信息技术在耕地资源管理上的应用及前景展望

通过叙述我国耕地资源的现状,从理论和应用的双重角度,回顾了信息技术在国内外耕地资源管理中的应用,探讨了目前信息技术在耕地资源管理中的应用方向、意义和发展前景。此外,还初步提出了全国耕地资源管理信息系统建设,建立全国耕地地力调查与质量评价资源数据库,并对信息技术在耕地资源管理上的发展趋势和面对的问题进行了展望。     

水氮互作下水稻氮代谢关键酶活性与氮素利用的关系

以杂交稻冈优527为材料,设“淹水灌溉”(W₁)、“前期湿润灌溉+孕穗期浅水灌溉+抽穗至成熟期干湿交替灌溉”(W₂)和“旱种”(W₃)3种灌水及不同的施氮量处理,研究对水稻氮代谢酶活性及氮素吸收利用的影响,并探讨各生育期水稻氮代谢酶活性与氮素吸收利用及产量间的关系。结果表明,水与氮对水稻各生育期氮代谢酶活性及氮素吸收利用有显著互作作用,W₂相对于其他灌水处理有助于拔节至抽穗期水稻吸氮量的增加,提高氮素干物质生产效率及稻谷生产效率,而且与施氮量为180 kg hm^-2 耦合能达到提高氮代谢酶活性、增产、提高氮肥利用效率的目的,为本试验最佳的水氮耦合运筹模式;施氮量达270 kg hm^-2 时水氮互作优势减弱,不利于3种灌水方式下硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)活性的提高,还会导致产量及氮效率的下降。相关分析表明,水氮互作下各氮代谢酶活性与氮素利用特征及产量间存在显著或极显著的相关性,据此可将各生育期功能叶GS活性作为准确判断水稻各生育期氮素积累量的指标;并可将抽穗期剑叶中NR、GS、GOGAT及内肽酶(EP)活性作为综合评价水稻产量及氮效率的指标。     

杂交中稻品种产量及其氮素利用效率的比较研究

【目的】为了提高水稻生产氮肥利用效率,避免过多施用氮肥对环境污染,并为水稻大面积生产选择氮高效率品种提供科学依据。【方法】以利用水稻齐穗期和成熟期叶片叶绿素含量（SPAD值）衰减指数作为鉴评方法,筛选出的氮高效率品种进入区试而审定的20个杂交中稻品种及对照品种宜香2115（迟熟品种）和辐优838（中熟品种）为材料,比较了品种间叶片的叶绿素含量（SPAD值）及其衰减指数、产量、地上干物重、收获指数与氮素利用效率等研究指标。【结果】中迟熟品种13个、中熟品种7个,与区试对照品种相比,叶绿素含量（SPAD值）衰减指数、产量、氮肥偏生产力、氮素干物重生产效率和氮素稻谷生产效率,分别显著提高14.22%～54.32%、2.58%～8.35%、2.59%～8.51%、3.80%～19.02%和5.62%～25.73%,其中氮肥偏生产力、氮素干物重生产效率、氮素稻谷生产效率分别与SPAD值衰减指数呈极显著正相关（0.828**～0.941**）。进一步证明在水稻齐穗期和成熟期利用水稻叶片SPAD值衰减指数鉴评氮素利用率是完全可行的。20个审定品种中产量和氮素利用率较高的迟熟品种有内6优103、内6优...     

减氮对机插杂交籼稻产量和稻米品质的影响

【目的】研究减氮对机插杂交籼稻产量和稻米品质的影响,为机插杂交籼稻合理减氮提供理论依据。【方法】以杂交籼稻品种宜香优2115和F优498为试验材料,基于品种高产栽培施氮量（180 kg/ha,CK）,在贵州贵阳和湄潭2个试验点,研究不同减氮量[减氮30 kg/ha（N_-30）、减氮60 kg/ha（N_-60）和不施氮（N₀）]对机插杂交籼稻产量、加工品质、外观品质、营养品质和蒸煮食味品质的影响。【结果】在贵阳和湄潭试验点,减氮后机插杂交籼稻产量和稻米品质变化趋势基本一致,即随着减氮程度的增加,机插杂交籼稻群体颖花量和实际产量均逐渐降低,稻谷加工品质（糙米率、精米率和整精米率）表现为先增加后降低,稻米外观品质（垩白粒率和垩白度）和蛋白质含量逐渐降低,而稻米蒸煮食味品质（胶稠度和直链淀粉含量）均逐渐增加,综合食味值评分提高。与CK相比,减氮后机插杂交籼稻群体颖花量和实际产量分别降低4.43%~35.08%和1.76%~38.77%,垩白粒率、垩白度和蛋白质分别降低2.08%~29.58%、3.57%~45.33%和3.10%~21.37%,胶稠度、直链淀粉含量和食味值分别提高3.89%~49.28%、0.52%~13.24%和0.25%~5.67%;同一减氮处理下两试验点稻谷加工品质变化趋势略有不同,但整体上差异较小。相关分析结果表明,实际产量与群体颖花量呈极显著正相关（P<0.01,下同）,且实际产量和群体颖花量与稻米蒸煮食味品质（胶稠度、碱消值和食味值）大多呈显著（P<0.05,下同）或极显著负相关,与稻米加工品质（糙米率、精米率）、外观品质（垩白粒率、垩白度）和蛋白质含量呈显著或极显著正相关。【结论】适宜的减氮量（N_-30）能改善稻谷加工品质、稻米外观品质和蒸煮食味品质,且产量仍能维持在9.80 t/ha以上,协同实现机插杂交籼稻稳产和优质;而过量减氮（N_-60和N₀处理）虽能提高稻米外观品质和蒸煮食味品质,但稻谷加工品质有变劣趋势,且产量显著降低,难以实现机插杂交籼稻高产稳产。     

麦秆还田下水氮耦合对水稻氮素吸收利用及产量的影响

【目的】研究麦秆还田下不同水氮耦合对麦茬杂交籼稻氮素吸收利用及产量的影响。【方法】以杂交稻F优498为材料,设置不同水分处理方式(干湿交替灌溉、淹水灌溉)、氮肥运筹 [总氮150 kg/hm²,基肥∶蘖肥∶穗肥分别为3∶3∶4(N1)、7∶3∶0(N2)、不施氮(N0)]和秸秆还田(秸秆全量翻埋还田、秸秆不还田),测定还田秸秆氮素腐解率、水稻籽粒产量及主要生育时期各器官氮素吸收利用特征。【结果】干湿交替灌溉促进了秸秆氮素释放,使水稻在拔节期后的地上部氮素积累量提高4.85%~33.92%,提高成熟期茎鞘氮素转运能力,穗部氮素吸收量提高了10.73%~16.42%,最终提高有效穗数并增产2.51%~3.77%。秸秆还田释放氮素营养,提高拔节期后的水稻地上部氮素积累量5.15%~53.21%和成熟期叶片氮素转运能力,提高穗部氮素吸收量4.93%~ 43.91%,最终增产9.62%~18.33%。施氮促进了秸秆养分释放,提高了水稻植株氮素吸收与转运能力,增加了有效穗数并显著增产16.21%~28.31%。对比干湿交替灌溉耦合优化施氮(N1)模式与淹水灌溉耦合传统施氮(N2)模式,前者促进了各时期的秸秆养分释放,提高了地上部氮素积累能力和茎鞘及叶片的氮素转运能力,并显著提高了氮肥回收利用率7.27%~26.06%。【结论】麦秆全量翻埋还田条件下,干湿交替灌溉耦合优化施氮的水氮耦合模式可促进秸秆氮素释放,有效提高水稻氮素积累及利用能力,提高氮肥回收利用率与水分利用率,为本研究中最适水肥耦合模式。     

不同氮效率水稻根系形态和氮素吸收利用与产量的关系

【目的】探究不同氮效率水稻根系形态和氮素吸收利用与产量关系的规律,明确水稻高产根系形态特征,提出相应的水氮优化管理措施。【方法】2013年以氮高效品种川农优498和氮低效品种川优6203为试验材料,进行不同穗肥运筹比例的裂区试验;2014年以相同试验材料进行穴苗数和促花肥、保花肥配比的裂裂区试验;2015年以氮高效品种德香4103和氮低效品种宜香3724为试验材料,进行水分管理方式和氮肥施用模式的裂裂区试验;分别以上述3个大田试验获得的产量、根系形态及氮素吸收利用相关指标为样本,通过计算方差膨胀因子诊断变量间存在的多重共线性关系。在多重共线性严重的情况下,运用岭回归分析研究根系形态、氮素吸收利用和产量三者之间的关系。基于这些关系在年度间的重演性,确定其中普遍存在的共性规律。【结果】(1)氮高效品种拔节期、抽穗期及成熟期的氮素积累量、氮素干物质生产效率和干物重与产量岭回归方程的决定系数范围分别为0.0219—0.3961、0.0452—0.1379和0.0914—0.6694,氮低效品种分别为0.0084—0.6190、0.1224—0.4341和0.0818—0.4881,产量与氮素吸收利用的关系年度间重演性较差,无明显共性规律;以根干重、不定根数量、长度、表面积、体积、粗分枝根长度、表面积、体积以及细分枝根长度、表面积、体积11项根系形态指标为自变量,氮素积累量、氮素干物质生产效率和干物重三者分别为因变量进行岭回归分析,氮高效品种的回归方程决定系数范围分别为0.0527—0.2728、0.0653—0.3139和0.0714—0.3158,氮低效品种分别为0.0607—0.5040、0.0555—0.4411和0.0724—0.5449,氮素吸收利用与根系形态的关系规律年度间存在较大差异;2013—2015年,氮高效和氮低效品种抽穗期根系形态与产量岭回归方程的决定系数均超过0.8,P0.001,表明抽穗期根系形态对产量具有显著影响是共性规律。(2)在以抽穗期根系形态指标为自变量,产量为因变量的岭回归方程中,氮高效品种的粗分枝根长度标准回归系数最高,对产量影响最大;对氮低效品种而言,细分枝根表面积的增加对产量提高最有利。(3)常规施氮量(150 kg·hm~(-2))下,优化施肥模式为穗肥占比40%,且保花肥的比例达到或超过50%,其结合交替灌溉,有利于优化根系形态;SPAD指导施肥模式下,施氮量较优化施肥减少(由150 kg·hm~(-2)降为120 kg·hm~(-2)),采用常规灌溉比交替灌溉更有利于根系形态优化。【结论】水稻抽穗期根系形态与产量关系极为密切,合理的水氮管理措施能够优化根系形态提高产量。常规灌溉结合SPAD指导施肥或交替灌溉结合优化施肥均有利于氮高效品种抽穗期粗分枝根长度的增长和氮低效品种细分枝根表面积的增大,最终提高产量。     

控制灌溉条件下施氮量对杂交籼稻F优498氮素利用效率及产量的影响

【目的】 阐明控制灌溉条件下施氮量对杂交籼稻氮素利用效率及产量的影响,以期为杂交籼稻制定科学合理的灌溉方式和氮肥施用技术提供理论依据。 【方法】 2015—2016年,以超级杂交稻F优498为供试材料,采用单因素随机区组设计,在控制性灌溉方式下设置5个施氮水平处理为N 0、90、135、180和225 kg/hm2,调查了主要生育期水稻生长状况和氮素吸收及转运量。 【结果】 1) 控制灌溉条件下施氮量对水稻产量及氮素利用效率影响显著。在施N 0～180 kg/hm2范围内,水稻产量及灌溉水生产力随施氮量增加而提高,超过此范围则下降。2015年和2016年试验产量分别在施氮量为180 kg/hm2和135 kg/hm2时达到最大值,与土壤肥力和温光条件密切相关。2) 随着施氮量增加,成熟期水稻氮素积累量逐渐增加,氮肥回收利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数先增加后降低,而氮肥偏生产力、氮素生产效率、氮肥干物质生产效率和土壤氮素依存率则逐渐降低。氮肥回收利用率与产量呈极显著正相关 (r = 0.92**),施氮量为135 kg/hm2时,2015年和2016年试验中氮肥回收利用率均达到最大值。3) 相关分析表明,控制灌溉条件下,抽穗期叶面积指数、高效叶面积指数、总根长、根表面积和根体积等与产量呈显著或极显著正相关,表明控制灌溉下适宜的施氮量能够促进地上部与地下部协同生长,有利于高产群体的构建。 【结论】 从两年的水稻产量和氮素利用效率来看,控制灌溉条件下,根据土壤肥力和温光条件,杂交籼稻F优498氮肥用量以135～180 kg/hm2为宜。      

3种复种模式下秸秆还田对机插杂交籼稻产量形成及品质的影响

【目的】探讨稻田不同复种轮作模式下旱茬作物秸秆还田对机插杂交籼稻产量及品质的影响，可为多元化复种轮作模式下机插稻优质丰产高效生产提供理论和实践依据。【方法】以杂交籼稻‘宜香优2115’和‘晶两优534’为试材，研究麦-稻（T₁）、油-稻（T₂）、菜-稻（T₃）复种轮作下前茬作物秸秆还田对不同机插杂交籼稻品种产量及米质的影响。【结果】3种复种轮作模式下秸秆还田、品种对有效穗数、产量、垩白粒率、垩白度、崩解值、消减值等产量及米质指标均存在显著或极显著影响。相对T₁、T₃模式，T₂模式下稻谷产量分别增加16.26%～18.87%、10.83%～13.60%，垩白粒率分别降低17.77%～26.03%、9.33%～35.26%，垩白度分别降低26.07%～30.73%、11.55%～56.88%，崩解值分别提高3.13%～7.52%、10.35%～11.23%，消减值分别降低9.64%～9.84%、23.48%～24.74%。3种复种轮作模式下，机插晶两优534稻...