大穗型籼稻品种根系性状的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定干物重(包括根系)、根系性状和根系活性、产量及其构成因素等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按单穗重从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种根系的基本特点。结果表明,供试品种间单穗重的差异很大(两年分别相差493%和764%),A、B、C、D、E、F类品种的平均单穗重,2001年分别为0.99、1.56、2.00、2.54、3.16、4.08 g,2002年分别为0.82、1.38、1.80、2.38、3.04、4.29 g。大穗型品种每株不定根总长、每株根干重、每株根系总吸收面积显著大于小穗型品种。大穗型品种每穗根数、每穗根重、每穗根长、每穗根系总吸收面积、每穗根系活跃吸收面积、每穗根系活性显著优于小穗型品种。多元回归分析表明,显著影响单穗重的主要根系性状是每穗根长、每穗根重、抽穗期冠根比、每穗根系总活力,决定系数为0.620~0.639。随着每穗根长、每穗根重、抽穗期冠根比、每穗根系总活力提高单穗重显著增加。     

水稻主要根系性状对施氮时期反应的品种间差异

以日本晴、武运粳8号、扬稻6号、汕优63为供试材料,设计不施肥、基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥等4个不同氮肥施用时期的处理,研究水稻抽穗期主要根系性状对施氮时期反应的品种间差异及其对产量的影响.结果表明:(1)不同穗型品种根系性状差异明显,小穗型品种在每株不定根数、每株不定根总长上具有优势,大穗型品种在每株根干重、     

江苏中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系

以江苏省近60年来各阶段具有代表性的13个中熟籼稻品种(含杂交稻组合)为材料,依据品种种植年代结合株型特点将其分为早期高秆(ET)、矮秆(DC)、半矮秆 (SDC)和超级稻(SR) 4个类型,研究了中籼水稻品种演进过程中根系形态生理性状的变化及其与产量的关系。结果表明,在各主要生育期,根干重、根重密度、根长、根长密度和根直径随品种演进增加或显著增加。自抽穗期,地上部干物重随品种演进显著增加。在分蘖中期和穗分化始期,超级稻品种的根冠比显著大于其他类型品种,在生育进程中,各类型间无显著差异。在分蘖中期,随品种演进,比根长显著降低,但在生育进程中,各类型间无显著差异。在生长早期和中期,根系氧化力、叶片光合速率、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积以及根系伤流液中细胞分裂素(玉米素+玉米素核苷)浓度随品种演进增加或显著增加。随着品种演进产量逐步提高,其原因主要是每穗粒数的增多导致总颖花量的增加。回归分析表明,根干重、根长、根直径、根系氧化力、根系总吸收表面积和根系活跃吸收表面积与产量呈极显著线性正相关关系。说明改善的根系和地上部的生长,促进了现代品种特别是超级稻品种产量的提高。     

籼、粳超级稻品种根系形态及若干生理特征的差异

为阐明籼、粳超级稻根系干物质积累与分布特征和主要形态生理性状指标的差异及其与产量形成的关系,以当地主体且具有代表性的2个超级杂交籼稻组合和2个常规粳型超级稻品种为试验材料,对麦稻两熟制条件下籼、粳超级稻单茎和群体根干重、总根长、根数、根体积、根系吸收面积、发根力、抽穗后根系伤流强度及根冠比、每条根长、根直径、根密度、颖花根流量、抽穗期根系在土层中的分布和产量构成等方面进行了系统的比较研究。结果表明：(1)整个生育期,粳稻的根冠比、每条根长、发根数、发根体积、发根干重及颖花根流量、穗数、群体颖花量、结实率和实收产量均高于籼稻,而根直径、每穗粒数和千粒重低于籼稻,其中根冠比、每条根长、颖花根流量、穗数、每穗粒数、结实率和实收产量差异达显著或极显著水平;(2)粳稻抽穗前(含抽穗期)单茎根干重、总根长、根数、根体积和根系总吸收表面积及根密度均低于籼稻,但差异不显著,而成熟期这6个指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(3)粳稻拔节前单茎活跃吸收表面积和活跃吸收表面积比均小于籼稻,而拔节后(含拔节期)两者差异趋势与之相反,差异显著或极显著;(4)除拔节期群体根干重、拔节期和抽穗期群体根数外,其他群体形态生理特征指标粳稻均显著或极显著高于籼稻;(5)无论是单茎还是群体,粳稻抽穗后0~35 d根系伤流量均显著或极显著高于籼稻;(6)粳稻0~10 cm土层根系干重所占比例极显著低于籼稻,10 cm以下土层根系干重占根系总干重的比例极显著高于籼稻,粳稻扎根更深,进一步强化了植株抗倒防早衰能力。与超级杂交籼稻相比,常规粳型超级稻抽穗后根系生长优势不断加大,特别是群体生长优势,成熟期粳稻所有根系形态生理特征指标均优于籼稻,是粳稻高产形成的重要原因和保障。     

不同穗型常规籼稻品种氮素吸收利用的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定干物质重(包括根系)、产量及其构成因素、氮素含量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按单穗重从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种氮素吸收利用的基本特点。结果表明,(1)供试品种单穗重差异较大,适当增加穗重有利于水稻品种产量的提高;(2)不同穗型水稻品种植株含氮率差异较小,大穗型水稻品种抽穗期、结实期、成熟期群体氮素累积量和个体(单穗)氮素累积量均显著大于小穗型品种,个体(单穗)吸氮量特别是抽穗前单穗吸氮量大,是大穗型品种主要生育阶段群体氮素累积量显著大于小穗型品种的重要因素;(3)中等偏大穗型的水稻品种氮素收获指数、氮素籽粒生产效率较高;(4)大穗型水稻品种播种到抽穗天数、全生育期天数较长;(5)氮素累积量、氮素籽粒生产效率均是影响穗重的重要因素,但氮素累积量作用较大;(6)吸氮强度尤其是个体(单穗)吸氮强度是不同穗型水稻品种群体与个体(单穗)氮素累积量差异的主要因素。     

不同类型水稻品种间根系性状的差异

在群体水培条件下, 选用包括常规籼稻、常规粳稻、广亲和品种、三系杂交籼稻、杂交粳稻、两系法杂交稻在内的92个水稻品种(组合), 研究不同类型水稻品种间每株不定根数、每株根干重、每株不定根总长度、每条不定根长、最长根长、每条不定根粗、每条不定根重、单位长度不定根重、单位干重根系活性、每株根系活性、根系吸收总面     

水稻根际含氧量对根系生长的影响

以多个水稻品种为材料, 采用营养液培养试验, 通过气泵增加水稻根际的含氧量, 研究水稻根际含氧量与根系生长的关系。结果表明, 在水稻生长过程中, 抽穗期根系吸收氧气的能力最强, 需氧量最大。根际含氧量对水稻根系形态与分布有影响, 增氧显著增加根长, 提高根系自根基到根尖10~20 cm、＞20 cm部分所占的生物量比例, 同时减少根数; 而在缺氧环境下生长的水稻根数增多, 根长缩短。氧溶量对水稻根系活力的影响存在品种间差异, 提高水稻根际的氧溶量, 杂交稻汕优63和国稻1号齐穗期根系的活跃吸收面积和根系活力显著增加; 根系活力较高的常规籼稻湘早籼11和甬粳18在充氧处理中的根系活力也明显提高, 但根际氧含量的增加对根系活力较低的水稻品种湘早籼24和春江06的根系活力并无明显作用; 缺氧环境下生长的水稻根系的活力降低。     

籼稻品种的氮素累积量与根系性状的关系

2001和2002年,在群体水培条件下,分别以国内外不同年代育成的籼稻代表品种88个和122个为材料,测定植株的干物重、全氮含量以及13个有关根系性状,采用组内最小平方和的动态聚类方法对供试籼稻品种成熟期的氮素累积量进行聚类,分析不同氮素累积量类型籼稻品种根系有关性状的差异以及影响籼稻品种氮素累积量的主要根系性状。结果表明：(1) 供试籼稻品种成熟期氮素累积量差异很大,2001年A、B、C、D、E、F类籼稻品种的氮素累积量分别为10.40、13.47、16.17、18.50、20.72、25.13 g·m^-2,2002年分别为8.53、12.44、15.80、19.87、25.15、33.31 g·m^-2,类型间的差异均达显著水平;（2）全生育期天数和每日氮素吸收量对品种成熟期氮素累积量均有显著影响（R² = 0.960～0.996）,并且后者显著大于前者;（3）成熟期氮素累积量与单株不定根数、单株根干重、单株不定根总长、单株根系总吸收面积、单株根系活跃吸收面积、单株根系α-NA氧化量等全株根系性状关系密切,与单条不定根长、单条不定根粗、单条不定根重等单条不定根性状和单位干重根系总吸收面积、单位干重根系活跃吸收面积等单位干重根系活性指标关系不密切;（4）多元逐步回归分析表明,单株根干重、冠根比、单株不定根数和单株不定根总长是影响籼稻品种氮素累积量的主要根系性状（R²=0.429～0.591）。     

超级稻协优9308衍生群体根系与地上部重要农艺性状的相关性研究

利用超级稻协优9308重组自交系及其双回交群体,结合水面无土栽培技术和大田栽培,获得水稻地上部分蘖数、抽穗期和单株产量等10个性状和根长、总根长和根干重等7个根系性状数据,采用DPS统计软件分析XBR、RIL和ZHR群体这些性状相关性。结果表明,这些性状双亲间表现出显著或极显著的遗传差异,且在3个群体中都呈连续分布和双向超亲分离。根长分别与总根长、根表面积、根干重等5个性状极显著正相关,根直径与其他6个根系性状不显著相关。抽穗期、株高和单株产量等6个性状分别与根长、总根长和根干重等6个性状呈极显著正相关,但分蘖数、穗数、结实率、百粒重等4个性状与根系呈不显著相关,10个地上部农艺性状均与根直径不显著相关。这些结果为水稻根系遗传与育种提供了有价值的信息。本文还对利用地上部农艺性状间接选择强根系超级稻的育种策略进行了探讨。     

水稻植株甲烷传输能力与根系特性的相关性分析

为了探明影响水稻植株甲烷传输的关键根系特性,以推广面积较大的水稻品种为研究对象,在水培条件下研究不同品种水稻根系指标与甲烷传输能力的相关性。结果表明,与早稻甲烷传输能力呈极显著、显著正相关关系的根系指标分别是根系比表面积、根系活跃吸收面积,即早稻甲烷传输能力与水稻根系活力有显著正相关关系;与早稻甲烷传输能力呈极显著、显著负相关关系的根系指标分别是根重、最长根长。因此,根系活力较低、根重较大的早稻品种植株可能具有较弱的甲烷传输能力。     

华南主栽高产籼稻根系形态特征及其与产量构成的关系

为探明不同类型高产籼稻的根系形态特征差异及其与产量的关系,以7个目前在华南地区大面积推广应用的主导品种(组合)合美占、桂农占、玉香油占、粤晶丝苗2号、五优308、天优998、天优122为材料,在2010-2011年进行两年盆栽试验,分别考查分蘖盛期、抽穗期及成熟期的单株、单茎及单条不定根形态性状,利用WinRhizo根系分析系统分析抽穗期的根系分枝特征,并计算根系形态特征与产量的相关性。结果表明: (1)杂交籼稻组合各生育时期的单株根数、单株根长、单茎根长及单条根长均显著大于常规籼稻品种;单株和单茎的根体积与干重差异不明显;常规稻单条根质量则普遍高于杂交稻。(2)抽穗期不同级别根的表面积和体积均为不定根>粗分枝根>细分枝根,杂交稻不同级别根的总长度为粗分枝根>不定根>细分枝根,常规稻则为不定根>粗分枝根>细分枝根;杂交稻的分枝根总长度及粗分枝根和细分枝根的长度、表面积、体积都显著大于常规稻;常规稻的平均根直径则显著大于杂交稻。(3)杂交稻与常规稻根系特征的主要差异是单株根数和长度的差异,分蘖数和单条根长度的差异是两者根系特征差异的重要原因。(4)单株不定根数、不定根总长、根干重等12个根系性状分别与产量显著或极显著正相关;单株不定根数和分枝根总表面积分别是影响产量的主要因素。这些结果为水稻根系遗传改良和超高产育种及栽培提供了参考。     

稻草还田对免耕水稻根系生长及空间分布的影响

研究了稻草还田对免耕抛秧水稻立苗期根系生长及成熟期根系空间分布的影响。结果表明,稻草还田显著或极显著提高了立苗期免耕水稻根冠比、单株根生物量、总根数、白根数、单条根长、根毛区长、一次分枝、二次分枝根数量、根系活力和超氧化物歧化酶(SOD)活性,对根系的伸长、生长起到明显的促进作用。稻草还田明显提高了水稻产量及免耕抛秧水稻0~10cm土层根系干重和根系体积,6t/hm²稻草还田量比对照0~10cm土层根系干重和根系体积分别高29.85%、41.62%,产量提高11.18%,差异均达显著水平。     

氮素籽粒生产效率不同的籼稻品种物质生产和分配的基本特点

在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的籼稻代表品种（2001年为88个、2002年为122个）为材料,于抽穗期和成熟期测定根、茎鞘、绿叶、黄叶和穗等器官的干物重及不同器官的氮素含量,采用组内最小平方和动态聚类方法对供试品种的氮素籽粒生产效率(NUEg)进行聚类,研究不同NUEg类型籼稻品种干物质生产与分配的特点。结果表明,（1）供试籼稻品种间NUEg的差异很大,A、B、C、D、E、F类籼稻品种的平均NUEg 2001年分别为20.51、31.04、35.64、39.46、43.55、50.92 g g^-1,2002年分别为24.33、31.61、35.83、39.06、43.51、50.00 g·g^-1;（2）不同NUEg类型籼稻品种间生物产量差异不大,但高NUEg类型籼稻品种抽穗期干物质积累量较小,抽穗后干物质生产量大且占生物产量的比例高;（3）不同NUEg类型籼稻品种间抽穗期的根干重和茎鞘干重占全株干重的比例差异不大,但NUEg水平越高的籼稻品种,其成熟期的根重和茎鞘重占全株干重的比例越小;（4）NUEg水平越高的籼稻品种,其抽穗期和成熟期的叶片干重占全株干重的比例越小,穗干重占全株干重的比例越大。     

FACE对武香粳14根系活性影响的研究

利用我国惟一的农田开放式空气CO₂浓度增高(Free-air CO₂ enrichment-FACE)研究平台,研究大气CO₂浓度比对照（现大气CO₂浓度）高200 μmol·mol^-1的FACE处理对水稻品种武香粳14根系活性的影响。结果表明：(1)FACE处理使水稻单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积的最大值比对照提早10 d左右,移栽后18 d及其以后不同生育时期的单位干重根系的总吸收面积、活跃吸收面积、α-萘胺氧化量等根系活性指标均显著或极显著低于对照,但FACE处理对每穴根系活性的影响相对较小;(2)移栽后28 d及其以后不同生育时期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积、根干重与单位干重根系的活性关系密切,根量越大单位干重根系的活性越低;(3)不同生育时期的植株含氮率与单位干重根系的活性多呈正相关,植株碳氮比与单位干重根系的活性多呈负相关。笔者认为,FACE处理水稻生育前期根系生长量大、植株含氮率低、碳氮比高等可能是造成其单位干重根系活性显著低于对照的重要原因。     

不同库容量类型籼稻品种源库相关参数的基本特点

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年为88个、2002年为122个)为材料,测定叶面积、干物质重(包括根系)、产量及其构成因素、氮素含量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按库容量从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种源、库主要性状的基本特点。结果表明：(1)供试品种间库容量的差异很大(426%和817%)。A、B、C、D、E、F类品种的平均库容量,2001年分别为426.37、642.53、770.96、903.73、1 064.32、1 213.90 g m^-2,2002年分别为359.36、574.11、764.98、962.43、1 200.11、1 455.59 g m^-2;(2)大库容量品种全生育期天数、每日形成的库容量较大,库容量显著受到全生育期天数、每日形成库容量的影响,后者对库容量的作用大于前者对库容量的作用;(3)大库容量类型品种抽穗期叶面积、成熟期叶面积、抽穗期绿叶重、成熟期绿叶重、比叶重较大,但结实期叶面积下降比例小;(4)大库容量类型品种结实期净同化率、单位叶面积籽粒产量、单位叶面积库容量、单位干物质库容量、单位氮素库容量大于小库容量类型品种;（5）多元逐步回归分析表明,抽穗期绿叶重、单位叶面积库容量、单位氮素库容量、单位干物质库容量、净同化率、比叶重是影响库容量的主要源库性状(R²= 0.953~0.963)。通径分析表明,抽穗期绿叶重、单位叶面积库容量对库容量的作用要显著大于单位氮素库容量、单位干物质库容量、净同化率、比叶重等对库容量的作用。     

玉米自交系幼苗生物量积累及根系形态对两种氮素水平的反应及聚类分析

为探讨低氮胁迫对玉米自交系幼苗生物量和根系形态的影响,以35份玉米自交系为材料,测定了两个氮素水平处理后14d玉米幼苗的单株干重、地上部干重、根干重、根冠比、总根长、根表面积、根体积、根平均直径、侧根数和初生根长。结果表明,低氮胁迫下玉米幼苗根干重、根冠比、根总表面积、根体积、侧根数、根平均直径和初生根长显著增加,地上部干重和单株干重显著减小,而总根长没有明显变化。通过主成分分析和聚类分析发现,同一氮素水平下,玉米幼苗各性状的综合表现存在基因型差异,且在正常氮素和低氮条件下均可以分为6组。低氮处理后,选取的9个自交系地上部氮素积累量均显著降低,PH4CV、B73和XY4的根系氮素积累量显著增加,其余6个自交系显著降低。此外,只有XY4的氮素吸收和利用效率均较高。综合分析表明,XY4是低氮高效型玉米自交系。