不同水稻产量形成过程的干物质积累与分配特征

2003年在福建农林大学教学农场以晚季稻汕优63（三系杂交稻）、两优2186（二系杂交稻）和IR64（常规稻）为材料,研究了3种晚季水稻产量形成过程的干物质积累与分配特征。结果表明,汕优63、两优2186和IR64的干物质积累量在各生育期的变化趋势相似,干物质积累量间亦无显著差异。汕优63、两优2186和IR64的干物质积累量均在黄熟期最高,依次达到2074.13 g/m2、1976.10 g/m2和1924.14 g/m2,完熟期时依次降低到1926.38 g/m2、1933.80 g/m2和1842.30 g/m2,完熟过程中损耗的干物质分别占其干物质积累量的7.12%、2.63%和4.25%,这与呼吸消耗增强,稻株自然衰老有关。汕优63和IR64的群体生长率均以孕穗初期最大,分别为52.13 g/(m2·d)和44.26 g/(m2·d),两优2186的CGR以齐穗期最大（45.15 g/),3种水稻各生育期CGR的大小依次为：孕穗初期（齐穗期）>灌浆期>黄熟期>分蘖盛期>分蘖初期。3种水稻的干物质在各器官中的分配比例均以籽粒的最大,汕优63、两优2186和IR64的干物质分配在籽粒中的比例分别为47.94%,41.14% 和45.69%。灌浆过程中,汕优63、两优2186和IR64总干物质的表观转化率依次为46.87%、24.98%和34.41%。汕优63（三系杂交稻）在物质转化和分配方面比两优2186（二系杂交稻）和IR64 （常规稻）更优。采用三次曲线模型和Logistic模型对3种水稻产量形成过程干物质积累变化进行拟合的结果表明,三次曲线模型拟合的精度均比Logistic模型高,R2均大于0.99。     

利用分子标记辅助选择改良杂交水稻的褐飞虱和稻瘟病抗性

稻瘟病和褐飞虱目前是我国水稻产区最重要的病虫害。汕优63曾经是我国种植面积最大的杂交水稻组合,然而其易感白叶枯病、稻瘟病、褐飞虱和品质等问题导致其近年来在生产上基本没有了面积。本试验利用分子标记辅助选择将水稻抗褐飞虱基因Bph14、Bph15同时导入到汕优63的亲本明恢63和珍汕97B中,以改良汕优63的褐飞虱抗性;同时将抗稻瘟病基因Pi1、Pi2导入到已改良的珍汕97B中,使后者同时获得褐飞虱和稻瘟病抗性。褐飞虱苗期鉴定结果表明:改良的杂交稻(聚合Bph14,Bph15或单基因)的褐飞虱抗性较对照(汕优63)显著提高;穗颈瘟田间自然发病结果也表明:聚合Pi1、Pi2的杂交稻发病率仅为约6%,明显低于对照汕优63(约90%)。田间农艺性状考察也表明改良型杂交稻的主要农艺性状与对照基本一致,产量高于对照或与对照相仿。这些改良组合可以为进一步培育绿色超级稻提供中间材料。     

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。     

超级杂交稻“两优培九”剑叶叶鞘的光合功能

以超级杂交稻“两优培九”及其父本“9311”、母本“培矮64S”和三系杂交稻组合“汕优63”为研究材料,采用14C同位素示踪等技术,研究了“两优培九”剑叶叶鞘的光合能力与叶鞘光合产物的分配。结果表明,两优培九剑叶叶鞘的净光合速率均值比汕优63高0.10 µmol CO₂ m^-2 s^-1,尤以第3期,即灌浆关键时期,极显著高于汕优63,其他时期差异不显著;其叶鞘叶绿素含量的均值比汕优63高2.36 SPAD值,各期均高于汕优63,其中,第1、3期显著高于汕优63;其剑叶叶鞘的Rubisco初始活性和总活性与汕优63差异不显著,但Rubisco活化率均值比汕优63高1.52%,具有平均优势,其中第3期显著高于汕优63;其叶鞘光合产物输送到穗部的量即转化为经济产量的量比汕优63高;与父母本相比,其剑叶叶鞘光合能力的均值具有平均优势或超亲优势;水稻叶鞘完全具有同叶片一样的光合能力,只有值的大小差异;水稻叶鞘的光合产物对产量的贡献一般为10%~20%。两优培九叶鞘及叶片光合功能都较强是其具有超高产特性的一个重要原因。     

汕优63及其亲本穗发芽若干特性初探

1989～1991年对杂交水稻汕优63制、繁种田的穗发芽研究表明,除恢复系明恢63的穗发芽率低于5%外,其余包括不育系珍汕97A、保持系珍汕97B和杂交种汕优63的穗发芽均高于20%,后3个品种的穗发芽均随着籽粒的发育而逐渐提高。至始穗后24天出现一急剧上升时期,这种穗发芽的田间变化趋势与品种本身潜在发芽率的变化一致,杂交稻制繁种过程中的穗发芽主要与保持系的胎萌特性有关。GA可提高结实率50%,同时也促进了穗发芽(为对照2倍),在被调查品种中裂谷率与穗发芽的程度并非是简单的正比关系。     

田间开放式增温对东北水稻氮素利用的影响

东北地区是全球气候变暖趋势最为显著的地区之一,研究预期增温对东北水稻氮素吸收利用的影响,可为区域水稻可持续生产与氮肥优化管理提供借鉴。本研究于2019—2020年在黑龙江省哈尔滨市设置田间开放式增温(free air temperature increase,FATI)系统,大田与盆栽试验相结合,采用15N同位素示踪技术,模拟预期增温(+1.5℃)对水稻产量、氮素利用以及氮肥去向的影响。结果表明,增温促进了水稻地上部干物质积累,与对照相比,大田与盆栽的水稻产量2年平均分别提高10.4%和10.8%;增温显著提高了水稻氮素吸收总量,与对照相比,2年平均增幅达21.3%,但增温处理的氮素籽粒利用效率呈降低趋势;增温处理下水稻从肥料中吸收的氮素显著下降,但从土壤中吸收的氮素显著增加31.1%,导致氮肥回收率降低12.5%,而氮肥损失率增加14.2%。总体来看,增温有增加水稻籽粒产量的趋势,但降低了水稻对肥料氮的吸收比例,导致氮素利用效率降低,氮肥损失率显著增加。在气候变暖背景下,建议合理增加水稻移栽密度,以充分利用温度升高对水稻产量的正向效应,适当减少氮肥施用量、优化氮肥运筹管理,提高水稻氮...     

盐碱胁迫对不同水稻材料苗期生长特性的影响

【研究目的】为探明水稻苗期耐盐碱特性的生理机制,建立适合江苏滩涂地区简易有效耐盐碱鉴定方法;【方法】以18个不同的粳稻、籼稻以及杂交稻材料作为供试材料,研究人工盐碱处理下,水稻的发芽率、苗高、苗的干物质重以及主根和侧根等生长特性;【结果】研究表明：盐碱处理下,供试水稻品种的生理指标存在显著差异。与粳型水稻材料相比,在盐碱处理下,籼型水稻材料的发芽率低,干物质累积少,主根生长受抑制,而且侧根发根也较少,表现为对盐碱胁迫更为敏感。而杂交稻材料表现则不一致,杂交稻汕优63和两优培九的耐盐碱特性表现处于籼稻和粳稻之间,而杂交稻粤优938的盐碱特性则比籼型水稻材料更为敏感。【结论】经显著性分析,在盐碱处理下,不同水稻品种的发芽率和侧根数目分别在0.01和0.05差异水平,可作为苗期水稻盐碱特性鉴定的重要生理指标。     

氮硅互作对水稻硅素吸收积累、分配及产量的影响

以汕优63为材料,研究了氮硅互作对水稻硅素吸收、积累、分配及产量的影响。结果表明:增加氮肥用量,水稻植株和各器官的硅素含量降低,而积累量则显著增加;增加硅肥用量,植株和各器官的硅素含量、积累量显著增加;增加氮、硅肥用量,在水稻茎鞘中的硅素分配比例减少,叶片和穗中的分配比例增加;植株硅素积累量与Q酶活性、水稻产量呈显著正相关关系,氮肥和硅肥对产量的互作效应显著。     

施氮量对籼粳杂交稻甬优1540产量和氮肥利用效率的影响及其机制

旨在探讨施氮量对籼粳杂交稻甬优1540产量和氮肥利用效率的影响及其相关生理基础。本研究以浙江省大面积推广应用的籼粳杂交稻品种甬优1540为材料,设置4个施氮量,即全生育期不施用氮肥(N0)、全生育期施用纯氮80 kg hm^–2 (N1)、160 kg hm^–2 (N2)以及240 kg hm^–2 (N3)。研究结果表明,(1)施氮量对水稻产量与氮肥利用效率影响显著。在0～160kghm^–2范围内,水稻产量随施氮量的增加而增加,产量的增加主要得益于总颖花量的增加;超过此范围产量则不再增加,主要是由于结实率降低,且氮收获指数与氮肥利用效率(氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥偏生产力以及产谷利用率)也显著降低。(2)施氮量对水稻地上部生长发育影响显著。在0～240 kg hm^–2范围内,随着施氮量的增加,拔节期、齐穗期以及成熟期水稻地上部干物重显著增加,但收获指数则显著降低;在0～160kg hm^–2范围内,灌浆中、后期水稻剑叶净光合速率、剑叶中Z+ZR含量以...     

~(15)N示踪的水稻氮肥利用率细分

以粳稻武运粳23和超级杂交籼稻Y两优2号为供试品种,应用15N示踪方法研究不同时期施肥对水稻不同阶段氮肥利用率的影响,以确定不同时期施肥的最佳阶段氮肥利用率。结果表明,基肥在基肥阶段(移栽后的8 d左右)的吸收利用较低,2012年水稻基肥氮(15N)吸收量不到5 kg hm–2,2013年最大为7.5 kg hm–2,回收利用率在1.5%~11.5%之间;基肥主要是在蘖肥阶段(分蘖肥与穗肥之间)被吸收,其回收利用率在6.6%~24.9%之间,平均为15.6%;穗肥阶段(穗肥后到成熟)基本不再吸收基肥。基肥氮的总体恢复利用效率不高,在9.1%~22.8%之间,品种及氮肥运筹对基肥氮的总体恢复利用效率影响不显著。蘖肥主要在蘖肥阶段发生作用,施穗肥后水稻基本不再吸收蘖肥。蘖肥的总体恢复吸收利用率和基肥相当,在17%~34%之间,Y两优2号高于武运粳23。穗肥的回收效率最高,在54.0%~82.1%之间,武运粳23低于Y两优2号。水稻在整个生育期的总体氮肥恢复效率随氮肥用量的增加而下降,变化在32%~64%之间。水稻一生中吸收积累的氮素中,基肥的贡献占4.13%~10.59%(平均6.92%),蘖肥占3.98%~11.75%(平均7.58%),穗肥占13.32%~37.56%(平均26.02%),土壤的贡献在45.71%~70.83%(平均59.91%)之间。基蘖肥用量越大,其损失也越大,总体氮肥利用率也越低。研究结果证明,在水稻氮肥管理中必须考虑水稻各阶段对不同时期施肥的吸收利用情况,从而提高水稻氮肥利用效率,保证产量的同时减少不必要的损失。     

氮肥运筹对湘南双季杂交稻生长发育与稻米品质的影响

为明确湘南双季杂交稻适宜的氮肥运筹方式，以早稻品种陆两优996和株两优819、晚稻品种H优518和盛泰优018为材料，比较研究3种分蘖肥、穗肥、粒肥比例（7:2:1,N1;6:3:1,N2;5:4:1,N3）对双季杂交稻产量形成与稻米品质的影响。结果表明，氮肥运筹对双季稻产量及其构成因素有显著影响，早、晚稻实际产量均以N2处理最高，且显著高于N1处理，其增产的原因主要是有效穗数与穗粒数较高。与N1和N3处理相比，N2处理茎蘖数居中，但成穗率最高，且孕穗之后的叶面积指数、叶片叶绿素含量与干物质积累量最高。各品种糙米率、精米率和整精米率均以N2处理最高；N3处理直链淀粉含量显著低于N1处理，但与N2处理无显著差异；胶稠度随穗肥比例增加呈下降趋势；各品种垩白粒率和垩白度均以N2处理最低，处理间粒长、粒宽和长宽比均无显著差异。从稻米RVA谱特征参数来看，N1处理稻米食味品质最好，略优于N2处理，N3处理米质最差。综合考虑产量与稻米品质，N2处理（分蘖肥:穗肥:粒肥=6:3:1）是湘南双季杂交稻较理想的氮肥运筹方式。     

氮肥运筹对超级杂交粳稻产量、品质及氮素利用率的影响

在高产施氮量条件下(225 kg hm-2),按基蘖肥、穗肥不同施氮比例且穗肥依不同叶龄期追氮共设计了20种施氮模式,研究了其对超级杂交粳稻常优1号产量、氮素利用率及主要米质性状的影响。结果表明:氮肥运筹对常优1号产量影响极大,基蘖肥与穗肥施氮比例为58.34∶41.66,穗肥以叶龄余数4、2叶等量施氮时,产量最高;产量与总吸氮量、氮肥农学利用率、氮肥表观利用率、生理利用率呈极显著正相关关系,氮收获指数和百千克籽粒需氮量与产量呈二次曲线关系;随着穗肥施氮比例的下降,稻米整精米率、蛋白质含量、垩白率、垩白度逐渐下降;胶稠度、直链淀粉含量呈直线上升趋势;穗肥随追肥叶龄期推迟,整精米率、蛋白质含量提高,而直链淀粉含量下降。胶稠度、外观品质因基蘖肥施氮比例的不同而异。综合来看,基蘖肥、穗肥施氮比例为6∶4,穗肥以倒4、2叶期追肥可使该品种超高产、优质、高效得到较好的协调统一。     

晒田强度和穗肥运筹对三角形强化栽培水稻光合生产力和氮素利用的影响

以杂交中稻组合II优498为材料,在三角形强化栽培(TSRI)条件下,研究3种晒田强度(0~20 cm土壤相对含水量为80%±5%、60%±5%和40%±5%,分别记为W₁、W₂和W₃)和3种穗肥运筹(晒田复水后第1、8和15天施用第1次氮素穗肥,分别记为S₁、S₂和S₃)对灌浆结实期水稻光合生产和氮素利用的影响。结果表明,晒田程度和穗肥运筹对水稻光合生产、干物质积累、氮素积累、转运和利用和产量的影响存在显著互作效应,且晒田影响最为显著,氮素穗肥运筹次之。轻度晒田(W₁)复水后第1天施用第1次氮素穗肥会降低抽穗后15 d和30 d的群体光合和有效穗数,推迟至复水后第8天或第15天施用第1次氮素穗肥可以提高抽穗后15 d和30 d的群体光合、收获指数和氮素稻谷生产效率;中度和重度晒田(W₂和W₃)复水后第1天和第8天施用第1次氮素穗肥可以提高孕穗期和齐穗期剑叶P_n和抽穗后15 d和30 d的群体光合、干物质积累、籽粒产量及构成指标、稻株氮素积累与利用。经过分析比较得出,TSRI模式下W₂S₁为晒田强度和穗肥运筹的最优组合,产量达到10.96 t ha^-1。     

水稻实地氮肥管理的氮肥利用效率及其生理原因

以代表性品种为材料,研究了水稻实地氮肥管理(SSNM)的氮肥利用效率及其生理机制。结果表明,SSNM的施氮量较常规施肥方法(FFP)降低了48.1%~63.0%,产量提高了0.1%~9.3%。SSNM的氮肥吸收利用率和农学利用率分别较FFP提高了31.4%~56.8%和143.6%~166.0%。水稻氮吸收高峰出现在穗分化期至抽穗期,此阶段SSNM处理氮的吸收量和其占最终总吸收量的比例均明显高于FFP。抽穗后SSNM水稻的吸氮量也明显高于FFP。自幼穗分化期开始,SSNM水稻根系重量和根系活力(尤其是单茎占有的根系活性)逐步超过FFP。SSNM 明显提高了幼穗分化期和抽穗期水稻叶片中谷氨酰胺合成酶、硝酸还原酶和Fd-谷氨酸合酶的活性。抽穗后SSNM处理水稻剑叶的光合速率高于FFP,上述结果表明SSNM有利于促进水稻中后期根系生长,提高物质生产和养分吸收,从而提高氮肥的利用效率。     

控释氮肥运筹对钵苗摆栽籼粳杂交稻甬优1540产量及氮肥利用的影响

研究籼粳杂交稻钵苗摆栽超高产栽培模式下适宜的控释氮肥运筹。试验于2016—2017年在安徽庐江进行,以当地高产籼粳杂交稻甬优1540为供试品种,设置控释氮肥一次性基施(single basal application of CRNF, BC)、与尿素分蘖肥配施(basal application of CRNF combined with urea top-dressing at the tillering stage, BC+TU)、与尿素穗肥配施(basal application of CRNF combined with urea top-dressing at panicle initiation, BC+PU)三种运筹模式,以尿素分次施肥(conventional high-yield fertilization,SU)和不施氮肥(0N)为对照,研究控释氮肥运筹对钵苗摆栽籼粳杂交稻产量、氮肥吸收利用及相关农艺指标的影响。结果表明,控释氮肥阶段释放基蘖肥:穗肥比例为7∶3,较传统优化氮肥运筹SU (6∶4)整体表现基蘖肥冗余,穗肥不足,因而BC和BC+TU处理显著降低了钵苗摆...     

麦秸还田和氮肥运筹对超级杂交稻茎鞘物质运转与籽粒灌浆特性的影响

为探究不同栽培条件和耕作方式对大穗型超级稻籽粒灌浆结实的影响及不同粒位籽粒间差异,寻求超级稻高产优质栽培调控途径。以超级杂交籼稻扬两优6号和II优084为材料,设置麦秸还田和氮肥运筹两因素试验,研究其对茎鞘光合同化物生产、运转及强、弱势粒灌浆特性影响。结果表明,抽穗前麦秸不还田处理(A1)的叶片SPAD值和茎鞘干物质积累量大于麦秸还田处理(A2),抽穗期以后则相反;抽穗前,基蘖肥∶穗肥=7∶3 (B2)的处理叶片SPAD值高于基蘖肥∶穗肥=5∶5 (B1)处理,生育各期茎鞘物质积累量与运转率均为B2大于B1,但干物质积累量抽穗期前差异不大,抽穗与成熟期呈显著与极显著差异;A2与B2互作显著提高生育中后期茎鞘干物质积累量、茎鞘物质输出率与运转率及非结构性碳水化合物(NSC)运转率;强、弱势粒粒重与抽穗至成熟期干物质积累量、抽穗期茎鞘NSC积累量、成熟期干物质量均呈显著正相关,与成熟期NSC积累量呈显著负相关;强、弱势粒的起始灌浆势与抽穗期NSC含量均呈极显著正相关,平均灌浆速率与抽穗期NSC含量及运转率呈显著正相关,强势粒的最大灌浆速率与抽穗期NSC含量及NSC运转率呈显著正相关,弱势粒的最大灌浆速率与NSC运转率呈显著正相关。     

不同施肥水平对超级稻产量和肥料利用率的影响

为了给超级稻合理施用氮磷钾肥提供科学依据,以超级稻组合‘两优293’为材料,研究了氮、磷、钾不同施肥水平对超级稻产量和肥料利用率的影响。结果表明,不同施氮水平对超级稻产量和肥料利用率影响最大,其次是施钾水平,最后是施磷水平;氮、磷、钾肥合理配施能最大的提高超级稻的产量,在每公顷施N、P2O5、K2O为270 kg、150 kg、270 kg时,可得到最高产量,此时肥料的回收利用率、农学利用率最大;氮磷钾肥配合施用对超级稻产量的贡献是有效提高了肥料利用率、有效穗数、每穗总粒数和结实率。     

氮素穗肥运筹方式对杂交晚粳稻产量和品质的影响

为探明优质杂交粳稻在双季稻区种植的适宜穗肥运筹方式,以杂交粳稻申优26为材料,设置4种穗肥运筹方式（SF0,不施穗肥;SF1,倒2叶期施穗肥60kg/hm²;SF2,倒4叶期施穗肥60kg/hm²;SF3,倒2叶、倒4叶期分别施穗肥30kg/hm²）,以SF0为对照,研究不同氮素穗肥运筹方式对杂交粳稻在双季稻区种植产量和米质的影响。结果表明,与SF0处理相比,SF1、SF2和SF3处理干物质量、总颖花量和收获指数提高,产量分别增加10.88%、11.08%和12.73%。SF2和SF3处理总颖花量和表观转化率高于SF1处理,花后干物质生产比例低于SF1处理。与SF0处理相比,各穗肥运筹处理的加工品质变优,粗蛋白含量增加,而外观品质和蒸煮食味品质变差,食味值下降;此外,峰值黏度和崩解值也有所降低,但SF2与SF0处理无显著差异。总体上,SF2处理各品质指标优于SF1和SF3处理,施用穗肥可显著增加优质杂交粳稻产量,于倒4叶期施用一次穗肥能兼顾高产和优质。     

氮肥运筹对湘南双季杂交稻产量与抗倒伏特性的影响

为探究不同氮肥运筹方式对湘南双季杂交稻产量与抗倒伏能力的影响,以早稻品种陆两优996和株两优819,晚稻品种H优518和盛泰优018为材料,于2019-2020年在湖南省衡阳县开展大田试验,比较研究3个基蘖肥、穗肥、粒肥比例（N1：7:2:1,N2：6:3:1,N3：5:4:1）对双季稻产量和抗倒伏性状的影响。结果表明,氮肥运筹方式对双季稻产量有显著影响,N2处理对产量构成因素协调效果最好,产量最高;各品种在基蘖肥比例为50%~60%的条件下,抗折力较大,倒伏指数较小,但个别品种表现出年际间差异;与N1处理相比,N2和N3处理株高较矮、重心较低、茎壁较厚、节间较短且节间充实度较高,N2和N3处理间差异不显著。相关分析表明,提高抗倒伏能力的关键在于降低株高、重心高度和单茎鲜重,提高倒4节间茎秆粗度和充实度。综合考虑各品种倒伏指数和产量性状,基蘖肥、穗肥、粒肥比例为6:3:1的处理能够较好地协调水稻的产量性状与抗倒伏能力,达到高产和抗倒的目的。