水稻覆膜旱作高产节水机理研究

研究了全程旱管条件下地膜覆盖、超稀植（5.3～6.4万穴/ha）对水稻生物学性状、水分生理特性、产量及其构成因素和土壤水热条件的影响。结果表明,覆膜条件下水稻根系和地上部干重、生物量、株高、单株分蘖数、叶面积指数以及茎伤流液量极显著地大于裸地旱作水稻。覆膜对土壤具有明显的保水增温作用,降低了水稻叶片的细胞汁液浓度、细胞质膜透性,从而缓解了水稻植株的水分胁迫程度。覆膜旱作水稻产量达到6372～13500kg/ha,而裸地旱作水稻产量仅为4530～5400kg/ha。水稻覆膜旱作比裸地旱作或淹水栽培显著节水。     

全生育期模拟覆盖旱作水稻的生理反应

为寻求合理调控旱作栽培水稻生长发育的理论依据，采用土培试验研究比较了覆盖旱作水稻与传统淹水栽培水稻生理变化的差异。结果表明，水稻旱作后苗期根系活跃，吸收面积增加，叶片叶绿素a,b含量及其总量均显著增加，但两者比值不变，根系和叶片硝酸还原酶及硝态氮明显增加，光合速率显著降低。进入抽穗期后，旱作水稻叶片叶绿素a,b含量及其总量仍显著高于淹水处理，且两者比值比淹水处理低0.12，根系和叶片硝酸还原酶及硝态氮仍高于相应淹水处理，特别是旱作水稻根系累积大量硝态氮，光合速率接近。水稻旱作后内源激素变化显著，与淹水处理比较，旱作水稻孕穗期叶片ABA，根系ABA和根系GA1／3显著增加，叶片GA1／3，叶片iPA和根系iPA显著减少，叶片IAA略有增加，而汕优63根系IAA显著增加，85－15根系IAA，显著减少。进入乳熟期，叶片IAA，根系iPA和叶片GA1/3显著增加，叶片ABA和根系ABA均不同程度减少，根系GA1／3，根系IAA，叶片iPA的变化因品种不同而明显不同。     

叶面喷施有机氮和无机氮对旱作水稻生理特性的影响

主要探讨了干旱胁迫下有机氮和无机氮对旱作水稻生理特性的影响,为有机氮应用于旱作水稻生产及有机营养肥料的研发提供理论依据。以杂交中稻两优培九为试验材料,通过盆栽方法模拟水稻孕穗期遭遇干旱胁迫,以常规旱作管理(WSM)和喷施清水(DW)为对照,研究了叶面喷施硫酸铵(AS)、甘氨酸(Gly)和谷氨酸(Glu)对水稻叶片叶绿素含量、保护酶活性、渗透调节物质含量、产量和蛋白质含量的影响。结果表明,与常规旱作管理相比,干旱胁迫导致水稻叶片叶绿素含量下降,丙二醛(MDA)含量显著上升,最终使得水稻减产。喷施硫酸铵、甘氨酸和谷氨酸后,不同程度地提高了水稻叶片叶绿素含量、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,降低了MDA含量,并使水稻叶片中脯氨酸(Pro)含量、游离氨基酸总量(TFA)和可溶性蛋白(SP)含量显著增加,从而提高了水稻产量和蛋白质含量,产量的提高主要是由于穗粒数、千粒重和结实率明显增加。硫酸铵和甘氨酸处理效果较好,2个处理间没有显著差异,与清水对照相比,喷施硫酸铵使水稻产量和蛋白质含量分别提高了56.3%和20.5%,喷施甘氨酸分别比对照提高了44.2%和22.0%。无论有机氮还是无机氮,均可通过提高抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,降低干旱胁迫下旱作水稻植株的过氧化物质含量,增强旱作水稻抵抗干旱的能力。     

水稻旱作条件下的生理特性和经济性状研究

研究结果表明,水稻品种在旱作条件下同一成熟叶片蒸腾速率（Ｔｒ）覆膜〈露地〈水田,水分利率（ＷＵＥ）覆膜〉露地〉水田,差异显著。叶绿素含量、比叶重、脯氨酸含量及根系呼吸强度覆膜〉露地〉水田,覆膜抗旱性最强。分蘖期、拔节穗期、抽开花期、灌浆耐生不同,水分敏感期为孕穗期和抽穗开花期。旱作水稻分蘖能力增强,有效穗增多,但每穗粒数、结实率和千粒重下降。覆膜和水田产量高于露地,覆帮水田差异不显著。     

水分胁迫下夏玉米根叶保护酶活性变化及其对膜脂过氧化作用的影响

 利用防雨旱棚，研究了水分胁迫下夏玉米根叶保护酶系活性变化及其对膜脂过氧化作用的影响。结果表明：在水分胁迫下，玉米根系、叶片保护酶系SOD、CAT、POD活性均在生长发育前中期显著升高而后期下降，根系SOD、CAT和POD活性小于叶片。膜脂过氧化产物MDA含量随水分胁迫程度加剧而增加，且根系MDA含量小于叶片MDA含量。研究还表明，在水分胁迫下，玉米根系保护酶活性及膜脂过氧化作用对水分胁迫的反应和叶片保护酶活性及膜脂过氧化作用对水分胁迫的反应呈正相关关系，且绝大多数的相关系数达显著或极显著水平。此外，叶片与根系中可溶性蛋白质含量降低。水分胁迫导致夏玉米果穗性状恶化，经济产量大幅下降。造成减产的主要原因是每穗粒数的减少和百粒重的下降。     

水旱栽培条件下水、陆稻根系性状及其与抗旱性的关系

以19份水稻和2份旱稻品种为材料,在桶栽保水、桶栽旱种条件下比较根长、根数、根冠比等主要根系性状的差异及根系性状与旱作产量的关系。结果表明:旱作条件下根长、根数、茎鲜重、根鲜重、根干重均低于保水栽培,而水稻在水分胁迫条件下根冠比(根茎干重比)多呈上升趋势。在两种水分管理条件下品种间根长变异较小,根鲜重、根干重存在较大差异。根长与旱种产量相关系数达显著水平,根数与抗旱性无关,根冠比与旱种产量及抗旱系数为负相关,认为根长可作为鉴定水稻抗旱性的一个指标。     

抽穗期土壤干旱对水稻根系和叶片生理特性的影响

 【研究目的】干旱是限制水稻作物产量的主要生态因子之一,抽穗期是水稻生长对干旱胁迫比较敏感的时期,因此研究根系和叶片对抽穗期不同程度水分胁迫的生理响应具有重要的意义;【方法】以水稻品种丰华占为实验材料,研究了抽穗期控水时间长短对水稻根系活力、叶片水势和保护酶活性等生理特性的影响;【结果】抽穗期干旱胁迫后叶片水势显著下降,复水后均可回复到对照水平。干旱3,6,9d根系活力分别上升28.83%,123.30% 和50.16%,而干旱12d则下降82.25%。除长期干旱处理造成保护酶活性下降外,其他不同程度土壤干旱胁迫均造成叶片和根系的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）酶和过氧化氢酶（CAT）酶活性活性显著提高,而且干旱胁迫时间越长,保护酶活性上升越高,复水后可恢复到对照水平。研究还表明,无论干旱与否,叶片的SOD、POD和CAT活性均远远高于根部。【结论】水稻在抽穗期经受短期干旱能有效地进行生理调节,根系与叶片在适应干旱逆境方面具有协调统一性。     

氮素形态及水分胁迫对水稻根系水分吸收的影响机制

采用室内营养液培养及PEG6000模拟水分胁迫的方法,研究不同形态氮素营养(铵态氮和硝态氮)和水分条件对4种基因型水稻汕优63、扬稻6号、86优8、武运粳7号根系生理特性和水分吸收途径的影响。结果表明,在2种水分条件下,供铵营养水稻整株生物量均显著高于硝营养水稻,在水分胁迫条件下表现出较强的抗旱性。水分胁迫条件下供铵态氮营养水稻的根系具有较高的根系活力、吸收面积和水分吸收能力。在非水分胁迫条件下,供铵态氮和硝态氮营养水稻根系水分吸收和运输途径相同;水分胁迫后,硝营养水稻的水分运输途径以运输阻力较大的质外体途径为主,尤其在粳稻品种中表现显著。就不同基因型水稻品种而言,籼稻品种在供铵态氮营养时地上部干重显著高于粳稻品种,且籼稻品种在水分胁迫条件下供铵态氮营养时根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力也显著高于粳稻品种,表现出较强的水分吸收能力。     

早期水分胁迫对水稻干物质积累和氮素吸收利用的影响

[目的]研究早期水分胁迫对水稻干物质积累和氮素吸收利用的影响。[方法]以一季中稻为试验材料,在大棚内开展了轻度水分胁迫(QX)和重度水分胁迫(ZX)对不同生育时期不同器官影响的盆栽试验。[结果]2种水分胁迫处理均明显抑制了水稻不同时期的干物质量。分蘖期,CK组根、茎、叶干物质相对QX和ZX处理有不同程度(121.1%~211.2%)的增加。CK组穗重最大,为53.21 g/盆,其相对QX和ZX处理分别增加44.9%和43.3%,差异显著。相对CK而言,水分胁迫显著提高了ZX处理水稻茎秆和叶片的氮含量,但是由于水稻干物质量受到显著抑制,所以ZX处理的氮积累量显著低于CK组。[结论]前期的水分胁迫显著影响水稻产量和氮素吸收利用,田间管理措施要适时排水或灌溉,避免水分胁迫对水稻产量造成不可逆的影响。     

旱作水稻生理特性与栽培技术的研究

本文重点研究了旱作水稻的稻谷产量,稻米品质与稻谷产量有关的生育期、株高、有效穗数、粒数、粒重;抗倒性、品种综合抗旱力指标,需水量、水分对光合作用,对根系活力,对叶片组织水势,对叶片细胞汁液浓度的影响,及茎的结构等生物学特性与生理特性。并在此基础上提出了选用良种,确保全苗,消灭草荒,加强肥水管理与防治病虫害等五项提高旱作水稻产量的栽培技术措施。本文对试验推广旱作水稻的生产有一定的参考价值。     

旱作条件下旱稻和水稻叶片光合特性及RuBP羧化酶活性的比较

【目的】探讨旱作条件下旱稻、水稻品种叶片光合特性及RuBP羧化酶活性的变化规律,为旱稻品种的选育和高产栽培提供依据。【方法】选择2个旱稻品种（“旱9710”、“秦爱”）和2个水稻品种（“吉农8号”、“长白12号”）为试验材料进行田间旱作试验,于苗期、开花期、灌浆期、成熟期测定其叶片光合特性及RuBP羧化酶活性。【结果】旱作条件下,在整个生育期,旱稻品种叶片的叶绿素含量、RuBP羧化酶活性、净光合速率均显著高于水稻品种（P<0.05）,旱稻品种叶片蒸腾速率显著低于水稻品种（P<0.05）,水分利用效率极显著高于水稻品种（P<0.01）;旱稻品种叶片的净光合速率与气孔导度、水分利用效率、RuBP羧化酶活性呈显著正相关。【结论】与水稻品种相比,旱稻品种叶片叶绿素含量高,RuBP羧化酶活性强,蒸腾作用弱,水分利用效率高,从而有利于提高旱稻的抗旱性,维持较高的光合效率。     

Effect of Soil Drought on C4 Photosynthetic Enzyme Activities of Flag Leaf and Ear in Wheat

The activities of RuBPC and C4 photosynthetic enzymes in ear and flag leaf blade were examinedin wheat. The results showed that photosynthesis of ear was less sensitive to soil drought than that of flag leaf,and decrease of CO2 assimilation in flag leaf blade with water stress was more than that in ear. Compared withflag leaf, ear organs(awn, glume and lemma) had higher C4 enzyme activities and lower RuBPC activity. Un-der moderate water-stress, the increase of C4 enzyme activities was induced, and the increase was higher in earthan in flag leaf. Under severe water-stress, relatively higher C4 enzyme activities were still maintained in ear,rather than that in flag leaf. It suggests that high activities of C4 enzymes in ear may contribute to its high tol-erance of photosynthesis to water-stress.     

水分胁迫对水稻生理特性和产量的影响

[目的]为水稻生产确定适宜的节水灌水指标。[方法]通过防雨棚池栽试验,以土壤水势为灌水下限控制指标,研究不同水分胁迫条件下水稻籽粒产量和结实期籽粒含水量、颖花绿叶量及保护酶活性等生理性状指标相对值变化规律。[结果]当土壤水分调控标准低于－30kPa时,在灌浆中期籽粒含水量和颖花绿叶量表现出明显的负效应,SOD、CAT、POD含量相对值显著升高;在适宜土壤水分胁迫下,即土壤水势高于－30kPa,SOD、CAT、POD含量相对值有所升高。[结论]不同水分胁迫程度对籽粒含水量和颖花绿叶量的影响不同。     

不同灌水方式对水稻生育特性及水分利用率的影响

以冈优527、D优363、汕优63为材料,设4个不同水分灌溉方式,研究了不同灌溉方式下水稻生育特性、产量和水分利用率。结果表明:与淹水灌溉相比,湿润灌溉(前期) 浅水灌溉(孕穗期) 干湿交替灌溉(抽穗-成熟期)的灌溉方式,可促进叶片和根系生长,剑叶叶绿素含量和净光合速率高,有利于干物质积累;植株生理活动旺盛;其有效穗、结实率、千粒重、产量和水分利用率均高于淹水灌溉。湿润灌溉有利于根系生长,延缓根系和叶的衰老;产量和水分利用率比淹水灌溉略高。旱种抑制水稻根系生长和地上部干物质积累,产量和水分利用率比淹水灌溉显著降低。因此,湿润灌溉(前期) 浅水灌溉(孕穗期) 干湿交替灌溉(抽穗-成熟期)的灌溉方式更有利于稻株生长发育、产量和水分利用率的提高。冈优527、D优363的水分利用率显著高于汕优63。     

垄作稻鱼鸡共生对水稻群体生长特性及产量形成的影响

为了探究水稻垄作栽培和稻鱼鸡共生模式的结合对水稻群体生长特性及产量形成的影响,在总结前人垄作栽培、稻鱼和稻鸡共生模式的研究基础上,提出了水稻垄作栽培养鸡养鱼的种养结合技术,通过设计常规水稻垄作栽培(CK)、水稻垄作养鱼(RF)、水稻垄作养鸡(RC)和水稻垄作养鸡养鱼(RFC)的田间对比试验,研究了不同垄作稻鱼鸡共生模式下的水稻群体生长特性和产量形成。结果表明：与CK处理相比,2年中RFC和RC处理的水稻平均产量能够维持稳定,平均有效穗、每穗总粒数、结实率和千粒重虽有差异,但均未达到显著性差异;RF处理水稻产量、有效穗、每穗总粒数、结实率和千粒重平均降幅分别为29.98%、19.70%、484%、3.99%和5.74%,且均达到显著性水平。2年中RFC、RC处理的茎、叶和穗的干物质平均积累量与CK处理整体不存在显著差异,但较RF处理均显著增加。RFC、RC和CK处理水稻茎和叶在齐穗前干物质积累量显著高于RF处理,平均增幅分别为56.23%、50.66%和54.15%,齐穗后干物质积累量的降幅慢于RF处理,并且维持叶面积指数在较高水平,平均增幅为41.38%、38.35%和38.23%。2年中RFC、RC和CK处理较RF处理均具有较高的群体生长速率、净同化率和光合势,其中群体生长速率增幅分别为77.94%、70.29%和7669%,净同化率为40.07%、39.47%和38.87%,光合势为38.39%、35.49%和35.94%,进而为稻穗积累更多的干物质量和产量的形成奠定基础。综上可知,垄作稻鱼鸡共生和垄作稻鸡共生利于水稻的干物质积累及叶面积指数、群体生长速率、净同化率和光合势的提高,进而保证水稻产量稳定。     

垄作稻鱼鸡共生对水稻群体生长特性及产量形成的影响

为了探究水稻垄作栽培和稻鱼鸡共生模式的结合对水稻群体生长特性及产量形成的影响,在总结前人垄作栽培、稻鱼和稻鸡共生模式的研究基础上,提出了水稻垄作栽培养鸡养鱼的种养结合技术,通过设计常规水稻垄作栽培(CK)、水稻垄作养鱼(RF)、水稻垄作养鸡(RC)和水稻垄作养鸡养鱼(RFC)的田间对比试验,研究了不同垄作稻鱼鸡共生模式下的水稻群体生长特性和产量形成。结果表明：与CK处理相比,2年中RFC和RC处理的水稻平均产量能够维持稳定,平均有效穗、每穗总粒数、结实率和千粒重虽有差异,但均未达到显著性差异;RF处理水稻产量、有效穗、每穗总粒数、结实率和千粒重平均降幅分别为29.98%、19.70%、484%、3.99%和5.74%,且均达到显著性水平。2年中RFC、RC处理的茎、叶和穗的干物质平均积累量与CK处理整体不存在显著差异,但较RF处理均显著增加。RFC、RC和CK处理水稻茎和叶在齐穗前干物质积累量显著高于RF处理,平均增幅分别为56.23%、50.66%和54.15%,齐穗后干物质积累量的降幅慢于RF处理,并且维持叶面积指数在较高水平,平均增幅为41.38%、38.35%和38.23%。2年中RFC、RC和CK处理较RF处理均具有较高的群体生长速率、净同化率和光合势,其中群体生长速率增幅分别为77.94%、70.29%和7669%,净同化率为40.07%、39.47%和38.87%,光合势为38.39%、35.49%和35.94%,进而为稻穗积累更多的干物质量和产量的形成奠定基础。综上可知,垄作稻鱼鸡共生和垄作稻鸡共生利于水稻的干物质积累及叶面积指数、群体生长速率、净同化率和光合势的提高,进而保证水稻产量稳定。     

铵态氮和硝态氮对旱稻、水稻生长及铁营养状况的影响

利用砂培试验,研究了铵态氮和硝态氮,以及不同铁供应水平对旱稻和水稻生长与铁营养状况的影响。结果表明:供铁显著促进了水稻和旱稻的生长,提高了铁吸收量;与铵态氮相比,不供铁时硝态氮加重了缺铁旱稻和水稻的铁缺乏状况。就氮素形态的影响而言,铵态氮明显促进了旱稻和水稻的生长,表现在株高、地上部干重的显著增加,植株铁营养状况的显著改善,叶片SPAD值和植株铁含量、铁吸收量的显著增加,尤其是不供铁条件下,这种促进作用更加明显。同时,铵态氮还促进了植物体内铁的转移。硝态氮的作用则与此相反,特别是在铁供应不足的情况下,硝态氮的供应降低了叶片SPAD值和植株铁含量,加重了铁缺乏症状。以上结果表明,铵态氮有利于旱稻摄取更多的铁营养,并改善生长状况;土壤中氮素以硝态氮为主可能是水作转为旱作后旱稻缺铁黄化的主要原因之一。     

增香栽培对香稻香气和产量的影响及其相关生理机制

【目的】探明增香栽培技术对香稻香气含量和产量形成的影响及其机理。【方法】以常规香稻品种桂香占、美香占2号、中香1号、饶平香为材料进行大田对比试验,设置香稻增香栽培技术与香稻常规栽培技术（对照）2个处理,测定水稻分蘖期、孕穗期、抽穗期和灌浆成熟期的生物学指标、糙米香气2-乙酰基-1-吡咯啉（2-AP）含量、产量及其构成因素。【结果】与常规栽培技术比较,增香栽培技术显著提高了香稻糙米和精米的香气含量,齐穗后剑叶和籽粒的游离脯氨酸含量和脯氨酸氧化酶活性;分蘖期、孕穗期、抽穗期和成熟期的叶片（剑叶）叶绿素含量（SPAD）、叶面积指数（LAI）和地上部分干物质积累量,抽穗至成熟期的茎鞘物质输出率和群体光合势;有效穗数、群体总颖花量、结实率和收获产量,但对千粒重均无显著影响。【结论】增香栽培技术能显著提高香稻叶片和籽粒的游离脯氨酸含量和脯氨酸氧化酶活性,从而显著增加其糙米2-AP的含量;同时增香栽培技术显著提高了香稻生育前中期的地上部分干物质积累和生育后期的茎鞘物质转运率和群体光合能力,从而促进了香稻有效穗数、群体总颖花量、结实率和收获产量的增加,最终表现为增香栽培技术能协同提高香稻糙米和精米的2-AP含量与籽粒产量。     

水稻旱秧生理特性的研究——旱育秧苗的光合特性

在盆栽条件下,研究了旱育秧和湿育秧苗的光合性能,结果表明,旱育秧苗群体的光合强度均较高,光饱和点降低,旱秧抗高温和土壤干旱的能力增强,总光合时数增加。通过测定叶面积系数和土壤含水量,提出旱育秧成秧期适宜的叶面积系数为3～5,秧田土壤的田间持水量不低于66%。