根际氧环境对水稻幼苗根系微形态结构的影响及其生理机制

【目的】研究根际氧环境对水稻幼苗根系微形态建成的影响及其生理机制,以期为水稻幼苗理想根型的构建提供理论依据。【方法】以春优84和秀水09为材料,用国际水稻所营养液配方进行水培试验。秧苗移栽一周后用在线溶氧仪(氮气、氧气调节)设定低氧(0~1.0 mg/L)、中氧(2.5~3.5 mg/L)和高氧(>6.0 mg/L,饱和溶解氧处理,在水稻生长过程中用充气泵连续向水体中充入空气)和常规水培(CK,不进行氧调节,水稻移栽一周后水中氧含量约为0.3~2.5 mg/L) 4个氧处理,研究水稻幼苗生物量、根系微形态结构、根系分泌有机酸、呼吸强度等指标。【结果】1）各处理水稻幼苗根系直径为d₁(0~0.50 mm)、d₂(0.51~1.00 mm)和d₃(1.01~1.50 mm)的细根占总根的比例均超过90%,对水稻苗期根系形态构建尤为重要。中氧处理后,春优84直径为d₁、d₂和秀水09直径为d₁、d₃的根的根长和根表面积均明显高于对照。2）低氧处理减少地上部和地下部生物量,抑制细根(d₁)生长,促进粗根(d₅, 2.01~2.50 mm)的生长,降低呼吸强度,增加有机酸分泌量。中氧和高氧处理后水稻植株的生物量均有增加,但生理反应不尽相同。中氧处理后水稻根系呼吸强度上升,而高氧处理后根系呼吸强度降低。各氧处理均减少水稻幼苗根系生长素(IAA)含量,中氧和高氧处理与对照间差异达显著水平。高氧处理显著增加根系一氧化氮(NO)含量,其他处理间差异不显著。3）相关分析结果表明,两供试品种总根和细根(d₂)的各形态指标(根长、表面积和体积)均与根系有机酸分泌量、呼吸强度、NO含量正相关,与生长素(IAA)含量负相关。【结论】适当增氧(中氧)处理增加水稻幼苗根系呼吸强度和有机酸分泌量,根系生理活性增强;增加细根(直径为0~1.50 mm)的根长、吸收面积的占比,优化其根系形态结构。因此,生产上可以通过栽培措施改变根际氧环境调控分蘖期水稻根系微形态结构,增强根系功能。     

江西省保护性耕作的现状与分析

江西省位于中国的东南部,长江中下游交接处的南岸,水资源非常丰富,因此对保护性耕作的研究较少,虽然曾经推广过该项技术但由于技术集成度不高,再加上农民的认识不够等原因,使得目前的推广面积并不大。所以有必要对全省保护性耕作的现状进行调查、分析,并进行科学的试验示范,筛选出适合本地应用和发展的保护性耕作技术,因地制宜的逐步推广应用。     

氮肥施用对杂交稻天优华占及其父母本产量与品质的影响

以超级杂交稻天优华占及其双亲(华占和天丰)为材料,采用田间试验研究不同施氮量(N用量设0、202.5 kg/hm22个水平)对子代天优华占、父本华占和母本天丰产量、品质及氮素吸收方面的影响。结果表明:施氮能使天优华占及其双亲增产的原因是有效穗的增加,子代天优华占产量较其亲本有所增加是由于有效穗数和千粒重均较高;施氮也能增加天优华占及其双亲干物质积累量;在相同处理下,茎鞘干物质输出率和贡献率最大的是子代天优华占;施氮能增加天优华占及其双亲稻米的粒长和蛋白质含量,降低垩白粒率;收获期各品种不同部位氮素累积量和施氮量显著正相关,且不同器官中氮素积累量均以天优华占显著高于华占和天丰。     

水稻–冬季秸秆覆盖种植马铃薯模式对水稻齐穗期根际土壤代谢组表达特征的影响

水稻–冬季秸秆覆盖种植马铃薯是南方稻区一种经济高产的水–旱轮作模式,其对水稻根际土壤代谢物的影响可能是调控水稻高产的关键,但目前相关研究尚未见报道。本研究基于周年水–旱轮作模式长期定位试验,以水稻–冬季空闲(CK)模式为对照和水稻–马铃薯(稻草覆盖种植并还田,RP)轮作模式为研究对象,采集水稻齐穗期根际土壤样品,利用液相色谱–质谱法(LC-MS)测定根际土壤代谢物种类与丰度,研究RP轮作模式水稻齐穗根际土壤代谢物组分和功能及其与产量形成的关系。结果表明：(1)采用OPLS-DA模型筛选差异代谢物(HMDB数据库)发现,与CK模式相比,RP轮作模式具有201个有显著性差异(P<0.05)的根际土壤代谢物,分别归属于脂质和类脂分子、有机酸及衍生物、有机氧化合物、苯丙烷和聚酮等11个父类;其中苯丙烷和聚酮、丙烯醇脂质、苯及其衍生物、甾体内酯、氨基酸/肽、碳水化合物和脂肪酰糖苷等代谢物丰度发生显著变化,可作为表征RP轮作模式下水稻根际土壤差异性代谢物;(2)有机氧化合物、有机酸及衍生物和苯丙烷和聚酮等代谢物丰度与土壤有机质、全钾、碱解氮和速效钾含量差异呈显著正相关(r=0.816～0.9...     

早籼稻品种遗传改良进程中株型的演变特征

 以不同年代育成的28个代表性早籼稻品种为材料,在同一生态条件下种植,系统研究了叶型、茎型、穗型若干株型性状的演变特征。结果表明,早籼稻品种改良进程中,上部3片功能叶均变短、变厚、变直、变挺;各节间变短、变粗,节间密度变大,尤以基部节间和穗下节间最为显著,而单位鞘重变化不显著;每穗粒数、二次枝梗数、着粒密度均变大。据此认为,早籼稻叶型改良应在保持现有叶片曲率的前提下增加叶长;茎型改良应增加基部节间的粗度和穗下节间的长度;穗型改良应增加每穗粒数和枝梗数。     

不同叶色水稻叶片的衰老及对光强的响应

以淡绿叶水稻近等基因系fgl及其正常叶色的轮回亲本浙辐 802为材料,比较了不同叶色水稻抽穗后叶片的衰老进程,并在水稻抽穗后施以不同强度的光照,研究水稻生育后期光照强度对不同叶色水稻叶片衰老的影响。在自然光强下,淡绿叶水稻fgl的衰老慢于轮回亲本浙辐 802,fgl的叶绿素、叶面积指数和净光合速率的下降速率均慢于浙辐 802,特别是在灌浆前期和后期;开花后浙辐 802的SOD活性下降和MDA含量的上升均快于fgl。15%的遮光处理有利于提高浙辐 802的气体交换特性和光合性能,提高SOD活性,降低MDA含量;而浅叶色的fgl的光合速率较稳定,受光强的影响较小。     

稻田增氧对水稻根系形态生理特征的影响

以甬优1540和春优927为试验材料,于2020年开展田间试验,研究了稻田增氧对水稻根系形态与生理特征的影响。结果表明,与CF处理（常淹灌溉）相比,OP处理（稻田增氧）可显著提高水稻产量7.6%～8.7%;同时改善了水稻根系形态与生理特征。主要表现为：提高了齐穗期与灌浆期水稻的根质量与根长密度、增加了根系吸收表面积与活跃吸收表面积;增强了灌浆期水稻的根系氧化力、根系伤流液强度,提高了根系伤流液中的玉米素与玉米素核苷含量。同时,OP处理还改善了地上部植株生理活性,提高了灌浆期水稻剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。以上结果说明,稻田增氧可以改善水稻根系形态与生理特征,促进根-冠生长发育,进而提高水稻产量。     

根表铁膜对水稻磷素吸收影响研究进展

磷（P）对水稻生长的影响仅次于氮。P在土壤中含量丰富,但由于其难溶性及土壤的高吸附性,可被植物直接吸收利用的活性P含量很低。根表铁膜对土壤中的P有很强的吸附作用,在一定程度上是植物的营养库,铁膜中的P是植物吸收的重要P源。有关根表铁膜与水稻P吸收的关系已有很多报道,是促进还是抑制作用情况比较复杂。本文综述了水稻根表铁膜的形成原因、对P的吸附与解吸附能力以及对水稻吸收利用的影响,并对今后开展根表铁膜对水稻P吸收的调控机理研究提出几点建议,同时对根表铁膜调控水稻P吸收的应用前景进行了展望。     

秸秆填埋对水稻土表层水三氨动态的影响

采用盆栽试验方法研究了秸秆填埋对水稻土表层水三氮动态变化的影响.结果表明.施肥后,表层水总氮、铵态氮浓度迅速增加;随时间的推移,表层水氮素浓度下降较快.全氮在施肥后第1 d达到峰值,铵态氮在施肥后第2 d达到高峰,施肥后7 d氮素含量基本与施肥前水平一致.秸秆还田有效地降低了水稻土表层水氮素含量,秸秆深埋处理有利于土壤对氮素吸收,使氮素的流失几率降低(Ds处理比N处理表层水全氮浓度平均低10.2%),流失潜能趋势大大减小.结果显示,施肥后1周内是控制表层水氮素流失的关键时期.     

长江中下游稻区不同水旱轮作模式和氮肥水平 对稻田CH4排放的影响

【目的】明确长江中下游稻区不同水旱轮作模式与氮肥水平对稻田CH₄排放的影响。【方法】以2003年至今的4种水（水稻）旱轮作长期定位试验为基础（分别为水稻-休闲（RF）,水稻-紫云英（RC-G）,水稻-小麦（RW）和水稻-稻草覆盖种植马铃薯（RP））,并设置3个氮肥水平,分别为N₀（0）、N₁（142.5 kg N·hm ^-2）和N₂（202.5 kg N·hm ^-2）。于2016—2017利用静态箱-气象色谱法,在田间采集并测定水稻生长季CH₄排放。 【结果】（1）轮作模式与氮肥互作对稻田CH₄排放的影响主要集中在移栽后7—30 d内,其CH₄累积排放量约为整个生育期的51.9%—72.3%。（2）轮作模式与氮肥水平对稻田CH₄排放存在显著的互作效应;N₀水平下,冬季作物栽培（包括RP、RW和RC-G）显著提高稻季CH₄累积排放量,与RF相比分别增加74.1%—145.1%、68.5%—109.9%和56.4%—108.6%。（3）增施氮肥（N₁和N₂）后,CH₄排放对轮作模式的响应出现分化。其中,RF、RP和RW模式下稻季CH₄排放量随氮肥施用量的增加而逐渐增加;N₂水平下,RP、RW和RF的CH₄累积排放量分别为51.2—55.8、45.3-51.5和25.0—30.5 g·m ^-2,分别比N₀水平提高23.0%—38.4%、26.7%—33.7%和35.3%—43.5%;而与N₁相比,则提高9.9%—19.7%、20.8%—23.1%和17.4%—18.8%。而RC-G模式下则表现为增施氮肥一定程度上降低了稻季CH₄排放;与N₀相比,N₁和N₂下稻季CH₄累积排放量分别降低20.7%—42.4%和10.6%—16.6%。（4）进一步解析与土壤CH₄排放相关微生物菌群产甲烷菌（mcrA）和甲烷氧化菌（pmoA）丰度变化,发现N₀水平下秸秆及绿肥全量还田能够显著增加产甲烷菌和甲烷氧化菌丰度;相关微生物对氮肥的响应机制因轮作模式而有所差异,增施氮肥促进产甲烷菌的增殖,却抑制了甲烷氧化菌的生长,但其变化幅度因轮作处理而有所不同。随着氮肥增施,RP、RW和RF的mcrA丰度增加191.4%、160.6%和143.3%,而RC-G则仅有62.6%。（5）另外,随着氮肥施用量的增加,RF、RP和RW模式下mcrA/pmoA比值增加,其增加比例分别为71.4%—141.1%、197.1%—258.2%和84.6%—165.5%,而RC-G则相反,下降26.8%—42.3%。其变化规律与CH₄排放基本一致。 【结论】稻田系统中秸秆还田C/N的相对含量可能是干扰氮肥水平对稻田CH₄排放作用的关键,当系统中碳冗余时,相关微生物活性受到土壤中有效氮制约,投入无机氮可以减轻氮的限制作用从而显著提高CH₄排放;而碳不足时,继续投入无机氮,相关微生物繁殖由于受到土壤中有限碳源的限制其活性也会受到抑制,CH₄排放相对减少。