Effects of AG1 and AG2 QTLs on Nonstructural Carbohydrate and Seed Management Options for Rice Seedling Growth and Establishment under Flooding Stress

Rice (Oryza sativa) plants acquired excess photosynthates in the form of nonstructural carbohydrates (NSCs) in their stems and grain. Despite keen interest in rice NSC, the dynamics of NSC accumulation, translocation and re-accumulation have not yet been well investigated. AG1 and AG2 QTLs associated with flooding tolerance through catalyzing starch into soluble sugar in germinating seeds. Here we conducted three experiments, greenhouse and field to lay the groundwork for large-scale diversity studies on grain NSC and some agronomic traits under direct-seeded rice (DSR) system, using elite lines incorporating AG1, AG2 and AG1-AG2 QTLs into the popular varieties PSB Rc82 and Ciherang-Sub1 along with the donors Kho Hlan On (AG1) and Ma-Zhan Red (AG2). In germinating seedlings, soluble sugars increased, while starch concentration decreased gradually especially in the tolerant checks and AG1-AG2 introgression lines under flooded soil. Soluble sugar accumulation in stem started to increase from the vegetative stage and peaked at the panicle initiation stage then gradually decreased towards the maturity stage. But Sub1-AG lines had higher sugar and starch concentrations at different growth stages than other genotypes in wet season 2016 and dry season 2017. Plant survival rate was positively correlated with the stem NSC at the early vegetative stage (21 days after sowing), and stem NSC was positively associated with plant height at different growth stages. Among the tested seeding rate, the most suitable seeding rate, 4 g/m² with shallow burial depth (0.5 cm), resulted in better seedling establishment, relatively higher seedling vigor index and higher leaf area index under flooding in DSR system. Introgression of AG1-AG2 QTLs had no any negative impact on nonstructural carbohydrate, germination rate, and growth and biomass production.     

江汉平原植棉区春玉米与短季棉套作的种植表现

为探索适宜江汉平原植棉区监利县旱地作物高产高效种植模式,开展了春玉米与短季棉套种模式示范试验。结果表明:春玉米与短季棉套种模式达到了玉米和棉花双丰收的高产效果,经济收益为33000元/hm^2左右,明显高于玉米和棉花的单作收益,是旱地作物结构调整的较好模式。     

扇吸式太阳能杀虫灯在鲜食玉米田的应用效果及对节肢动物生物多样性的影响

为明确扇吸式杀虫灯在鲜食玉米田间的应用效果及对节肢动物生物多样性的影响,采用抽样鉴定方法调查扇吸式杀虫灯的诱虫谱,通过田间试验调查其对主要害虫亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis的控制范围和防控效果,并采用黄板、糖醋酒液和陷阱法取样调查其对玉米田间节肢动物生物多样性的影响。结果表明,扇吸式杀虫灯在鲜食玉米田可诱集9目40科的昆虫,对亚洲玉米螟的有效控制距离在60 m左右,单灯控制面积约1.1 hm²。在大喇叭口期,灯光防控处理对亚洲玉米螟的株防效为25.83%,显著低于化学防控处理的76.74%;在乳熟期,化学防控处理的虫孔减退率为75.29%,显著高于灯光防控处理的21.18%,灯光防控处理、化学防控处理和对照的茎秆活虫数、虫孔隧道长度和雌穗防效差异均不显著。距灯80 m范围内不同距离的主要害虫与天敌种群数量基本一致,玉米不同生育期节肢动物群落多样性指数、均匀性指数、优势集中性指数和相似系数变化较大,但在同一生育期不同距离间均无显著差异,说明田间节肢动物群落主要受玉米生育期的影响,扇吸式杀虫灯对田间主要害虫和天敌种群无显著影响。表明扇吸式杀虫灯对亚洲玉米螟的防治效果有限,对田间节肢动物多样性无显著影响,可作为鲜食玉米田防治亚洲玉米螟的辅助手段,但无法替代化学防治。     

1971—2016年河南省夏玉米生长季极端干旱时空特征

选用地表湿润指数,利用1971—2016年气象数据对河南省夏季极端干旱发生的时空特征进行了分析。结果表明：近46 a来,河南省夏季极端干旱发生频数在年均0.08～2.15月之间,总体上呈现微弱的下降趋势。6月和9月极端干旱发生次数高于7月和8月。1970s发生频数最多,2000s最少,2010s呈现回升的趋势。6月和9月极端干旱发生站次百分比明显高于7月和8月,且6、7月和9月的发生站次百分比在2010s也呈现回升趋势。各年代平均发生频数均以豫南地区最高,近46 a来极端干旱总次数呈现由南向北逐渐递减的分布特征,但6月份发生总次数高值区则主要分布在豫中和豫西地区。全省范围内极端干旱发生存在明显的4~8 a周期变化,2010s极端干旱发生频数和站次百分比均呈回升趋势,应引起夏玉米生产上的关注和重视。     

旱作覆膜玉米生长和水分利用对气候变化的响应

基于3 a连续冬小麦-夏玉米覆膜轮作试验校准和验证AquaCrop模型的适用性,模拟研究了气候变化对夏玉米生长、产量和水分利用的影响,分析了覆膜措施对气候变化的应对效果。结果表明:关中地区(以武功、宝鸡和西安地区为例)年平均温度呈逐年递增趋势,温度增加幅度由高到低依次为宝鸡、西安和武功,增温速率分别为0.20、0.12℃·10a~(-1)和0.09℃·10a~(-1);降雨量呈逐年递减趋势,减少幅度大小依次为西安、宝鸡和武功,减小量分别为3.59、3.23 mm·10a~(-1)和2.64 mm·10a~(-1)。AquaCrop模型在关中地区表现出了良好的适用性,可以较好地模拟连续覆膜条件下作物的产量指标、水分利用和生长的动态变化,冠层覆盖度模拟值和实测值之间的均方根误差(RMSE)介于1.1%～15.3%,生物量模拟值和实测值之间的RMSE介于0.626～2.540 t·hm~(-2),土壤贮水量模拟值和实测值之间的RMSE介于12.6～47.4 mm。模拟研究表明,上世纪60年代以来,随着气温不断升高,武功、宝鸡和西安地区的夏玉米生育期均呈逐年缩短趋势,特别是1980s以来,减少幅度达2.76、4.82 d·10a~(-1)和5.94 d·10a~(-1);在不同的降水年型下,覆膜处理产量均高于裸地处理,且其变异系数较小;在干旱气候条件下,覆膜处理依然可以获得一定的籽粒产量,与裸地处理相比,覆膜处理表现出了较好的稳产效应。同时,覆膜处理有效减少了玉米苗期土壤表层蒸发(平均减少7.6 mm),从而在土壤中保蓄更多的降雨;覆膜处理虽然增加了土壤耗水量,但其通过保蓄土壤水分,稳定作物产量,有效提高了玉米的水分利用效率。因此,关中地区旱作覆膜可以有效适应当地气候变化,在一定程度上应对干旱气候,具有较好的增产稳产效应。     

干旱胁迫下玉米自交系抗旱性评价及筛选

以39份玉米自交系为材料,2017—2018年在甘肃省张掖市设置田间自然抗旱鉴定试验,筛选抗旱鉴定指标,综合评价玉米自交系的抗旱性。结果表明：在干旱胁迫下,39份玉米自交系的粉丝间隔时间延长了0~3 d,株高、穗位高、穗长、穗粗、穗干重、籽粒干重、出籽率及百粒重均降低,其中,穗干重、籽粒干重和出籽率3个指标分别为正常灌水处理的81.5%、79%和88.5%。穗干重、籽粒干重和出籽率与平均抗旱系数呈显著正相关,可作为玉米自交系抗旱鉴定的主要指标。利用加权抗旱系数法综合评价筛选出强抗旱玉米自交系10份,其中自交系E28、DH351、陇1222、浚92-8和黄早四,抗旱性达到极强。本研究所筛选到的抗旱自交系可在选育抗旱新品种中加强利用。     

深松对春玉米根系分布及氮素积累与利用的影响

2015—2016年以先玉335和郑单958为试验材料,设置深松+旋耕（S+R）和旋耕（R）2个处理,研究了深松对春玉米根系分布及氮素积累与利用的影响。结果表明：深松疏松了土壤,有利于根系的生长,促进根系下扎,深松措施下先玉335和郑单958完熟期总根干重较旋耕处理分别提高了7.35%和9.25%,其中20~40 cm土层分别提高了15.52%和24.07%,30 cm以下土层根条数和根幅明显增加。深松改善根系形态特征,增加了根系与氮素的接触机会,促进了春玉米对氮素的吸收和累积,使单位重量根系氮素吸收量明显提高,吐丝前S+R处理的先玉335和郑单958单位重量根系氮素吸收量较R处理分别提高了11.22%和12.03%,处理间差异达到了显著水平。S+R处理的氮素吸收效率先玉335和郑单958较R处理分别提高6.11~6.40 kg·kg^-1和7.17~7.51 kg·kg^-1,氮肥偏生产力分别提高了3.86~8.00 kg·kg^-1和5.40~9.86 kg·kg^-1,氮素积累量分别提高了33.73~35.66 kg·hm^-1和27.85~36.61 kg·hm^-1。与先玉335相比,郑单958对深松更为敏感。     

一种播补一体化新型马铃薯播种机的设计与试验

现有马铃薯漏播补偿方案普遍需附加补偿种箱及单独设置补偿排种通道,导致系统结构复杂、补偿种薯落点偏差较大。为此,本研究提出了基于单向离合器的播补一体化马铃薯播种机新方案。该方案排种链轮正常播种使用地轮动力,而补偿状态在单向离合器协调下转移至补偿专用电动机,补偿完成后则继续恢复至地轮。基于此,在计算所需时间内,采用后一取种勺上的种薯直接追赶前一缺种位置的追赶式补偿方案,可以使补偿种薯也在原排种通道中运动,独立的补偿种薯专用通道不再需要,从而使系统结构简化、可靠性提高。样机田间试验表明,所采用的红外辐射排种监测系统误判率不超过1‰,系统平均自然漏播率对排种速度不敏感,漏播补偿成功率随着排种链速度的增加而快速降低,但即使达到正常排种链速最高值0.8 m·s^-1,依然有平均74%以上的漏播能被成功补偿,系统平均最终漏播率不足平均自然漏播率的1/4,漏播补偿作用效果明显。