超高产粳型水稻生长发育特性的研究

【目的】水稻是中国最重要的粮食作物，实现水稻超高产对保证国家粮食安全有重要作用。本研究旨在探讨超高产水稻（产量>11 t·ha-1）的生长发育特性。【方法】4个中熟粳稻品种（含品系）连嘉粳2号、华粳5号、0026和9823种植于大田，对其物质生产和产量形成进行了观察分析。【结果】与高产水稻（CK，产量为8.98～9.16 t·ha-1）相比，超高产水稻每穗颖花数多，结实率高，千粒重与CK无显著差异；超高产水稻移栽至拔节期的茎蘖数较CK少，但分蘖成穗率较高；超高产水稻的叶面积指数、光合势和干物质积累，生育前期较CK低，抽穗期与CK无显著差异，抽穗后则显著高于CK。超高产水稻各生育时期的根冠比、抽穗至成熟的根系伤流量以及粒叶比、茎鞘物质运转率和收获指数均显著高于CK。【结论】提出了中熟粳稻超高产群体的生育诊断指标：总颖花量>4.5万/m2，结实率>90%，千粒重>26 g；茎蘖成穗率>80%，抽穗期叶面积指数7.5～8.0，全生育期光合势>5×106 m2·d·ha-1，成熟期总干重>22 t·ha-1，收获指数>0.51；抽穗期粒叶比[颖花/叶(cm2)]>0.58，根冠比>0.25，根系伤流量>5 g·m-2·h-1。对培育超高产水稻群体的调控途径与关键栽培技术进行了讨论。  

化肥有机肥配施对水稻养分吸收和产量的影响

 【目的】综合评价中国南方双季稻地区化肥有机肥配合施用下水稻产量及土壤肥力效应。【方法】在湖南双季稻区第四纪红土发育的稻田上进行连续6年的田间定位试验，比较不施氮肥（PK）、施用等量氮磷钾养分的有机肥（猪粪，M）、化肥（NPK，氮肥为尿素）及化肥有机肥配合施用（NPKM，化肥有机肥氮各占一半）水稻地上部养分吸收量、水稻产量、氮肥利用率及土壤有机质含量变化。【结果】化肥有机肥配施有利于水稻稳产高产，产量（12.2 t•ha-1•a-1）最高，比不施氮肥对照的产量（7.3 t•ha-1•a-1）增加68%；有机无机肥配施有利于水稻中后期干物质累积和养分吸收，提高单位面积总穗数和穗粒数。化肥有机肥配施的氮肥利用率平均为36.3%，土壤有机质含量5年提高了18.5%，均显著高于化肥处理。【结论】化肥有机肥配合施用能提高水稻产量和肥料利用率、减少环境污染、培肥土壤，是南方水稻田简单易行的环境保护性施肥技术。  

超级稻群体籽粒库容特征的初步研究

【目的】探索超级稻群体库容形成及其构成特征。【方法】以具有代表性的5个籼型超级稻为材料,用汕优63为对照,比较研究超级稻群体籽粒库容构成及特征。【结果】 (1)不同试点的超级稻品种均显著或极显著比对照增产,群体颖花量的增加是产量增加的直接原因。培育大穗是超级稻扩大库容量、增加颖花量的主要途径,而增穗并不能扩增群体总颖花量。(2)大穗是通过两种途径协调实现的:一是增加一次枝梗数及其上的平均着粒数,二是增加二次枝梗数但稳定二次枝梗上的平均着粒数; 其中增加二次枝梗数及其总粒数是主要的; 超级稻在一、二次枝梗数增加的同时,通过稳定二次枝梗上的平均着粒数而增加一次枝梗上的平均着粒数,优化颖花分布,提高全穗结实率而增加单穗籽粒重; 超级稻单穗重达4.0 g 以上, 平均比对照增重10.9% 。(3)超级稻产量潜力高,最大库容达870 kg/667m2，显著高于对照,平均增幅近10%；但最高库容有效充实度在品种间、试点间变化较大,并无稳定优势,平均为80.3%，略低于对照，故因种因地栽培是实现超级稻稳定超高产的关键。【结论】超级稻在稳定适宜穗数的基础上通过协调增加一次枝梗数和二次枝梗数及其平均着粒数来增大穗型,通过优化一、二次枝梗上颖花分布来提高结实率从而增加单穗重。  

超级杂交稻干物质生产特点与产量稳定性研究

 【目的】探明超级杂交稻在不同种植地点和不同施肥量条件下的产量表现及干物质生产特点。【方法】于2004～2005年在湖南省桂东、长沙、衡阳、南县和永州5个地点进行大田试验，按照N﹕P2O5﹕K2O为1﹕0.5﹕1的比例，设置3种施肥量处理（135、180、225 kg N•ha-1），田间采用随机区组排列，4次重复，以超级杂交稻组合准两优527和两优293为试验材料。【结果】超级杂交稻收获产量以桂东点产量最高，地点间差异显著，其中准两优527平均为7 492.3～12 209.2 kg•ha-1，两优293为6 984.0～11 679.5 kg•ha-1。产量构成因子和干物质生产量的地点间变化与收获产量一致，但在同一地点的不同施肥量处理间收获产量和干物质生产量差异均不显著。收获产量与单位面积穗数、结实率和千粒重表现为正相关，而与每穗粒数表现为负相关。【结论】超级杂交稻存在适宜的种植区域，且在施肥量为135～225 kg N•ha-1的范围内，施肥量不是超高产栽培的限制因子。超级杂交稻的库容量大，提高结实率和粒重是获得超高产的可能途径。  

实地氮肥管理对寒地水稻干物质积累和产量的影响

【目的】以寒地5个粳稻品种为试验材料，研究实地氮肥管理的增产机理。【方法】2004和2005年，通过农民习惯施肥和实地氮肥管理的大田对比试验和不同SPAD阈值的小区试验，探讨实地氮肥管理对水稻群体质量、干物质积累规律和氮积累的影响。【结果】与农民习惯施肥相比，实地氮肥管理使氮肥总量平均减少了33.8%，水稻成穗率平均提高了12.3%（P＜0.05），灌浆期水稻叶面积指数提高了14.1%～27.6% （P＜0.05），抽穗期以后水稻干物质增加了4.3%～29.1%，抽穗后干物重与产量呈极显著正相关关系(P＜0.01)，产量平均增加了9.8%；抽穗后氮积累量增加了11.8%～55.1% (P＜0.05)，氮肥吸收利用率和农学利用率分别提高了38.5%～133.4%（P＜0.05）和 39.78%～194.26%（P＜0.05）。【结论】该技术通过改善水稻群体质量，增加抽穗后LAI，促进干物质和氮积累，增加水稻产量和氮肥利用率。  

不同类型水稻支链淀粉理化特性及其与米粉糊化特征的关系

【目的】探索稻米中支链淀粉理化特性及其与米粉的糊化特征的关系。【方法】以不同类型水稻代表性品种为材料，测定支链淀粉的蓝值和最大吸收波长，用Sephadex G75层析柱分析支链淀粉分枝链的链长分配，并分析其与稻米RVA谱和米饭质地间的关系。【结果】不同类型代表品种的支链淀粉的蓝值和最大吸收波长存在显著差异，籼型品种稻米支链淀粉的蓝值和最大吸收波长要高于粳型（巴西陆稻除外），非糯性品种支链淀粉的蓝值和最大吸收波长呈极显著的线性关系(r=0.995**)。经Sephadex G75分离的FrⅠ部分的链长的平均聚合度>100 glucose unite，FrⅡ部分的链长的平均聚合度为44～47 glucose unite，FrⅢ部分的链长的平均聚合度为10～17glucose unite。不同类型代表品种支链淀粉中长分枝链与短分枝链的比率存在明显的差异，在供试的糯性品种中，籼糯含长分枝链比粳糯多；非糯性品种中，籼稻比除粳型偏籼的巴西陆稻以外的粳稻含有更多的长分枝链。在同一类型品种中，供试的籼型杂交稻的支链淀粉中含有的长分枝链要比常规稻多，陆稻品种含的长的分枝链要高于水稻品种。支链淀粉的短链部分(FrⅢ)的比率与最高粘度和崩解值呈极显著的正相关关系(r=0.969**, r=0.949**)，而长链部分(Fr(Ⅰ+Ⅱ))与最高粘度和崩解值呈极显著负相关关系(r=-0.969**, r=-0.949**)。【结论】水稻支链淀粉的分枝链长分配与稻米品质关系密切。在非糯性品种中，硬性和凝聚性大、松弛性和粘附性小的品种，米饭的口感表现硬，咀嚼有渣感，其Fr(Ⅰ+Ⅱ)比率大，即支链淀粉所含长分枝链比率高。  

全球气候变暖对中国种植制度可能影响 Ⅰ.气候变暖对中国种植制度北界和粮食产量可能影响的分析

 【目的】在全球气候变化背景下,中国气温自20世纪80年代明显升高已成为共识,这一变化对中国农业生产尤其是对种植制度的影响越来越受到中国政府和专家学者的重视。为了回答这一问题,笔者以1981年为时间节点,把从20世纪50年代至今分为2个时间段,分析和比较后一时段气候变暖对全国种植制度北界、冬小麦种植北界、双季稻种植北界、雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的可能影响,以及由于种植北界的空间位移对作物产量可能的影响。【方法】依据全国种植制度气候区划指标、冬小麦和双季稻种植北界指标以及雨养冬小麦-夏玉米稳产种植北界的降水量指标,采用公认的农业气候指标计算方法,使用ArcGIS分别绘出1950s—1980年、1981—2007年2个时段全国种植制度北界图,以及冬小麦种植北界图、双季稻种植北界图、雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界图。【结果】（1）与1950s—1980年相比,1981—2007年一年二熟制种植北界,空间位移变化最大的区域在陕西省、山西省、河北省、北京和辽宁省。一年三熟制种植北界,空间位移变化最大的区域为湖南省、湖北省、安徽省、江苏省和浙江省。在不考虑品种变化、社会经济等方面因素的前提下,这些区域由一年一熟变成一年二熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加54%—106%,由一年二熟变成一年三熟,主体种植模式的粮食单产平均可增加27%—58%。（2）与1950s—1980年相比,1981—2007年辽宁省、河北省、山西省、陕西省、内蒙古、宁夏、甘肃省和青海省冬小麦的种植北界不同程度北移西扩。以河北省为例,冬小麦种植北界的北移,可使界限变化区域由春小麦改种冬小麦,单产平均增加约25%。（3）浙江省、安徽省、湖北省和湖南省双季稻的种植北界向北移动,单从热量资源的角度出发,可使其粮食单产不同程度增加。（4）雨养冬小麦-夏玉米稳产的种植北界大部分区域向东南方向移动,这是由于近年来该区降水量减少造成的。【结论】在过去的50年中,由于气候变暖造成了全国种植制度界限不同程度北移、冬小麦和双季稻种植北界北移,熟制的变化可能使种植制度界限变化区域的粮食单产增加。然而降水量的减少造成了雨养冬小麦-夏玉米稳产北界向东南方向移动。  

长期不同施肥对水稻产量及土壤肥力的影响

 【目的】研究化肥、有机肥对水稻产量、土壤有机质的影响，以及化肥氮磷钾、有机肥氮磷钾提高土壤养分的异同。【方法】依托祁阳站有机无机、肥水稻长期定位试验，分析历史样品及数据。【结果】有机肥与化肥氮磷钾配合施用对水稻高产稳定有显著作用;长期施用化肥和有机肥对提高土壤有机质都有显著作用，但施用化肥只能提高土壤有机质含量至28.1 g?kg-1，与试验开始时相比只提高了42%。凡施用牛粪能使土壤有机质平均最高增加到41.6 g?kg-1，比试验开始时提高了91%;有机肥氮提高土壤全氮、碱解氮含量的效果优于化肥氮，土壤全氮、碱解氮含量比化肥处理提高了30%和16%。而施入的有机肥磷在土壤中累积较少，土壤全磷、速效磷提高较少, 施入的化肥磷在土壤中累积较多, 土壤全磷、速效磷含量提高幅度较大。与有机肥相比，化肥提高土壤全磷30%，提高速效磷115%。【结论】有机肥与化肥氮磷钾配合施用对水稻高产稳产和提升土壤肥力有重要的作用。  

实时实地氮肥管理对水稻产量和稻米品质的影响

【目的】探讨实时实地氮肥管理对水稻产量和品质的影响。【方法】试验于2004和2005年在大田条件下，以两优培九、汕优63为材料研究了不同叶绿素仪（SPAD）预设阈值指导下的实时实地氮肥管理方式的产量与产量形成以及相应的稻米品质特性。【结果】在实时氮肥管理（RTNM）模式下，两优培九和汕优63各施氮处理比不施氮处理增产幅度分别达21.12%～57.65%和15.00%～31.18%。在实地氮肥管理（SSNM）模式下，两优培九和汕优63 SSNM处理比不施氮小区增产幅度分别达45.44%～50.71%和28.53%～32.40%。两优培九SPAD阈值分别由34～45的RTNM模式下，当SPAD阈值介于38～41之间时（氮肥用量120～165 kgN•ha-1）可以改善稻米的外观品质和加工品质；汕优63则以SPAD阈值36～39（氮肥用量：120～165 kgN•ha-1）范围内有利于改善米质。SSNM模式下以SPAD施肥阈值为37-39（氮肥用量130 kgN•ha-1）进行氮肥运筹能显著改善两优培九的加工品质、外观品质和营养品质；SSNM模式下汕优63以SPAD阈值为35～37时稻米品质相对较好，同时产量也比较高。【结论】实时实地氮肥管理能较好地协调水稻产量和品质的关系，关键措施是依据品种特性确定适宜的预设SPAD阈值。在本试验条件下，实时实地氮肥管理模式两优培九以SPAD 38～39、汕优63以SPAD 35～37左右时能获得较高的产量和部分地改善米质，可以作为生产上应用实时实地氮肥管理时的推荐阈值。  

水稻品种及其器官对土壤重金属元素Pb、Cd、Hg、As积累的差异

在土壤中添加重金属元素Pb、Cd、Hg、As,研究43个不同类型水稻品种(系)成熟后不同器官重金属元素的含量差异。研究结果表明,Pb、Cd、Hg、As主要在水稻植株根中大量富集,其次是茎叶,在稻谷和精米中富集量最低;通过富集系数的比较,发现水稻对Cd富集能力最强,其次是Hg,然后是Pb,最低是As。不同类型的水稻品种对重金属元素的吸收规律为:①Pb在常规籼稻稻米和稻谷中的含量显著高于在粳稻和杂交稻中的含量,而茎叶中Pb含量在不同类型品种间不存在显著差异。②Cd在不同类型品种和不同器官中的含量均存在显著差异,在常规籼稻精米、稻谷中的含量最高,在杂交稻精米和稻谷中的含量居中,在常规粳稻中的含量最低;杂交稻和常规籼稻茎叶中Cd含量高于粳稻;而粳稻根中Cd含量显著高于籼稻和杂交稻。③Hg在不同类型品种精米中的含量之间存在显著差异,以杂交稻精米中汞含量最高,而在稻谷和茎叶中Hg含量不同品种类型之间不存在显著差异。④在不同品种类型之间精米和稻谷中As含量存在显著差异,常规稻和杂交稻含量较高,而茎叶As含量在不同品种类型之间不存在显著差异。