稻-鸭-泥鳅耦合对水稻部分株型结构的影响

为探究稻田养殖能否改善水稻的株型结构从而影响产量的形成和品质的改善,通过田间对比试验,研究水稻分蘖期、孕穗期和齐穗期的部分株型结构。结果表明,与水稻直播处理相比,稻-鸭-泥鳅耦合能促进水稻根系生长、增加植株株高和根冠比,减少无效分蘖,保持后期分蘖稳定;减小水稻茎基宽,增加水稻冠层幅度,保持水稻具有一定的松散度;减小倒3叶和倒4叶叶开角和披垂度,增加剑叶和倒2叶叶开角、披垂度、叶长和叶宽,使水稻叶面积和叶绿素含量较多的分布在植株上部,利于地上部干物质的积累;提高水稻基叶高,减少枯黄叶,减缓叶片衰老,延长叶片的功能时期。本研究结果为水稻产量的提高奠定了一定的理论基础。     

稻鸭共作对稻田水体底栖动物生物多样性的影响

在水稻不同生育时期对稻鸭共作稻田和常规稻田的土壤取样,研究不同稻田生态系统水体底栖动物的生物多样性。结果表明：与常规稻田相比,稻鸭共作使水体底栖动物的种类数减少。水稻生育前期,稻鸭共作使底栖动物的个体总数减少较大,后期与常规稻田差异较小。水稻各生育时期常规稻田和稻鸭共作稻田底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数变化趋势相似,均为水稻生育前期稻鸭共作稻田的生物多样性指数和均匀度指数高于常规稻田,而后期低于常规稻田。研究结果为规范稻鸭共作稻田水分管理和稻鸭共作技术提供理论指导,促进稻鸭共作技术的推广和应用。     

农田稻鸭共作关键技术

对国内不同地区的稻鸭共作模式与技术,从稻鸭共作稻田周边环境要求、稻种选择与种植技术、鸭种选择与养殖技术、稻鸭共作稻田的田间管理等4个方面对其共性进行了综合分析,并对其发展提出了建议。     

有机稻鸭共作对土壤养分动态变化和经济效益的影响

土壤养分供应与作物需求间的矛盾是影响有机种植作物产量的技术瓶颈之一。试验通过对常规稻田、转换期稻鸭共作稻田和有机稻鸭共作稻田3种不同种植模式的土壤定位监测,分析土壤基本养分在水稻不同生长阶段的动态变化。结果表明,有机稻鸭共作稻田土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾等养分指标在整个水稻生长期基本能维持一个相对稳定的状态,在幼穗分化期速效钾含量高于常规稻田,在成熟期碱解氮、速效磷和速效钾含量都远高于常规稻田。有机稻鸭共作稻田水稻产量较常规稻田有所降低,由于有机稻米的价格远高于常规稻米,实际经济效益可观,是值得推广的种植模式。     

稻鸭共作高效生态农业集成技术研究

稻鸭共作是一种新型的生态环保栽培技术,本文着重阐明了稻鸭共作的生育特点,对稻鸭共作的效益进行了分析,提出了相应的管理对策,并对该项技术存在的问题进行了探讨。     

生态型高效稻鸭共作技术应用与评价

简析了生态型高效稻鸭共作种养技术效果及综合经济效益,并提出推广应用主要措施。     

虾稻共作对稻田土壤线虫群落结构的影响

农业生态系统利用种间互惠将种植业与养殖业相结合,既能提高农作物产量,也能减少化肥农药等对环境的危害。本研究以土壤线虫作为指示生物,研究外来物种克氏原螯虾与水稻种养结合模式对稻田土壤生态系统的影响,为虾稻共作模式下稻田生态系统的健康和可持续利用提供依据。通过比较水稻单作和虾稻共作,分别在水稻分蘖期、抽穗期和成熟期采集土壤样品,分析土壤线虫群落结构。结果表明:与水稻单作相比,虾稻共作土壤中食细菌线虫的百分比较高(分蘖期增加了26.52%,抽穗期增加了19.85%,成熟期增加了32.65%),同时机会主义cp1线虫类群所占百分比较高(分蘖期增加了31.13%,抽穗期增加了24.91%,成熟期增加了19.49%),说明虾稻共作生态系统中农田土壤养分循环较快,土壤呈养分富集。但是,虾稻共作农田土壤中捕食杂食性线虫、cp3~5线虫类群百分比较低(P0.05),同时成熟度指数也显著低于水稻单作。因此,在克氏原螯虾的影响下,稻田土壤食物网趋于简化,土壤的生物稳定性有下降趋势,故需要进一步加强虾稻共作对稻田土壤健康长期影响的监测和研究。     

模拟鸭稻共作系统中鸭子机械刺激对水稻形态建成的影响

鸭稻共作是在中国传统稻田养鸭基础上创新发展起来的,目前在中国、日本以及东南亚一些国家被大力推广应用的一种水稻生态生产方式.为研究鸭子活动对水稻生长与形态建成的影响,本文通过室内模拟试验,研究了鸭子在稻田中活动而形成的机械刺激对水稻生长性状的影响效应.结果表明,不同强度的机械触摸刺激能够抑制水稻植株的伸长生长,降低其高度,至收获期株高降幅为8～10 cm;并且改变了水稻茎秆不同节间长度的分布,其中对水稻基部第 2 节茎节长度的影响最为明显.机械触摸刺激处理能够增加水稻茎秆的粗度,且随刺激处理强度的增加茎秆粗度增大,处理40 d后茎秆粗度增加0.17 cm.一定时间的机械刺激处理可以促进水稻植株的分蘖.机械刺激处理明显降低了水稻地上部生物量,处理40 d后降幅达19.6％;适度的机械刺激使水稻根冠比增加,同时,机械刺激可增加水稻的穗长和结实率,降低每穗空粒数,与对照相比,水稻穗长增加达8.88％,结实率增加3.79％,每穗空粒数最大降幅为36.12％.这些研究结果可进一步证实机械刺激能够改变植物生长性状的科学问题,也可为鸭稻共作生产技术的改进与合理利用提供科学依据.     

稻蛙共作对水稻-紫云英轮作系统氨挥发的影响

氨挥发是稻田氮素损失的主要途径之一,探究稻田生态种养模式对稻田土壤氨挥发产生的影响,可为该模式的生态环境效益评价提供理论依据。为评估稻蛙共作模式对水稻-紫云英轮作系统氨挥发的影响,通过开展田间小区试验,采用密闭式间歇抽气法采集氨气,对水稻-紫云英轮作系统的土壤氨挥发及其影响因素进行研究。试验共设置3个处理:空白对照(CK,不施肥,不放蛙)、常规水稻种植模式(CR,施化肥,不放蛙)、稻蛙共作模式(RF,施化肥,放蛙)。结果表明:稻蛙共作模式水稻季氨挥发累积量为47.02kg·hm~(-2),占当季施氮量12.9%;其后茬紫云英季的氨挥发累积量为16.27kg·hm~(-2);全年轮作系统的氨挥发累积量为63.29kg·hm~(-2),较常规水稻种植模式的氨挥发累积量降低15.3%。稻蛙共作模式全年水稻-紫云英轮作系统的氨挥发累积量占施氮量的比例为17.4%,显著低于常规水稻种植模式所占比例(20.5%)。水稻田面水的铵态氮浓度是影响水稻季氨挥发的主要因素,水稻田面水p H、水温、气温、风速等因素的影响次之,随温度上升,水稻田面水铵态氮浓度对氨挥发速率的影响逐渐增大。放蛙对水稻产量、水稻产量构成因素、氮肥利用效率及后茬作物紫云英产量的影响不显著。综上所述,稻蛙共作模式在水稻-紫云英轮作系统中具备一定的氨减排潜力,但该模式对稻田氨挥发影响的长期效应及其影响机理仍需进一步研究。     

稻蟹共作对稻田水体底栖动物多样性的影响

稻蟹共作是一种生态型种养新模式,而底栖动物是该复合生态系统的重要组成部分。为研究稻蟹共作对稻田底栖动物多样性的影响,在水稻分蘖期、拔节期、扬花期和成熟期,采集不同放养密度的稻蟹共作稻田(仔蟹放养密度10 ind.m 2,低密度,LD;仔蟹放养密度30 ind.m 2,高密度,HD)和常规稻田(不放蟹,常规栽培,CK)水体的底栖动物,分析不同稻田生态系统底栖动物的种类构成、密度和多样性。结果表明:水稻分蘖期,3种放蟹密度处理稻田底栖动物的种类数、密度、多样性指数和Pielou均匀度指数均无显著差异(P>0.05);在拔节期和扬花期,养蟹稻田底栖动物的种类数和密度均小于常规稻田,且与放蟹密度呈反比;常规稻田底栖动物的Shannon-Wiener多样性指数在拔节期和扬花期均显著高于高密度养蟹稻田(P<0.05),而只在拔节期显著高于低密度养蟹稻田(P<0.05),且Pielou均匀度指数也在拔节期显著高于低密度养蟹稻田(P<0.05);成熟期,3种处理底栖动物的种类数和密度均达到最低点,Shannon-Wiener多样性指数无显著差异(P>0.05),高密度养蟹稻田的Pielou均匀度指数显著高于常规稻田(P<0.05)。研究结果可为稻蟹共作稻田底栖动物的多样性保护和稻蟹共作技术的可持续发展提供理论指导,促进稻蟹共作技术的发展和推广。     

我国4种主要苹果树形冠层结构和辐射三维分布比较研究

树体结构和辐射分布是影响果树冠层光合生产力和果实产量品质的主要因素。本文以"富士"苹果(Malus domestica Borkh.cv.‘Fuji’)为试材,采用田间调查方法,系统研究了我国苹果生产中4种主要树形的树体结构参数以及叶面积密度(LAD)和光合有效辐射(PAR)的三维分布特征。结果表明,开心形树冠的枝量(894×103·hm-2)和叶面积指数(LAI,2.53)最小,其他3种树形中小冠疏层形分别为2 280×103·hm-2、4.14,疏散分层形分别为2 119×103·hm-2、3.98,纺锤形分别为2 190×103·hm-2、3.88。不同树形LAD三维分布各不相同,小冠疏层形苹果树的叶片主要分布在树冠的0.5~1.5 m之间,疏散分层形和纺锤形主要分布在0.5~2.0 m之间,开心形主要分布在1.0~2.0 m之间。通过对不同树形LAD和PAR三维分布比较发现,每种树形的PAR都随树冠深度的增加而降低,在树冠中部LAD最大部位辐射消减最快,PAR的三维分布主要与叶片分布有关。其中开心形树冠的平均PAR最高,分布最均匀。4种树冠内叶片得到的平均相对PAR小冠疏层形为24.85%,疏散分层形为28.84%,纺锤形为27.71%,开心形为37.28%。开心形树冠内低光区的叶片所占比例只有35%,其他树形都超过50%。研究表明,不同相对PAR范围内的叶片比例能够更好地反映果树冠层的辐射情况,开心形树冠在辐射分布上优于其他3种树形。     

我国4种主要苹果树形光合能力差异研究

光合作用是影响果树生长发育的重要因素,果实的产量和品质主要取决于树冠内叶片的光合作用分布。本研究主要目的是利用三维树冠光合耦合模型模拟比较我国4种主要苹果树形(小冠疏层形、疏散分层形、纺锤形和开心形)光合能力的三维分布和日变化。试验于2010—2012年在富士苹果(Malus domestica Borkh.cv."Fuji")园进行,通过实测确定三维树冠内叶片和辐射分布,根据不同辐射下叶片最大光合速率经验公式计算叶片净光合速率(Pn)在三维树冠空间内的分布。结果表明,Pn的三维分布和相对辐射相似,在树冠上部变化平缓,在树冠内随辐射的降低而急剧减少;光合总量的分布主要取决于叶面积密度。通过对4种主要苹果树形光合能力分析研究发现,当PAR=1 500μmol.m 2.s 1时,4种树形的Pn分别为:小冠疏层形6.72μmol.m 2.s 1、疏散分层形7.52μmol.m 2.s 1、纺锤形7.24μmol.m 2.s 1、开心形9.88μmol.m 2.s 1。不同树形日光合总量的差异主要与叶面积指数相关;在晴天,单位地面上4种树形的日光合总量分别为:小冠疏层形665.5 mmol.m 2.d 1、疏散分层形791.7 mmol.m 2.d 1、纺锤形752.6 mmol.m 2.d 1、开心形601.1 mmol.m 2.d 1。研究表明,4种苹果树形中开心形树冠Pn高,有利于提高果实品质;而其他3种树形的光合总量大,有利于提高果实产量。     

藕–鱼种养结合模式对藕田底栖动物的影响

低洼田因地制宜创新农作制度,构建的藕-鱼种养结合模式是一种新型高效的生态农业模式,其中底栖动物是这个复合生态系统的重要组成部分。为研究藕-鱼种养结合模式对藕田底栖动物的影响,本试验设计了3种模式(莲藕-甲鱼模式、莲藕-彩鲤模式以及莲藕-泥鳅模式),以单养甲鱼模式作为对照,于种养结合前(2013年3月)、种养结合后作物生长旺盛期(2013年8月)以及鱼类捕捞后(2014年1月)3个时期对各试验田块底栖动物进行了取样,分析种养结合前后藕田底栖动物的种类构成、密度、生物量和多样性的变化。结果表明,种养结合模式对底栖动物种类无显著影响,共采集到底栖动物6科12属13种。但藕田套养水产动物,由于水产动物活动对底泥的扰动,底栖动物多样性有所下降。种养结合模式田块水生昆虫密度、生物量以及底栖动物总密度、总生物量均较种养结合前大幅度增加。3种种养结合模式种养结合后水生昆虫密度、生物量以及底栖动物总密度、总生物量的平均增加幅度分别达到12倍、336倍、11倍和273倍。而单养甲鱼模式池塘放养甲鱼后底栖动物生物量较放养前有所减少。另外,与单养甲鱼模式相比,莲藕-甲鱼种养结合模式水生昆虫密度、生物量以及底栖动物总密度、总生物量均有所提高,而寡毛类密度、生物量则有所降低。此外,采用Shannon-Wiener多样性指数和BI生物指数(Hilsenhoff生物指数)对3种种养结合模式藕田水质进行了评价。结果表明,采用BI生物指数评价的结果与实际情况较为吻合,3种种养结合模式中水质状况以莲藕-彩鲤模式最好,而莲藕-泥鳅模式水质最差。     

Growth and canopy structure of rice plants grown under field conditions as affected by Si application

Abstract

The ontogenetic changes of N, P, and K contents in leaves of rice, maize, soybean, adzuki bean, potato, and sugar beet were studied as the following results were obtained.

1. N content of rice and maize drastically changed at the primordia formation stage, while that of other crops did not show clear changes depending on the stage of growth.

2. P content of rice and maize was higher in upper leaves than lower leaves, but did not change appreciably in other crops.

3. K content of potato and sugar beet remained constant for a long period of time compared to other crops.

4. P-N relationship in rice and maize distinctly differed between upper and lower leaves; ratio of P content to N content of upper leaves was higher than that of lower leaves.

5. K-N relationship in potato and sugar beet was very different from that in other crops; K content remained constant regardless of the decrease in N content except for the lower leaves.

Thus, as the P-N balance of rice and maize (Gramineae crops) and K-N balance of potato and sugar beet (root crops) showed distinctive characteristics compared to other crops, the physiological significance of the mineral balance must be further investigated.     

机插稻鸭共作系统氮素基蘖肥用量对水稻群体质量与氮素利用的影响

以武粳15为试材,研究了氮素基蘖肥用量对机插稻鸭共作水稻群体特征、氮素吸收利用的影响。结果表明:1）在稻鸭共作系统中,随氮素基蘖肥用量的减少,机插水稻群体最高分蘖数减少,最高分蘖数前后的分蘖发生和消亡速率降低,粒叶比、有效叶面积率、高效叶面积率提高,齐穗期和成熟期干物质积累量降低,各阶段尤其是拔节至齐穗期的吸氮量降低。2）当氮素基蘖肥用量适宜,基、穗肥比4.5 : 5.5时,机插水稻群体的分蘖成穗率较高,叶面积指数适宜,齐穗期至成熟期的干物质积累量最大,拔节前氮素基蘖肥利用率、氮肥当季利用率、氮素农学利用率、氮素收获指数和氮肥偏因素生产力协同提高,群体穗数合理,产量最高。3）稻鸭共作不仅提高拔节前氮素基蘖肥利用率和氮肥当季利用率,而且改善机插水稻的群体质量,提高抽穗后群体的生产能力和水稻产量。     

扁桃||冬小麦间作模式下树冠结构对间作 区域光环境的影响

本文研究了作物、果树间作模式下果树树冠结构对间作作物区域光环境的影响,为果粮间作模式下适宜果树高光效树形结构的确定提供理论依据。以南疆地区扁桃(10 a)||冬小麦间作种植模式为研究对象,扁桃树形分为疏散分层形、开心形、高干形、小冠半圆形4个树形处理,以非间作的冬小麦大田为对照,于冬小麦灌浆期对间作区域不同波段辐射强度、光谱组成和光合有效辐射(PAR)日变化规律进行分区测定。结果表明:1)各树形对应间作区域光环境优劣程度从高至低依次为小冠半圆形、高干形、开心形、疏散分层形,几个树形处理间作区域总辐射强度平均值分别为对照的55.63%、46.54%、37.87%和28.76%,光合有效辐射强度依次为自然光对照的55.84%、44.57%、35.52%和26.40%;2)与自然光对照相比,间作区域各波段光照辐射强度均有不同程度降低,其中PAR、蓝紫光、黄绿光和红橙光区域消减幅度高于总辐射平均值,紫外、近红外和远红外区域消减幅度低于总辐射平均值。以疏散分层形西侧冠下区为例,该区域总辐射消减为自然光的11.37%,蓝紫光、黄绿光、红橙光和光合有效辐射分别消减至对照的7.98%、8.42%、8.62%和8.30%;紫外光、近红外和远红外分别消减至对照的12.30%、15.94%和23.00%;3)光质参数中"红橙光/远红外"比值对树冠结构特征变化敏感度高,变异系数为23.34%,可作为对间作区域光环境评价的主要指标;4)冠幅、干高、树高、有无主干等树冠结构指标对间作区域特别是东侧区域的PAR日变化趋势影响大。综合以上结果,南疆扁桃||冬小麦间作模式下,控冠、提干、落头等整形修剪措施能够改善间作区域的光照条件,以采用小冠半圆形树形间作区域光环境最优。     

基于偏角光谱检索算法的油菜和水稻LAI反演研究

叶面积指数(LAI)是评价植被长势及产量预测的重要指标,对其进行精准快速估测有助于植被的生长状态诊断和管理。本研究以不同施氮水平、不同栽种方式下的油菜和不同品种水稻为试验对象,基于冠层高光谱曲线形态,引入偏角光谱检索算法(DABSR)提取光谱偏角,同时采用植被指数法和主成分分析法进行对比分析,探索适用于水稻、油菜LAI估算的统一模型构建方法。研究结果表明,估算油菜LAI时,DABSR反演精度较高,预测R~2、RMSEP分别为0.74、0.47,偏移量MNB为0.16;主成分分析法反演精度次之,预测R~2、RMSEP、MNB分别为0.73、0.48、-0.04;而植被指数法受不同生育期油菜株型、覆盖度影响反演精度普遍较低,精度较高模型的预测R~2、RMSEP、MNB分别为0.61、0.57、0.17。在估算水稻LAI时,DABSR反演精度最优,预测R~2、RMSEP、MNB可达0.70、0.80、0.05。综合考虑模型的验证精度、特征选择的合理性以及模型计算效率,DABSR偏角光谱检索法估算油菜和水稻LAI具有较高精度,且受施肥水平、栽种方式、生长期等因素影响较小,为构建精确的植被LAI统一估算模型提供了新思路。     

数学形态学辅助下基于光谱指数的作物冠层组分分类

近地遥感常被用于获取作物冠层组分信息,但在提取叶片反射率时常受到土壤背景、穗和阴影效应的影响。为准确分类并提取作物冠层组分信息,该研究通过分析小麦冠层各组分（光照/阴影叶片、土壤、穗）的光谱及纹理差异,提出了一种光谱指数与数学形态学结合的作物冠层组分分类方法,探讨不同生育时期的最佳冠层组分分类方法,并定量分析不同组分的归一化光谱指数与小麦叶片氮含量的关系。结果表明：光谱指数法能较好地区分小麦抽穗前的不同冠层组分,而抽穗期的分类效果易受麦穗影响;光谱指数与数学形态学结合的分类方法能较好地消除麦穗对光照/阴影叶片提取的干扰（总体分类精度为97.80%,Kappa系数为0.97,运行时间3.87 min）,该方法的分类精度及运行效率均优于传统分类方法（迭代自组织数据分析算法（Iterative Selforganizing Data Analysis Techniques Algorithm, ISODATA）和最大似然估计（Maximum Likelihood Estimation, MLE））;而且,基于光照和阴影叶片的归一化光谱指数对叶片氮含量最敏感。研究结果可为其他作物冠层组分分类和精准农业中农学参数的定量反演提供技术参考。