气候变化对中国水稻生产的影响研究进展

水稻生产系统是响应气候变化最敏感的农业生态系统之一,本文综述了当前和未来气候变化对我国水稻生产的影响。气候变化背景下,我国水稻生长季的热量资源增多,辐射资源减少,降水不均一性加大。高温热害、干旱、暴雨和洪涝灾害发生更频繁,这可能降低水、热资源的有效性。气候变化使我国单季稻和双季稻潜在种植边界显著北移,导致单季稻、早稻和晚稻的主要生育期缩短。基于统计模型和水稻生长模型的研究结果表明,如果不考虑品种改良和栽培技术的进步,气候变化使单季稻、早稻和晚稻产量下降,但不同稻作区和方法间存在差异。我国水稻生产重心北移、实测生育期延长和产量增加的变化趋势,反映了水稻生产系统通过种植分布调整、品种改良和技术改进来适应气候变化的能力。未来气候变化将进一步导致水稻生育期缩短和产量下降,对我国水稻生产和粮食安全带来严峻挑战。仍需加强气候变化影响机制的研究及其在影响评估中的应用,减小影响评估的不确定性并增加其系统性,为制定有效的应对策略提供可靠的理论支持。     

甘蓝型油菜种子萌发期耐铝毒特性综合评价及其种质筛选

种子萌发是油菜植株形态建成的重要阶段,铝毒是酸性土壤中影响其种子萌发的主要因素之一,因此筛选出种子萌发过程中耐铝毒种质对油菜生产及研究具有重要意义。本研究利用5份甘蓝型油菜品种(系)筛选出油菜萌发期耐铝毒种质资源处理的适宜胁迫浓度为90μg mL~(-1)。并以该浓度处理148份甘蓝型油菜品种(系)种子,于萌发期测定其发芽势、发芽率、鲜重、干重、根长和芽长等指标,通过铝毒胁迫耐性综合评价值(A值)、平均隶属函数值(ASF值)、对铝毒加权耐性系数(WAC值)、相关性、频数、主成分、灰色关联度、聚类和逐步回归分析等鉴定萌发期耐铝性,建立萌发期对铝毒耐性综合评价模型并筛选出适宜的评价鉴定指标。结果表明, 148份甘蓝型油菜的萌发期各指标在品种(系)间存在显著差异;筛选出萌发期耐铝毒甘蓝型油菜品种(系) 01188、WH-20、A109、甲预31棚等。根据灰色关联度及回归分析结果认为,在油菜萌发期测定其根长、芽长、鲜重、发芽率和发芽势,通过回归方程估算其A值,可以初步判断甘蓝型油菜种质的耐铝毒特性。     

基于生理生化指标的玉米杂交种苗期抗旱性评价

以河北省推广种植的20个玉米杂交种为试材,苗期采用沙培培养方法,以15%PEG-6000溶液对幼苗进行模拟水分胁迫,研究干旱胁迫下苗期SOD、POD、APX等7个生理生化指标的变化趋势及其与品种抗旱性的关系,采用标准差系数赋予权重法对品种抗旱性进行综合评价。结果表明:先玉688为高抗旱品种,可用于抗旱性育种和栽培。金秋963、蠡玉37为中等抗旱品种,其它品种为不抗旱品种。     

玉米苗期在盐胁迫下耐盐相关QTL分析

通过对玉米耐盐性状基因的QTL定位,找到耐盐性状控制位点在染色体上的位置,来帮助耐盐玉米品种的选育和基因的克隆。本研究选用耐盐自交系8723和盐敏感自交系P138为材料构建的F2群体,通过Jionmap 4.0软件对F2群体构建分子遗传连锁图谱。构建了一个包含有174个SSR标记位点的分子遗传连锁图谱,平均分布在玉米的10条染色体上共2 764.3 cM,标记区间平均间距为15.88 cM。通过对表型数据的分析,对玉米的4个植株性状进行了QTL定位。结果共检测到8个与玉米苗期耐盐性状相关的QTLs,分别位于2号、4号、6号、9号染色体上。本研究结果为幼苗在盐碱地正常生长提供科学依据。     

氮肥后移对玉米冠层内物质分配及氮素利用的影响

研究不同施氮量、不同施肥时期对玉米产量与氮素利用的影响,对玉米干物质生产、氮素积累与分配进行分析。结果表明,施氮量为180 kg/hm2时,产量表现为基施处理最高,较拔节期、大喇叭口期施肥处理分别提高1.17%、7.69%;施氮量为75 kg/hm2时,拔节期施肥处理产量最高,较基施、大喇叭口期施肥处理分别提高10.31%、4.61%。大喇叭口期施肥处理的干物质积累与氮素积累量少,氮肥利用效率低,说明氮肥后移需考虑植株前期对氮素的需要。拔节期施肥处理产量与基施处理产量和氮素积累量相当或提高,植株干物质积累增加,冠层内茎叶干物质比例协调,生育后期穗下层茎叶干物重下降缓慢,氮素利用效率高。施氮量为75 kg/hm2,氮肥适当后移可提高氮肥利用率。     

利用隶属函数值法对玉米成熟期抗旱性的综合评价

以10个不同基因型玉米为试验材料,在宁夏中部干旱带,通过测定不同品种成熟期的K~+/Na~+、光合气体交换参数、农艺性状及产量性状等指标进行抗旱性鉴定,并利用主成分分析和隶属函数法对其抗旱性强弱进行综合评价。结果表明,干旱胁迫地和对照田中,各参试品种的光合特征参数、K~+/Na~+及形态性状等均有明显差异,且干旱胁迫条件下的净光合速率(P_n)、株高、产量均显著低于对照(P0.05)。同一品种不同器官的K~+/Na~+值表现为茎基茎叶根,表明植株体内的离子吸收和运输具有选择性,茎基具有贮存K~+的作用,根具有贮存Na~+的功能。不同基因型玉米品种的抗旱能力根据综合评价值(D值)大小,综合评价其抗旱性强弱顺序为A111-3/H242HoViY1北21/A58A3/A18高WY2宁3/1522H237/A18桂青贮1号H237/1506A3/A18。     

Carbohydrate and crude protein fractions in perennial ryegrass as affected by defoliation frequency and nitrogen application rate

The objective of this study was to evaluate the effects of defoliation frequency (either at two‐ or three‐leaf stage) and nitrogen (N) application rate (0, 75, 150, 300, 450 kg N ha^?1 year^?1) on herbage carbohydrate and crude protein (CP) fractions, and the water‐soluble carbohydrate‐to‐protein ratio (WSC:CP) in perennial ryegrass swards. Crude protein fractions were analysed according to the Cornell carbohydrate and protein system. Carbohydrate fractions were analysed by ultra‐high‐performance liquid chromatography. Sward defoliation at two‐leaf stage increased the total CP, reduced the buffer‐soluble CP fractions and decreased carbohydrate fractions of herbage (P < 0·001). The effect of defoliation frequency was less marked during early spring and autumn (P < 0·001) than for the rest of the seasons. An increase in N application rate was negatively associated with WSC, fructans and neutral detergent fibre (P < 0·001), and positively associated with CP and nitrate (N‐NO₃) contents of herbage. Nitrogen application rate did not affect CP fractions of herbage (P > 0·05). The fluctuations in CP and WSC contents of herbage resulted in lower WSC:CP ratios during early spring and autumn (0·45:1 and 0·75:1 respectively) than in late spring (1·11:1). The herbage WSC:CP ratio was greater (P < 0·001) at the three‐leaf than the two‐leaf defoliation stage and declined as the N application increased in all seasons (P < 0·001). The results of this study indicate that CP and carbohydrate fractions of herbage can be manipulated by sward defoliation frequency and N application rate. The magnitude of these effects, however, may vary with the season.     

基于生理发育时间的水稻发育期预测方法

水稻发育期模型研究是开展现代农业气象服务工作的基础。基于作物生理发育时间守恒原理,综合考虑温度和日长因子对水稻发育期的影响,利用云南省12个农气观测站2011—2014年水稻发育期观测和地面气象观测资料,分别构建并验证了适用于籼稻种植区和粳稻种植区的发育期预报模型。结果表明,2套模型在全发育期和各发育阶段的预报值与观测值模拟效果总体较好,平均全发育期RMSE值为7.47,RE值为7.99%,粳稻模型和籼稻模型的RE值分别为6.49%和9.5%,粳稻区模拟效果优于籼稻区。模型生物学意义明确、参数通用性强,适用于农业气象业务服务中水稻发育期预测,具有推广应用价值。     

花前氮亏缺对水稻叶片氮代谢酶活性的影响

以籼型杂交稻中浙优1号和籼粳型杂交稻甬优12为材料,试验分析了花前不同时期氮亏缺处理对水稻叶片氮代谢酶活性的影响。结果表明,花前氮亏缺导致植株上3叶氮浓度、NR、GS、GOGAT、GOT和GPT酶活性大幅下降,GDH活性显著增长,且各叶位对花前氮亏缺敏感度总体上表现为剑叶倒2叶倒3叶;破口期亏氮对籼型杂交稻中浙优1号上3叶氮同化酶活性的影响远小于减数分裂期处理,与之相比,籼粳杂交稻甬优12对破口期亏氮胁迫仍较敏感,表明中浙优1号植株氮代谢酶的亏氮敏感性由减数分裂期至破口期逐步下降,对土壤速效氮的需求同步降低,甬优12则对土壤供氮存在更高需求。     

杂交中稻分蘖期干旱对产量的影响及其缓解技术研究

以杂交中籼迟熟组合宜香优300和川谷优642为材料,在海南陵水旱季大田条件下,研究了分蘖期干旱处理对中籼迟熟杂交稻产量的影响及其缓解技术。结果表明,干旱会造成水稻减产,主要原因是有效穗数和穗粒数显著降低;干旱期间平均田间持水量可作为预测产量损失度的依据;分蘖期干旱处理下,稻谷产量随着施氮量和移栽密度的增加而增加,适当提高本田施氮水平和移栽密度,可显著降低分蘖期干旱的产量损失度。