基于高光谱的稻米品质估测模型的构建

通过测试不同试验条件下稻米品质及其高光谱数据,研究稻米中淀粉、蛋白质和胶稠度与高光谱数据特征之间的相关关系。结果表明:在不同施肥条件下,通过构建归一化指数(NDI,x)与稻米品质指标(y)的多种关系模型,比较模型预测的显著性,得出的多项式模型对稻米品质指标具有较高预测性,通用模型y=ax2+bx+c中的构成系数a、b、c因肥料水平差异取值不同;在不同品种条件下,通过比较波段比值指数(RI,x)与稻米品质指标(y)的相关系数,得出的最佳波段组合分别为x直链淀粉=R783nm/R634nm、x蛋白质=R829nm/R646nm和x胶稠度=R900nm/R670nm,推算出预测稻米品质指标的线性回归方程通用模型y=ax+b中的构成系数a、b因品种差异取值不同。这表明,运用高光谱方法估算稻米中的直链淀粉、蛋白质含量和胶稠度切实可行,可为稻米品质遥感监测提供依据。     

长江中下游稻区粳型超级稻高产形成及氮素利用的研究

选用长江中下游稻区7个粳型超级稻为试验材料,以普通粳稻为对照,在大田条件下设置7个氮肥水平(N0、150、187.5、225、262.5、300、337.5 kg/hm2),研究不同氮肥条件下粳型超级稻高产形成及其氮素利用特性。结果表明,超级粳稻在300 kg/hm2条件下产量最高,普通粳稻在262.5 kg/hm2条件下产量最高。超级粳稻两年最高产量平均值较普通粳稻高8.50%。与普通粳稻相比,超级粳稻各生育时期茎蘖数消长平稳,最终成穗率高,平均达78.10%;拔节前叶面积指数和光合势较低,拔节后较高。超级粳稻拔节前干物质、氮素积累量与普通粳稻相当,而拔节至抽穗、抽穗至成熟阶段干物质和氮素积累量较普通粳稻分别高7.31%、6.55%和8.98%、9.66%;超级粳稻氮素表观利用率、农学利用率和生理利用率较普通粳稻分别高3.73%、11.63%和7.95%。超级粳稻较普通粳稻更耐肥,在高肥条件下增产优势明显,且对应的氮肥利用率也较高。     

氮肥水平对不同育种时代粳稻产量、氮素吸收利用差异的影响

以选育时期不同(两个选育时代)的12个水稻品种为材料,于施氮量为0,225,300 kg/hm~2纯氮大田条件下,研究了不同氮肥水平下两选育时代的水稻品种产量、物质生产积累量及氮素吸收、利用效率的差异.结果表明,水稻产量随着选育时代的更替有所提高,并随施氮量的增加两时代产量表现不同,早期品种中有83.3%的水稻基因型的产量随施氮量增加呈增加趋势,当代品种产量则有一半基因型在225 kg/hm~2氮肥水平下产量达最大,说明早期品种对氮肥反应较当代品种敏感.农艺性状中的株高和穗长随着育种时代的更替有矮化和减小的趋势,着粒密度有所增加.干物质和氮素平均积累量在生育时期各阶段均表现为当代品种大于早期品种,氮素利用效率亦表现相同的规律.相关分析表明,水稻产量与抽穗、成熟期物质积累量和氮素吸收量均呈显著或极显著正相关关系,与拔节期关系不密切.氮素利用效率与产量呈显著正相关,与株高和穗长呈显著负相关.说明随着选育时代的更替,水稻产量、吸氮量及氮素利用效率有所提高,株型趋于矮化,穗型由散穗向密穗型演变.     

改进施氮运筹对水稻产量和氮素吸收利用的影响

【目的】秸秆还田不仅可改良土壤和增加土壤有机质,还能提高作物产量和品质。但秸秆还田后,土壤有机酸积累和微生物固氮,抑制水稻前期生长。在长江流域稻麦两熟地区,当地农户往往通过增加施氮量来解决秸秆还田的负效应,造成肥料浪费和氮污染。因此,探索研究秸秆还田条件下水稻优化的氮肥运筹措施,阐明水稻产量形成和氮素吸收与利用对氮素响应特征,对于提高水稻产量和氮素利用效率具有重要意义。【方法】2012 2013年,以超级粳稻武运粳24号和宁粳3号为材料,在江苏省兴化市进行大田试验,在秸秆全量还田条件下,设置常规施氮300 kg/hm2(N1)、增加施氮量345 kg/hm2(N2)和常规施氮运筹(CFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=3∶3∶4)、改进施氮运筹(MFP,基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),以无氮处理为对照,研究施氮量和氮肥运筹措施对水稻产量及其产量构成、干物质积累、氮素积累、氮素吸收速率和氮肥利用效率的影响。【结果】随着氮肥水平提高,水稻穗数显著增加,每穗粒数、结实率和千粒重下降,最终增产不显著。与常规施氮运筹比较,改进氮肥运筹显著增加穗数,显著提高群体颖花量并增产,在N1水平下,改进施氮运筹增产幅度为5.18%7.10%,高于N2水平的2.70%4.29%。随着施氮量增加,水稻分蘖中期、拔节期、移栽期至分蘖中期、分蘖中期至拔节期干物质积累量、氮素积累量显著增加,最终成熟期干物质积累量和氮素积累量有所增加,但差异不显著,而氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率和氮偏肥生产力显著下降。与常规氮运筹处理相比,改进氮运筹显著增加水稻移栽期至分蘖中期干物质积累量、氮素积累量和氮素吸收速率,增加成熟期干物质积累量和氮素积累量,提高氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力,在N1水平下成熟期干物质积累量和氮素积累量分别增加6.52%和5.55%,氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、氮肥生理利用率和氮偏肥生产力分别提高13.36%、8.55%、4.44%和5.29%,差异均达显著水平。【结论】秸秆全量还田条件下,增加氮肥用量水稻增产不显著,且氮肥利用效率低。不增加氮肥用量,通过适当提高基肥比例(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶3∶3),可实现提高水稻产量、干物质积累量、氮素积累量和氮肥利用效率。     

基蘖肥与穗肥氮比例对双季稻产量和碳氮比的影响

试验研究了基蘖肥与穗肥氮比例对双季早、晚稻产量,干物质积累量,氮素积累量和碳氮比的影响。结果表明,当总施氮量为N 225 kg/hm2时,基蘖肥与穗肥氮比例7∶3处理的产量最高,其次为6∶4、8∶2处理,均比当地习惯施肥法（10∶0）高产。同时,当基蘖肥占总施氮量60%70%时,双季早、晚稻具有较高的干物质积累量、氮素积累量、氮素当季利用率、氮素农艺效率,群体的碳氮代谢也比较协调。早稻孕穗期叶片可用性糖（可溶性总糖＋淀粉）含量17%18%,碳氮比5055,晚稻孕穗期叶片可用性糖含量19%21%,碳氮比5060,这可能是基蘖肥与穗肥氮比例为7∶3和6∶4时双季水稻高产的生理基础。综合双季早、晚稻产量、氮素利用率及碳氮比值,穗肥施氮量占总施氮量的适宜比例为30%-40%。     

不同种植方式对超级稻植株抗倒伏能力的影响

 【目的】倒伏是水稻“高产、优质、高效、生态、安全”综合生产目标的限制因素之一。本研究旨在探讨不同种植方式超级稻的抗倒伏能力,为合理选用种植方式,实现“十字”综合目标提供理论依据。【方法】长江下游稻-麦两熟制条件下,以超级稻品种淮稻9号和Ⅲ优98为材料,设置旱育中苗壮秧精量手栽、小苗机插、直播3种种植方式,以倒伏指数作为衡量植株抗倒伏能力的指标,在齐穗后25 d,研究不同种植方式水稻基部第1节间（N1）、第2节间（N2）、第3节间（N3）、第4节间（N4）抗倒伏能力和主要物理性状的差异,并对倒伏指数、抗折力与茎秆主要物理性状进行相关分析。【结果】不同种植方式水稻抗倒伏能力差异极显著,手栽稻倒伏指数最小,抗倒伏能力最强,直播稻倒伏指数最大,抗倒伏能力最差,机插稻居于二者之间。抗折力的大小是不同种植方式水稻倒伏指数差异的主要原因,N1、N2、N3、N4节间的抗折力与株高、重心高度、茎秆粗度、茎壁厚度、茎秆干重、叶鞘干重、单位节间干重、节间基部至穗顶的长度和鲜重及弯曲力矩呈显著或极显著正相关,与相对重心高度和节间长度呈显著或极显著负相关。与机插稻和直播稻相比,手栽稻基部节间抗折力大、倒伏指数小的主要原因是:（1）株高的增加是节间数增多、穗长及穗下2个节间变长所致,而茎秆基部易于发生倒伏的2—3个节间长度反而比机插稻和直播稻短;（2）基部各节间粗度和茎壁厚度均有明显增加,且茎、鞘干重大,单位节间干重极显著增加,茎秆的充实度好。【结论】不同种植方式水稻茎秆主要物理性状优化组合不同,基部节间短而粗,茎壁厚度大,茎秆充实程度好,是手栽稻抗折力大、倒伏指数小、抗倒伏能力强的直接原因。     

不同栽培方式对水稻产量和物质生产特征影响

以武运粳24号和南粳44为材料,对钵苗机栽、精确点抛和毯苗机插3种栽培方式水稻的产量、干物质积累、茎蘖动态、LAI等进行比较研究。结果表明,不同栽培方式间水稻产量存在显著差异,钵苗机栽、精确点抛产量极显著高于毯苗机插,钵苗机栽显著高于精确点抛,产量差异主要来源于每穗粒数;物质生产上,移栽至N-n期钵苗机栽和精确点抛物质积累量多于毯苗机插,无效分蘖期毯苗机插物质积累量较多,至拔节期不同栽培方式干物质量相当,拔节至抽穗期、抽穗至成熟期钵苗机栽、精确点抛水稻物质积累量极显著高于毯苗机插,钵苗机栽显著高于精确点抛。说明与毯苗机插相比,钵苗机栽、精确点抛水稻全生育期干物质积累(除无效分蘖期)都具有一定优势,特别是生育中、后期光合能力强,物质积累多,LAI较大,叶片不早衰,结实率和千粒重较高,且钵苗机栽优于精确点抛。     

双季稻区晚稻“籼改粳”品种筛选

【目的】研究双季稻区晚稻季条件下,不同类型水稻品种产量、生育期、温光利用差异及其相互关系,为双季稻区适宜品种的选用提供科学依据与技术支撑。【方法】2010-2013年,在长江中游双季稻地区（江西上高）,以杂交粳稻（包括籼粳交偏粳型杂交稻、籼粳交偏籼型杂交稻和粳型杂交稻）、常规粳稻、杂交籼稻3种类型水稻品种为试验材料,采用湿润育秧大苗移栽方式,系统比较双季晚稻不同类型水稻品种产量、生育期、温光利用差异及其相互关系。【结果】双季晚稻不同类型水稻品种产量表现为杂交粳稻＞常规粳稻＞杂交籼稻的趋势,差异显著或极显著。与杂交籼稻相比,4年杂交粳稻的实产增产率为19.20%-28.95%,常规粳稻实产增产率为9.21%-12.17%;通过足量的群体穗数与较大的穗型协调形成足够的总颖花量,并有保持较高的结实率和千粒重,是粳稻综合改良产量结构获得高产的基本途径。杂交粳稻和常规粳稻各生育期均相应推迟,且两者生育期亦延长,其中杂交粳稻生育期平均延长17.1 d,常规粳稻生育期平均延长9.5 d。不同类型品种生育期积温和光照时数及其不同生育阶段温光利用率均表现出杂交粳稻＞常规粳稻＞杂交籼稻的趋势,其中杂交粳稻生育积温和光照时数及其利用率最多,分别为3713.3℃、931.9 h、90.9%、93.5%。【结论】双季晚稻不同类型水稻品种产量、生育期及温光利用的差异大,适宜的粳稻品种可充分利用生育期长优势,提高温光资源利用率,最终提高产量。据此按照全国粳稻生产发展规划的要求,综合考虑双季稻接茬特点与热量条件以及栽培轻简化机械化的需求,筛选出一批适合当地种植的晚粳稻高产品种,供大面积生产选用,即甬优538、甬优8号、甬优2640、甬优1538、甬优1540、长江19、长江21、小叶迟熟、镇稻5108。     

施氮量和密度对盐碱滩涂水稻产量和品质的影响

为明确施氮量和密度互作对盐碱滩涂水稻产量和品质形成特征的影响,以淮稻5号为试验材料, 设置6个施氮量处理:N0(0 kg·hm^-2)、N210(210 kg·hm^-2)、N255(255 kg·hm^-2)、N300(300 kg·hm^-2)、N345(345 kg·hm^-2)、N390(390 kg·hm^-2),2个移栽密度处理:D1(33.4 万穴·hm^-2,12 cm×25 cm)、D2(27.8 万穴·hm^-2,12 cm×30 cm),测定了水稻产量及品质形成的相关因素。结果表明,随施氮量增加,单位面积穗数和每穗粒数呈先上升后下降的趋势,以N300处理最高;结实率和千粒重呈下降趋势。不同密度间比较,高密度处理的穗数和千粒重高于低密度处理,每穗粒数和结实率呈相反趋势。施氮量与移栽密度组合中,以N300D1处理的产量最高,达7 978.83 kg·hm^-2。施氮量的增加提高了稻米的加工品质与营养品质,同时降低了外观品质与蒸煮食味品质。移栽密度的增加提高了稻米的营养品质,但降低了加工品质、外观品质和蒸煮食味品质。综合分析认为,施氮量300 kg·hm^-2和移栽密度33.4万穴·hm^-2, 是盐碱滩涂水稻获得高产优质的栽培措施。本研究结果为盐碱滩涂水稻的高产优质栽培提供了理论依据。     

两个杂交粳稻组合超高产生长特性的研究

 : 将两个杂交粳稻组合（陵香优18和常优1号）于大田条件下种植,对超高产（产量＞12.0 t/hm2）田块的水稻物质生产和产量形成生长特性进行了分析。结果表明,与高产栽培（CK, 10.5～11.0 t/hm2）水稻相比,超高产栽培水稻穗数、每穗粒数显著高于CK,结实率和千粒重略高于CK,但差异不显著;超高产栽培水稻二次枝梗数、二次枝梗总粒数显著高于CK;有效分蘖临界叶龄期之前,超高产栽培条件下水稻生长比CK快,在有效分蘖临界叶龄期茎蘖数达到预期的穗数,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率较CK大;有效分蘖临界叶龄期至拔节期,超高产栽培条件下水稻生长平稳,无效分蘖发生少,高峰苗低,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率较CK小;拔节以后,超高产栽培条件下水稻茎蘖数下降平缓,成穗率高,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率较CK高,尤其是抽穗以后,超高产栽培条件下水稻具有明显的生长优势,叶面积指数、光合势、干物质积累和群体生长率均极显著高于CK。