超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应

为探明超级杂交稻叶片光合特性、光合氮素利用效率和产量对不同施氮量的响应特征,以Q优6号（V1）、宜香优2115（V2）为材料,于2019年在贵州省黄平县进行了不同施氮量的田间试验。结果表明,随着施氮量的增加,在孕穗期,最大电子传递速率（J_max）和单位叶面积氮含量（N_area）呈上升趋势,表观光量子效率（AQE）、净光合速率（P_n）和光合氮素利用效率（PNUE）（除N0处理外）呈先升后降趋势,而光补偿点（LCP）和胞间二氧化碳浓度（C_i）表现相反;在抽穗期,气孔导度（G_s）、LCP和N_area呈先升后降趋势,而PNUE呈相反趋势。每穗粒数和实际产量随着施氮量的增加呈先升后降趋势,而有效穗数呈上升趋势,千粒重和结实率呈下降趋势。随着施氮量的增加,在孕穗期,Q优6号的P_n、N_area和AQE呈先升后降趋势、C_i与之相反,宜香优2115的P_n、N_area和AQE呈上升趋势、C_i呈下降趋势;在抽穗期,两个品种的N_area均呈上升趋势,LCP均呈先升后降趋势。此外,随着施氮量的增加,两个品种产量及其构成因子变化趋势一致,千粒重和结实率均呈下降趋势,实际产量呈先升后降趋势。两个品种间,水稻孕穗期的PNUE,抽穗期的P_n、N_area和PNUE,以及千粒重和结实率均为宜香优2115显著高于Q优6号,每穗粒数和实际产量表现相反。在本试验条件下,回归分析结果表明,Q优6号获得最高产量的施氮量为188.13 kg/hm²,最高产量可达13 237.89 kg/hm²;宜香优2115获得最高产量的施氮量为107.16 kg/hm²,最高产量可达10 027.35 kg/hm²。总的来说,在75~225 kg/hm²的施氮量范围内,增施氮肥能促进叶片气孔张开和吸收CO₂参与光合作用,促进CO₂转化成稳定的碳水化合物,同时提高叶片光合速率和光合氮素利用效率,进而实现高产。     

基于SPAD值的水稻施氮叶值模型构建及应用效果

【目的】研究分析不同地力条件、施氮量、SPAD值衍生指标、产量之间的关系,实现简便、快速、无损地推荐水稻施氮量,构建基于SPAD值的水稻施氮叶值模型。【方法】2015年和2016年以杂交籼稻Q优6号为试验材料,设4种施氮水平(0、75、150、225 kg·hm~(-2)),探讨产量、SPAD值衍生指标与田块表观供氮量之间的关系,并对初步构建的叶值模型进行变量施氮应用效果研究。【结果】产量与抽穗期田块表观供氮量之间具有极显著的曲线关系,两年拟合度R2分别为0.5523,0.7148。在其拟合关系下2年度最高产量分别为9 264.93 kg·hm~(-2)、11 167.97 kg·hm~(-2),相差1 903.14 kg·hm~(-2),2016年产量相比2015年增加20.54%;达到最高产量的表观总吸氮量较为接近,分别为575.27 kg·hm~(-2),546.71 kg·hm~(-2),仅相差28.56 kg·hm~(-2),2016年表观总吸氮量相比2015年减少4.96%。不同年度的拔节期和抽穗期,SPAD值衍生指标中SPADL3(顶3叶SPAD值)、SPADL4(顶4叶SPAD值)、SPADmean(顶部4张叶片的平均SPAD值)、SPADL3×L4/mean(顶3叶SPAD值×顶4叶SPAD值/顶部4张叶片的平均SPAD值)与田块表观供氮量之间具有显著或极显著的线性关系。单张叶片中,SPADL3与拔节期田块表观供氮量,SPADL1与抽穗期田块表观供氮量线性拟合的系数在年份间变化均较小,分别为0.0156,0.0154;0.0172,0.0173。年份间,2016年SPADL3×L4/mean与田块表观供氮量线性拟合的系数和b值比2015年的拔节期依次增加了-28.70%,17.41%;抽穗期依次增加了-15.34%,56.11%。叶值模型施氮总量为表观总吸氮量与土壤表观供氮量之差,通过SPAD值衍生指标可以估测土壤表观供氮量,且抽穗期时SPAD值衍生指标与田块表观供氮量的线性拟合度较拔节期时的高。拔节期时,SPADL4与SPADL3×L4/mean,SPADL3与SPADmean之间估测推荐的施氮总量较为接近,且SPADL4、SPADL3×L4/mean估测的施氮量高出SPADL3、SPADmean50%左右。基于叶值模型的变量施氮效果表明,变量区产量高出对照区产量820.68kg·hm~(-2),变量区的氮素偏生产力、农学利用率和贡献率均明显高于对照区,分别高出13.74%,103.45%,104.12%。确定叶值模型的一般表达式为:Nw=Nz-[(Ys-b)/k-Ng],式中Nw表示施氮总量(kg·hm~(-2)),Nz表示水稻品种表观总吸氮量(kg·hm~(-2)),Ys表示叶片SPAD值衍生指标,Ng表示追肥之前已经施入的氮量(kg·hm~(-2)),k、b是田块表观供氮量(Nx)与叶片SPAD值衍生指标线性关系中的斜率和截距,而田块表观供氮量等于土壤表观供氮量(Nt)与人工已施氮量(Ng)之和。【结论】应用叶值模型的变量施氮减少了产量差,提高了产量以及氮素农学利用率、偏生产力和贡献率。     

基于冠层高光谱遥感的杂交水稻植被指数氮素营养诊断模型

以杂交水稻为研究对象,进行两因素裂区试验,主区为品种,副区为施氮水平,分析了4个植被指数（VIs）分别与叶片氮素含量（LNC）、叶片氮素积累量（LNA）和地上部氮素积累量（APNA）之间的相关性,并建立了以VIs为自变量的氮素营养诊断模型。结果表明,4个VIs和LNC、LNA之间均存在决定系数大于0.7的波段区域且波段区域一致,4个VIs和APNA之间的决定系数均较低,仅在0.2左右;比值植被指数（RVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.886,对应的波段组合为 694 nm和763 nm;垂直植被指数（PVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.869,对应的波段组合为 864 nm和483 nm;差值植被指数（DVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.883,对应的波段组合为1 292 nm和1 258 nm;归一化植被指数（NDVI）和LNC之间的决定系数最大值为0.881,对应的波段组合为1 296 nm和1 220 nm。最佳的氮素营养诊断模型为叶片氮素含量诊断模型,其模型表达式为LNC=1E+03NDVI²- 132.55NDVI+3.72,建模集R²、RMSE和RE分别为0.879、0.357%和16.267%,测试集R²、RMSE和RE分别为0.895、0.331%和15.136%。     

不同放鸭与种植密度对有机栽培水稻干物质积累、转运及产量的影响

为探明不同放鸭与种植密度对有机栽培水稻干物质生产特性的影响,于2020年在贵州省三穗县以宜香优2115为材料,开展了放鸭密度为主区、种植密度为副区的两因素裂区设计试验。结果表明,随着放鸭密度的增加,水稻孕穗期和抽穗期的叶面积指数均呈现先升高后下降的趋势,且以450只/hm²处理最高。同时放鸭处理提高了水稻生育前期、后期干物质积累,但减少了中期干物质积累。相对于不放鸭处理,放鸭处理明显提升每穗粒数。水稻产量随放鸭密度的增加呈现先上升后下降的趋势。高种植密度可提高最高茎蘖数,提升叶面积指数,提高各生育时期干物质积累和转运,并可显著提高产量。放鸭密度为634只/hm²、栽培密度为19.1万丛/hm²时可获得最高产量7 131.12 kg/hm²。