Effects of Irrigation Patterns and Nitrogen Fertilization on Rice Yield and Microbial Community Structure in Paddy Soil

Water and nitrogen (N) are considered the most important factors affecting rice production and play vital roles in regulating soil microbial biomass, activity, and community. The effects of irrigation patterns and N fertilizer levels on the soil microbial community structure and yield of paddy rice were investigated in a pot experiment. The experiment was designed with four N levels of 0 (N0), 126 (N1), 157.5 (N2), and 210 kg N ha-1 (N3) under two irrigation patterns of continuous water-logging irrigation (WLI) and water-controlled irrigation (WCI). Phospholipid fatty acid (PLFA) analysis was conducted to track the dynamics of soil microbial communities at tillering, grain-filling, and maturity stages. The results showed that the maximums of grain yield, above-ground biomass, and total N uptake were all obtained in the N2 treatment under WCI. Similar variations in total PLFAs, as well as bacterial and fungal PLFAs, were found, with an increase from the tillering to the grain-filling stage and a decrease at the maturity stage except for actinomycetic PLFAs, which decreased continuously from the tillering to the maturity stage. A shift in composition of the microbial community at different stages of the plant growth was indicated by principal component analysis (PCA), in which the samples at the vegetative stage (tillering stage) were separated from those at the reproductive stage (grain-filling and maturity stages). Soil microbial biomass, measured as total PLFAs, was significantly higher under WCI than that under WLI mainly at the grain-filling stage, whereas the fungal PLFAs detected under WCI were significantly higher than those under WLI at the tillering, grain-filling, and maturity stages. The application of N fertilizer also significantly increased soil microbial biomass and the main microbial groups both under WLI and WCI conditions. The proper combination of irrigation management and N fertilizer level in this study was the N2 (157.5 kg N ha-1) treatment under the water-controlled irrigation pattern.     

乳熟阶段短期高温对不同品种早籼稻直链淀粉含量和RVA谱特征参数的影响

以2个杂交稻（淦鑫203和金优402）和4个常规稻（中531、B670、E134和ST66）为材料,于水稻乳熟期进行高温处理3d,处理温度分别为35℃和38℃,以同期田间自然温度为对照,研究乳熟期高温对不同品种早籼稻直链淀粉含量和RVA谱特征参数的影响,并对稻米淀粉RVA谱特征值与直链淀粉含量进行相关分析.结果表明,无论是对照还是高温处理,中531和B670的直链淀粉含量、消减值及回复值较低,但崩解值较高,而E134和ST66表现为直链淀粉含量、消减值及回复值较高,崩解值较低;杂交稻淦鑫203和金优402则介于两者中间.与对照相比,38℃高温显著降低淦鑫203、金优402、中531和E134的崩解值,显著提高淦鑫203、中531的消减值、显著降低金优402、中531、B670和E134的回复值.各处理淀粉RVA谱变化趋势较一致,但因品种及温度而略有差异.38℃高温处理下稻米淀粉黏滞性曲线始终低于对照,但常规稻中531和B670的RVA谱形态与对照差异不大.此外,稻米直链淀粉含量与RVA谱各特征值间存在显著相关性.     

灌浆结实期高温对水稻剑叶生理特性和稻米品质的影响

以水稻耐热品系996和热敏感品系4628为材料,在灌浆结实期利用人工气候室进行高温处理（9：00-17：00,37℃,17：00-翌日9：00,30℃）和适温处理（CK,9：00-17：00,30℃,17：00-翌日9：00,25℃）22d,研究高温胁迫对水稻剑叶光合特性、膜透性、抗氧化酶活性及稻米品质的影响,并进行对比分析.结果表明：（1）灌浆结实期高温胁迫下水稻剑叶叶绿素含量、叶绿素a/b和净光合速率均降低,超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性表现出胁迫初期升高,高温处理5d后,随胁迫时间延长呈降低趋势,热敏感品系4628剑叶中叶绿素含量、净光合速率和抗氧化酶活性下降幅度大于耐热品系996;（2）高温下剑叶丙二醛（MDA）含量上升,相对电导率增加,热敏感品系4628增加幅度大于耐热品系996;（3）高温胁迫下垩白粒率和垩白度显著增加,精米率和整精米率显著降低,直链淀粉含量降低,蛋白质含量增加.灌浆结实期高温胁迫下,水稻功能叶抗氧化酶活性降低,膜透性增加,光合能力及光合产物的运输与卸载能力下降,可能是稻米品质降低的重要原因.     

玉米生长中的土壤呼吸及其受氮肥施用的影响

运用盆栽试验研究了玉米生长和施氮水平(N 150 mg kg-1和300 mg kg-1)对土壤呼吸的影响。结果表明种植玉米的土壤呼吸速率(C)的变化范围为19. 6 ~ 762. 1 mg m-2h-1,而裸土为4. 3 ~ 36mg m-2h-1。在玉米生长的条件下,苗期土壤呼吸最低,73%的土壤呼吸分配在拔节孕穗期和成熟期。玉米生长中各阶段根际呼吸对土壤呼吸的贡献在58%~98%,苗期最小。施氮对裸土呼吸速率无显著影响;在玉米生长的条件下,施用高氮的土壤呼吸比施用低氮高28%,且两种施氮水平下土壤呼吸的差异主要发生在生长中后期。玉米生长的条件下土壤呼吸与温度的相关性不显著,而裸土下土壤呼吸速率与气温、表土温度、5 cm土壤温度均呈极显著的相关性;裸土施用高氮下的土壤呼吸与温度的相关性大于低氮。总之,玉米生长和土壤施氮不仅影响土壤呼吸速率和呼吸量,也影响土壤呼吸在各生长阶段的分配,还影响到土壤呼吸与温度的关系。     

棉花不同生育期淹水历时对其生长状况和产量构成的影响

通过桶栽土培试验,分别在苗期(S)、蕾期(B)、花铃期(F)和吐絮期(T)进行淹水2、4、6、8、10 d的处理,淹水深度均为5 cm,并以全生育期不淹水为对照(CK),探索了黄淮地区夏季棉花不同生育期淹水历时对其生长状况和产量构成的影响。结果表明,在棉花苗期、蕾期和花铃期淹水6 d后,株高和叶面积开始显著小于CK(P0.05)。不同生育期淹水处理均会导致棉花株高、叶面积、果枝数、节数、铃数和单铃质量的下降,且淹水历时越长,下降幅度越大。淹水导致棉花减产最为严重的生育期为花铃期,其余依次为蕾期、苗期和吐絮期,4个生育期在淹水2~10 d条件下的平均减产率分别为28.0%、12.9%、7.3%和2.9%。在棉花苗期,当淹水不超过6 d时,如果排涝及时,其形态指标及产量构成均能在吐絮期恢复至与CK无显著差异水平。在棉花蕾期淹水关键期为4 d,而在花铃期即使淹水2 d也可导致其形态发育停滞,产量无法恢复至CK水平。     

PEG-6000模拟干旱胁迫下不同加工番茄种子萌发期抗旱性评价

研究不同PEG-6000浓度胁迫下3个加工番茄种子的耐旱性.实验设置6个PEG-6000浓度梯度0、5％、7.5％、10％、12.5％、15％,对3个加工番茄品种种子进行干旱胁迫处理,测定其种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数等指标.结果表明:(1)随着PEG浓度的升高,3个加工番茄种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、胚根鲜重和干重、下胚轴鲜重和干重均呈下降趋势,不同品种抗旱性的变化趋势相似,但变化幅度有明显差异;(2)采用模糊数学隶属函数值法综合评价初步认为,这3个加工番茄耐旱性由大到小依次为:KT-16＞ KT-18＞ KT-70; (3)种子萌发耐旱指数和常用的萌发抗旱指标有很高的相关性,且能很好的反映不同加工番茄干旱胁迫下的差别,可作为加工番茄萌发阶段抗旱性鉴定的筛选方法.     

甜菜耐低温种质筛选和苗期耐冷性鉴定

利用人工气候箱,采取耐低温发芽筛选方法,对50份二倍体甜菜种质进行低温胁迫处理,筛选出耐低温的种质12份,芽期耐冷指数≥0.76。通过苗期耐寒性鉴定发现,这12份种质的苗期耐冷能力与芽期基本一致,但个体间对低温的反应速度及持久性表现存在差异,其中,6份资源具有更强的苗期耐冷能力。试验证明,甜菜种质苗期冷害的生理临界温度为3～6℃,在该低温阈值下,耐冷性强的种质对温度变化不太敏感,而耐冷性弱的资源对温度变化较为敏感。1～2℃是甜菜冷害的发生温度,耐冷性强的资源表现为停滞生长,子叶皱缩卷曲,真叶和下胚轴出现似烫伤表现,逐渐死亡;耐冷性弱的资源受冷害症状较早出现,很快发生畸变和死亡。     

花期高温胁迫对水稻花药生理特性及花粉性状的影响

为探明花期高温胁迫对水稻花器官的影响机制,以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为材料,在人工气候室进行高温(8:00~17:00,37℃;17:00~次日8:00,30℃)和适温处理(8:00~17:00, 30℃;17:00~次日8:00,25℃), 研究高温胁迫对水稻花药抗氧化酶活性、膜透性、MDA含量及花粉性状等生理特性的影响。结果表明,高温胁迫下,水稻花药中SOD、POD、CAT、AsA-POD活性在高温胁迫初期均明显增加,尔后快速下降,耐热品系996这四种酶活性增幅大于热敏感品系4628;热敏感品系4628花药中MDA含量和膜透性在高温胁迫下增幅大于耐热性品系996;高温胁迫导致花药开裂、花粉萌发率和柱头上花粉粒数的显著下降,花粉粒直径增大。但耐热品系996的前3项参数显著高于热敏感品系4628。高温胁迫下水稻花药中保持较高抗氧化酶活性、较好的花粉散落特性和花粉萌发特性及较低的膜透性和MDA含量,是品种耐高温的生理基础。     

丽江新团黑谷近等基因系孕穗期耐冷性生化性状的主成分分析及综合评价

为建立鉴定水稻孕穗期耐冷种质资源的生化指标,以云南孕穗期耐冷标准品种昆明小白谷、丽粳2号和半节芒及粳稻近等基因系（十和田4／／丽江新团黑谷／十和田）的BC4 F8、BC4 F9群体105个家系及亲本为材料,在大田冷水胁迫及正常温度条件下,连续在2011年和2012年于水稻孕穗期分别测定剑叶、花药和籽粒的26个生化性状,采用主成分分析、隶属函数法、逐步回归分析和K-means聚类法进行指标筛选及耐冷性综合评价。结果表明,剑叶中叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素、叶绿素c、POD活性、游离氨基酸,以及剑叶和花药中可溶性蛋白、可溶性糖、丙二醛、CAT活性、抗坏血酸、游离脯氨酸和籽粒中可溶性蛋白、可溶性糖、蛋白质和γ-氨基丁酸含量对耐冷性影响显著,可作为穗期耐冷性鉴定综合指标。采用隶属函数法获得低温胁迫下以剑叶、花药和籽粒中各生化性状为对象的综合耐冷D值,用K-means聚类法对各D值进行联合聚类,可将丽江新团黑谷NILs的105个株系划分为3类,其中强耐冷株系32株,中度耐冷10株,弱耐冷63株。     

陆稻苗期抗旱性鉴定指标筛选与评价

为筛选出陆稻苗期抗旱性鉴定指标,以24个云南陆稻品种为材料,采用反复干旱存活率作为标准,分析各测定指标与抗旱性的相关关系并对供试品种的抗旱性进行综合评价。结果表明,心叶下倒1叶长、心叶下倒2叶长、心叶下倒2叶宽、根干重和根冠比等5个形态指标的相对值与反复干旱存活率呈显著或极显著的相关性,可作为苗期抗旱性鉴定的形态指标。以反复干旱存活率为因变量,5个综合指标为自变量建立的回归方程对24个供试品种的抗旱性进行预测,其结果与芽期抗旱鉴定呈显著相关关系。