不同栽培模式下早稻-再生稻的养分积累与分配特性

【研究目的】探讨不同栽培模式早稻-再生稻水稻的养分积累动态和分配特征;【方法】以杂交水稻新组合Ⅱ优航1号为材料,采用超高产栽培 (SHC)和常规栽培(CC)模式,通过测定水稻各生育期的干物质积累和养分含量变化;【结果】超高产模式头季稻稻株N含量在全生育期均高于常规模式,孕穗前稻株P含量、黄熟前及再生稻K含量亦明显高于常规模式。超高产模式头季稻完熟期积累的N、P、K依次达15.06 g/m2、4.58 g/m2、15.8 g/m2,分别比常规模式高出47.2%、21.2%和低9.1%;分配到籽粒的N、P、K比例依次为50.5%、47.8%、25.3%,与常规栽培相近;N、P、K生产效率依次为75.39 kg/kg、247.9 kg/kg、71.9 kg/kg,P、K生产效率略高于常规栽培。超高产模式再生稻完熟期积累的N、P、K依次达10.9 g/m2、4.05 g/m2、12.9 g/m2,比常规模式高出38.0%、30.5%和78.3%;分配到籽粒的N、P、K比例依次为51.0%、68.1%、15.5%,N、K分别比常规模式低9.1%和7.0%;N、P、K生产效率依次为75.60 kg/kg、203.5 kg/kg、63.9 kg/kg;N、K生产效率低于常规栽培的。超高产模式头季稻的N、P、K需求量为：17.9 g/m2、6.77 g/m2、34.9 g/m2,比常规模式高出54.3%、35.4%、73.6%,再生稻N、P、K需求量为：9.59 g/m2、3.61 g/m2、17.20 g/m2,比常规栽培高出61.2%、43.8%、361.1%;【结论】超高产模式下水稻养分需求量大,转运比较顺畅,促进水稻高产的形成,但N、K生产效率有待进一步提高     

不同栽培模式对早稻—再生稻头季稻籽粒灌浆特性和ATP酶活性的影响

为了揭示不同栽培措施对再生稻产量的影响,阐明超高产栽培模式实现高产的生理原因,采用超高产栽培模式并以常规栽培模式作为对照进行比较试验,研究不同栽培模式下早稻—再生稻头季稻籽粒灌浆特性和ATP酶活性的变化。结果表明,与常规栽培模式相比,超高产栽培模式头季稻强、弱势粒的生长潜势强,灌浆最大生长速率出现的时间早,灌浆速率在整个灌浆期的前、中、后3个阶段均较高,活跃灌浆时间较短,强、弱势粒较早进入灌浆盛期,同时,整个灌浆期头季稻强、弱势粒的Mg2 -ATP和Ca2 -ATP酶活性超高产栽培模式也都较常规栽培模式的高,尤其是在籽粒灌浆的快速增长阶段,超高产栽培模式的明显高于常规栽培模式,因而其头季籽粒灌浆呈现出灌浆起动快、灌浆强度大、灌浆后期“拉力”足的特点,从而有利于有机物质向穗部运输,这是超高产栽培模式头季实现大穗、多穗、粒饱、结实率高的籽粒灌浆特性和生理原因。     

茶陵普通野生稻光合特性研究

以超高产或高产栽培稻两优培九、汕优63、威优46和93-11为对照,测定了湖南茶陵普通野生稻抽穗开花期1 d中不同时间点的净光合速率（P_n）以及Pn对不同光强、不同CO₂浓度与不同温度的响应曲线。结果表明,茶陵普通野生稻的Pn在下午极显著高于对照,在高温（40℃,45℃）胁迫下也是如此;光补偿点为22.3 µmol photons m^-2 s^-1,与对照差异不显著(20.1~23.7 µmol photons m^-2 s^-1),光饱和点为1 810 µmol photons m^-2 s^-1,与对照93-11无显著差异,但极显著高于其他对照材料（1 530~1 628 µmol photons m^-2 s^-1）,表观量子效率(AQY)与对照无显著差异;CO₂补偿点（52.7 μmol mol^-1）稍高于对照（42.7~50.1 μmol mol^-1）,而饱和点(644.5 μmol mol^-1)则明显高于对照(521.1~581.3 μmol mol^-1),羧化效率（0.1511 mol m^-2 s^-1）显著高于对照(0.1277~0.1384 mol m^-2 s^-1);叶绿素含量极显著高于对照。说明茶陵普通野生稻的光合性能强于超高产或高产对照栽培稻,且在高温下表现更为突出。     

施氮量对冬小麦灌浆期光合产物积累、转运及分配的影响

采用花前¹⁴C-同位素标记旗叶的方法, 研究了盆栽条件下不同施氮量对两种穗型冬小麦品种光合产物转运及¹⁴C同化物积累、分配的影响。结果表明, 冬小麦成熟期¹⁴C-同化物主要分配在茎鞘中, 其分配率为44.31%~60.96%; 其次在籽粒中, 分配率为31.81%~40.67%; 其中大穗型品种兰考矮早八茎鞘、叶片中的分配率高于多穗型品种豫麦49-198, 表明成熟时大穗型品种有更多的同化物滞留在茎鞘和叶片中。施氮量对¹⁴C-同化物分配率有影响, 在施氮量36 g m^-2处理的茎鞘中分配率下降, 而籽粒中的分配率增加, 表明增施氮肥促进花前同化物向籽粒中分配。随着籽粒灌浆进程, 光合产物在营养器官中的分配率逐渐下降, 在籽粒中的分配率逐渐增加, 表明营养器官的同化物逐渐向籽粒转运。小麦籽粒的同化物有34.94%来自花前贮藏物质的转运, 65.06%来自开花后同化量, 但不同品种、不同氮素水平处理之间有较大差异。施氮量36 g m^-2处理的花前转运量、转运率、花前贮藏物质对籽粒贡献率均下降, 但花后同化量、对籽粒贡献率以及单穗粒重均增加; 其中兰考矮早八和豫麦49-198的花后贡献率分别为77.84%和56.29%, 表明兰考矮早八花后同化量对籽粒的贡献大于豫麦49-198。两品种籽粒产量均表现为施氮量36 g m^-2处理高于18 g m^-2处理, 并且大穗型品种的增产幅度大于多穗型品种, 表明增施氮肥对不同冬小麦品种的增产效应存在差异。     

再生稻与同期抽穗主季稻源库流特性差异研究

以6个水稻品种(组合)为材料,研究了再生稻与同期抽穗主季稻源库流特性的差异。结果表明,再生稻叶面积指数为主季稻的1/8~1/5,穗粒数和产量为主季稻的1/3左右,但齐穗至齐穗后10 d再生稻光合速率较主季稻高20%~70%,孕穗至成熟期再生稻净同化率是主季稻的2.7~6倍;再生稻与主季稻枝梗过氧化氢酶活性差异不大,再生稻剑叶光合产物分配到穗部的比例明显高于主季稻,而残留在茎鞘中的比例大大降低;再生稻外观品质优于早稻与晚稻,而加工品质介于早稻与晚稻之间。本试验条件下,主季稻属增库增产型,而再生稻属源库互作型。为使再生稻高产,应选用穗粒数较多的品种,充分发挥再生稻光合速率与净同化率高的优势,采取积极的栽培措施,促进再生稻叶面积的扩展、穗粒数的提高与物质运转能力的增强。     

稻茬小麦公顷产量9000 kg群体钾素积累、分配与利用特性

在稻麦两熟制条件下,以扬麦20为材料,通过基本苗和氮肥施用量、施用时期及比例的调控,建立不同产量水平群体,研究籽粒产量9000 kg hm^-2群体钾素积累、分配与利用特性。结果表明,籽粒产量≥9000 kg hm^-2 (超高产)群体钾素吸收高峰期出现在拔节至开花期,吸收的钾素占一生吸收钾素的52%~68%;开花期和成熟期钾素积累量均极显著高于<9000 kg hm^-2 (高产)群体。成熟期叶片、茎鞘、颖壳+穗轴和籽粒钾素积累量与籽粒产量均呈极显著线性正相关;花后茎鞘钾素转运量与产量呈极显著线性正相关,颖壳+穗轴钾素转运量与产量呈极显著线性负相关。超高产群体开花期和成熟期钾素积累量分别为430~450 kg hm^-2和366~408 kg hm^-2;成熟期钾素积累量,茎鞘中最高,为244~269 kg hm^-2,其次是叶片和颖壳+穗轴,分别为46~49 kg hm^-2和40~46 kg hm^-2,籽粒中仅为35~46 kg hm^-2;花后茎鞘钾素转出量为46~52 kg hm^-2,颖壳+穗轴钾素积累量为9~17 kg hm^-2。超高产群体每100 kg籽粒的吸钾量需达4.57~4.87 kg,此时的钾素利用效率为20.56~22.02 kg kg^-1,钾收获指数为0.095~0.112。     

模拟光条件下4个四川桤木品系 光合特性的研究

为了研究四川桤木不同品系对光的响应,为其引种和扩大栽培提供理论依据,对模拟光条件下H1、H12、J5、J10品系光合特性进行了研究,结果表明：（1）4个桤木品系具有较低的LCP（介于3.16~50.61μmol/-2·s^-1>之间）和较高的LSP（＞800μmol/-2·S^-1>）,其LCP、LSP的大小排序均为J10＞H12＞J5＞H1;4个品系能适应多种光照环境。H12、J10强光利用效率高,其生长速度高于H1、J5品系,H1、J5品系利用弱光能力较强;（2）表观量子效率为0.0303~0.0495mol/mol,与自然条件下一般植物的表观量子效率（0.03~0.05mol/mol）基本一致;（3）影响其净光合速率（Pn）主要生理生态因子是气孔导度、胞间CO2浓度和光照强度等,J5、J10品系Pn还受到CO₂R较大的影响;而Tleaf、Vpdl对H1、H12品系的Pn影响比较明显。     

再生季稻与同期抽穗主季稻干物质分配特性及机制研究

研究再生稻干物质积累与转运特性对深入理解再生稻产量形成的生理机制及进一步挖掘增产潜力有重要的理论与实际意义。本研究以华东南稻区推广的常规籼稻佳辐占和籼粳杂交稻甬优2640两个再生稻品种作为供试材料,在确保2个供试水稻品种的再生季稻和主季稻在籽粒灌浆阶段处于同一晚秋气温条件下抽穗成熟,比较再生季稻及其同期抽穗的主季晚稻的光合生理、激素含量、干物质生产、非结构性碳水化合物(NSC)、¹³C同化物在植株地上部和地下部的干物质积累与分配差异。结果表明,相比同期抽穗的同基因型主季晚稻,2个供试品种的再生季稻生育期缩短50%,但有效穗数和收获指数分别增加50%和10%,最终产量可达到对照产量的55%～65%;再生季稻在籽粒灌浆前期叶片光合速率和SPAD值均明显增高,但齐穗后20 d至成熟期其光合速率和SPAD值则明显降低;再生季稻株体内的ZR、IAA含量在齐穗期较高,之后相比较低,再生季稻株内的ABA含量在齐穗期至齐穗后10 d或20 d较高,达到10%～20%,而其GA₃含量普遍较低;再生季稻稻桩、叶片和茎鞘的NSC转运率高达67%～78%、59%～6...     

氮素水平对藁城8901和山农1391籽粒品质的调控效应

选用强筋小麦品种藁城8901（GC8901）和弱筋小麦品种山农1391（SN1391）,在池栽条件下,分别施纯氮12、24和36 g m^-2,研究了氮素水平对小麦籽粒品质的影响。结果表明,氮素水平对2个类型小麦品种籽粒淀粉、蛋白质性状和加工品质有较大影响。与12 g m^-2处理相比,24 g m^-2处理明显提高籽粒支链淀粉含量,降低直链淀粉含量和直支比,促进淀粉积累,改善淀粉的糊化特性。当氮素水平增加至36 g m^-2时,籽粒的支链淀粉含量降低,直链淀粉含量提高,淀粉积累量降低。随氮素水平提高,GC8901籽粒清蛋白、球蛋白、谷蛋白、总蛋白含量和蛋白质产量提高,而醇溶蛋白含量降低。SN1391以24 g m^-2处理的醇溶蛋白、谷蛋白和总蛋白含量最低;随氮素水平提高球蛋白含量提高,而清蛋白含量降低。适量施氮能提高籽粒硬度,但过量施氮则使其降低。籽粒容重随氮素水平提高而降低。增施氮肥能提高GC8901面粉白度,但SN1391以12 g m^-2处理最高,24 g m^-2处理最低。氮素水平从12 g m^-2增加到24 g m^-2,GC8901面筋含量、质量提高,面团形成时间、稳定时间、拉伸面积和延伸度增加,这有利于提高强筋专用品质;SN1391面团形成时间和稳定时间显著降低,筋力变弱,拉伸面积减小,弱筋专用品质得以改善。当氮素水平增加至36 g m^-2时,2个品种加工品质有变劣的趋势。研究表明,改变淀粉、蛋白质及其各组分含量,是氮素水平影响小麦加工品质的重要途径。     

江南双季稻区再生稻秸秆全量还田机械化种植模式

以江西省崇仁县再生稻生产调研为基础,总结分析了再生稻秸秆全量还田机械化种植模式的综合效益及其技术要点。该种植模式选用高产优质籼粳杂交稻品种甬优4949,通过头季稻留高茬收获,将秸秆切碎并均匀抛撒,适时追施促芽肥,控水灌溉,以及病虫草害防治,创新集成了适于江南双季稻区再生稻机械化栽培新模式。该模式不仅解决了蓄低位腋芽的秸秆还田难题,实现了秸秆全量还田,还解决了再生苗生育进程不一致和籽粒成熟度不一等问题。与常规模式相比,新型稻作模式头季和再生季水稻产量分别增加了12.7%和55.8%,周年净收入增加了6769.5元/hm²,经济效益显著。该模式避免了秸秆焚烧,可培肥土壤,实现优质丰产,是绿色高产高效的“一种两收”稻作新模式,适合在江南双季稻区大面积推广应用。     

杂交稻主季库源性状对再生稻发育的影响

选用6个不同类型杂交稻组合,通过常规高产栽培措施,探讨主季库源性状对再生稻发育的影响。结果表明,再生稻每穗颖花数、实粒数、和粒重与主季库因素极显著相关,再生稻穗数与主季穗数负相关。随着主季灌浆进程,再生稻活芽率下降,成熟期倒2节活芽率可达100%,倒4、5节活芽率仅33.28%~58.21%。单茎成苗数与主季穗数极显著负相关。单茎成苗数与成熟期叶干重、叶面积、叶绿素含含量和茎鞘干重均呈正相关,与乳熟期茎鞘物质输出率呈显著负相关。主季中期源库关系协调、群体质量良好,是主季获得高产和再生芽发育的基础;后期茎鞘物质输出率低、叶片衰老速率慢、高效叶面积多、叶片生理活性高以及光合产物及时输出,是获得主季高产、确保再生芽发育良好的关键。     

不同氮素籽粒生产效率类型籼稻品种氮素分配与运转的差异

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、氮素含量、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的氮素籽粒生产效率(NUEg)从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6种类型,研究不同氮素籽粒生产效率类型品种氮素分配与运转的基本特点。结果表明,供试品种间NUEg的差异很大(244%、325%),A、B、C、D、E、F类品种的平均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;NUEg高的品种抽穗期、成熟期茎鞘叶中氮素比例小、穗中氮素比例大,成熟期更明显,结实期茎鞘叶氮素运转量大、运转率高;提高结实期茎鞘叶氮素运转量和运转率有利于提高结实期茎鞘叶干物重运转量和经济系数。     

不同种植方式下氮素营养对陆稻和水稻产量的影响

以粳型陆稻中旱3号和粳型水稻扬粳9538为材料, 设置裸地旱种和水种两种方式及低氮(LN, 100 kg hm^-2)、中氮（NN, 200 kg hm^-2）和高氮(HN, 300 kg hm^-2) 3种N素水平, 比较研究了氮素营养对陆稻和水稻产量形成的影响。结果表明, 旱种HN处理下陆稻和水稻的产量以及水种HN处理下水稻的产量较NN有所下降; 但水种HN处理下陆稻的产量较NN增加; 随施N量增加, 水、陆稻在两种种植方式下穗数均增加, 每穗粒数表现不一, 结实率均下降, 但陆稻降幅小于水稻, 陆稻千粒重差异不显著, 而水稻则显著下降。与水种相比, 旱种条件下陆稻的千粒重无显著变化, 而水稻千粒重则显著下降, 水、陆稻旱种的结实率均有所提高, 但陆稻的提高幅度大于水稻。与水稻相比, 陆稻不定根数少, 吸N能力低, 分蘖能力弱, 成穗数少、穗型小, 产量较低。拔节至抽穗期不定根数的增幅大, 叶片含N率下降慢, 花后叶片含N率和剑叶叶绿素（SPAD）值下降快。陆稻光合生产力对水分胁迫的负响应小, 对增施N素正响应大。表明陆稻和水稻对种植方式和N素的响应有明显差异。对陆稻和水稻的产量增产途径进行了讨论     

两系稻结实期胚乳和茎鞘非结构碳水化合物代谢活性的研究

选用不同类型的两系杂交稻, 研究结实期胚乳和茎、鞘非结构碳水化合物的代谢, 及其对灌浆结实的影响. 结果表明: 胚乳中ATPase和Q酶活性与灌浆结实密切相关; 胚乳中低含量可溶性糖表明了淀粉合成迅速. 茎鞘中高含量的可溶性糖是茎鞘碳水化合物代谢活跃的特征; 其可溶性糖含量与淀粉酶降解淀粉的活性显著相关; 茎鞘在由临时库     

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。     

不同品种再生稻产量及品质比较研究

为探究影响再生稻产量及品质的主要因子,筛选出适合湖北省洪湖市种植的优质高产再生稻品种;以广两优1128、新两优223、两优6326和创两优558为试验材料,于2016年在湖北省洪湖市沙口镇进行大田试验。结果表明,创两优558的头季稻产量、再生稻产量和总产量均最高,分别为8 087.4、5 916.7和14 004.0kg/hm ²。4个再生稻品种的糙米率和长宽比均无显著差异,创两优558的精米率、整精米率和直链淀粉含量最高,分别为70.2%、65.5%和24.5%;新两优223的直链淀粉含量显著低于其他品种,为21.4%。总蛋白含量最高的品种是创两优558,其次是广两优1128,含量分别为9.14和9.03g/100g,显著高于其他品种。研究表明,4个品种均适宜在洪湖地区种植,但创两优558的头季稻产量、再生稻产量及总产量最高,稻米品质最好。影响再生稻产量的关键产量构成因子是穗粒数和结实率,影响再生稻整精米率的主要因素为垩白粒率、垩白度和精米率。     

利用RIL群体对水稻再生力及相关农艺性状的QTL分析

以粳糯稻品种糯89-1与籼型重穗型杂交稻骨干恢复系蜀恢527杂交构建的籼粳交F₇代RIL群体的169个家系为作图群体,构建了一张含105个微卫星(SSR)标记的分子连锁图谱。定位了水稻正季7个农艺性状的QTL 15个,分布在第1、第2、第3、第5、第6、第7、第10染色体上,LOD值介于2.10~7.51,贡献率3.77%~25.37%,其中贡献率10.0%以上的QTL 7个,单个性状的QTL 1~4个;定位了水稻再生季7个农艺性状的QTL 19个,分布在第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第10染色体上,LOD值介于2.17~18.34,贡献率3.23%~37.66%,其中贡献率10.0%以上的QTL 7个,单个性状的QTL1~5个;定位了影响水稻再生力(最终再生率)的QTL 2个(qRa4,qRa5),分别在第4和第5染色体上,贡献率分别为8.17%和7.09%,加性效应分别为0.32和-0.39,贡献率和加性效应均较小,属微效基因。共检测到两季农艺性状QTL 36个,同一性状被重复检测的QTL 8个。水稻再生力与正季稻有效穗呈极显著负相关;水稻再生力与再生稻有效穗呈极显著正相关,与每穗总粒数和着粒密度呈显著负相关。QTL定位结果揭示了有效穗是影响再生力的主要因素。