基于增苗减氮技术构建晚籼稻高产氮高效群体

[目的]增施氮肥是实现水稻高产最为重要的措施之一,但过量施用氮肥会降低氮肥吸收利用率并造成氮素面源污染.合理的每穴苗数通过调节稻田基本苗数构建高产群体起点,但通过增加每穴苗数降低施氮量能否同步实现水稻高产及氮素高效利用目前还不清楚.旨在探索每穴苗数及氮肥用量对构建晚籼稻高产氮高效群体的协同调控效果.[方法]于2017—2018年,选用五优308及天优华占为晚籼稻材料,设CK(每穴2苗和N 180 kg/hm2)、T1(每穴3苗和N 144 kg/hm2)及T2(每穴4苗和N 126 kg/hm2)等3个处理,测定了水稻干物质生产、叶面积指数、产量及氮素吸收利用.[结果]随着增苗减氮调控程度增加,两品种产量均先增后降.与CK处理相比,五优308及天优华占品种T1处理产量分别增加0.36％～0.38％及8.73％～10.01％,其中天优华占T1处理与CK处理产量间差异达显著水平;天优华占T2处理产量增加0.95％～1.72％,而五优308品种T2处理产量却显著降低7.46％～7.96％.增苗减氮促进晚籼稻有效穗数增加,每穗粒数降低,结实率先增后降,千粒质量无显著变化.两品种抽穗期及成熟期的叶面积指数及幼穗分化期至成熟期的光合势均先增后降,五优308作物生长速率、总干物质量降低,而天优华占作物生长速率、总干物质量却均先增后降.总吸氮量降低,氮素偏生产力增加、氮素吸收利用率、生理利用率及农学利用率均先增后降.[结论]T1处理可同步协调"增苗"与"减氮"二者关系,可有效构建晚籼稻高产氮高效群体,但具体调控效果因品种而异.     

不同时期弱光胁迫对晚稻不同耐弱光品种源库特征及叶片保护酶活性的影响

目的 本研究旨在明确弱光胁迫下不同弱光耐性品种在源库特征及叶片保护酶活性变化方面的差异,揭示其耐弱光胁迫的机制,为双季稻高产稳产新品种的选育及抗逆栽培提供理论指导。方法 以2个对弱光胁迫耐性存在显著差异的晚稻品种为材料,通过设置不同时期的遮光处理,研究弱光胁迫时期对晚稻不同耐性品种的源库特征及叶片保护酶活性的影响。结果 结果表明,不同时期弱光胁迫对晚稻生长有重要影响,分蘖期弱光胁迫下晚稻分蘖数、每穗粒数及总颖花量减少,叶面积下降,产量降低;幼穗分化期弱光胁迫下晚稻分蘖数和每穗粒数减少,总颖花量、叶面积、结实率均下降,产量降低;灌浆期弱光胁迫下水稻叶片净同化率降低,结实率和千粒重下降,产量降低。不同时期弱光胁迫对晚稻产量的影响表现为灌浆期>幼穗分化期>分蘖期。结论 耐弱光胁迫型品种能通过增加叶片的长宽度减少叶面积的下降,叶片含氮量保持相对稳定,叶片中SOD、CAT等保护酶活性保持在较高水平,POD活性保持相对稳定,叶片净同化率下降幅度小,在弱光胁迫下实现“强源”,减产率相对较低。弱光胁迫下具有较强的叶面积补偿能力和适宜氮含量以及较高的保护酶活性是水稻耐弱光胁迫的重要机制。     

秸秆还田条件下灌溉方式对双季稻产量及农田温室气体排放的影响

为研究秸秆还田条件下不同灌溉方式对双季稻生长及稻田温室气体排放的影响,以双季稻为对象,通过连续3年田间定位试验,系统分析了秸秆还田条件下不同灌溉方式对双季稻生长和稻田综合温室效应的影响。试验设置持续淹水(F)、中期烤田(F-D-F)和间歇灌溉(F-D-F-M)共3种处理。结果表明:与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理早稻平均产量分别增加9.8%和2.7%,晚稻平均产量分别增加4.8%和2.0%,其中F-D-F早稻产量显著高于F-D-F-M处理。与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理早稻平均每穗粒数分别增加12.5%和5.7%,晚稻平均每穗粒数分别增加9.7%和3.1%。在双季稻系统3年轮作周期中,F、F-D-F和F-D-F-M处理CH_4周年累积排放量范围分别为678.2~988.4、322.6~661.7 kg·hm~(-2)·a~(-1)和208.3~520.6 kg·hm~(-2)·a~(-1),N_2O周年累积排放量分别为5.86~12.64、4.25~11.24 kg N·hm~(-2)·a~(-1)和9.14~14.91 kg N·hm~(-2)·a~(-1)。与F处理相比,F-D-F和F-D-F-M处理全球增温潜势分别显著降低31.5%~44.9%和38.2%~53.4%,温室气体排放强度分别显著降低36.2%~48.7%和38.8%~54.6%。因此,在南方双季稻区,与持续淹水处理相比,秸秆还田条件下中期烤田和间歇灌溉处理都可以实现水稻高产和稻田温室气体减排的目标。     

秸秆还田条件下不同水分管理对双季稻田综合温室效应的影响

以南方红壤区双季稻-紫云英为研究对象,利用静态箱-气相色谱法分别分析包括绿肥和稻草等秸秆还田条件下不同水分管理对稻田CH4和N2O排放、水稻产量以及综合温室效应(GWP)的影响。试验设持续淹水(F)、中期烤田(F-D-F)和间歇灌溉(F-D-F-M)处理。结果表明,秸秆还田条件下双季稻田周年CH4排放量介于208.3kg/hm2(F-D-F-M处理)和678.2kg/hm2(F处理)之间,其中,晚稻生长季占周年CH4排放量的60.6%~71.7%。F处理周年CH4排放量显著高于F-D-F和F-D-F-M处理(P0.05)。秸秆还田条件下双季稻田周年N2O排放量为4.75~8.19kg/hm2。与F处理相比,F-D-F-M处理周年N2O排放通量显著增加(60.9%);而F和F-D-F处理之间没有显著差异。早稻和晚稻各处理产量分别为7.76~8.02t/hm2和7.22~8.69t/hm2。秸秆还田条件下,双季稻单位面积GWP和单位产量GWP分别为7648.8~18471.8kg/hm2和0.48~1.12 kg/kg,其中F-D-F和F-D-F-M处理分别显著低于F处理(P0.05)。因此,在秸秆还田条件下采用中期烤田和间歇灌溉替代持续淹水,可以同步实现双季稻高产和减轻农业生产对气候的潜在影响。     

秸秆还田与耕作方式对双季稻产量及土壤肥力质量的影响

中国南方双季稻区秸秆资源丰富,但秸秆还田与耕作制度的最佳组合方式目前尚不明确。通过连续3年的田间定位试验(2013—2015年),研究秸秆还田条件下不同耕作方式对双季稻产量及土壤肥力质量的影响。试验处理包括翻耕与秸秆不还田(CT)、翻耕与秸秆还田(CTS)、旋耕与秸秆还田(RTS)和免耕与秸秆还田(NTS)。结果表明:与CTS处理相比,CT和NTS处理早稻平均产量分别降低3.5%和5.2%,晚稻平均产量分别降低3.6%和6.4%,其中,NTS处理晚稻产量显著低于CTS处理(p0.05);与CTS处理相比,RTS处理早稻和晚稻平均产量分别增加6.1%和3.1%。秸秆还田条件下土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)均呈增加的趋势,其中,2015年CTS、RTS和NTS处理SOC、TN、AP和AK显著高于CT处理。与CT处理相比,NTS处理土壤容重(BD)增加4.9%(p0.05),CTS和RTS处理BD分别降低4.1%和5.2%,其中RTS处理显著低于CT处理。与CT处理相比,秸秆还田下CTS、RTS和NTS处理土壤p H分别降低1.9%、1.5%和2.5%,其中,CTS和NTS处理显著降低。CT处理土壤肥力质量呈下降的趋势,秸秆还田条件下各处理土壤肥力质量均呈提高的趋势,其中,2015年RTS处理分别高于CTS、NTS处理16.4%和80.4%。由此可见,在南方双季稻区,与常规翻耕和免耕相比,秸秆还田条件下,采用长期旋耕的方式能够进一步提高土壤肥力质量和水稻产量。     

氮素穗肥运筹方式对杂交晚粳稻产量和品质的影响

为探明优质杂交粳稻在双季稻区种植的适宜穗肥运筹方式,以杂交粳稻申优26为材料,设置4种穗肥运筹方式（SF0,不施穗肥;SF1,倒2叶期施穗肥60kg/hm²;SF2,倒4叶期施穗肥60kg/hm²;SF3,倒2叶、倒4叶期分别施穗肥30kg/hm²）,以SF0为对照,研究不同氮素穗肥运筹方式对杂交粳稻在双季稻区种植产量和米质的影响。结果表明,与SF0处理相比,SF1、SF2和SF3处理干物质量、总颖花量和收获指数提高,产量分别增加10.88%、11.08%和12.73%。SF2和SF3处理总颖花量和表观转化率高于SF1处理,花后干物质生产比例低于SF1处理。与SF0处理相比,各穗肥运筹处理的加工品质变优,粗蛋白含量增加,而外观品质和蒸煮食味品质变差,食味值下降;此外,峰值黏度和崩解值也有所降低,但SF2与SF0处理无显著差异。总体上,SF2处理各品质指标优于SF1和SF3处理,施用穗肥可显著增加优质杂交粳稻产量,于倒4叶期施用一次穗肥能兼顾高产和优质。     

施氮量和密度对机直播双季稻产量与氮素利用率的影响研究

为探究施氮量和播种密度相互作用对机直播双季稻(Oryza sativa L.)产量与氮素利用率的影响,2018—2019以优质稻柒两优2012与美香占2号为材料进行试验,设4个施氮量(早稻分别为0、120、150、180 kg·hm^-2,晚稻分别为0、120、165、210 kg·hm^-2,早、晚稻均以N₀、N₁、N₂、N₃表示)与3个机直播密度(早稻分别为86、143、200 粒·m^-2,晚稻分别为57、114、172粒·m^-2,早、晚稻均以S₁、S₂、S₃ 表示)分析双季稻群体生长发育、产量、产量构成及氮素吸收利用的特征。结果表明,施氮与增密促进双季稻增产,早、晚稻分别在N₃和N₂时产量最高,较N₁增产11.41%~12.32%和8.58%~9.21%;早稻S₂与S₃分别较S₁增产8.71%~10.38%和8.33%~10.89%,晚稻增产6.33%~8.11%和6.78%~8.56%;早稻N₂S₂与N₃S₂间产量无显著差异。施氮与增密的增产因素是机直播双季稻较高的抽穗后干物质量、叶面积指数及氮素积累量,在分蘖期具备碳、氮物质积累优势。机直播双季稻中,N₂S₂的抽穗后叶面积指数、干物质量及氮素积累量较高,同时具备较高的氮素农学利用率、氮素生理利用率及氮素吸收利用率。因此,机直播早、晚稻的施氮量与直播密度组合分别为150 kg·hm^-2与143粒·m^-2处理、165 kg·hm^-2与114粒·m^-2处理时,可以达到增产与氮高效协同。本研究为机直播双季稻密植与优化氮素管理提供了理论依据。