栽培管理措施对稻麦轮作系统土壤有机碳和氮素积累及作物产量的影响

栽培管理措施会影响稻麦轮作系统中土壤有机碳和氮素养分的积累,进而影响稻麦产量。综述了本领域最新的研究成果,详细解析了稻麦轮作系统中土壤的耕作方式、稻麦的种植方式以及水分和氮肥的管理方式影响土壤中有机碳和氮素积累以及稻麦产量的机制,并提出了保持稻麦轮作系统土壤肥力和提高稻麦产量的相关建议,以期为中国的稻麦生产提供一定的理论指导。     

麦-稻轮作系统中小麦施氮水平对后季直播水稻产量和氮肥利用效率的影响

【目的】研究华中地区麦—稻轮作系统中小麦季不同施氮水平对后季直播水稻生长发育、产量和氮肥利用效率的影响,探讨此系统中最佳的氮肥管理模式,为制定合理的氮肥管理方案提供理论依据和技术支持。【方法】采用裂区设计,主处理为小麦季3个不同氮处理(施N 0、105和210 kg/ha,分别记作WN0、WN105和WN210),副处理为后季水稻3个不同氮处理(施N 0、90和180 kg/ha,分别记作RN0、RN90和RN180),测定小麦和水稻不同生育期的株高、分蘖数、叶面积指数和生物量等指标,成熟期测定产量、产量构成因子及秸秆和籽粒氮含量。【结果】与其他施氮量相比,麦季施氮210 kg/ha对后季直播水稻的株高、分蘖数、生物量、产量和氮肥利用效率均有明显影响,其中WN210RN90处理的各项指标均较高,整体表现较好。在麦稻季均施氮的情况下,系统周年产量表现为WN210RN180>WN105RN180>WN210RN90>WN105RN90,前3个处理的系统周年产量均在13.50 kg/ha以上;结合小麦产量来看,WN210RN180和WN210RN90处理(3.55 t/ha)高于WN105RN180处理(2.79 t/ha)。【结论】小麦—直播水稻轮作系统中水稻生长季应充分考虑前季小麦的氮肥后效,适当降低后季直播水稻的施氮量。综合考虑产量和氮肥利用效率,麦季210 kg/ha和稻季90 kg/ha的施氮组合(WN210RN90)为华中地区小麦—直播水稻轮作系统的最佳氮肥管理模式。     

不同库容量类型基因型水稻茎鞘非结构性碳水化合物积累转运特征

在大田条件下,以源于珍汕97×明恢63的重组自交系群体(127个家系)为材料,测定水稻茎鞘非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrat,NSC)含量和积累量(移栽后30d、抽穗期和成熟期)、叶面积、穗颈节间直径和维管束数量、产量等,采用聚类分析法将家系按库容量大小聚类,研究不同库容量类型水稻茎鞘NSC积累与转运特征。结果显示:家系间库容量存在较大的变异,变幅为289.4~945.4g/m2;按库容量从小到大依次可聚类为A、B、C、D、E和F共6种类型,平均库容量分别为388.0、575.3、667.3、728.4、793.4、887.2g/m2;抽穗期NSC含量和积累量均显著大于移栽后30d和成熟期。总体上,小库容量类型(类型A和B)移栽后30d NSC含量和积累量显著高于大库容量类型,相反在成熟期低于大库容量类型;在抽穗期,NSC含量在不同类型间变化不大,而大库容量类型茎鞘NSC积累量大于小库容量类型。大库容量家系穗颈节维管束多,但源库比(单位库容量的叶面积)较小;移栽后30d到抽穗期,不同库容量类型基因型间NSC含量的变化无差异,然而积累量的变化随着库容量的增加而显著增加;随着库容量的增加,NSC表观转运量显著增加,而茎鞘NSC对产量的表观贡献率呈先降低后增加的变化特点。大库容量类型茎鞘NSC对产量的表观贡献较高,这与其抽穗前茎鞘NSC积累量高、灌浆结实期NSC表观转运量大、茎维管束多、源库比小紧密相关。由于大库容量类型源库比率较小,采取增源(尤其是茎鞘中NSC的积累)的栽培措施利于大库容量基因型获得高产。     

不同种植方式水稻的产量和水分生产效率及对后茬小麦生长发育和产量的影响

通过田间试验,研究了旱播旱管(T1)、旱播水管(T2)、移栽水管(T3)三种水稻种植方式对水稻产量及水分生产效率及后茬小麦生长发育和产量的影响。结果表明,与T3相比,所有水稻品种在T1种植方式下产量均有所下降,平均降幅达10.3%,但节约灌溉用水73.4%,水分生产效率提高28.2%;T2的产量与T3差异不显著,但在总用水量及水分生产效率方面优于T3。T1种植方式的后茬小麦产量和地上部生物量最高,T2次之。     

氮肥对水稻节间和叶鞘非结构性碳水化合物积累转运特征的影响

以两优培九和扬稻6号为材料进行盆栽试验,研究低氮(N1)和高氮(N2)处理下水稻主茎上部3个节间和叶鞘非结构性碳水化合物(NSC)的积累转运特征及对氮肥用量的响应。结果表明:1)与N2处理相比,N1处理总体上显著促进灌浆早期两优培九倒2、倒3节间和叶鞘NSC的转运,对扬稻6号的影响差异不明显;N1处理显著增加了扬稻6号上部3个节间及叶鞘和两优培九倒3节间及叶鞘NSC表观转运量,也增加了两品种上部3个节间及叶鞘的NSC(总)表观贡献率。2)两个氮肥处理下,供试品种的叶鞘(两优培九倒3叶鞘除外)NSC转运量和表观贡献率大于节间。3)两优培九倒2、倒3节间及叶鞘NSC表观转运量和贡献率、上部3节间及叶鞘的NSC总转运量与总表观贡献率在两个氮肥处理下均高于扬稻6号。4)N1处理下,两优培九和扬稻6号倒2、倒3节间及叶鞘的转运量分别占总转运量的92%和75%,贡献率分别占91%和76%;而N2处理下两优培九倒2、倒3节间及叶鞘的转运量占90%,扬稻6号倒2、倒3节间则无输出。本研究表明水稻上部3个节间和叶鞘的NSC(总)转运量品种间存在差异,并受施氮量和节/叶位的影响。在水稻高产和减氮栽培中,通过选用适宜品种和优化氮肥管理,增加花前茎鞘NSC积累和花后NSC再分配,对提高水稻产量潜力和氮效率,特别是对花后逆境和减氮条件下产量稳定具有重要意义。     

不同氮效率基因型水稻植株氨挥发速率及其与氮效率的关系

植物组织中氮素气态挥发损失可能与其氮效率密切相关。探讨不同氮效率基因型水稻地上部NH₃挥发特征及其与氮效率的关系,可为氮高效基因型的筛选提供理论依据和技术指标。本试验采用4个氮浓度进行盆栽液培,以扬稻6号、BG34-8、武育粳3号和珍汕97B等4个水稻品种为材料,研究水稻NH₃挥发速率(ammonia volatilization rate, AVR)与氮利用效率的关系。结果表明,各基因型的AVR在各生育期的变化趋势不完全相同,扬稻6号和武育粳3号在幼穗分化期最高,分别为11.0和10.4 mg N h^-1 pot^-1,而BG34-8和珍汕97B的AVR在孕穗期最高,分别为22.5和23.4 mg N h^-1 pot^-1;对相同的基因型,随培养液中氮浓度的增加,植株的AVR增大,氮低效基因型珍汕97B和武育粳3号的增幅大于氮高效基因型扬稻6号和BG34-8;在培养液中氮浓度较高时(80 mg N L^-1)植株地上部AVR与氮素积累量、氮素籽粒生产效率、氮肥农学利用率和氮肥生理利用率呈显著或极显著负相关 (r= -0.6768**、-0.6158*、-0.6667**、-0.8353**)。综上所述,水稻植株的AVR存在基因型差异,氮高效基因型的AVR较低;在高氮浓度液培条件下,较低的AVR可作为氮高效材料筛选指标。     

甬优4949和超优1000在华中地区再生稻种植的氮肥运筹研究

【目的】研究不同氮肥运筹处理下,超优1000、甬优4949作再生稻种植时的产量、氮肥偏生产力以及再生力的表现,以期为超优1000和甬优4949引入再生稻系统提供理论依据。【方法】试验为裂区设计,主区为氮肥处理,共设置了6个不同的氮肥处理,分别为N_1(120_main150_ratoon)、N_2(120_main225_ratoon)、N_3(185_main150_ratoon)、N_4(185_main225_ratoon)、N_5(250_main150_ratoon)、N_6(250_main225_ratoon);品种为副区(甬优4949、超优1000,两优6326作为再生稻大面积种植的对照品种)。测定不同品种在不同氮肥运筹下株高、分蘖数、叶面积指数、地上部生物量、产量、产量构成因子和成熟籽粒氮含量。【结果】试验结果表明,在头季,两优6326、超优1000、甬优4949最高产量分别为9.16 t/hm^2、9.08 t/hm^2和11.15 t/hm^2,其对应的施氮量分别为185 kg/hm^2、120 kg/hm^2和185 kg/hm^2。三个品种在高施氮量下(225 kg/hm^2)的平均再生季产量分别为5.41 t/hm^2、4.98 t/hm^2、6.02 t/hm^2,在低施氮量下(150kg/hm^2)的平均再生季产量分别为5.78 t/hm^2、5.41 t/hm^2、6.49 t/hm^2。然而,三个品种在低氮处理下的氮肥偏生产力均显著高于高氮处理。综合产量和氮肥偏生产力,甬优4949的最优氮肥运筹应与两优6326保持一致(185_main150_ratoon),而超优1000在目前的产量水平下的头季施氮量低于两优6326(120 kg/hm^2),而再生季可与两优6326保持一致。【结论】甬优4949可在华中地区作再生稻种植并且氮肥运筹模式可与两优6326保持一致,而超优1000由于生育期太长,再生季不能完全成熟,不适合在华中地区作再生稻种植。