基于Richards扩展方程提取水稻灌浆结实光温特性参数

以籼型两系杂交稻陵两优268和两优培九为材料,进行了为期两年(2012-2013)的大田分期播种试验,每年分7期播种,旨在研究水稻灌浆期光温要素对籽粒灌浆结实的影响,并提取与此有关的光温特性参数。因此,以Richards方程拟合观测数据得到的平均灌浆速率为纽带,通过引入光温订正方程,建立Richards扩展方程。结合全局优化算法SCE-UA (Shuffled Complex Evolution Algorithm),优化方程参数,估算2个品种灌浆结实的光温特征参数和响应曲线。结果显示,光照主要通过影响籽粒最终重量而间接作用于平均灌浆速率,温度则通过影响灌浆进程的快慢作用于平均灌浆速率。陵两优268灌浆结实期的光照阈值(R₀)、最低(T_min)、最高(T_max)和最适温度(T_op)分别为18.94 MJ m^-2 d^-1、6.81℃、30.28℃和33.29℃; 两优培九上述参数分别为21.71 MJ m^-2 d^-1、6.10℃、24.16℃和33.74℃。形成的光照和温度响应曲线,能够较好地反映两品种平均灌浆速率对光温条件的响应差异,其中陵两优268平均灌浆速率表现为“温度敏感型”,而两优培九表现为“光照敏感型”。本文运用数学模型方法定量分析和比较了光温要素对有效灌浆期内平均灌浆速率的影响,其方法和结论为建立相应的农业气象指标,评估气候资源对水稻产量的影响提供了重要参考依据。     

春玉米叶面积系数动态特征的密度效应

为进一步明确春玉米不同密度群体叶面积系数(LAI)特征参数的密度效应,以吉单209和郑单958为材料,于2005年和2006年在东北春玉米区(吉林)分别设置4.5~10.5万株 hm^-2 5个密度和3.0~12.0万株 hm^-2 7个密度处理试验,应用作物高产群体相对LAI动态普适模型方程y= (a+bx)/(1+cx+dx²)模拟分析不同密度对LAI动态特征参数的影响。结果表明,春玉米群体最大LAI在3.0~12.0万株hm^-2范围内随密度增加呈近似直线增大趋势,而最大LAI出现的时间随密度增加而提早;将LAI数据相对化处理后,不同密度群体的LAI差异在最大LAI之后较之前表现明显,高密度群体较低密群体LAI衰减迅速。全生育期平均LAI随密度增加呈显著线性增大趋势,而平均LAI与最大LAI的比率则随密度增加呈显著线性减小趋势。密度对模拟方程各参数均有不同程度的影响,相邻密度差异不明显,间隔3.0万株 hm^-2的差异显著;不同参数变化趋势不同,其中参数a接近“0”,受密度影响不大;b、c均随密度的增加而减小,d随密度的增加而增大。全生育期群体LAI变化速率呈“N”形变化趋势,且与群体LAI变化及生育期对应,高密度群体LAI增加及衰减的速率均大于低密度群体,拔节期和大喇叭口期为密度响应敏感期。由此可见,密度对春玉米全生育群体LAI动态具有调节作用,尤其群体LAI变化速率、最大LAI及其到达的时间、平均LAI及其与最大LAI的比率等重要特征参数对密度响应较为敏感,可作为对春玉米群体密度调控的参考指标。     

橡胶树光合与干物质积累模拟模型研究

基于单叶光合速率的光响应模型和冠层光的分布规律,通过积分形式,构建了橡胶树冠层光合作用模拟模型。模型充分量化了光通量密度、温度、叶面积指数、单叶最大光合速率、光合作用特征参数、消光系数、群体反射率等因子对橡胶树冠层光合速率的影响。在分别确定了叶片和木质器官与环境因子作用关系的基础上,构建了橡胶树的群体呼吸作用模型。在橡胶树冠层的光合作用模型和群体呼吸作用模型的基础上,整合成橡胶树干物质积累模拟模型。模型经初步检验,结果表明模拟值与观测值吻合度较好,模型不仅具有较强的机理性而且具有较高的预测性和实用性。     

春玉米叶面积系数动态特征的密度效应

为进一步明确春玉米不同密度群体叶面积系数(LAI)特征参数的密度效应,以吉单209和郑单958为材料,于2005年和2006年在东北春玉米区(吉林)分别设置4.5~10.5万株 hm^-2 5个密度和3.0~12.0万株 hm^-2 7个密度处理试验,应用作物高产群体相对LAI动态普适模型方程y= (a+bx)/(1+cx+dx²)模拟分析不同密度对LAI动态特征参数的影响。结果表明,春玉米群体最大LAI在3.0~12.0万株hm^-2范围内随密度增加呈近似直线增大趋势,而最大LAI出现的时间随密度增加而提早;将LAI数据相对化处理后,不同密度群体的LAI差异在最大LAI之后较之前表现明显,高密度群体较低密群体LAI衰减迅速。全生育期平均LAI随密度增加呈显著线性增大趋势,而平均LAI与最大LAI的比率则随密度增加呈显著线性减小趋势。密度对模拟方程各参数均有不同程度的影响,相邻密度差异不明显,间隔3.0万株 hm^-2的差异显著;不同参数变化趋势不同,其中参数a接近“0”,受密度影响不大;b、c均随密度的增加而减小,d随密度的增加而增大。全生育期群体LAI变化速率呈“N”形变化趋势,且与群体LAI变化及生育期对应,高密度群体LAI增加及衰减的速率均大于低密度群体,拔节期和大喇叭口期为密度响应敏感期。由此可见,密度对春玉米全生育群体LAI动态具有调节作用,尤其群体LAI变化速率、最大LAI及其到达的时间、平均LAI及其与最大LAI的比率等重要特征参数对密度响应较为敏感,可作为对春玉米群体密度调控的参考指标。     

冬小麦不同茎蘖生产力对立体匀播技术的响应

为了明确小麦立体匀播技术对茎蘖生产力的影响,完善小麦立体匀播技术提高小麦生产力的理论,以多穗型品种藁优2018为试验材料,采用立体匀播和常规条播2种播种方式,探讨了立体匀播对茎蘖叶片光合速率、子粒灌浆特性、生物产量、子粒产量和收获指数的影响。结果表明,与常规条播相比,立体匀播处理的主茎千粒重与之相等;第一子蘖（1蘖）旗叶灌浆期的净光合速率（P_n）提高了0.3%,达到最大灌浆速率的时间、缓慢增长期、指数增长期、增长滞缓期分别延长了0.12、0.12、0.11、0.12d,千粒重和单穗粒重分别增加了0.5和0.03g;第二子蘖（2蘖）P_n提高了8.0%,并且随着灌浆期推进其下降幅度减缓,最大灌浆速率、平均灌浆速率、千粒重分别提高了2.0%、1.8%、2.3g,成熟期单株生物产量、单穗粒重和收获指数分别增加了0.3g、0.11g和0.02。综合以上结果得出,立体匀播处理在保持主茎粒重不降低的同时,提高了1蘖P_n,延长了灌浆持续期,进而提高了粒重;提高了2蘖的P_n和子粒灌浆速率,进而提高了粒重;并且缩小了1蘖、2蘖与主茎粒重之间的差异,提高了茎蘖群体的整齐度,进而提高了单株和群体生产力。     

作物模型中单叶最大光合作用速率的温度响应修订

作物的光合作用对温度变化敏感, 其温度依存性随品种、生长环境的变化而改变。基于光效率模型的作物生长模型, 在应用中很少对光合作用的温度影响参数值进行订正, 且在全生育期使用相同的参数值, 难免会增加干物质模拟的误差。为此, 本文以ORYZA2000模型为例, 提出了一种修订光合作用温度影响参数值的方法。为确定方法的有效性, 结合2012年和2013年水稻品种两优培九的温度梯度控制实验, 首先利用抽穗开花期光合作用观测曲线提取了不同温度水平的光合作用参数值, 然后结合Arrhenius方程和Peaked方程建立了温度敏感性参数的温度影响方程。将这些方程代入机理性光合作用模型, 模拟了单叶最大光合作用速率与温度的曲线关系。最后, 以归一化后的曲线关系修订作物模型参数值, 并利用两年地上部分生物量(WAGT)观测值对其验证。结果显示, 两优培九单叶最大总光合作用速率随温度的变化关系不同于ORYZA2000的默认设置, 修订后的最适温度为38~40°C, 高于默认值。在10~20°C的低温段, 修订后的温度影响系数低于默认值。从WAGT模拟值的相对误差看, 修订后较修订前平均降低约3.3%。本研究为改进干物质模拟精度和分析不同品种光合作用的温度依存性提供了重要参考。     

不同栽插密度下嘉糯Ⅰ优721的分蘖动态及成穗规律

以三系杂交糯稻嘉糯Ⅰ优721为试验材料,研究了不同栽插密度下的分蘖动态变化及成穗规律,分析了穗粒结构特点及其对水稻产量的影响,结果表明,栽插密度为22.5万穴/hm~2时最高茎蘖数适宜,成穗率最高,较好地协调个体和群体之间的关系,能充分发挥该品种的高产潜力。     

开阳县水稻超高产栽培技术研究初报

通过超高产杂交水稻品种、种植密度、氮肥施肥比正交试验及试验结果分析表明：品种选择是因影响产量的主要因子,种植密度是次要因子,氮肥施肥量没有显明的影响;开阳县杂交水稻超高产栽培技术组合是选择杂交水稻品种中优9801,种植密度1.3万窝/667 m2（双株种植）,氮肥基蘖肥与穗肥施肥量比为基蘖肥40%、穗肥60%为最好。     

不同栽培密度和氮肥施用量对Q优6号生育特性及群体特点研究

以超级稻Q优6号为材料,研究2个氮肥施用量和4个栽培密度下水稻的群体茎蘖动态、叶面积动态、物质生产特性及产量构成特点。结果表明,在225kgN/hm²施氮水平内,施氮水平相同时,随着密度增加,单穴的茎蘖数和有效穗数、单穴叶面积、单穴干物质重、每穗粒数减少,而单位面积的茎蘖数和有效穗数、叶面积指数、单位面积干物质重增加。种植密度相同时,增施氮肥能促进分蘖,增加有效穗数、单穴叶面积、叶面积指数和干物质积累。低密度(A1、A2)种植时,增施氮肥能提高产量,高密度(A3、A4)种植时,增施氮肥会引起减产。当移栽穴数为30.0万穴/hm²、施纯氮150kg/hm²时,既能降低生产成本,又能实现高产。     

穗肥运筹对不同秧龄机插超级稻宁粳1号产量及群体质量的影响

以超级稻宁粳1号为材料,研究穗肥施用时间对不同秧龄机插水稻产量及其群体质量的影响。结果表明,相同穗肥施用条件下,机插水稻在适龄移栽时其产量、各生育阶段的群体生长速率、茎蘖动态、叶面积指数、光合势等均优于超秧龄移栽水稻。适龄移栽并于叶龄余数4、3 (D4-3)等量施用穗肥时,其产量、拔节至抽穗和抽穗至成熟阶段的群体生长速率、茎蘖成穗率、抽穗后的叶面积指数和群体光合势、抽穗期有效叶面积及其比率、高效叶面积及其比率、上三叶的叶片披垂度均高于叶龄余数5、3 (D5-3)和叶龄余数5、4 (D5-4)时等量施用穗肥的处理。而超秧龄移栽时,D5-4处理的产量、抽穗至成熟阶段的群体生长速率、拔节后各生育时期的群体茎蘖动态、群体叶面积指数、有效分蘖临界叶龄期(N-n)后的群体光合势、抽穗期有效叶面积和高效叶面积、基部3节间长度及3节间总长占秆长比例均优于D5-3和D4-3处理。说明机插水稻适龄移栽对水稻高产的获得尤为重要。适龄移栽时,穗肥于叶龄余数4、3等量施用可以形成良好的群体获得高产,而在超秧龄移栽时,将穗肥施用时间适当提前到叶龄余数5、4,可以促进部分动摇分蘖转化为有效分蘖并最终成穗,适当弥补秧苗因超秧龄移栽而造成的生长量不足,但穗肥的提前施用也使得基部节间过度伸长,增加了倒伏的风险。     

不同分蘖势类型水稻分蘖特性研究

水稻分蘖对水稻产量形成起着重要的作用,为探讨水稻分蘖特征特性,选用了6个不同的分蘖势类型水稻进行了研究.结果表明：参试的6个水稻品种分蘖势在0～0.3667个/株·d,叶片生长速度在0.1500～0.2143片/株·d,西科12、Y两优143、Y两优2号为强分蘖势的品种;而科优21、Q优6号、紫优93是弱分蘖势的品种.对强分蘖势的水稻品种在分蘖期进行氮肥营养调控研究表明：在较高土壤肥力的条件下,不施氮肥处理能确保高产目标有效穗的实现,减少了无效分蘖的发生,Y两优143和Y两优2号的成穗率达到63.16％和64.47％,显著高于施用分蘖肥的处理.施用氮肥后,明显导致发生较多的无效分蘖,两个品种的成穗率比对照降低5.72％～6.69％和5.11％～9.1％.通过对分蘖势弱的品种施用不同分蘖肥研究表明：在较高的土壤肥力下,少施用氮肥对水稻确保有效穗和提高成穗率有利,施用10％的分蘖肥处理下成穗率达到63.53％,高于其他的处理1.43％～5.35％.     

多分蘖玉米分蘖发生规律及密度和播期的影响

本论文以不同类型玉米品种为试验材料,设置不同种植密度和播期,旨在研究多分蘖玉米的分蘖发生规律及其调控。结果表明,玉米各级分蘖与主茎叶片有同伸关系,一级分蘖数(n)与主茎叶龄(N)呈n=N-3对应关系,二级分蘖与一级分蘖也符合上述对应关系。不同类型玉米品种分蘖能力差异显著,墨西哥玉米(MXG)分蘖能力最强,最大分蘖数可达25~40个,科多4号(KD4)达2~4个,五岳97-1 (WY97-1)为1~2个,郑单958 (ZD958)一般无分蘖。玉米分蘖能力受播期、密度影响,高光热、低密度有利于分蘖发生,随播期推迟,从出苗到出现分蘖的时间缩短,分蘖出叶速度加快,最大分蘖数增加;在45 000株 hm^-2种植密度下,4月25日和6月25日播种的KD4最大分蘖数分别为3.50和4.00个,最终分蘖数分别为2.33和2.00个,分蘖消亡率(消亡分蘖数/最大分蘖数)分别为33.4%和50.0%,在30 000株 hm^-2和60 000株 hm^-2种植密度下具有同样变化趋势。随密度增加,分蘖出现时间推迟,出苗后相同天数对应分蘖叶龄减小,相同主茎叶龄对应分蘖数减少,最大分蘖数和最终分蘖数降低,分蘖消亡率增加;4月25日播种,密度为30 000、45 000和60 000株 hm^-2下,KD4的最大分蘖数分别为3.80、3.50和3.22个,最终分蘖数分别为3.00、2.33和1.67个,分蘖消亡率分别为21.05%、33.43%和48.14%,6月25日播种处理具有相同变化趋势。     

抛栽稻高产形成及生态生理特征

抛栽稻成本低, 易操作, 高产稳产潜力大, 深入研究抛栽稻对我国水稻生产的轻简化栽培具有重要作用。本研究旨在探讨抛栽稻高产形成及生态生理特征。稻麦两熟制下, 以常规粳稻南粳44和杂交粳稻甬优8号为材料, 以洗根手插为对照, 从摆栽、点抛和撒拋3种抛栽方式下水稻产量形成的茎蘖动态、LAI、光合势、物质生产等方面的特性, 并从株型特征、后期根系活力、光合特性、物质积累与转运等方面探讨抛栽稻高产形成的生态生理基础。结果表明, 甬优8号摆栽、点抛、撒抛3种抛栽方式的2年平均产量分别较对照(洗根手插)高21.9%、18.3%和13.2%, 南粳44分别较对照高18.3%、14.1%和9.87%, 两品种产量均为摆栽>点抛>撒抛>洗根手插, 差异显著或极显著。抛栽稻的结实率和千粒重显著或极显著低于对照, 但总颖花量均显著或极显著高于对照, 产量提高的原因主要是总颖花量较高。抛栽稻较对照, 高峰苗数多, 成穗率高或与其相当, 最终有效穗数足, 叶面积指数和光合势高, 群体质量较对照更稳健。抛栽稻高产稳产的生态生理基础为: 秧苗移栽大田后分蘖早, 分蘖叶位多, 分蘖性强, 分蘖质量高、数量足; 抽穗期株高适中, 茎鞘粗壮, 叶系配置好, 通风透光强, 物质积累量高, 库源协调, 产量潜力更高; 后期根系发达, 叶片衰老慢, 光合生产能力强, 群体茎鞘物质输出与运转协调, 籽粒充实度高。就不同抛栽方式而言, 精确摆栽和点抛生长优势显著高于撒抛, 更易于实现高产稳产。     

Canopy Architecture and Leaf Nitrogen Distribution of Rice (Oryza sativa L.) under Chronic Soil Water Deficit

The development of vertical gradients of specific leaf nitrogen (SLN) in accordance with light gradients within a canopy is important for maximising resource‐use efficiency. In this study, we aimed to clarify the effect of chronic soil water deficit on the SLN gradient in rice. In a series of field experiments, SLN gradients of an indica cultivar and a tropical japonica cultivar were investigated under chronic soil water deficit. As a result, SLN gradient of an indica cultivar tended to be more uniform than that of a tropical japonica cultivar during the recovery period after dry spells under aerobic conditions: an indica cultivar distributed much N in shaded leaves while a japonica cultivar enhanced the SLN in the upper layers. We conclude that vertical gradient of SLN of indica cultivars becomes less optimal for photo‐assimilation under chronic soil water deficit, although they can take‐up sufficient amounts of N. This would be attributable to the rapid increase in tiller number upon rainfall or irrigation and prolonged tillering period for their recovery growth, leading to a more compact canopy architecture. The tillering habit in the current indica irrigated rice cultivars would be associated with the response of SLN gradients to chronic soil water deficit.     

双季晚稻不同类型品种产量及其群体动态特征差异研究

在长江中游双季稻地区(江西上高),以籼粳杂交稻、杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻4种类型20个具有代表性的品种为材料,采用湿润育秧大苗移栽种植方式,设置各类型品种最适的高产栽培处理,系统比较分析了不同类型水稻品种产量及其构成、茎蘖动态、叶面积动态与组成、光合势、干物质积累、群体生长率和净同化率等方面的差异,以期为双季稻区适宜品种的选用以及高产栽培提供理论依据与技术支撑。结果表明,双季晚稻不同类型品种产量表现为籼粳杂交稻杂交粳稻常规粳稻杂交籼稻,差异极显著。籼粳杂交稻群体产量最高的原因是在保持一定穗数的基础上,极显著增加每穗粒数,进而提高群体颖花量,同时保持稳定的结实率和千粒重。与杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻群体相比,籼粳杂交稻群体茎蘖数于生育前期稳步增长,在有效分蘖临界叶龄期及时够苗,够苗后增长平缓,高峰苗数量较少、下降平缓,成穗率中等(73.19%左右);群体叶面积指数前期增长较缓,最大值出现在孕穗期,为7.93左右,此后平稳减少,抽穗期叶面积指数、有效叶面积率、高效叶面积率及粒叶比均极显著增高,成熟期仍保持3.85以上;群体干物质积累量有效分蘖临界叶龄期和拔节期少,拔节后干物质积累速度较快,孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期显著或极显著增高,且生育中后期干物质积累比例高;群体光合势、群体生长率和净同化率表现为"前小,中高,后强"。     

丘陵山地区域双季晚稻机械化种植品种筛选研究

为了筛选适宜南方丘陵山地区域机械化高效生产的水稻品种,采用大田随机区组试验,研究了2个丘陵山地区域典型生态点不同供试晚稻品种机械化种植条件下的秧苗素质、茎蘖动态、产量与品种种植性状等。试验结果表明：低丘地区以品种‘Ⅱ优418’产量最高,达6.855 t/hm2;高丘地区以品种‘岳优9113’产量最高,达6.637 t/hm2。因此,在丘陵双季稻区晚稻机械化种植品种应具有分蘖力强、生育期短和抽穗整齐的特性。     

水稻叶片伸长过程的模拟模型

水稻叶片生长过程的动态模拟, 对于实现水稻生长的数字化和可视化表达具有重要的理论意义和应用价值。本研究以4个不同株型的水稻品种为试验材料, 通过对水分试验、氮素试验条件下不同叶位叶片的叶长、叶宽特征进行连续观测, 综合分析了水稻叶片几何形态指标随生育进程和环境条件的变化规律, 进而构建了水稻叶片生长过程的动态模拟模型。模型采用Logistic方程描述了水稻主茎及分蘖叶片随生长度日(GDD)的动态伸长过程; 利用二次曲线描述了叶宽随GDD的动态变化过程; 分别用幂函数和一元二次方程描述了叶形(不同叶长处的叶宽)的动态变化过程; 另外, 以叶片氮素和水分因子分别描述了不同水氮水平对叶片形态建成过程的定量影响。同时利用独立的水稻田间试验资料对所建模型进行了测试和检验, 主茎和分蘖动态变化叶长、叶宽的均方根差(RMSE)分别为3.6 cm、3.96 cm以及3.15 cm、3.56 cm。表明本模型对水稻叶片的动态伸长过程具有较好的预测性和解释性。     

水稻高产氮高效型品种的物质积累与转运特性

选用低产氮低效型、高产氮中效型和高产氮高效型具有代表性的6个粳稻品种,在各自最适氮素水平下,研究了干物质积累与转运特性的差异及其与氮效率的关系。结果表明,较之低产类型品种,高产类型品种物质生产总量提高20.29%,差异达显著水平。其中在够苗前、拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段的干物质积累量和群体生长率分别提高15.05%、27.04%、24.75%和15.05%、28.38%、23.00%,够苗至拔节阶段则互有高低。同为高产类型品种,因氮利用率的差异物质积累与转运特性不同。较之高产氮中效型,高产氮高效型品种各生育时期的单位面积茎蘖数均呈下降趋势,其中够苗、拔节、抽穗和成熟期平均分别降低5.76%、11.61%、7.01%和5.70%,差异均达显著水平,而成穗率显著提高。各生育时期的干物质积累量均有所下降,其中,够苗、拔节、抽穗和成熟期分别降低12.18%、10.54%、8.29%和5.01%,收获指数却显著提高。抽穗至成熟阶段的干物质积累率提高5.40%,群体生长率提高5.19%。说明抽穗前适当控制群体生长,抽穗后保持较高的群体生长水平及较高的收获指数是高产氮高效型品种的重要物质生产特性。     

不同水稻氮利用效率基因型的物质生产与积累特性

选用氮素利用高效型和低效型具有代表性的12个粳稻品种，研究225 kg hm^-2施氮条件下各基因型水稻物质生产与积累特性及其与氮利用效率的相互关系。结果表明，不同氮效率类型水稻群体茎蘖数没有鲜明的特征差异，但氮高效类型水稻的茎蘖成穗率极显著高于氮低效类型。氮高效类型水稻物质生产与积累具有“前稳、中小、后高”的特性，即在有效分蘖临界叶龄期前具有适宜的叶面积、光合势和群体生长速率，物质积累具一定优势，但其占全生育期总积累量的比例较少；有效分蘖临界叶龄至拔节阶段，无效分蘖发生少，叶面积指数、光合势、群体生长速率低，物质积累也不具优势；拔节以后，具有良好的群体质量，叶面积增长较快，群体光合势和生长速率加大，物质积累优势较为明显。不同氮效率类型水稻物质生产与积累的特性不仅可以解释水稻氮素利用的品种间差异，同时也为生产上提高水稻氮利用效率提供了可行的调控途径。     

A relationship between heading date and in vitro tillering propensity in perennial ryegrass (Lolium perenne L.)

Summary In vitro tillers of over 1000 genotypes from nine contrasting Lolium perenne cultivars were cultured on various media containing the synthetic cytokinin, 6-benzylaminopurine (BAP), in order to determine the effect on tillering. The cultures were assessed after seven weeks for survival, tiller production, size and vigour. Added auxins 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) and -napthaleneacetic acid (NAA) had no consistent beneficial effects.A significant relationship was found between in vitro tiller production and cultivar heading date. Genotypes of early-heading, less persistent cultivars produced more tillers than genotypes from late heading more persistent cultivars. This was consistent with the generally higher in vitro tiller production in the biennial species Lolium multiflorum cultured on similar media.