S)处理相比,秸秆还田(+S)处理显著增加了土壤有机质、有效磷和速效钾含量,增幅分别为15.2%、23.2%和41.0%,同时降低了耕层土壤容重、增加了土壤通气孔隙度和含水量。长期秸秆还田可显著增加土壤0.25mm水稳性团聚体含量,提高土壤稳定性和抗侵蚀能力,进而提升土壤肥力。在相同培养时间下,+S处理的微生物平均光密度(AWCD)显著高于-S处理。磷脂脂肪酸分析法(PLFA)结果显示,长期秸秆还田有助于增加细菌和丛枝菌根真菌含量并影响土壤微生物的群落结构。因此,在稻-油轮作条件下,长期秸秆还田能够改善土壤团聚体状况,并提高土壤微生物多样性和稳定性。     

花后渍水对不同耐渍型冬小麦籽粒灌浆特性的影响

江汉平原冬小麦中后期常遭受涝渍灾害，为明确花后渍水对冬小麦籽粒灌浆进程的影响，以郑麦9023（耐渍型）和扬麦20（敏感型）2个小麦品种为研究对象，利用灌排可控的测坑模拟冬小麦花后不同天数（5、9、13和17 d）的渍水胁迫，应用Richards模型对冬小麦籽粒灌浆进程进行了模拟，在此基础上分析各籽粒灌浆参数与渍水天数的关系。结果表明：花后渍水5、9、13和17 d，郑麦9023（耐渍型）分别减产10.84%、19.51%、25.93%和36.52%，扬麦20（敏感型）分别减产14.25%、25.84%、37.26%和47.84%。导致冬小麦减产的主要原因是千粒质量降低，花后渍水天数每增加1 d，冬小麦郑麦9023和扬麦20千粒质量分别降低0.961和0.996 g。Richards方程能极显著模拟花后渍水冬小麦籽粒灌浆过程，拟合方程决定系数均在0.99以上。对耐渍型冬小麦，花后渍水主要显著缩短活跃灌浆期，且主要是显著缩短籽粒灌浆快增期和缓增期的持续天数；对敏感型冬小麦，花后渍水主要显著降低籽粒灌浆三阶段的灌浆速率。花后渍水增加1 d，郑麦9023籽粒活跃灌浆期缩短0.827 d，籽粒灌浆快增期、缓增期灌浆持续天数分别缩短0.492、0.963 d，扬麦20单粒最大灌浆速率降低0.046 mg/d、单粒平均灌浆速率降低0.032 mg/d，籽粒灌浆渐增期、快增期和缓增期单粒灌浆速率分别降低0.011、0.040和0.010 mg/d。研究可揭示花后渍水致使冬小麦减产的影响过程，为冬小麦涝渍灾害防控提供理论支撑。     

油菜对渍涝胁迫的响应及排水指标研究

利用可自如控制水位的有底测筒,在油菜开花期、角果期进行了不同时长(5、10、15、20 d)的渍涝处理,分析了油菜叶片色素、保护性酶、MDA及产量要素在渍涝胁迫下的变化。结果表明,渍涝胁迫降低了油菜Chl a、Chl b及Chl(a+b),渍涝时间越长,其值越低,而Chl a/b基本不变;随渍涝时间增加,MDA持续升高,CAT活性急剧降低,SOD、POD活性则先升后降。开花期渍涝胁迫后,油菜角果数、角果粒数、千粒质量及产量分别减少13%~56%、7%~34%、9%~44%和16%~68%,而在角果期渍涝胁迫相应为4%~13%、5%~12%、22%~70%和65%~43%。在田间渍水时间相同条件下,开花期渍涝造成的危害大于角果期。若以减产15%~20%确定排水指标,相应地,允许田间渍涝时间开花期为4.7~6.2 d,角果期为9.1~11.5 d,且在田间渍涝排除后3 d内应将地下水埋深降至80 cm及以下。     

小麦对渍涝的响应及排水指标确定

湖北平原地区春季雨水较多,麦田易受渍涝危害,研究小麦对渍涝的响应,并建立作物相对产量与渍涝天数的关系模型,可为该区冬小麦农业生产防灾减灾管理提供依据。在可控制灌排的有底混凝土测筒中于小麦孕穗期和灌浆期设置持续渍涝(5、10、15和20 d)处理,旨在研究江汉平原冬小麦孕穗期和灌浆期持续渍涝胁迫对其生理活动及产量的影响。结果表明:小麦孕穗期、灌浆期受渍涝胁迫均导致叶绿素a、b和2者总含量降低,且渍涝时间越长,含量越低。孕穗期和灌浆期渍涝后,过氧化氢酶活性在旗叶、根系、灌浆期幼穗中的变化趋势均是先升高后降低,除孕穗期根系在渍涝15 d时达到最大,其余部位均是渍涝10 d时达到最大,在孕穗期幼穗中的变化趋势是随着渍涝程度的加剧,其活性持续升高;除孕穗期幼穗、灌浆期根系外,其余部位过氧化物酶活性的变化趋势是持续增加,且渍涝程度愈重,其增加幅度愈大,在孕穗期幼穗中的活性恰恰相反,在灌浆期根系中的变化趋势是先降低后升高,渍涝10 d时降到最低;旗叶、根系和幼穗中超氧化物歧化酶活性降低,且渍涝程度愈重,其降低幅度愈大。孕穗期、灌浆期小麦遭受渍涝后减产严重,孕穗期渍涝5、10、15和20 d 4个处理实际产量分别减少了18.4%、45.5%、63.9%、85.5%,灌浆期分别减少了7.6%、17.8%、43.7%、70.2%,孕穗期渍涝小麦减产的原因是单株有效穗数和穗粒数减少,灌浆期是穗粒数和千粒质量减少。若以小麦减产15%作为田间渍涝排除标准,孕穗期、灌浆期能承受的渍涝时间为3.6、6.4 d,田面渍涝排除后应在3 d内将地下水位降到70 cm以下。该研究可为长江中下游稻作区麦田排水管理提供科学依据。     

南方再生稻高产理论与技术发展趋势

再生稻种植是一种资源节约型、生态环保型的稻田耕作制度,有利于提高复种指数和稻田的综合生产能力,是确保我国未来粮食安全的一个技术储备。分析了我国再生稻高产的限制因素,展望了再生稻高产发展的理论和技术研究。     

适雨灌溉下氮肥运筹对水稻光合特性、氮素吸收及产量形成的影响

【目的】为合理利用水稻生长期间的降雨,改善江汉平原地区稻田氮肥管理。【方法】采用田间小区试验,研究了常规淹灌(FI)和适雨灌溉(RAI)条件下,农民习惯施肥(FFP)、30%尿素+70%控释掺混肥(30%N+70%CRF)和优化减氮施肥(OPT-N)对降雨利用率、水稻产量、光合特性、干物质积累及氮吸收利用的影响。【结果】1)RAI能在节省水资源同时提升稻田对雨水的储蓄和利用能力,与FI相比可减少田间灌溉水量41.7%,各生育阶段水稻叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO₂浓度(C_i)和蒸腾速率(T_r)、干物质积累、氮素吸收以及产量均有不同程度的增加;2)两种水管理方式下,与FFP处理相比,OPT-N处理水稻在分蘖期的P_n、G_s、C_i、T_r、干物质积累和氮素吸收显著降低,但在孕穗期-灌浆期有所增加,对最终产量形成影响不大;RAI结合30%N+70%CRF处理有利于水稻生育前期P_n、G_s、C_i、T_r的增加,提升生育中后期干物质积累量,氮素吸收量在分蘖期显著高于OPT-N和FFP,在齐穗期和成熟期显著高于FFP,有效穗数、穗长、千粒质量和结实率在各处理间表现最高,实际产量相较常规水肥管理可增产10.4%。【结论】适雨灌溉条件下,OPT-N不会显著影响水稻的生长及产量,30%N+70%CRF有助于水稻光合作用、氮素吸收及产量的增加。     

植物生长调控剂立丰灵在杂交中稻直播栽培中的适宜用量与时期初步研究

以Y两优1号为材料,进行了新型增产抗倒剂立丰灵在直播稻上的适宜用量与使用时期研究,其中施用时期设6月20日、7月6日、7月13日、7月20日(拔节期)和8月1日5个处理,施用量设每公顷用立丰灵泡腾片45,105,165片3个处理。结果表明:与其它喷施时期相比,在7月6日(拔节前14 d)喷施立丰灵泡腾片能增加穗下第3节间长度,降低穗下第4、第5节间长度,增大穗下第3、第4、第5节间的粗度、壁厚和抗折力,增加植株的根系重量,尤其是根系鲜重,从而降低倒伏指数;不同施用时期处理对产量影响不显著;立丰灵泡腾片用量以105片/hm2较好。     

树脂包膜尿素配施普通尿素对直播稻田氨挥发、氮素径流和渗漏损失及产量的影响

为探究树脂包膜尿素与普通尿素配施对直播稻田氮素损失的影响，于2021年开展大田试验，在施氮180 kg·hm^-2水平下，设置8个氮肥处理：树脂包膜尿素（基肥）∶普通尿素（分蘖肥）=4∶6 （CRF4U6）、6∶4 （CRF6U4）、8∶2 （CRF8U2），一次性基施树脂包膜尿素（CRF10U0）；普通尿素（基肥）∶普通尿素（分蘖肥）=4∶6 （C4U6）、6∶4 （C6U4）、8∶2 （C8U2）；以不施氮处理为对照（CK）。结果表明：施树脂包膜尿素处理（CRFU系列）基肥期氨挥发通量峰值显著低于施普通尿素处理（U系列），水稻整个生育期氨挥发损失量以CRF10U0最低，CRF8U2次之，其氨挥发损失率分别为7.35%和8.92%。CRFU系列水稻生育期总氮（TN）径流流失率均显著低于U系列，以CRF10U0最低，CRF8U2次之，其流失率仅为1.69%和2.04%，原因是直播稻田径流主要发生在施基肥后，而CRFU系列基肥期（5月22日、5月26日）径流TN浓度显著低于U系列。直播稻田30 cm处渗漏水中氮素以NH⁺₄-N为主，基肥期CRFU系列30 cm处渗漏水中TN、NH⁺₄-N浓度峰值显著低于U系列，水稻整个生育期氮素渗漏损失量CRFU系列显著低于U系列，以CRF10U0最低，CRF8U2次之，其渗漏淋失率分别为2.90%、3.18%。CRF8U2与C4U6产量显著高于其他处理（CRF10U0除外），而CRF8U2产投比仅比C4U6低4.90%。综合考虑氮素损失、产量和产投比等多方面因素，CRF8U2施肥模式更加贴合直播稻实际生产。