施肥模式对晚稻田杂草群落的影响

【目的】长期不合理施化肥对生态环境的影响已经引起学者和公众的关注,有机肥的施用越来越受到重视。揭示有机肥对农田杂草群落影响的机制、预测有机农业环境下杂草群落的演替趋势十分困难。本文对比研究不同施肥模式下农田杂草的群落特征,探索晚稻田杂草群落结构演变趋势,以期为现代农业中有机肥的合理施用和农田生物多样性保护提供科学依据。【方法】通过田间长期定位施肥试验,运用群落生态学方法研究了晚稻种植季五种施肥处理区杂草群落的结构特征及其生物多样性。在每个小区随机设置5个面积为0.25 m2的样方,记录各样方内杂草物种种类、每个种类杂草的数量,调查杂草的盖度与频度;测定稻谷理论产量;使用照度计测量地表与水稻冠层顶部的光照强度,计算光照透过率;测定耕作层土壤的有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量。计算杂草的重要值,采用物种丰富度(S)和Shannon-Wiener指数(H)测定杂草群落的生物多样性;以15个处理小区中的11种常见杂草的重要值构成原始数据矩阵,应用SPSS16.0软件进行主成分分析和典范对应分析。【结果】晚稻田不同施肥处理土壤养分以及光照透过率差异显著,施有机肥的处理晚稻稻谷产量高于CK与NPK纯化肥处理。CK处理区优势种为野荸荠-节节菜-异型莎草-鸭舌草,NPK处理区优势种为双穗雀稗,NPK5/5和NPK3/7处理区优势种为双穗雀稗-鸭舌草,NPK7/3处理区优势种为双穗雀稗-鸭舌草-稗。主成分分析结果表明15个施肥处理小区的杂草群落可以分为三大类:第一类是CK处理;第二类是NPK3/7处理;第三类是NPK、NPK5/5、NPK7/3三个处理。主成分Factor 1与有机质、碱解氮以及有效磷呈极显著负相关(P0.01),与光照透过率呈极显著正相关(P0.01)。典范对应分析结果显示,节节菜、野荸荠与牛毛毡比较适宜生长在CK处理区,双穗雀稗适宜在NPK7/3处理区生长,鸭舌草、陌上菜以及四叶萍适宜生长在NPK3/7处理区。有机肥处理区的物种丰富度与物种多样性指数处于NPK与CK之间,且随着有机肥比例的增加物种数增加。物种丰富度以及物种多样性指数与有机质、碱解氮以及有效磷呈极显著正的"U型"相关(P0.01),与速效钾呈显著负相关(P0.05),与群落光照条件呈极显著正相关(P0.01)。【结论】晚稻田杂草群落特征与土壤有机质、碱解氮、有效磷含量以及地表光照透过率关系密切。均衡施用有机和无机肥可以显著降低杂草群落的优势种数量,将杂草群落的优势种数量以及生物多样性维持在不施肥与纯施化肥处理区之间。因此,可以通过调整有机肥的施用量来调控农田杂草生长及群落特性,实现农田杂草的科学综合管理。综合考虑晚稻稻谷产量和杂草群落生物多样性状况,NPK3/7(化肥30%+有机肥70%)施肥模式既可以保证作物的优质高产,也可以较好地维持杂草群落的生物多样性。     

利用高密度 Bin 图谱定位水稻叶绿素含量 QTL

【目的】探索水稻叶绿素含量及其对氮肥响应的遗传机理,为氮高效、高光效的水稻品种培育提供新的标记区段。【方法】以珍汕 97× 明恢 63 重组自交系 RIL（F11）113 个家系为 QTL 分析的试验材料,在大田栽培条件下,以施氮量为主区、家系为裂区,设计低氮处理（不施氮肥）和正常氮处理（纯氮130、135 kg/hm2）,分别于水稻移栽后 30 d 测定 1.5 叶的 SPAD 值,于抽穗期测定剑叶的 SPAD 值。利用包含1 619 个 Bin 标记的高密度遗传图谱,使用 IciMapping V3.4 软件和完备区间作图法,定位控制水稻叶片叶绿素含量的 QTL。【结果】在两年、两个氮处理和两个发育时期共检测到 15 个调控叶片叶绿素含量的 QTL,分别分布在第 1、2、3、6、7、10、11 号染色体上。单一 QTL 贡献率为 1.21%~40.74%。通过物理位置比较,发现其中 6个 QTL 已经被克隆或与前人定位到的叶绿素含量相关位点在同一区间。其中,在第 6 染色体的 8.45~9.12 Mb 处定位到 1 个调控抽穗期剑叶叶绿素的位点,命名为 qHDCHL6-1,该位点在两年和两个氮处理下均被检测到,贡献率为 1.55%~28.01%。结合功能注释,共筛选到 4 个与叶绿素代谢密切相关的基因,分别为 LOC_Os06g15370（OsNPF3.1）、LOC_Os06g15420（OsAS2）、LOC_Os06g15620（GAST）和 LOC_Os06g15590,其中前 3 个基因已被鉴定克隆。【结论】共检测到 15 个控制水稻移栽后 30 d 和抽穗期叶片叶绿素含量的 QTL,鉴定了 1 个稳定表达的 QTL 位点 qHDCHL6-1,在该区间筛选到 4 个候选基因。     

长期有机–无机肥配施对农田杂草土壤种子库的影响

为揭示长期有机-无机肥配施处理下农田杂草土壤种子库的特征变化规律,本研究通过田间长期定位施肥模式试验,运用群落生态学方法研究了小麦-大豆轮作制度下大豆种植季7种施肥处理区杂草土壤种子库的结构及其生物多样性特征。结果表明,土壤样品中共检出杂草种子16种,隶属于10科; 土壤种子库总密度分布在15995~106300 grain/m2范围。长期有机-无机肥配施处理区的杂草土壤种子库优势物种组成较为简单,优势种为12种,配施麦秸处理区主要以栗米草为主,配施粪肥处理区主要以水苋菜为主; 土壤种子库的密度显著降低至15995~41900 grain/m2范围; 物种丰富度降低至7.67~9.33范围,并且将物种多样性和均匀度指数维持在休闲与纯化肥处理区之间（1.5~2.0和0.6~0.8）。长期配施麦秸、 粪肥均显著影响土壤杂草土壤种子库的结构特征,且麦秸与粪肥品种间差异的影响大于麦秸施用量差异的影响。因此,本研究认为有机-无机肥配施既有利于作物的优质高产,也可以通过调整有机肥种类以及与施用量来调控杂草土壤种子库,实现经济效益和生态效益的双赢。     

不同氮肥运筹下低桩机收再生稻的产量和经济效益

机收再生稻是一种省工节本的水稻高效栽培模式。为探索华南地区低桩机收再生稻高产高效施肥方式,以黄华占和深优9516为材料,设置再生稻促芽肥、促苗肥、穗肥3个施肥因素,每个因素设不施氮和施氮60 kg/hm22个水平,研究了不同氮肥运筹对再生稻产量及其构成、稻米品质和经济效益的影响。结果表明,不同处理间再生稻产量差异显著。黄华占和深优9516再生稻产量分别为3.68~5.43 t/hm2和2.38~3.97 t/hm2,均以T8处理(促芽肥、促苗肥、穗肥都施用)的产量最高,其次是T4处理(只施用促苗肥和穗肥),而以T5处理(单施促芽肥)最低,T8处理与T4处理产量差异不显著;再生稻产量与单位面积有效穗数、库容量和总生物量呈显著正相关,促苗肥和穗肥均能显著提高这3个产量相关参数,而促芽肥的作用较小;与常规晚稻生产相比,再生稻生产可节本8 916~10 268元/hm2、增收1 583~5 046元/hm2。在头季稻施用穗粒肥的情况下,华南地区低桩机收再生稻不必施促芽肥,而只要在头季稻收后施用促苗肥和穗肥即可。     

不同肥料对华南双季稻产量及氮肥利用效率的影响

肥料种类和施肥方式会影响水稻产量和养分吸收利用效率。本文研究了等氮条件下不同肥料对华南双季稻产量及其构成因子、物质转运和氮肥利用效率的影响。结果表明,与施控释肥(N、P、K含量分别为25%、6%和19%)处理相比,施传统复合肥(N、P、K含量均为15%)和快美复混肥(N、P、K含量分别为24%、7%和19%)的处理,水稻抽穗期叶片SPAD值显著增加,穗部干物质累积量、穗部干物质累积速率和库容量分别增加2.7%~17.1%、1.6%~17.1%和5.4%~11.0%;水稻总吸氮量、氮肥利用率、氮肥农学利用效率、氮肥偏生产力分别增加9.4%~38.2%、26.6%~102.4%、19.3%~76.7%和4.5%~15.1%。在本试验条件下,快美复混肥是提高华南双季稻产量、氮肥利用效率的优势肥源。     

南方低甲烷排放的高产水稻品种筛选与评价

为综合评价高产和低甲烷(CH4)排放兼具的水稻品种,应对我国粮食安全和环境保护问题,于2013年晚季和2014年早季,以南方稻区50个代表品种为供试材料,在盆栽条件下采用静态箱-气相色谱法测定品种的CH4排放通量,并对生育期的CH4排放量、稻谷产量及植株农艺性状进行了综合评价。结果表明,早、晚季供试品种间的CH4排放量和产量均存在显著差异。早季全生育期的CH4排放量在7.37～21.10 g·m-2之间,晚季分蘖期至幼穗分化期的CH4排放量在1.37～13.97 g·m-2之间;早季产量在0.40～0.65kg·m-2之间,晚季在0.59～0.87 kg·m-2之间。根据系统聚类法的分析结果,将供试品种划分成具有不同CH4排放量和产量水平的类型,从中筛选出了适合推广应用的CH4低排高产、中排高产和低排中产品种,如黄华占、五优308、丰华占、特三矮、茉莉占选、广超丝苗、珍桂矮、广恢998和七桂早25等。其中,恢复系广恢998组配品种、黄华占和五优308已在我国南方稻区大面积推广应用。相关分析结果表明,株高、叶面积指数与CH4排放通量呈显著正相关,这2个性状可作为高产低CH4排放水稻新品种选育的辅助筛选指标。此外,稻谷产量与CH4排放量无显著相关。研究结果为培育高产与低CH4排放兼具的新品种提供了亲本材料和理论依据。     

拔节期光强对水稻抗倒伏能力的影响及机理

【目的】探讨拔节期光强对水稻Oryza sativa L.抗倒伏能力的影响。【方法】通过人工气候箱光强控制试验,在基部第1、第2、第3节间伸长期及第1~3节间伸长期进行不同光强处理,测定水稻茎秆倒伏指数和基部节间的形态和材料力学性状。【结果】倒伏指数随着光强增加显著下降。在第1~3节间伸长期连续用中、高光强处理,茎秆倒伏指数比低光强处理降低34.8%~73.9%。倒伏指数与节间长度呈极显著正相关,与节间粗度、茎壁厚度和节间充实度呈显著负相关。第2节间伸长期是茎秆抗倒伏能力对光强反应最敏感的时期。光强对水稻抗倒伏能力的影响有累积效应。第1~3节间伸长期连续处理条件下,倒伏指数和多数形态、材料力学性状的变异系数高于单个节间伸长期处理。【结论】节间长度、茎壁厚度和节间充实度是影响茎秆抗倒伏性的关键因子。光强改变了节间长度、单位体积节间干质量和茎壁厚度等形态特性,进而影响茎秆抗折力和弯曲力矩等材料力学性状,最终影响水稻抗倒伏能力。     

施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其形态和力学机理

【目的】研究施氮对水稻茎秆抗倒伏能力的影响及其与茎秆形态性状和力学性状的关系及其作用机理,为水稻抗倒高产栽培调控提供依据。【方法】以常规籼稻银晶软占为材料,设置4个氮水平,进行大田试验,研究施氮对水稻茎秆基部节间形态和力学性状的影响及其与倒伏指数的关系。【结果】施氮影响水稻茎秆的形态和力学性状。随着施氮量的增加,株高增加,重心上移,基部节间长度增加,节间充实度下降,抗折力和弹性模量减小,茎秆倒伏指数增加,抗倒伏能力下降。倒伏指数与株高、重心高度及基部节间长度呈正相关,而与基部节间充实度、抗折力及弹性模量呈负相关,且相关系数大多达到显著或极显著水平。倒伏指数与单位面积有效穗数和每穗总粒数呈显著或极显著正相关,而与结实率和千粒重呈负相关趋势。【结论】株高、重心高度、基部节间长度和基部节间充实度等形态性状,以及弯曲力矩、抗折力等力学性状,是影响水稻茎秆抗倒伏能力的主要因素。     

氮肥减量后移对华南双季稻产量和氮肥利用率的影响

【目的】通过氮肥减量和后移提高水稻的产量和氮肥利用率。【方法】2014 年早季、晚季,设置 不施氮肥（T1）、习惯施肥法（对照,T2）和 2 个氮肥减量后移处理〔三控施肥法（T3）、氮肥重度后移（T4）〕 共 4 个处理,测定水稻群体动态、物质生产、产量和氮肥吸收利用等指标。【结果】与 T2 处理相比,早季 T3、 T4 处理稻谷产量分别增加 8.8% 和 12.0%,晚季分别增加 12.7% 和 18.4%。早晚两季,T3、T4 处理总吸氮量、 氮肥吸收利用率、农学利用率和氮肥偏肥生产力均较 T2 处理显著提高。T3、T4 处理水稻生长和氮素吸收在穗 分化前比 T2 处理缓慢,此后则大幅加快。T3、T4 处理分蘖成穗率较 T2 处理分别提高 5.5~6.8、18.3~19.4 个百 分点。与 T2 处理相比,抽穗期 T3、T4 处理叶面积指数分别增加 11.5% 和 35.4%,叶片含氮量分别提高 27.7% 和 50.8%;早季库容分别扩大 12.7% 和 19.4%,晚季库容分别扩大 18.3% 和 47.6%。与 T3 处理相比,T4 处理产 量早季、晚季分别增加 3.0% 和 5.0%,分蘖成穗率分别提高 11.5、13.9 个百分点,抽穗期叶面积指数和叶片含 氮量分别增加 21.5% 和 18.1%,库容分别扩大 6.0% 和 24.8%,但结实率和千粒质量都下降,氮肥农学利用率分 别提高 8.0% 和 26.0%。【结论】氮肥减量后移使水稻源和库显著扩大,产量和氮肥利用率显著提高。