稻茬晚播小麦胚乳淀粉粒度分布的粒位差异

为研究稻茬晚播小麦胚乳淀粉粒分布的粒位差异,以小麦品种山农1391和藁城8901为材料,设适期播种和晚播2种播期处理,研究小麦强势、弱势籽粒胚乳淀粉粒粒度分布特征。结果表明,小麦强、弱势籽粒中均具有A、B型淀粉粒,但淀粉粒的分布因不同处理具有显著差异。不同小麦品种、播期和粒位下,淀粉粒的体积分布均呈双峰分布,峰值分别为4.878~6.453μm和21.7~23.82μm;淀粉粒数目分布呈单峰分布,峰值为0.520~0.571μm。藁城8901的B型淀粉粒的体积、数目、表面积占比均显著高于山农1391;山农1391的A型淀粉粒的体积、数目、表面积百分比显著高于藁城8901。晚播处理使小麦B型淀粉粒占比显著升高,A型淀粉粒占比显著降低;弱势粒中B型淀粉粒占比降低,A型淀粉粒占比显著上升。晚播处理对山农1391的影响大于藁城8901。     

Breeding efforts to mitigate damage by heat stress to spikelet sterility and grain quality

Global warming is predicted to aggravate the risk of unstable crop production. It is of great concern that damage to rice spikelet sterility and grain quality will increase, resulting in yield and economic losses. To secure the global food supply and farmers’ income, the development of rice cultivars with heat resilience is a pressing concern. Regarding spikelet sterility, rice cultivars with heat tolerance at different growth stages have been identified in recent years. The early-morning flowering (EMF) trait is effective in heat escape because it shifts the time of day of flowering to earlier in the morning when it is cooler. Although varietal differences are very small, there are some genetic resources for EMF in wild rice accessions. Regarding heat-induced grain chalkiness, heat-tolerant japonica cultivars for mitigating white-back type of chalky grains (WBCG) were found. Quantitative trait loci for heat tolerance at flowering, EMF, and for WBCG in grain quality have been mapped on the rice chromosomes. Further genetic efforts have been successfully connected to the development of near-isogenic lines for each trait with tagged molecular markers. These breeding materials are quite unique and useful in facilitating marker-assisted breeding toward the development of heat-resilient rice in terms of spikelet sterility and grain quality.     

粳稻超亲变异系籽粒谷氨酰胺合成酶基因表达特性及序列变异分析

选用籽粒蛋白质含量有显著差异的亲本和杂种后代超亲变异系,比较分析灌浆过程中籽粒蛋白质积累特性、谷氨酰胺合成酶(GS)活性变化、GS基因mRNA表达量变化和基因碱基序列。结果表明,杂交后代通过籽粒蛋白质含量的连续定向选可获得超亲变异系,籽粒蛋白质积累量与基因型紧密相关;灌浆过程中籽粒GS活性呈单峰曲线变化,籽粒蛋白质含量与籽粒GS活性密切相关,而且籽粒GS活性也能产生超亲变异;在灌浆过程中籽粒蛋白质含量不同的亲本及超亲变异系籽粒GS1.3和GS2基因的mRNA表达量变化趋势基本一致,即随灌浆进程mRNA表达量逐渐增加,到抽穗后15~20d表达量最高,随后逐渐下降,呈单峰曲线变化;GS1.3和GS2基因mRNA表达量与籽粒蛋白质含量关系密切,GS基因mRNA表达量高的基因型籽粒蛋白质含量也高,而且超亲表达;尽管不同品种GS1.3和GS2基因碱基序列保守性很高,但不同品种水稻GS1.3和GS2基因的碱基序列和蛋白质氨基酸序列并不完全一致,存在着个别碱基不同的基因多态性,品种间有性杂交后代在基因分离和稳定过程中通过碱基的替换仍然能发生碱基的随机性变化及三联体密码和氨基酸的变化。     

科技进步增产的“多年平均产量移动模型”的验证

应用全国、31个省、6个典型地区和16个典型县的数据对科技进步增产的"多年平均产量移动模型"进行了系统性的验证和讨论。研究结果如下:(1)定义了用相邻10年平均单产之差表示科技进步对单产的贡献及其趋势,结论是科技进步是单产增加的主要驱动力;(2)分别定义了用每年单产与5、10、20年平均单产对比关系的概率作为短、中、长期单产稳定性的指标;稳定性研究结果表明国家级大于省级、省级大于地区级、地区级大于县级,不同省、不同地区、不同县之间稳定性差别比较大,这与境内气候的互补性和农田抗御自然灾害的能力有关;(3)就全国而言,越是经济发达的地区科技进步增产加速的时间越早;发达地区单产存在增加-下降-回升阶段,下降原因是经济快速发展初期高产农田被大量占用和(或)蔬菜、水果面积大量增加,回升原因是科技进步持续作用于中、低产田而使其单产得到稳步提高。     

川中丘陵春玉米适宜钾肥用量研究

【目的】采用两年田间定位试验,探讨施钾量对川中丘陵春玉米产量、 钾素吸收和利用特性的影响规律,以期为川中丘陵高产春玉米的钾肥管理提供科学依据。【方法】以正红505为试验材料,在施N 225 kg/hm2、 P2O5 90 kg/hm2的基础上,设置5个施钾量(K2O)处理,分别为0、 45、 90、 135、 180 kg/hm2,每个处理3次重复,完全随机区组设计。在玉米大喇叭口期、 吐丝期、 灌浆期(吐丝后21天)和成熟期采集植株样品,测定干物质积累量和器官含钾量,并计算植株钾积累量、 钾素利用和转运,在玉米成熟期测定玉米产量。【结果】随施钾量的增加春玉米产量、 钾素农学利用率先升高后逐渐降低,钾生理效率、 钾素利用效率和钾素当季回收率随施钾量的增加呈降低趋势,钾素吸收效率、 钾肥偏生产力随施钾量的增加显著降低,增施钾肥对钾素收获指数影响不显著。通过二次曲线模拟,在施钾量为K2O 96.1 kg/hm2时玉米产量最高,达到最高产量时,每生产100 kg玉米籽粒需吸收K2O 1.55 kg。玉米植株对钾素的吸收主要在吐丝之前,其吸收量占全生育期总量的72.7%~88.9%,灌浆初期也仍有较大量的吸收积累; 籽粒中的钾素大部分来源于营养器官的转移,施用钾肥促进了钾素向籽粒的转运。【结论】本试验条件下,川中丘陵春玉米施K2O为90 kg/hm2左右时,可获得较高钾肥利用率,并获得高产。     

一种基于传感器的智能谷仓的设计

提出了一套应用于谷物储存的智能谷仓设计方案,通过特定传感器和计算机程序,对进出谷仓的谷物的重量变化和位置分布进行精确估计,并通过无线局域网上传谷仓内谷物或粮食的进仓时间及位置分布到储粮调度服务器,实现谷物进出仓优化调度,通过智能传感器并利用专家知识对谷仓内储存的谷物状态进行评估,调节仓内温度湿度并及时报警,防止谷物霉变和因储存时间过长形成陈化粮,对于保证粮食安全以及优化粮食调度具有积极意义。     

湖北省粮食生产时空变动的实证研究——基于LMDI分解法

从耕地利用效应视角,将LMDI分解法引入粮食生产时空变动的研究,构建粮食产量变动分解模型,从时空二维角度分别对1994-2012年湖北省17个地州市粮食生产的耕地规模效应、广度效应、结构效应和强度效应进行测度和分析。研究表明：时间维度上,湖北粮食产量变动的耕地利用效应作用由大到小依次为结构效应、规模效应、强度效应和广度效应,种植结构具有显著的减量效应,粮食单产和复种指数具有增量效应,而耕地规模具有双向驱动效应;空间维度上,影响各区粮食产量变动的主导因素不尽相同,黄石、荆州等地为规模效应主导区,恩施为广度效应主导区,武汉、宜昌、襄阳等地为结构效应主导区,仙桃、神农架等地为强度效应主导区。本研究进一步提出了优化调整种植结构、合理控制耕地规模、推动技术进步及施行差别化管理等政策建议。     

施肥水平对不同氮效率水稻氮素利用特征及产量的影响

【目的】研究不同施肥水平下不同氮效率杂交水稻产量差异与氮素吸收和利用的关系,以期为水稻品种改良和高产高效栽培技术提供依据。【方法】以氮高效品种(德香4103)和氮低效品种(宜香3724)为材料,通过设置低肥(75 kg N·hm~(-2),37.5 kg P_2O_5·hm~(-2),75 kg K_2O·hm~(-2),记为N_1P_1K_1)、中肥(150 kg N·hm~(-2),75 kg P_2O_5·hm~(-2),150 kg K_2O·hm~(-2),记为N_2P_2K_2)、高肥(225 kg N·hm~(-2),112.5 kg P_2O_5·hm~(-2),225 kg K_2O·hm~(-2),记为N_3P_3K_3)3种施肥水平,并在各施肥水平下均增设一不施氮处理,研究其对不同氮效率水稻产量和氮素利用效率的影响及其结实期氮素吸收、转运和分配特性。【结果】品种与施肥水平对杂交稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积、转运、分配,以及氮素利用特征和产量均存在显著影响;品种对氮肥回收利用率、千粒重,以及总颖花数的影响均不同程度的高于施肥水平的调控效应;施肥水平对主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,结实期叶片和茎鞘氮的运转,以及产量调控作用显著。N_2P_2K_2相对于N_1P_1K_1处理能促进不同氮效率水稻主要生育时期及各生育阶段氮素的累积,提高氮收获指数,促进结实期叶片和茎鞘中氮素的运转,进而显著提高稻谷产量及氮肥利用效率,且N_2P_2K_2均显著高于同品种下其他的肥料施用处理,为本试验最佳的氮磷钾肥施用模式;N_3P_3K_3处理易造成结实期叶片及茎鞘中氮滞留量增加,氮转运贡献率显著降低,导致产量及氮肥利用效率显著降低。氮高效品种具有总颖花数、结实率高的特征,其主要生育时期氮素累积量,氮素干物质生产效率,氮素稻谷生产效率及氮素收获指数等均显著高于氮低效品种,但千粒重并不是氮高效品种所独有的特征;此外,氮高效品种结实期更有利于叶片与茎鞘氮素的运转及穗部氮素的累积,尤其氮高效品种具有较高的茎鞘氮素转运率,其与氮肥生理利用率、回收利用率及农艺利用率均存在显著正相关性(r=0.699*—0.743*),是导致不同氮效率品种氮肥利用效率、产量差异的重要因子,可作为氮效率及品种鉴选的评价指标,也可以以进一步提高抽穗至成熟期氮高效水稻品种茎鞘氮素运转率,作为实现水稻高产与氮高效利用协调统一的另一重要途径。【结论】本试验条件下,氮高效品种具备的结实期茎鞘高氮素转运、高总颖花数及结实率是优于氮低效品种而形成产量差异的主要因素,N_2P_2K2_为氮高效品种配套的最优氮磷钾肥施用模式。提高抽穗期至成熟期氮累积量,促进叶片与茎鞘氮运转量,尤其应提高茎鞘氮素运转率,可实现高产与氮高效利用的同步提高。     

粮食产量影响因素分析

以1993—2012年中国粮食产量及其主要影响因素的时间序列数据为样本,建立OLS回归模型,计算出各个因素对粮食产量的影响。结果表明,对中国粮食产量贡献最大的影响因子是农用柴油使用量,其次是粮食、农资、良种、农机具四项补贴及粮食播种面积,受灾面积对粮食产量也具有显著的负向影响。据此,提出稳定粮食播种面积、提高农业机械化水平和加大政府农业补贴力度等建议。