直播旱种与秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响

[目的]为探讨直播旱种和麦秸秆还田方式对稻田温室气体排放的影响。[方法]以扬稻6（籼稻）和扬粳4038（粳稻）为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种(SIF)、麦秸秆覆盖旱种（NSM）、麦秸秆掩埋旱种(NSI)和常规水种（TF,秸秆不还田,对照）4种处理。利用静态箱-气相色谱法测定稻田温室气体排放。[结果]旱种的产量与水种的产量无显著差异,但 SIF处理的产量显著高于其它处理。稻田CH4排放通量在 TF和 SIF 处理下呈单一的峰值曲线,在 NSI和 NSM处理下变化范围较小。各处理 N2O排放通量呈多峰曲线。与 TF相比,SIF显著增加了 CH4和 CO2的平均排放通量,降低了 N2O的排放速率,而 NSI和 NSM显著降低了 CH4的平均排放通量,增加了 N2O和CO2的排放通量;SIF排放的 CH4、N2O和 CO2所产生的全球增温潜势（ GWP）和单位面积产量的 GWP分别增加47.3%~53.7%和32.2%~39.4%,NSI和 NSM的 GWP分别降低了24.2%~29.6%和30.1%~35.5%,单位面积产量的 GWP分别降低21.7%~27.2%和25.6%~31.1%。[结论]麦秸秆覆盖旱种和麦秸秆掩埋旱种在维持较高产量的同时,可显著降低稻田温室气体的排放。     

花后轻干-湿交替灌溉提高水稻籽粒淀粉合成相关基因的表达

【目的】水稻籽粒灌浆是光合同化产物向籽粒运输并合成淀粉的生理过程,决定水稻结实率、粒重高低及品质优劣。籽粒灌浆过程不仅受遗传因素的影响,而且受到温度和水分等环境因子的调节。灌溉是水稻生产上一项重要的技术,对水稻产量的形成有重要调控作用。但有关花后灌溉方式对水稻籽粒淀粉合成相关基因表达的影响,缺乏研究。本研究旨在探讨花后干湿交替灌溉对水稻籽粒灌浆的影响并阐明其分子机理。【方法】2012-2013年以两优培九（两系杂交籼稻）和扬粳4038（杂交粳稻）为材料种植于土培池,自抽穗（50%穗伸出剑叶叶鞘）至成熟设置3种灌溉方式处理：（1）常规灌溉（conventional irrigation,CI）,保持浅水层,收获前一周断水;（2）轻干-湿交替灌溉（alternate wetting and moderate soil drying,WMD）,自浅水层自然落干至土壤水势达-20 kPa时,灌水1-2 cm,再自然落干至土壤水势为-20 kPa,再上浅层水,如此循环;（3）重干-湿交替灌溉（alternate wetting and severe soil drying,WSD）,自浅水层自然落干至土壤水势达-40 kPa时,灌水1-2 cm,再自然落干至土壤水势为-40 kPa,再上浅层水,如此循环。观察花后干湿交替灌溉对水稻强、弱势粒灌浆速率、粒重和淀粉合成相关酶活性的影响,并应用实时荧光定量PCR技术测定编码这些酶基因的相对表达量。【结果】强势粒的平均灌浆速率、粒重、淀粉合成有关的蔗糖合酶（SuS）、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGP）、淀粉合酶（StS）和淀粉分支酶（SBE）等相关酶活性以及蔗糖合酶基因SuS2、SuS4,腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因AGPL1、AGPL2、AGPL3、AGPS2,淀粉合酶基因SSI、SSIIa、SSIIc、SSIIIa和淀粉分支酶基因SBEI、SBEIIb的相对表达量在3种灌溉方式处理间没有显著差异。与常规灌溉相比,轻干-湿交替灌溉处理显著增加了弱势粒的平均灌浆速率、粒重、4种籽粒淀粉合成相关酶活性和除AGPL1外各基因的相对表达量,重干-湿交替灌溉处理则显著降低弱势粒的平均灌浆速率、粒重、各淀粉合成相关酶活性和基因的相对表达量。两供试品种试验结果趋势一致。相关分析表明,弱势粒的平均灌浆速率、粒重与SuS、AGP、StS、SBE活性以及SuS2、SuS4、AGPL2、AGPL3、AGPS2、SSI、SSIIa、SSIIc、SSIIIa、SBEI、SBEIIb基因的相对表达量呈极显著正相关关系。【结论】在轻干-湿交替灌溉处理下,水稻弱势粒淀粉合成相关酶活性及其基因表达的增强促进了弱势粒中淀粉的合成与积累,提高灌浆速率和增加粒重;而在重干-湿交替灌溉处理下,弱势粒中上述淀粉合成相关酶活性和基因表达的下降使其灌浆速率和粒重显著降低。     

江淮稻区不同穗型粳稻品种主要农艺和品质特性的比较分析

依据着粒密度，对江淮稻区大面积生产应用的和新近育成的36个粳稻品种(系)进行聚类分析。结果表明，供试品种可分成半密穗型(Ⅰ)、偏密穗型(Ⅱ)和密穗型（Ⅲ）三类。随着水稻品种由散穗型向半密穗型、偏密穗型和密穗型的演变，产量性状、品质性状、形态性状和部分生理、生化性状发生了明显的变化，产量、每穗总粒数和实粒数显著增加，而穗数/m²、千粒重和结实率呈下降趋势；株高增加，上部三张叶片变长、变宽，生物日产量增高；穗部一、二次枝梗数增多，着粒密度变大；抽穗期和成熟期叶片、茎秆的含氮量和叶片叶绿素含量增高；糙米率和整精米率下降、垩白粒率降低、胶稠度变硬、蛋白质含量呈上升的趋势。     

水稻不同粒位籽粒米质对花后不同时段温度胁迫的响应

为探讨花后高温胁迫对水稻籽粒米质的影响,以中熟籼稻扬稻6号和中熟粳稻扬粳9538为材料,研究了灌浆前期(花后0~10 d)和灌浆中期(花后10~20 d)的高温(35℃)对米质的影响,并进一步探讨了不同粒位间的差异。结果表明,与常温CK (25~27℃)相比,灌浆结实期高温处理对稻米品质影响较大,总体上前期(0~10 d)大于中期(10~20 d),且因供试品种和粒间位置而异。灌浆前、中期高温处理,降低了精米率、整精米率、直链淀粉含量,增加了垩白粒率、垩白度和粗蛋白含量;其中,温度对二次枝梗与同枝梗上较迟开花籽粒的碾米品质的影响大于一次枝梗与较早开花的籽粒;前期高温显著增加了一次枝梗和各枝梗上开花较早籽粒的垩白粒率和垩白度;前期高温显著降低了直链淀粉含量,对一次枝梗籽粒的影响大于二次枝梗。不同供试品种对花后不同温度处理的敏感性不同,影响程度亦受花后温度胁迫时段的不同而异。生产上通过合理安排播期、平衡施肥和合理灌溉可以减轻结实期高温胁迫对籽粒品质的影响。     

黄淮地区不同粳稻品种株型、产量与品质的比较分析

对黄淮稻区的129个粳稻品种(品系)进行了株型、产量和品质的观察测定。通过产量聚类分析，将供试品种分成超高产、高产、中产、中低产及低产5种类型。超高产类型品种占3.1%，低产类型品种占14.7%，其他3类品种占82.2%。超高产水稻品种多为半直立大穗型、叶片挺立，具有较高的干物质生产能力、较高的粒重、结实率和经济系数。优质米品种在高产和中高产类型中较多，在超高产和低产类型中很少。垩白米率高是超高产品种米质的主要问题。提出了黄淮地区超高产(>12 t hm^-2)中粳水稻品种的株型和产量构成指标，即株高1.00~1.08 m，全生育期150~155 d，穗型半直立，有效穗320~340个 m^-2，穗长0.17~0.18 m，一次枝梗12~15个，二次枝梗30~38个；每穗160~180粒，结实率>85%，千粒重26~27 g；倒1、2、3叶叶长分别为0.26~0.28、0.35~0.40和0.32~0.38 m，剑叶角度<20º，收获指数>0.50。     

水稻育苗移栽旱种方式对米质的影响及其与籽粒激素浓度的关系

 【目的】探讨育苗移栽水稻在不同旱种方式下米质形成的特点及其与籽粒激素浓度的关系。【方法】试验以镇稻88（粳稻）和扬稻6号（籼稻）为材料,进行无覆盖旱种（裸种,BN）、地膜覆盖旱种（PM）和麦秸秆覆盖旱种（SM）处理,以常规水种（TF）为对照。【结果】与TF相比,BN和PM显著降低了产量,SM的产量与TF无显著差异。SM显著降低了垩白米率、垩白度和消减值,显著增加了胶稠度、碱消值和崩解值。BN和PM对上述稻米品质的影响与SM的相反。稻米直链淀粉含量和蛋白质含量在各处理间无显著差异。两品种表现一致。结实期籽粒吲哚-3-乙酸（IAA）、赤霉酸（GA1＋GA4）、玉米素（Z）＋玉米素核苷（ZR）浓度在灌浆早期处理间差异很小,在灌浆中、后期则表现为SM＞TF＞PM＞BN,乙烯释放速率则表现为BN＞PM＞TF＞SM。籽粒脱落酸（ABA）浓度在SM、PM和TF之间无显著差异。在各处理中,BN籽粒ABA浓度在灌浆前期最低,灌浆中后期则最高。灌浆中后期籽粒IAA和GA1＋GA4、灌浆前中期籽粒ABA及灌浆各期籽粒Z＋ZR浓度与粒重、出糙率、精米率和崩解值呈显著或极显著正相关（r=0.71*～0.96**）,与消减值呈显著或极显著负相关(r=-0.76*～-0.91**)。灌浆后期籽粒IAA和Z＋ZR浓度与垩白粒率和垩白度呈显著或极显著负相关（r=-073*～-0.85**）。灌浆各期籽粒乙烯释放速率与粒重、出糙率、精米率、碱消值和崩解值呈显著或极显著负相关（r=-0.71*～-0.91**）,与垩白粒率、垩白度和消减值呈显著或极显著正相关（r=0.73*～0.93**）。【结论】覆草旱种可以改善稻米品质,裸地旱种和覆膜旱种则使品质变差;促进型激素浓度的降低和乙烯产生的增加是裸地旱种和覆膜旱种稻米加工品质和外观品质较差的重要原因。     

高温对水稻的影响及其机制的研究进展

 随着温室效应和极端天气的不断增加,近年来水稻遭遇高温热害的情况频繁发生,研究高温对水稻危害的机理与对策对稳定和促进水稻生产具有重要意义。综述了高温胁迫对水稻生长发育、产量形成和稻米品质的影响,并从光合特性、抗逆系统、脯氨酸、激素、多胺、蔗糖 淀粉代谢途径关键酶活性和蛋白质组学等方面阐述了其生理机制,提出减轻水稻高温胁迫的调控措施,并对未来深入开展水稻高温逆境的研究提出建议。     

水稻品种的耐低磷性及其农艺生理性状

【目的】 本研究旨在探明水稻耐低磷性的评价指标和耐低磷品种的农艺生理特征。【方法】以11个江苏省近70年来的代表性粳稻品种作为材料,进行水培种植,设置低磷(标准营养液中磷浓度的1/20)处理,以正常磷浓度(国际水稻研究所标准营养液配方)为对照。【结果】 耐低磷指数(低磷产量×耐低磷系数/所有供试品种低磷处理的平均产量)、干物质指数(低磷干物质量/对照干物质量)与耐低磷系数(低磷产量/对照产量)及低磷处理下的产量呈显著或极显著正相关。将耐低磷指数和干物质指数作为评价水稻品种耐低磷性的指标。根据两指标值的大小将供试品种分成3类：强耐低磷品种,耐低磷指数和干物质指数均≥1;中耐低磷品种,耐低磷指数和干物质指数均>0.6, 耐低磷指数或干物质指数<1;弱耐低磷品种或低磷敏感型品种,耐低磷指数或干物质指数≤0.6。与弱耐低磷品种相比,强耐低磷品种在低磷处理下具有根量大、根系活力强,分蘖早期分蘖数多,总叶面积指数(LAI)和高效LAI大、有效LAI比例高,库容量大,抽穗期茎鞘中糖积累量多,抽穗至成熟期物质生产能力强等特征。与对照相比,低磷处理增加了磷素产谷利用率(稻谷产量/磷吸收量)和磷收获指数(籽粒中磷/成熟期植株中总吸收的磷)。在低磷下的磷素产谷利用率,强耐低磷品种高于弱耐低磷品种。【结论】 耐低磷指数和干物质指数可以作为耐低磷品种的筛选指标;在低磷处理下,根量大、分蘖早期分蘖数多、库容量大、抽穗至成熟期物质生产能力强是耐低磷性强和磷利用效率高水稻品种的重要农艺生理特征。     

控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响

为探究控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响,在大田条件下,以小麦品种扬麦16和扬麦20为材料,设置不施氮（T1）、常规速效氮肥分次施用（T2,对照）、常规控释氮肥一次性基施（T3）、速效氮肥减量分次施用（T4）、控释氮肥减量一次性基施（T5）、控释+速效氮肥一次性基施（T6）、控释+速效氮肥配合分次施用（T7）共7种氮肥处理,比较分析了不同处理下稻茬小麦产量、叶面积指数（LAI）、叶绿素相对值（SPAD值）、干物质积累量、氮素积累量、根系吸收面积和根系氧化力等性状的差异。结果表明,两个品种的产量均表现为T6>T7>T3>T5>T2>T4>T1。与T2处理相比,两个品种的平均产量在T3、T6和T7处理下分别增加17.9%、30.3%和25.1%,平均氮肥农学效率（AE）分别增加40.0%、84.8%和72.4%,平均氮肥偏生产力（PFP）分别增加22.2%、52.3%和45.6%。与单一施用速效氮肥（T2、T4）或控释氮肥（T3、T5）处理相比,在控释氮肥与速效氮肥配施（T6、T7）处理下两个品种的地上部农艺性状（干物质积累量、LAI和SPAD值）显著改善,氮素积累量、根干重、根冠比、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积均显著增加。因此,控释氮肥配施速效氮肥策略可以同步促进稻茬小麦地上部与地下部生长,最终实现高产与氮肥高效吸收利用。     

种植方式对陆稻和水稻籽粒灌浆及垩白的影响

 【目的】揭示种植方式对籽粒灌浆及垩白的影响。【方法】连续2年以中旱3号（陆稻）和武香粳99-8（水稻）为供试材料，设置覆膜旱种和裸地旱种2种旱种方式，以水层湿润灌溉为对照进行对比试验。【结果】与水种（对照）相比，陆稻覆膜旱种的产量显著低于对照，而水稻覆膜旱种的产量与对照无显著差异，裸地旱种的产量均较对照显著降低。陆稻旱种（覆膜旱种和裸地旱种）后强、弱势粒的相对起始灌浆势（R0/W）、最大灌浆速率（Gmax）、平均灌浆速率（G）均大于对照，活跃灌浆时间（D）小于对照，粒重均高于对照，垩白粒率显著低于对照。水稻旱种后强、弱势粒的R0/W、Tmax和粒重与陆稻旱种的结果相反。水稻覆膜旱种的垩白粒率与对照无显著差异，裸地旱种的垩白粒率显著下降。水稻和陆稻旱种的垩白度均显著减小。稻米的垩白粒率与籽粒的Gmax和G呈极显著和显著负相关。【结论】水稻和陆稻旱种可以增大籽粒的灌浆速率，改善稻米的外观品质。