不同种植方式下温度升高对水稻产量及同化物转运的影响

【目的】气候变暖对水稻生产系统的影响备受关注,研究不同种植方式下,水稻产量及其形成对气候变化的响应规律,为水稻种植区划、栽培措施和品种调整提供依据。【方法】 2017—2018年以南粳9108和南粳46为供试品种,模拟机插秧移栽和机械化直播2种种植方式,以常温（NT）为对照,于始穗期进行中度升温（平均增加2℃,MT）和极端高温胁迫（平均增加5℃,HT）,研究不同种植方式下温度升高对不同水稻品种的产量及其构成、同化物转运、光合生产特性的影响。【结果】在中度升温和极端高温胁迫下,南粳9108和南粳46产量降幅均为移栽<直播,长生育期品种南粳46产量降幅较小。穗干物重增长速率表现为NT>MT>HT,水稻茎叶向穗的干物质转运量、转运率均随着温度升高而递减,且南粳9108下降趋势大于南粳46。穗后21 d至成熟期,剑叶SPAD值总体随着温度的升高而增加,差异达极显著水平;剑叶净光合速率穗后14—21 d均以极端高温胁迫处理下最小,而到穗后35 d以极端高温胁迫处理下最大。剑叶气孔导度、蒸腾速率均呈NT>MT>HT趋势,生育后期差异更显著。通径分析表明,产量各构成因子对产量的影响程度为结实率>千粒重>穗数>每穗粒数,温度处理对产量各构成因子的影响都表现为负效应,且以结实率影响最大（-0.819）。相关分析表明,不同种植方式下受中度升温、极端高温胁迫后,成熟期干物质总重量、茎叶干物质转运量与产量构成因子（穗数除外）,一、二次枝梗籽粒结实率都呈极显著正相关。【结论】始穗期2—5℃升温均显著降低粳稻结实率,从而导致水稻产量降低。从光合物质特性究其原因是由于温度升高降低了干物质向穗的转运率和穗干物质积累速率,从而导致生育后期水稻剑叶SPAD值增加,延长叶片持绿时间,抑制“源”向“库”转移。从气候变暖应对措施来看,选择采用移栽种植方式和长生育期品种易于表现出对极端高温胁迫逆境较好的抗性。     

有机栽培对杂交粳稻产量和品质的影响

以杂交粳稻(常优2号、常优5号、甬优8号)和常规粳稻(淮稻5号、南粳46、南粳5055)为试材,比较研究了有机和常规栽培方式对两种类型粳稻的产量和品质的影响,探索了有机栽培条件下杂交粳稻实现稳产优质的可能性。结果表明,有机栽培杂交、常规粳稻平均产量分别为8.11 t hm–2和6.29 t hm–2,前者比后者高28.93%。有机栽培杂交粳稻的群体总茎蘖数低于常规粳稻,但成穗率较常规粳稻增加了6.5个百分点。两种类型水稻叶面积指数和光合势在各生育期均表现为有机栽培常规栽培,但有机栽培杂交粳稻叶面积指数和光合势降幅较小。有机栽培条件下,杂交粳稻生育后期平均群体生长率是常规粳稻1.29倍,干物质积累比例高出8.81个百分点。有机栽培略微降低了杂交粳稻的加工品质,但显著改善了外观品质,提高胶稠度、降低直链淀粉含量,对蛋白质含量影响较小,总体上改善了蒸煮食味品质。有机栽培下杂交粳稻产量优势明显且有较好的品质性状,在有机稻米产业发展中具有独特的应用价值。     

施肥水平对冬大麦干物质和氮素积累与转运的影响

为合理利用氮肥,进一步提高大麦产量和品质,以扬饲麦3号、港啤1号、扬农啤2号和Frankin共4个品种为供试材料,研究了0(CK),90(NL),180(NM)和270kg/hm2(NH)4个氮肥水平下冬大麦干物质和氮素积累、转运及对籽粒贡献的规律。结果表明,随着施氮量的提高,大麦干物质花前积累量呈增加趋势,积累率及对籽粒的贡献率呈下降趋势,各器官的转运量在NM处理(180kg/hm2)范围内呈增加趋势,高于此范围则下降。氮素营养花前积累量和转运量各品种均呈上升趋势,花前积累率、转运率和对籽粒氮的贡献率都呈下降趋势。不同品种不同氮肥处理下大麦干物质转运量以茎秆为最大,转运率大部分以芒壳+穗轴为最高,对籽粒的贡献率以茎秆为最高。各器官氮素转运量以叶片最高,转运率以芒壳+穗轴最大,氮素转运对籽粒的贡献率以叶片最高。大麦各品种籽粒产量与施氮量呈二次曲线关系,氮素积累量与施氮量呈显著线性正相关关系。表明在本试验条件下,大麦最高产量的最佳施氮范围为212.42～261.97kg/hm2。     

水稻叶片营养的光谱诊断研究

通过测定不同氮肥水平下2个水稻品种的叶片营养数据和光谱数据,分析了遥感参量与叶片营养参数间的相关性.结果表明:在400～1 250 nm波段,叶片光谱反射率与SPAD、CHL呈显著负相关;在720～1 000 nm和1 450～1 500 nm波段,叶片光谱透射率与LWC间呈显著正相关;在400 ～ 650 nm波段,叶片光谱吸收率与CHL、SPAD和CAR呈显著正相关;分别构建了以NDVI、NDWI、GreenNDVI和NRI为自变量、叶片营养为因变量的光谱诊断模型,经检验,模型预测性较好,尤其利用NDWI(860,1 240)诊断LWC具有相对最大R2、最小RMSE和最小RE,表明此模型预测能力最强.     

规模化猪场处理废水与化肥配施对小麦氮素吸收利用的影响

规模化猪场处理废水富含植物营养物质,应用于作物生产可实现减少化肥用量和保护环境的双赢。本研究通过田间试验,研究了越冬期不同用量养猪处理废水(30、60、90 m3·hm-2和120 m3·hm-2)和穗期施氮水平(0、30、60 m3·hm-2和90 m3·hm-2)对小麦氮素吸收利用的影响。结果表明,猪场处理废水对小麦具有较好的氮素养分供应作用,拔节期、抽穗期、成熟期叶片SPAD值、植株含氮率都随着污水施用量增加而提高。废水施用60 m3·hm-2以上穗期配施氮90 kg·hm-2的处理花后氮素转移效率、氮素收获指数、氮素籽粒生产效率明显下降。越冬期施用养猪场处理废水60～120 m3·hm-2替代穗期施氮30～60 kg·hm-2,可以满足不同时期小麦氮素营养的需求,并且有较高的氮素积累量和利用效率。     

大麦穗和茎秆生长的动态模拟

为了系统构建大麦形态发生模型,以生理发育时间为基础,用Richards方程模拟了大麦穗伸长、节间伸长和增粗的动态过程,并在不同品种不同播期大麦间进行了检验.结果表明,不同穗型大麦穗长预测值的绝对误差范围为0.05～1.66 cm,RMSE为0.33 ～0.75 cm.不同株型大麦各节间长度观测值与模拟值的绝对误差为0.04～6.08 cm, RMSE范围为0.43～4.43 cm;各节间粗度观测值与模拟值的绝对误差0.002～0.112 cm, RMSE范围为0.017～0.048 cm.模型表现出较好的预测性和一定的机理性.     

作物花后氮素吸收·转移生理生态与模拟研究进展

禾本科作物开花后是产量形成的最主要时期。水稻抽穗至成熟期的物质积累量占产量的50%~90%,开花后叶片量和质动态变化在很大程度上又决定于开花后氮素的吸收和分配。花后氮素的吸收与运转还与氮素的生理效率密切相关。作物生长模拟技术在描述作物生长发育和生理生态动态过程和作物管理决策方面取得显著的成效。该研究就作物花后氮素吸收与分配的生理生态、氮素吸收与分配的动态模拟以及开花后氮素吸收、转移与籽粒蛋白质含量遥感监测的关系等方面的研究进行了综述。     

氮肥水平对冬大麦产量、品质和氮肥利用效率的影响及其相关分析

以扬饲麦3号、港啤1号、扬农啤2号和Frankin等4个品种为试材,分析施氮水平对冬大麦产量、品质和氮肥利用效率的影响及其相关性。结果表明:随着施氮量的增加,各品种产量、单位面积有效穗数、每穗粒数、地上部含氮量及籽粒蛋白质含量增加,千粒重下降,各品种氮肥利用效率亦下降。不同氮肥处理水平下,大麦产量与千粒重呈极显著负相关,与籽粒蛋白质含量呈显著正相关,与氮肥偏生产力呈显著负相关。地上部氮积累量与氮肥生产效率、氮肥偏生产力和氮肥生理效率呈极显著负相关,千粒重与籽粒蛋白质含量呈显著负相关。氮肥生产效率与氮肥生理效率呈极显著正相关,氮肥农学效率与氮肥偏生产力呈显著正相关,氮肥偏生产力与氮肥生理效率呈显著正相关。     

不同管理模式下生土有机质动态模拟

以生荒土土壤有机质含量３．４０ｇ／ｋｇ为起点,将不同轮作方式,产量水平、有机质归还方式组成不同的管理模式,模拟土壤有机质的动态变化,结果表明：有机质归还模式是影响土壤有机质积累速度的首要因素,机械收割高留茬还田是补充土壤有机质后条有效途径。在良好管理的条件下,８年后生土土壤有机质可达到８ｇ／ｋｇ,但与当地大田的土壤有机质含量１０ｇ／ｋｇ仍有差距,表明生土培肥是一个长期过程。     

大麦植株干物质分配模型

为给建立大麦产量品质形成预测模型奠定基础,通过定量分析不同品种和氮肥处理大麦干物质分配和转移的变化过程,建立大麦植株干物质分配动态模型.模型采用Richards方程描述大麦干物质分配指数的动态变化,引入叶片潜在分配指数、茎鞘潜在分配指数、籽粒潜在分配指数3个品种遗传参数反映不同品种在器官间的干物质分配差异;采用两段Richards方程来描述大麦茎鞘在灌浆期前后的干物质分配动态,较好地解决了两段方程的衔接问题;运用氮素影响因子来校正不同氮素水平对大麦干物质分配的影响,引入潜在临界含氮量和潜在最小含氮量2个品种遗传参数来表达氮素对不同品种干物质分配影响的差异.利用不同品种、氮肥、播期和种植地域试验数据检验模型.结果表明,大麦干物质在叶片、茎鞘、穗和籽粒间分配模拟值与观测值的绝对预测误差为0.001～0.252 kg·m-4,RMSE为0.007～0.186 kg·m-2,精度良好.模型体现出较好的可靠性.