徐国伟[1]2004年在《旱种水稻产量形成特性与生理基础的研究》文中指出以水稻代表性品种(含杂交组合)为材料，对旱种水稻的生长发育、物质运转和籽粒灌浆等特性进行了研究。获得的主要结果如下： 1、与水种(常规栽培，对照)相比，旱种(地膜覆盖栽培)水稻在有效分蘖临界叶龄期前分蘖发生慢、叶面积指数小。干物质积累少，在拔节期则相反。旱种水稻的分蘖成穗率、粒叶比[颖花数／叶(cm~2)]、成熟期干物质积累均小于对照，但抽穗期的根干重和根冠比则高于对照。旱种水稻的每穗粒数少于对照，单位地面积的穗数则多于对照，结实率与对照无显着差异。旱种水稻的粒重和产量，杂交籼稻汕优63与对照无显着差异，粳稻品种镇稻88则显着低于对照。 2、抽穗至成熟旱种水稻标记~(14)C从茎中向籽粒的再分配、茎中非结构性碳水化合物(NSC)的运转率以及其对籽粒的贡献率均高于水种水稻。水稻旱种后籽粒中的蔗糖合成酶和酸性转化酶活性、茎中α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性均增加，以蔗糖合成酶和α-淀粉酶尤为明显。茎中α-葡萄糖苷酶和淀粉磷酸化酶活性在旱种和水种间无显着差异。茎中淀粉和~(14)C向籽粒的运转量与籽粒中蔗糖合成酶、茎中α-淀粉酶和β-淀粉酶的活性呈极显着正相关，与α-葡萄糖苷酶和酸性转化酶活性相关不显着，与淀粉磷酸化酶活性呈显着负相关。表明水稻旱种后促进了茎中NSC向籽粒的运转，籽粒中蔗糖合成酶和茎中α、β-淀粉酶活性的增加起重要作用。 3、与水种相比，旱种水稻的粒重减轻，最大灌浆速率和平均灌浆速率增大，达到最大灌浆速率的时间提前，活跃灌浆期缩短，弱势粒尤为明显。灌浆前期籽粒中的吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)含量，强势粒高于弱势粒。IAA和ZR含量峰值出现的时间在最大灌浆速率出现值前，ABA含量的峰值在时间上与最大灌浆速率同步。与水种相比，旱种水稻籽粒中IAA和ZR含量减少，灌浆前、中期ABA含量明显增加，这种差异主要表现在弱势粒上。在灌浆始期喷施20×10~(-5)mol／1 IAA，弱势粒中的IAA和ZR含量增加，ABA含量减少，活跃灌浆期延长，灌浆速率减小，旱种稻的粒重显着增加，水种扬州大学硕十学位论文稻的粒重有不同程度的降低;喷施25、10一6mol/l ABA后，籽粒中的激素含量、活跃灌浆期和灌浆速率与喷施IAA的结果相反，早种稻的粒重显着降低。表明旱种水稻籽粒中ABA含量的增加或IAA和ZR含量的减少是灌浆期缩短和粒重减轻的生理原因，调节籽粒中ABA与IAA比值，有望增加早种水稻的粒重。 4、早种水稻的倒伏率明显高于常规水种水稻，旱种水稻基部节间充实程度(秆壁厚度、单位长度节间重量)、茎秆厚壁组织细胞壁和表皮硅质层厚度、基部节间可用性糖含量及植株的生理活性l剑叶叶绿素含量、根系氧化力、细胞分裂素含量等1均劣于常规水种水稻。施用硅、钾肥能提高旱种水稻植株的生理活性，增加抽穗期和成熟期基部节间可用性糖的贮存，增加茎秆厚壁组织细胞壁及表皮硅质层的厚度，提高茎秆基部节间充实程度，增强抗倒伏能力，最终提高旱种水稻的产量。
姜元华[2]2015年在《甬优系列籼粳杂交稻生产力优势与相关生理生态特征研究》文中研究表明本研究于2012-2013年在长江下游地区稻-麦两熟制地区(常熟、扬州市),以甬优系列籼粳稻杂交稻(A)为研究对象,当地超级(超高产)杂交粳稻(B)、常规粳稻(C)与杂交籼稻(D)为对照,采用不同轻简化机械化种植方式(钵苗摆栽、毯苗机插、钵苗机插),根据各类型品种特性和高产栽培理论设置高产潜力能够充分发挥的配套栽培管理措施,对不同类型品种群体生产力与相关生理生态特征进行系统比较分析,阐明甬优系列籼粳杂交稻生产力机制,明确超级籼粳亚种间杂交稻增产与调控途径,以期为超级稻超高产育种与栽培提供理论与实践参考依据。主要结果如下：1、不同年份、地点间产量构成因素形成特征存在差异(毯苗机插),(1)产量均呈A>B>C>D趋势,A类品种平均收获产量为12189.63kghm-2,分别较B、C和D增产8.98%、11.86%和20.06%,A类品种增产的主要原因为每穗粒数极显着高于B、C、D。(2)产量构成因素对产量的净贡献率表现为总颖花量>结实率>千粒重,对总颖花量的净贡献率表现为每穗粒数大于有效穗数,说明大穗依然是水稻高产的主要途径。(3)不同类型水稻品种拔节期茎蘖数表现为C>D>B>A,主茎和一级分蘖贡献率表现为A>D>C>B,二级分蘖贡献率表现为B>C>D>A;蜡熟期茎蘖组成特点与拔节期规律一致;不同类型水稻品种成穗率表现为C最大(75.76%),B其次(72.87%),A再次(66.80%),D最低(63.24%)。(4)不同类型水稻品种穗长表现为D>A>B>C,着粒密度、每穗粒数和单穗重均表现为A>B>D>C;一次枝梗数、二次枝梗数、一次枝梗总粒数和二次枝梗总粒数均表现为A>B>C>D,一次枝梗粒数对总粒的贡献率表现为C最大(41.00%),B其次(33.50%),A再次(31.83%),D最低(29.92%),二次枝梗总粒对每穗粒数的贡献率表现为D最大(70.08%),A其次(68.17%),B再次(66.50%),C最小(59.00%)。(5)不同类型水稻品种终极生长量Wo呈C>B>D>A趋势,最大灌浆速率Vmax表现为C>D>B>A,到达最大灌浆速率的时间Tmax表现为B>A>C>D,平均灌浆速率Vmean表现为D>C>B>A,有效灌浆时间T99表现为A>B>C>D;阶段性灌浆特征方面,灌浆量在渐增期、快增期和缓增期均表现为C>B>D>A;灌浆时间在渐增期表现为B>C>A>D,在快增期和缓增期均表现为A>B>C>D;灌浆速率在渐增期表现为D>A>C>B,在快增期和缓增期表现为C>D>B>A.籼粳杂交稻较杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻有明显的产量优势,“穗大粒多”是其优势形成的基础。2、A与B、C、D超高产物质积累与转运特征(毯苗机插)存在差异。(1)不同类型水稻品种拔节至抽穗期、抽穗至成熟期、成熟期群体干物重均与产量呈极显着的正向直线关系,抽穗期群体干物重均与产量呈极显着的开口向下的抛物线关系。(2)籼粳杂交稻主要生育期单茎叶面积和单茎干物重均高于其它叁类品种,且随着生育进程的推进差异不断扩大；籼粳杂交稻的生物学产量高于其它叁类品种,而经济系数呈相反趋势。(3)在生育前期(移栽至拔节),籼粳杂交稻的干物质净积累量、积累比例、群体生长率、净同化率均低于其它叁类品种,光合势介于粳、籼之间；生育中期(拔节至抽穗)干物质净积累量、积累比例、光合势均高于其它叁类品种,群体生长率、净同化率介于粳、籼之间；生育后期(抽穗至成熟)干物质积累量、积累比例、群体生长率、光合势均高于其它叁类品种,净同化率与粳稻相近。(4)在抽穗期,籼粳杂交稻的叶、鞘比例高于杂交粳稻和常规粳稻,低于杂交籼稻,茎的比例低于杂交粳稻和常规粳稻,高于杂交籼稻,穗的比例高于其它叁类品种：乳熟期,叶、鞘的比例高于其它叁类品种,茎的比例低于其它叁类品种,穗的比例高于杂交粳稻和常规粳稻,低于杂交籼稻；成熟期,叶、鞘的比例低于杂交粳稻、常规粳稻,高于杂交籼稻,茎的比例高于其它叁类品种,穗的比例低于其它叁类品种。无论是抽穗期、乳熟期还是成熟期,籼粳杂交稻单茎叶、茎、鞘、穗的分配量均高于高于其它叁类品种。(5)籼粳杂交稻叶、鞘的表观输出量高于杂交粳稻和常规粳稻,低于杂交籼稻,叶、鞘的输出率和转化率均低于其它叁类品种；茎的最大输出量高于其它叁类品种,输出率、转化率高于杂交籼稻,低于杂交粳稻和常规粳稻；茎的表观输出量、表观输出率和表观转化率均最低,单茎回升增重明显高于其它叁类品种。充分依靠个体优势,在生育前期稳步形成有效的群体生长量基础上,着重提高中、后期光合系统生产性能,保证光合产物持续产出并得到合理分配,同时在生育后期具有协调的物质输出与转运机制,最终形成高积累的生物学产量,这既是籼粳杂交稻经济产量优势形成的关键原因也是进一步提高产量的重要途径。3、A与B、C、D不同粒位(上部一次枝梗U1,上部二次枝梗U2,中部一次枝梗M1,中部二次枝梗M2,下部一次枝梗M1,下部二次枝梗M2)群体灌浆、籽粒充实特性与相关生理生态学特征存在差异(钵苗机插)。(1)各类型品种共性规律为中位籽粒(U2,M1,M2,D1)群体灌浆与籽粒充实均属于上下同步中位异步灌浆类型(U2和D1同步,M1和M2异步),各类型各中位籽粒的两种灌浆峰位出现的先后顺序依次为M1、U2、D1、M2;群体灌浆量方面,总量呈A>B>C>D趋势,A类品种不同中位籽粒群体灌浆强度表现为U2>M2>M1>D1,其U2、D1的群体灌浆强度和U2、M2灌浆量明显高于B、C、D;籽粒灌浆充实方面,各粒位终极充实度介于粳、籼类型间,A类品种不同中位籽粒灌浆充实强度表现为M1>U1>D2>M2,其中U1籽粒充实度A>D>C>B而其强度表现为D>A>C>B,D2籽粒充实度为C>B>A>D而其强度亦表现为C>B>A>D。(2)主要生理生态指标方面,抽穗期营养器官物质积累量、抽穗至乳熟期营养器官物质输出量表现为A>B>C>D,从乳熟期开始至蜡熟期为止观察到营养器官中营养物质逐渐低于对照类型,蜡熟期和成熟期净光合速率表现为A>B>C>D,抽穗至成熟期光合势与前期物质输出和后期光合速率趋势一致；灌浆中期光-光合速率起始响应参数、二氧化碳-光合速率起始响应参数、群体根尖数均表现为A>B>C>D,根尖数依根径分布的峰位根径表现为DABC,灌浆前期和灌浆后期根系密度表现为C>B>A>D;拔节至抽穗期和抽穗至成熟期暗周期与温差平均累积速率和累积量均表现为A>B>C>D。说明钵苗机插高产栽培条件下,不同类型超级(超高产)稻各粒位同属于“上下同步中位异步”的灌浆类型,本研究中甬优系列籼粳杂交稻显示出“群体灌浆总量大、籽粒灌浆充实好”基本灌浆特征,文章阐明了生育中期群体营养器官中贮存足量灌浆原料并于灌浆前期与库有效对接、畅通输出,生育后期群体光合系统性能稳定持久,根系与叶系保持高活性生理机能以及生育中后期具有充分高效争用时空资源的特性是甬优系列籼粳杂交稻获取较群体灌浆量和良好籽粒充实的主要生理生态机制。4、A与B、C、D冠层结构与光合特性存在差异(毯苗机插)。(1)上3张叶片的长度、宽度表现为A>B>D>C,叶基角表现为D>A>B>C,披垂度表现为D>B>C>A。冠层上部叶面积密度表现为D>A>B>C,冠层下部叶面积密度表现为C>B>A>D,最大叶面积密度表现为A>D>B>C,最大叶面积密度出现的相对高度表现为D>A>B>C。冠层上部相对光照表现为A>B>C>D,冠层下部相对光照表现为B>A>C>D,冠层平均相对光照表现为B>A>C>D,冠层消光系数表现为C>D>B>A。(2)抽穗期群体叶面积指数、高效叶面积率均呈D>A>B>C趋势,有效叶面积率呈A>B>C>D趋势：颖花/叶和实粒/叶均表现为A>B>C>D。经济产量、生物产量均表现为A>B>C>D,经济系数呈D>C>B>A趋势；蜡熟期和成熟期剑叶的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、PS Ⅱ的光化学效率及净光合速率呈A>B>C>D趋势；抽穗至成熟期剑叶的MAD含量呈D>C>B>A趋势,SOD、POD、CAT酶活性呈A>B>C>D趋势。与其他3种类型水稻相比,甬优系列籼粳杂交稻的冠层结构与光合特性具有显着优势,这是甬优系列杂交稻产量潜力正常发挥的生态生理基础,也是进一步提高亚种间杂交稻群体生产力的重要途径。5、A与B、C、D超高产根系形态生理特征存在差异(毯苗机插)。(1)在生育中、后期,A的根系干重、地上部干重、根尖数、根系长度、根系表面积、根系体积及根冠比均显着高于B、C和D。(2)抽穗期不定根(根径>0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例表现为A大于B和C,小于D；细分支(根径≤0.1mm)与粗分支(0.1 mm<根径≤0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例均表现为A大于D,小于B和C。抽穗期土层0～5 cm、5～10 cm和10～15 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于B和C,小于D；土层15～25 cm、25～35 cm、35～45 cm、45～55 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于D,小于B和C。(3)A抽穗后根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系伤流强度以及根系氧化力和根系还原力均高于B、C和D。与杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优系列籼粳杂交稻具有根冠协调水平高、群体根量大、分支结构优、根系深扎性好以及中、后期生理活性强等优势,这种根系特征为其超高产的实现提供了重要保障。6、A与B、C、D主要稻米品质与蒸煮食味品质存在差异(毯苗机插)。(1)理化指标方面,直链淀粉含量和蛋白质含量呈D>A>B>C趋势,胶稠度呈C>B>A>D趋势(2)食味计指标方面,香气、光泽、味道、口感和综合值表现为C>B>A>D,完整性表现为D>A>B>C。(3)TPA指标方面,硬度、弹性、内聚性、聚集度、回复性趋势一致,呈D>A>B>C趋势,粘着性的大小值呈C>B>A>D趋势(4)RVA指标方面,峰值黏度、热浆黏度、崩解值均呈C>B>A>D趋势,回复性、糊化温度呈D>A>B>C趋势。(5)变异系数分析表明,综合值、口感、光泽、咀嚼度、硬度、粘着性、回复值、崩解值等指标在品种类型间存在较大差异。(6)相关分析表明,蛋白质含量、直链淀粉含量与光泽、味道、口感、综合、峰值黏度、热浆黏度、崩解值呈显着或极显着负相关,与完整性、硬度、粘着性、弹性、内聚性、咀嚼度、回复性、最终黏度、回复值、糊化温度呈显着或极显着正相关；胶稠度呈相反趋势。本研究初步认为,长江下游地区籼粳杂交稻的食味品质介于粳籼类型之间,表现为优于籼稻,但稍逊于粳稻;直链淀粉与蛋白质含量是影响食味的关键因素；筛选出的综合值、口感、光泽、咀嚼度、硬度、粘着性、回复值、崩解值等指标可以作为品种类型食味评比的优先指标。7、A与B、C、D抗倒伏特征存在差异(毯苗机插)。(1)综合抗倒性方面,与B、C、D相比,A的弯曲力矩和抗折力得到协同提高,但二者的综合作用下,倒伏指数表现为D>A>B>C.(2)茎秆质构特征方面,A类品种基部节间的纵向载荷度、弹性、内聚性、抗弯强度等载荷能力指标以及硬度、脆度、穿刺强度、紧实度等穿刺性能的指标均高于B、C、D。(3)茎秆形态与解剖性状方面,A的株高、穗高、重心高、基部节间粗度、横截面积、茎壁面积、维管束总面积、大维管束面积、小维管束面积、大维管束数目、小维管束数目均高于B、C、D;A的相对重心高度、基部节间长度小于D而高于B、C；A的基部节间秆型指数、相对茎壁面积、相对维管束面积、大维管束相对面积、小微管束相对面积均低于B、C而高于D。(4)茎秆化学成分含量方面,A茎鞘中可溶性糖、淀粉、纤维素、木质素、K、Si、Ca、Cu、Zn等化学成分含量表现为低于B和C,高于D；茎鞘中N、Mg、Fe、Mn等化学成分含量表现为A高于B和C,低于D。(5)相关分析表明,倒伏指数与与重心高度、茎秆粗度、横截面积呈显着正相关,与相对重心高度、基部节间长度、N、Mg、Fe、Mn的含量呈极显着正相关；与淀粉、Cu的含量呈显着负相关,与秆型指数、相对茎壁面积、相对维管束面积、可溶性糖、纤维素、木质素、K、Si、Ca、Zn的含量呈极显着负相关。本研究初步认为,机插条件下,甬优系列籼粳杂交稻的茎秆抗倒性较杂交籼稻有大幅提高,但稍逊于杂交粳稻和常规粳稻,茎秆理化特性的差异与抗倒性密切相关。8、A与B、C、D养分积累与相关生理生态特征存在差异(毯苗机插)。(1)拔节至抽穗期、抽穗期、抽穗至成熟期、成熟期及抽穗至成熟期氮磷钾硅积累量均呈A>B>C>D趋势,而拔节期相反。(2)抽穗期和成熟期的干物质、叶面积,拔节至抽穗期、抽穗至成熟期的净积累量、光合势,灌浆中期蒸腾速率特征参数、荧光动力学参数、根系长度和表面积分支根总量均表现为A>B>C>D;灌浆中期根系长度和表面积依根径呈双峰分布,最大根径峰位介于粳、籼类型之间,长度和表面积峰位根径均表现为D>A>B=C;全生育光温资源平速率,全生育期、拔节至抽穗期、抽穗至成熟期光温积累量均表现为A>B>C>D.本文研究显示了机插高产栽培条件下,与对照相比,甬优系列籼粳杂交稻氮磷钾硅等营养积累量大,间接说明产量潜力实现有其植物营养学依据,本文从协同生理生态特征角度对其营养大量积累机制进行了探讨。
徐国伟[3]2007年在《种植方式、秸秆还田与实地氮肥管理对水稻产量与品质的影响及其生理的研究》文中认为秸秆还田、发展旱种稻和直播稻生产、提高氮肥利用效率是当前农业生产研究的热点。本研究以代表性水稻品种为材料，在大田试验条件下研究了种植方式、秸秆还田与实地氮肥管理对水稻产量与品质的影响及其生理。主要结果如下：1、在秸秆还田与实地氮肥管理条件下产量与品质形成的特点与秸秆未还田相比，秸秆还田增加了水稻的产量，降低了单位面积穗数，提高了每穗粒数、结实率与千粒重，改善了稻米的外观品质与食味品质。与习惯施肥法(FFP)相比，实地氮肥管理(SSNM)提高了水稻产量，降低了稻米蛋白质含量，但稻米的食味性变优。与移栽稻相比，直播稻产量、精米率与整精米率有不同程度降低，直链淀粉含量增加、胶稠度变小，稻米的加工品质、蒸煮品质和食味品质也有所变差，外观品质无明显变化。秸秆还田与SSNM处理均使籽粒的最大灌浆速率与平均灌浆速率增大，活跃灌浆期有所缩短，两种种植方式表现一致。与移栽稻相比，直播稻最大灌浆速率与平均灌浆速率有所增加，但是活跃灌浆期明显变短，到达最大灌浆速率的时间提前，最终粒重较移栽稻有所降低。表明秸秆还田和实地氮肥管理在提高产量的同时，还能改善稻米的品质，直播稻产量较移栽稻降低，加工与蒸煮品质变劣，稻米的食味性变差。2、秸秆还田与实地氮肥管理下水稻生长发育特性与秸秆未还田或FFP相比，秸秆还田或SSNM降低了生育前期的分蘖数、叶面积指数(LAI)、叶绿素含量(SPAD值)和干物质积累，抽穗及以后上述各值在处理间差异较小。秸秆还田和SSNM提高了茎蘖成穗率、粒叶比，协调了源库关系，增加了结实期叶片的光合速率、根系活力以及ATP、硝酸还原酶(NR)的活性。在同一氮肥管理模式与秸秆还田量相同的条件下，与移栽稻相比，水稻直播后群体高峰苗增多，茎蘖成穗率下降，粒叶比较低，群体质量变差，直播稻田间昼夜温、湿度差变小，干物质累积量降低，LAI较小，叶色较淡。灌浆结实期，直播稻根系伤流以及NR酶活性较强，但后期叶片的光合速率、ATP酶活性较低，叶片中MDA含量增加。说明秸秆还田+实地氮肥管理有利于协调源库关系，促进光合生产物向籽粒运转，提高物质生产效率。3、在秸秆还田与实地氮肥管理下水稻对氮(N)、磷(P)和钾(K)吸收利用特点在同一种植方式下，秸秆还田后植株N含量在分蘖前期较低，P、K含量在整个生育期均较高，抽穗至成熟运转率和运转量明显上升。植株中N、P、K养分积累在前期偏低，在穗分化至抽穗期达到峰值。与秸秆未还田相比，秸秆还田提高了氮肥利用效率，增加了N、P、K的收获指数，提高了P、K的干物质生产效率。在秸秆还田量相同条件下，与FFP比较，SSNM处理各期植株N、P含量吸收量较低，而吸K量与FFP相比则互有高低，抽穗至成熟N、P、K的转运率提高，P收获指数增加，K素产谷效率明显增加。与移栽稻相比，直播稻前期植株N、P、K含量较高，而后期则相反，N、P积累在营养器官中较高，转移到穗部较少，运转率低，而K素转运量及转运效率明显提高，P、K的干物质生产效率及收获指数增加。4、秸秆还田对土壤理化性质及酶活性的影响秸秆的腐解高峰在水稻移栽后的第一个月，土壤中有机酸含量在分蘖中期及穗分化期明显上升。土壤脲酶及过氧化氢酶活性表现为先升后降，而碱性磷酸酶活性则表现为双峰曲线的变化特点，脲酶及过氧化氢酶活性在水稻移栽后的30d及60d左右达到峰值，且在不同生育阶段差异明显。秸秆还田后土壤pH值明显降低，有机酸含量增加，两者之间呈极显着的负相关，土壤中脲酶、过氧化氢酶及碱性磷酸酶活性增强，土壤全磷、可溶性钾含量明显上升，但Na~+、Mg~(2+)及Ca~(2+)含量降低，土壤中酶活性和离子含量的升降与土壤中秸秆的腐解有关：秸秆还田增加了水稻成熟时土壤有机质含量及呼吸强度。与SSNM相比，FFP处理增加了土壤中脲酶活性，对土壤中其它测定指标无显着影响。土壤脲酶和碱性磷酸酶活性与土壤中有机质、土壤全氮、全磷及全钾含量呈极显着正相关，土壤过氧化氢酶活性及土壤有机质含量与土壤全氮含量呈显着正相关，与全磷、全钾含量相关不显着。5、覆草旱种对水稻产量、生长与生理的影响覆草旱种产量与水种稻产量无显着差异，但显着高于覆膜旱种与裸地旱种。覆草旱种稻米的碾磨品质、外观品质、蒸煮品质和营养品质与水种稻无显着差异，而覆膜旱种与裸地旱种稻米的垩白度及蛋白质含量明显高于水种稻，胶稠度则显着低于水种稻。水稻旱种后，淀粉谱的最高粘度和崩解值降低，消减值提高，覆膜旱种尤为明显。水稻覆草旱种后有效分蘖期前生长缓慢，明显低于水种及覆膜旱种，但最终成穗数及成穗率较高，抽穗至成熟地上部干物质积累量较水种稻减少，但抽穗至成熟干物质积累显着高于另外两种旱种方式，物质运转率和收获指数较水种稻显着提高；在灌浆结实期，旱种稻叶片叶绿素含量、剑叶光合速率以及超氧化物岐化酶(GOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性均低于水种水稻，后期尤为明显；旱种稻丙二醛(MDA)含量高于水种水稻，灌浆中后期旱种稻根系活力下降较快；上述生理指标(MDA除外)水种＞覆草旱种＞覆膜旱种＞裸地旱种。表明与其它旱种方式相比，覆草旱种稻的群体质量相对较好，产量较高。6、旱种水稻籽粒灌浆特性及激素含量的变化与水种稻相比，旱种水稻的粒重减轻，最大灌浆速率和平均灌浆速率增大，达到最大灌浆速率的时间提前，活跃灌浆期缩短，弱势粒尤为明显。灌浆前期籽粒中的吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)和脱落酸(ABA)含量，强势粒高于弱势粒。IAA和ZR含量峰值出现的时间在最大灌浆速率出现值前，ABA含量的峰值在时间上与最大灌浆速率同步。与水种相比，旱种水稻籽粒中IAA和ZR含量减少，灌浆前、中期ABA含量明显增加，这种差异主要表现在弱势粒上。在灌浆始期喷施20×10~(-5)mol／L IAA，弱势粒中的IAA和ZR含量增加，ABA含量减少，活跃灌浆期增长，灌浆速率减小，旱种稻的粒重显着增加，水种稻的粒重有不同程度的降低；喷施20×10~(-5)mol／L ABA后，籽粒中的激素含量、活跃灌浆期和灌浆速率与喷施IAA的结果相反，旱种稻的粒重显着降低。表明旱种水稻籽粒中ABA含量的增加或IAA和ZR含量的减少是灌浆期缩短和粒重减轻的生理原因，调节籽粒中ABA与IAA比值，有望增加旱种水稻的粒重。
杭晓宁[4]2014年在《稻作方式和秸秆还田对稻麦产量和温室气体排放的影响研究》文中研究指明在过去的100年,全球地表平均温度已经上升了0.74℃(0.56℃-0.92℃),预计到本世纪末升高幅度将达到1.8-4.0℃。大气温度升高的主要原因之一是由于人类活动导致的温室气体排放剧烈增加。温室气体减排已经成为减缓气候变化的关键措施,CH_4和N_2O被认为是仅次于CO2的最主要的温室气体。农田生态系统是重要的温室气体排放源,其中CH_4主要来源于稻田,N_2O主要来自旱地系统。因此,研究农田生态系统,尤其是水旱轮作生产体系下的温室气体排放显得尤为必要。目前国内有关农田温室气体的排放研究主要基于常规生产方式下的单季作物,而有关周年尺度下的研究鲜有报道。本文以我国华东地区稻麦轮作系统为研究对象,在秸秆还田与不还田条件下,研究了水稻机械旱直播、机械水直播和机插秧对稻田和后季麦田的温室气体排放及排放强度,探讨了稻麦周年生产力及温室气体排放特征和强度,综合评价了稻麦周年生产的经济效益和碳足迹。本文还分析了不同稻作方式和秸秆还田对稻麦物质积累与转运和氮素利用效率的影响,以及对水稻倒伏性状及稻米品质的影响。本研究将为我国现代稻作理论与技术创新提供重要参考,为稻麦轮作区应对气候变化的作物增产、农民增收和农田温室气体减排的协调提供理论与技术支撑。田间试验从2010水稻季开始,到2012大麦收获结束。试验设水稻机插秧、机械旱直播和机械水直播叁种稻作方式,秸秆全量还田和秸秆不还田两种还田模式,共六个处理,既分别为旱直播+秸秆不还田(MDS)、旱直播+秸秆还田(MDSS)、水直播+秸秆不还田(MWS)、水直播+秸秆还田(MWSS)、插秧+秸秆不还田(MTP)和插秧+秸秆还田(MTPS)。每个处理设3个重复,每个重复小区面积为10m*15m,以便于机械化操作。机械水直播和机插秧处理采用的是干湿交替的水分管理式;而旱直播采用的是全生育期厢沟浸润灌溉方式,即播种前田块不灌水,每隔叁米开挖灌水沟(宽25cm,深30cm),播种后,淹灌一天即落干,以后的全生育期内保持沟内满水而厢面上没有明显的水层。主要研究结果如下:(1)机械旱直播下水稻产量与机插秧水稻相当,但显着高于机械水直播产量。以2010年水稻为例,与MWS相比,MDS和MTP的产量分别增加了 8.2%和12.0%,而MDSS、MWSS和MTPS的产量分别较对照增加了 8.0%、-6.1%和10.2%,且差异显着。两年的试验结果表明在旱直播水稻的产量构成因子中,除有效穗数外,其他因子差异均不显着,因此,有效穗数可能是决定旱直播水稻产量的关键因素,在一定程度上增加旱直播水稻的有效穗数可以弥补穗粒数和千粒重的降低。不同稻作方式和秸秆田还田下,后季大麦的产量差异不显着。(2)不同稻作方式下,水稻茎杆的倒伏指数表现为机插秧<旱直播<水直播;两种直播方式下稻米品质均有不同程度的下降。在秸秆还田的条件下,水直播倒伏指数比旱直播、机插秧分别高37.95%和52.39%;在秸秆不还田时,分别高5.93%和7.43%。秸秆还田降低了机插秧和旱直播的倒伏指数,但提高了水直播下的水稻倒伏指数。种植方式对倒伏指数的影响达到了极显着水平(P<0.01),种植方式和秸秆还田的互作效应对倒伏指数的影响也达到了显着水平(P<0.05)。与水直播相比,水稻机械旱直播后具有茎粗、茎壁厚、株高较矮、断面模数小和弯曲应力高的特点,最终表现为植株抗倒伏能力较强。秸秆还田对稻米的品质并无显着影响,稻米外观品质和加工品质对不同种植方式的响应趋势不一致。而稻米直链淀粉含量在机械水直播和机械旱直播下均有下降的趋势;分别降低了 2.7%和3.2%。MTP处理下稻米蛋白质含量最高,分别较MDS和MWS高1.6%和0.2%。(3)叁种种植方式下,机插秧水稻的氮素利用率均表现为最高,表现为机插秧>机械旱直播>机械水直播,且机插秧较旱直播、水直播分别高1.5%和15.8%。秸秆还田后,氮肥的干物质生产效率和产谷率都有所提高,在机械旱直播下,两者分别提高了 1.8%和2.3%;机械水直播中分别提高了 5.7%和16.2%;在机插秧中分别提高了1.2%和2.3%,这说明秸秆还田可以提高水稻的氮素利用效率。秸秆还田后,MDSS和MTPS处理下后季大麦氮肥的干物质生产效率和产谷率有所提高,在机械旱直播处理下,两者分别提高了 7.9%和6.1%;在机插秧处理下分别提高了 17.9%和20.6%;但在机械水直播处理下分别降低了 8.8%和10.3%。(4)机械旱直播和机插秩生产方式下稻田的CH_4排放差异显着,N_2O排放差异不显着。机械旱直播显着减少了稻田CH_4的排放,但N_2O排放呈现递增趋势。以2010年为例,CH_4的累积排放量分别在MDS,MDSS,MWS,MWSS,MTP and MTPS中分别是 80.97、28.41、256.03、329.76、321.76 和 488.76 kg ha-1 单位产量的累计排放量在MTPS 中最高,分别较MDS、MDSS、MWS、MWSS 和 MTP 高 437.7%、1467.1%、58.65%、16.45%和64.9%。在100年的时间尺度上,机插秧和机械水直播稻田各处理的CH_4和N_2O排放的综合GWP要显着高于机械旱直播稻田,不同种植方式下的GHGI差异也达到极显着水平。以上结果表明,机械旱直播相对于机插秧水稻在维持水稻产量的同时,可以大幅度降低稻田温室气体排放。(5)不同稻作方式和秸秆还田下,后季麦田CH_4的吸收和N_2O的排放不同。CH_4吸收在水直播处理下最大,而在旱直播中最小,但差异不显着。在所有处理下,N_2O排放均受降雨影响较大。在秸秆还田的条件下比较叁种稻作方式对后季大麦田N_2O排放的影响发现,MTPS>MDSS>MWSS,而在秸秆不还田的条件下,则是MWS>MTP>MDS。水稻机插秧和水直播后的麦季的GWP低于水稻机械旱直播后的大麦GWP。秸秆还田显着降低后季麦田N_2O的排放,在旱直播、水直播和机插秧中,秸秆还田下N_2O排放分别降低了41.35%、50.56%和34.41%。(6)从周年效应来看,水稻旱直播的稻麦周年GWP显着低于水稻机插秧和水直播的GWP;秸秆还田提高稻麦周年GWP。利用碳足迹理论及研究方法评价发现,水稻旱直播下稻麦周年生产碳足迹显着小于水直播和机插秧,降幅分别达到40.90%和67.99%。旱直播下,秸秆还田没有提高稻麦种植的周年碳足迹。水稻机插秧下全年碳足迹中CH_4、氮肥、灌溉和N_2O排放中分布较多,其中CH_4排放占比超过叁分之二,达67.2%;而水稻机械旱直播下的碳足迹,则是氮肥、磷肥和N_2O排放占主导地位,其中氮肥占比超过30%。
张自常[5]2009年在《覆盖旱种对水稻产量与品质的影响及其生理机制》文中研究指明二十一世纪的全球农业面临两大挑战:一是为满足人口的增长需要不断增加粮食产量,二是在不断增加粮食产量的同时需要应对水资源的日益减少。覆膜或覆草旱种是近年来发展起来的水稻节水栽培技术,具有明显的节水效果。但对于在不同旱种方式下水稻品质形成特点的研究很少,在旱种条件下产量和稻米品质形成的生理机制尚不清楚。本研究以粳稻镇稻88、籼稻扬稻6号和杂交籼稻汕优63为材料,进行裸地旱种(NM),地膜覆盖旱种(PM)和麦秸秆覆盖旱种(SM),以常规水种(TF)为对照,分析了覆盖旱种对水稻产量和品质的影响及其生理机制。主要结果如下:1、与TF相比,旱种水稻产量均有不同程度的下降,NM、PM和SM的减产率分别为37% ~ 49%,8.5% ~ 17%和0.3% ~ 0.7%,NM和PM的产量与TF有显着差异,SM的产量与TF差异不显着。NM的穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均较TF显着降低,因而表现为严重减产;PM减产的原因主要在于总颖花量和千粒重的下降;SM的每穗粒数较TF显着减少,但结实率和粒重较TF显着提高;PM和NM处理的最大灌浆速率和平均灌浆速率较TF显着降低,SM处理则显着增加。表明SM处理粒重的增加与灌浆速率的增大有关,而PM和NM处理粒重降低,籽粒灌浆速率减小是重要原因。2、在整个水稻生长期各处理的平均灌溉用水量,PM为206 mm,SM为233 mm,NM为258 mm,分别为TF(953 mm)的22%、24%和27%。所有旱种处理均较TF显着提高了灌溉水的利用效率(单位灌溉水生产的稻谷),增加的幅度PM为267% ~ 367%,SM为278% ~ 321%,NM为98% ~ 138%。表明SM在保持较高产量的同时可以大幅度地提高水分利用效率。3、SM改善了稻米的加工品质、外观品质和蒸煮品质,NM和PM则降低了稻米品质;SM提高了稻米的最高粘度和崩解值,降低了稻米的热浆粘度、最终粘度和消减值,NM和PM的结果则相反,说明SM可以改善稻米的品质。4、与TF相比,SM提高了籽粒灌浆期的根系氧化力、光合速率和籽粒中蔗糖合成酶(SuSase),腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、淀粉合成酶(StSase)和淀粉分枝酶(SBE)活性,NM和PM则降低了上述生理参数。5、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)含量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 > NM,乙烯释放速率则表现为NM > PM > TF > SM。PM和SM增加了籽粒脱落酸(ABA)浓度,但与TF无显着差异,NM则显着增加了籽粒ABA含量。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着或极显着的正相关(r = 0.71*~ 0.96**),与消减值呈显着或极显着负相关(r = -0.76* ~ -0.91**)。灌浆后期籽粒IAA和Z+ZR浓度与垩白米率和垩白度呈显着或极显着负相关(r = -0.73* ~ -0.85**)。灌浆各期籽粒乙烯释放速率与粒重、出糙率、精米率、碱解值和崩解值呈显着或极显着的负相关(r = -0.71* ~ -0.96**),与垩白米率、垩白度和消减值呈显着或极显着的正相关(r = 0.73* ~ 0.93**)。6、SM增加了ABA与1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)的比值(ABA/ACC),NM和PM则降低了ABA/ACC值,表明在NM和PM条件下乙烯的增加超过了ABA的增加。籽粒ABA含量与籽粒灌浆速率呈渐近线函数关系,乙烯释放速率与籽粒灌浆速率呈衰减的指数函数关系,ABA/ACC比值与灌浆速率则呈直线相关。在抽穗后7～10 d对TF或PM稻穗喷施乙烯合成抑制物质氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)或ABA,显着地降低了籽粒中乙烯的释放速率,提高了籽粒中SuSase、AGPase和可溶性StSase活性,增加了灌浆速率和粒重;喷施乙烯合成促进物质乙烯利或ABA合成抑制物质氟草酮,结果则相反。表明ABA和乙烯的相互作用调控了籽粒灌浆。上述结果说明,覆膜旱种和覆草均可显着地提高水分利用效率。覆草旱种不仅能获得较高的产量,而且还可以改善稻米品质。覆膜旱种则降低了产量和品质。在覆草旱种条件下结实期根系活力、光合速率和籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性的提高以及激素间的平衡特别是ABA与乙烯比值(ABA/ACC)的增加是其高产优质的重要生理基础。在水分短缺或易发生季节性干旱而温度不是限制水稻生长的地区,覆草旱种是较覆膜旱种更好的水稻高产优质水分高效利用的栽培技术。
张自常[6]2012年在《水稻高产优质节水灌溉技术及其生理基础》文中指出水稻是我国最大的粮食作物,也是农业上第一用水大户。随着人口的增长、城镇和工业的发展以及环境污染的加重,一方面为满足人口的增长需要不断增加粮食产量,另一面在不断增加粮食的同时需要应对水资源的减少。因此,研究水稻高产优质节水灌溉技术,对保障我国粮食安全、提高人们的生活质量和节约水资源,具有十分重要的意义。本研究分析了不同节水灌溉技术对水稻产量和品质的形成特点及其生理机制。主要结果如下：1、畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉对水稻产量与品质的影响以扬稻6号(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料,自移栽至成熟设置畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉(土壤水势达到-15kPa再灌水)处理,以常规灌溉为对照,研究不同灌溉方式对产量与品质的形成影响。结果表明,与对照相比,畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉提高了分蘖成穗率和顶部3叶的叶面积比率,增加了叶长、粒叶比、透光率、抽穗至成熟的干物质积累量、抗氧化保护酶活性、叶片光合速率、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量。畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉的产量较常规灌溉增加了6.16%～11.6%。畦沟灌溉和轻干湿-交替灌溉还显着提高了稻米的糙米率、精米率、整精米率、清蛋白、谷蛋白以及稻米淀粉黏滞谱(RVA)的最高黏度和崩解值,降低了垩白米率、垩白大小、垩白度、醇溶蛋白含量和消减值。两品种结果趋势一致。上述结果表明,畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉可以显着提高产量和改善稻米品质,根系和冠层性能的改善是上述两种灌溉方式增加产量和改善稻米品质的重要原因。2、重干-湿交替灌溉对节水抗旱水稻品种产量和品质的影响以节水抗旱品种旱优113、旱优3、和旱优8号为材料,以常规高产品种扬辐粳8号为对照品种,在全生育期设置常规灌溉和重干-湿交替灌溉(土壤水势达到-30kPa再灌水)两种方式,分析了在重干-湿交替灌溉条件下节水抗旱品种产量和品质形成的特点。结果表明：与常规灌溉下的产量相比,节水抗旱品种在重干-湿交替灌溉下的产量增减幅度为-3.2%～+3%,两种灌溉方式下的产量差异不显着,而对照品种在重干-湿交替灌溉下的产量较常规灌溉减产21.4%,显着降低。重干-湿交替灌溉显着增加了旱优113的整精米率和崩解值,降低了垩白度和消减值,对旱优3号和旱优8号的加工和外观品质无显着影响,除胶稠度降低外,重干-湿交替灌溉对节水抗旱品种的蒸煮食味品质无显着影响；在重干-湿交替灌溉条件下,灌浆中后期节水抗旱品种叶片光合速率、根干重、根冠比和根系氧化力、根系中细胞分裂素含量及籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性均显着高于对照品种。这是节水抗旱品种在重干-湿交替灌溉条件下获得较高产量和较好稻米品质的重要生理基础。3、施氮量和灌溉方式相互作用对水稻产量、品质及其氮肥利用效率的影响以两优培九(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料,设置常规灌溉(CI)、轻干-湿交替灌溉(WMD)和重干-湿交替灌溉(WSD)3种灌溉方式及0氮(ON,0kghm-2),中氮(MN,240kghm-2)和高氮(HN,360kghm-2)3种氮水平,研究不同灌溉方式下氮肥对水稻生长发育、产量、品质及氮肥利用率的影响。结果表明：灌溉方式与施氮量存在明显的互作效应。各品种均以WMD+HN处理组合的产量最高,但与WMD+MN处理组合的产量差异不显着；轻干-湿交替灌溉条件下,中氮或高氮显着改善了稻米的加工品质、外观品质和食味性,在重干-湿交替灌溉条件下,中氮处理后,稻米品质变劣,高氮处理后稻米品质与常规灌溉差异不显着。氮肥利用效率均以WMD+MN处理组合最高。在WMD+MN处理组合下,根系氧化力、剑叶光合速率、籽粒中ATP酶活性及根系中IAA, Z+ZR和ABA的含量的增加是其高产优质高效的重要原因。4、覆盖旱种对移栽水稻产量与品质的影响以超级稻武粳15(粳稻)和两优培九(籼稻)为材料,从移栽至成熟进行覆膜旱种(PM)、覆草旱种(SM)和裸地旱种(NM)处理,以水种(TF)为对照。结果表明,与TF相比,旱种水稻产量都有不同程度的降低,NM、PM和SM的减产率分别为38.7%～46.5%,9.8%～17.4%和1.7%～7.0%,NM和PM的产量与TF有显着差异,SM的产量与TF差异不显着。SM改善了稻米的加工品质、外观品质和蒸煮品质,NM和PM则降低了稻米这些品质；SM还提高了稻米的最高黏度和崩解值,降低了消减值,NM和PM的结果则反。两品种的结果趋势一致。SM提高了灌浆期的根系氧化力、叶片光合速率和籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性,NM和PM则降低了上述生理指标值。上述结果说明,覆草旱种不仅能获得较高的产量,而且还可以改善稻米品质。覆膜旱种则降低了产量和品质。在SM条件下,结实期较高的根系氧化力、叶片光合速率和籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性是获取较高产量和较好稻米品质的重要生理基础。5、覆盖旱种条件下水稻籽粒中脱落酸和乙烯的变化及其与籽粒灌浆的关系以粳稻镇稻88和籼稻汕优63为材料,从移栽至成熟设置4个处理：覆膜旱种(PM),覆草旱种(SM)和裸地旱种(NM),以常规灌溉(TF)为对照,结果表明,同TF相比,PM, NM产量分别降低了21.0%～23.1%和50.9%～55.4%,达显着差异,SM产量降低1.4%～1.8%,与对照差异不显着。PM和SM结实率和千粒重的显着降低与籽粒灌浆速率降低密切相关,SM显着增加了灌浆速率。籽粒中ABA浓度在灌浆初期很低,当灌浆速率达到最大时,ABA含量也达到最大值,SM和PM与对照差异不显着,NM显着增加。同ABA相反,籽粒中的乙烯释放速率和ACC含量在灌浆初期很高,然后在活跃灌浆期迅速降低。PM和NM显着增加了乙烯释放速率和ACC含量,SM则显着降低。SM显着增加了ABA/ACC的比值,PM和NM则降低了ABA/ACC值,表明PM和NM条件下乙烯的增加超过了ABA的增加。籽粒ABA含量与籽粒灌浆速率呈渐近线函数关系,乙烯释放速率与籽粒灌浆速率呈衰减的指数函数关系,ABA/ACC比值与灌浆速率则呈直线相关。在灌浆初期对TF或PM稻穗喷施乙烯合成抑制物质氨基-乙氧基乙烯基甘氨酸(AVG)或ABA,显着提高了籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶SuSase、AGPase和可溶性StSase的活性,增加了灌浆速率和粒重；喷施乙烯合成促进物质乙烯利或ABA合成抑制物质氟草酮,结果则相反。表明在覆盖旱种条件下,ABA和乙烯的拮抗作用调控了籽粒灌浆,较高的ABA/ACC提高了灌浆速率。6、直播覆草旱种对水稻产量与品质的影响水稻品种扬稻6号(籼)和扬粳4038(粳)进行直播,设置覆草(麦秸秆)旱种、无覆盖旱种和无覆盖水种(出苗后保持浅水层)处理,研究了在水稻直播条件下旱种对水稻产量与品质的影响及其生理原因。结果表明,与无覆盖水种(对照)相比,两旱种处理的产量都有不同程度的降低,覆草旱种的减产率分别为1.9%～6.6%,差异不显着,无覆盖旱种减产率为18.0%～27.6%,差异显着。覆盖旱种显着提高了稻米的整精米率、胶稠度、清蛋白和谷蛋白含量,显着降低了垩白米率、垩白度和醇溶蛋白含量,还改善了稻米的食味性。无覆盖旱种直播结果则相反。覆草旱种可以获得较高的产量并可显着改善稻米品质重要生理原因是增加了结实期剑叶中膜质过氧化酶活性、光合速率、根系氧化力以及根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素的含量。无覆盖旱种降低了上述指标值,致产量显着下降、米质变劣。7、直播旱种和秸秆还田方式对直播稻产量与品质的影响以扬稻6号(籼稻)和扬粳4038(粳稻)为材料进行直播,设置麦秸秆掩埋水种、麦秸秆覆盖旱种,麦秸秆掩埋旱种和常规水种(秸秆不还田,对照)4种处理。结果表明：同常规水种相比,掩埋水种产量增加,增加幅度为10.19%～11.48%,同对照差异显着；掩埋旱种和覆盖旱种产量都有不同程度的降低,降低幅度为2.96%～6.61%,与对照差异不显着。掩埋水种、掩埋旱种和覆盖旱种均改善了稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质及RVA最高粘度和崩解值。秸秆还田后籽粒灌浆中后期剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒中淀粉分枝酶活性的提高可能是掩埋旱种、掩埋水种和覆盖旱种获得较高产量和品质的重要原因。8、直播早种和秸秆还田方式对直播稻温室气体排放的影响以扬稻6号(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-气象色谱法测定稻田温室气体。结果表明：TF和SIF处理的CH4排放通量呈单一的峰值曲线,NSI和NSM变化范围较小,各处理N2O排放通量呈多峰曲线。同TF相比,SIF显着增加了CH4和CO2的平均排放通量,降低了N2O的排放速率,而NSI和NSM显着降低了CH4的平均排放通量,增加了N2O和CO2的排放通量。同TF相比,NSI排放的CH4、N2O和CO2所产生的全球增温潜势(GWP)和单位产量的GWP分别增加45.2%～51.6%,30.0%～38.3%,NSI和NSM的GWP分别降低了17.7%～25.9%,24.2%～30.2%,单位产量的GWP分别降低15.0%～23.6%,18.4%～25.4%。NSI和NSM在维持较高产量的同时,显着降低了CO2、CH4和N2O形成的温室效应。以上结果表明,畦沟灌溉和轻干-湿交替灌溉可以提高产量和品质,覆草旱种可以保持较高的产量和品质；在轻干-湿交替灌溉条件下施氮量为240kg hm-2时可以获得高产、优质与氮肥高效利用的效果；叶片光合速率、根系氧化力、根系中吲哚-3-乙酸和玉米素+玉米素核苷含量的增加,籽粒中蔗糖-淀粉关键酶和ATP酶活性增强及ABA与乙烯比值的提高是在畦沟灌溉、轻干-湿交替灌溉和覆草旱种条件下获得高产优质的重要生理基础。
蔡一霞[7]2004年在《土壤水分对稻米品质形成的影响及其机理》文中研究说明本研究通过严格控制土壤水分的盆栽及大田试验，采用大面积生产上应用的品种和反义Wx基因的不同转化系及受体亲本武运粳7号(9522)为材料，重点研明土壤水分对稻米品质形成的调控效应，探讨不同土壤水分状况下米质形成过程中淀粉(包括直链淀粉和支链淀粉)、蛋白质等的物质的积累变化动态及其合成过程中关键酶活性的动态变化规律；明确土壤水分对稻米淀粉粒结构、米粉RVA谱特征以及米饭质地的影响效应，并对低土水势下稻米垩白增加的原因进行分析，提出优质米生产的结实期间歇灌溉的低限土水势指标，为灌溉调(保)优技术(指标)的制定提供了科学依据；并观察了严重水分胁迫(旱种条件下)对不同基因型品种的主要米质性状指标的影响，为大面积生产筛选优质高产旱作稻品种提供依据，为旱种水稻的推广提供前提条件。本文的主要研究结果如下： 1，研明了结实期土壤水分(土水势)与稻米诸品质性状指标的关系及源库活性对米质的影响。水稻籽粒整个灌浆结实期间，当间歇灌溉的低限土水势为-15kPa时，整精米率提高，对垩白粒率和垩白度无显着影响，胶稠度变软，稻米品质有所改善；而当低限土壤水势≤-30kPa时，整精米率显着降低，垩白粒率和垩白度显着提高，而对粒形、直链淀粉含量和粗蛋白含量影响较小，处理间差异不显着；胶稠度与低限土水势的关系可用二次曲线进行拟合。在籽粒灌浆期，≤-30kPa低限土水势降低了灌浆中后期(花后25～35天)的源库活性，影响了米质形成期的光合生产和籽粒中淀粉的积累，最终导致米质变劣，整精米率显着下降，垩白粒率和垩白度显着增加。这一结果为调优灌溉技术的制订提供了科学依据。 2．明确了结实期土壤水分胁迫对水稻强、弱势粒稻米主要米质性状及其RVA谱特征的影响，探明了水分胁迫下淀粉粒结构和籽粒灌浆特征与米粒垩白形成的关系。强势粒和弱势粒达到最大粒重和最小垩白时的结实期处理土水势是相同的，均约为-20kPa，在此土水势下，强势粒和弱势粒加工品质和蒸煮品质无显着变化，改善了营养品质，米质相对较优；当土水势降到-60kPa时，强势粒和弱势粒粒重、整精米率及弱势粒的直链淀一一一一一一一竺鱿里二竺竺里塑鳗甚扭理.粉含量显着降低，胶稠度变硬，食味变差，米质变劣。强势粒米粉RVA谱土壤水分处理间差异较小，而弱势粒米粉RVA谱水分处理间差异明显;当土水势降到一60kPa时，武香粳9号弱势粒米粉R刀A谱的粘度值均小于水层处理。结实期土壤水分对胚乳淀粉粒的形状、大小、结构的影响因品种和米粒内部位置的不同而不同，汕优63强弱势粒横断面腹部和心部以及武香粳9号弱势粒横断面腹部淀粉粒结构易受土水势影响，外观上易形成腹白和心白。水分胁迫加快了强势粒灌浆，削弱了弱势粒对灌浆基质的转化能力，这种籽粒灌浆的进程异常和灌浆物质的分配变化易形成至白。 3.水种和旱种两种种植方式下稻米主要品质性状和米粉的粘滞性特征之间存在明显差异，并因品种而异。旱种下精米率和整精米率有所提高，部分供试品种显着提高:旱种籽粒的粒形表现瘦长(与水种相比)，釉稻品种的至白粒率和蟹白度减小，而粳稻品种的奎白粒率和坚白度略有增加。旱种下各品种胶稠度的变化比较复杂，无规律可循;旱种稻米的粗蛋白含量明显高于水种(叁个旱稻除外)。直链淀粉含量和碱消值受种植方式的影响较小;旱种米粉RvA谱特征值与水种相比发生明显的变化。据品种在早种下(与水种相比)品质的变化情况可将供试材料分为3类:第一类品种是生产上可用于早种的品种，该类品种旱种下蒸煮和食味品质有变优的趋势，其他品质性状指标与水种下的相近，其中扬旱1号最为典型;第二类和第叁类品种旱种下使得稻米的食味品质变差，部分品种的坚白显着增加，就稻米品质形成而言，这些品种不宜用于早种。 4.结实期水分胁迫对淀粉合成过程中关键酶酶活性变化、直支链淀粉含量积累动态及米粉的孙从谱特征和米饭质地有着明显的影响。以水层灌溉为对照，结实期水分胁迫下ADP一Gppase、GBsS和555叁者表现趋势基本一致，在籽粒灌浆初期(花后5一10d)上述酶酶活性增强，但随着水分胁迫天数的延长，在籽粒灌浆盛期这些酶活性显着降低，到成熟期酶活性降低的速度也加快;催化支链淀粉中a一1，6糖昔键形成的Q酶活性于水分胁迫下明显降低，而去分支酶ISA和Pullulanase酶活性却显着增强。水分胁迫下籽粒中总淀粉的积累有所降低，但却提高了直链淀粉的含量和直链淀粉占总淀粉的相对比率，降低了支链淀粉的含量和支链淀粉占总淀粉的相对比率。GBSS最大活性与直链淀粉含量关系最为密切(产0.981”)，呈极显着的正相关关系，555、Q酶和DBE最大酶活性与总淀粉和支链淀粉含量之间不存在明显的相关性。水分胁迫下，供试的4个品系的主要品质性状指标发生着明显的变化，整精米率和至白粒率提高;粗蛋白含量明显降低:稻米1认!A谱特征发生着明显的变化，水分胁迫下崩解值明显低于水层灌溉处理，而最终粘度和消减值却明显高于水层灌溉处理;水分胁迫处理的米饭硬性增加，粘附性减小，蒸煮扬州大学溥士学位论文食味品质有着变劣的趋势。 5.研明了土壤水分胁迫与不同氮
赵步洪, 张洪熙, 陈新红, 杨建昌, 朱庆森[8]2003年在《不同旱种方式水稻的生长发育与产量形成特性》文中指出以"汕优63"和"武育粳3号"为材料,以水种方式为对照,调查分析了覆膜旱种、覆秸旱种、露地旱种3种旱种方式水稻的生长发育与产量形成特性。结果表明:与水种方式相比,3种旱种方式水稻移栽至穗分化期生长发育慢,全生育期延长,稻株各节间长度、穗长较短;成熟期干物质积累量、茎鞘物质输出率和转换率偏低,其减少的顺序为露地>覆秸>覆膜;但最大叶面积指数、抽穗期根冠比、粒叶比(颖花数/顶3叶叶面积)覆膜方式均较高。结果还显示:旱种方式水稻的每穗粒数少于对照;单位面积穗数覆膜方式高于对照,覆秸旱种和露地旱种则低于对照;旱种方式水稻的粒重,汕优63显着低于对照,不同旱种方式之间无显着差异,而武育粳3号露地旱种显着低于对照,覆膜旱种和覆秸旱种与对照差异不显着;结实率露地旱种显着低于对照,覆膜旱种和覆秸旱种与对照差异不显着;3种旱种方式水稻产量低于对照,但汕优63覆膜方式减产不显着,其余品种×旱种方式减产均达显着水平(P<0 05)。考虑到节水种稻和生态效益,提出采用覆秸方式种稻并辅以适量适时浇水较为有利。
薛亚光[9]2013年在《水稻高产与养分高效利用栽培技术及其生理基础的研究》文中提出水稻是我国最大的粮食作物。随着人口的增长和经济的发展,需要不断增加粮食产量。但另一方面,随着产量的增加,需要加大水肥资源的投入。持续提高作物产量是否必须依赖于水肥资源的大量投入?作物高产与资源高效能否协同?这一直是国内外关注的热点,也是学术界仍在争论的重大科学命题。发达国家在这个问题上往往采用环境优先的原则,而我国人多地少、资源紧缺,持续提高作物单产,同时高效利用有限的资源,是农业可持续发展的必由之路。本研究通过栽培技术的集成与优化,设置了不同的栽培模式,分析其对水稻产量、群体生育特性、养分吸收与利用效率、生理性状以及稻米品质的影响。主要结果如下：1、水稻高产高效的限制因素与水稻高产高效栽培技术通过调查、实地取证和试验,明确了限制单季水稻高产与氮肥高效利用的主要因素是栽培措施不当,即秧苗素质差、栽插密度过稀、施肥量大、大水漫灌等直接影响了群体质量和造成资源浪费；品种的耐肥性太强和大穗型品种弱势粒充实差也是影响水稻高产高效的一个重要原因。以水稻实地养分管理技术、轻干湿交替灌溉技术为核心技术,以培育壮秧、增密控肥、前氮后移、叶面喷施和增施硅肥等为配套技术,创建集成了水稻高产高效栽培技术体系。2、水稻高产高效群体生长发育特性(1)以杂交粳稻常优3号和常优5号为材料,设置了未施氮处理(ON)、当地高产栽培(对照)、高产高效栽培、超高产栽培、超高产高效栽培和氮高效利用栽培等6种不同栽培模式,观察上述栽培模式对水稻产量和群体质量的影响(试验一)。结果表明,高产高效栽培、超高产栽培、超高产高效栽培的产量两品种平均分别达9.9t hm-2、12.0t hm-2、10.9t hm-2和9.3t hm-2,较当地常规高产栽培高出10.1%-41.9%。(2)以扬粳4038、扬稻6号以及连粳6号为材料,设置ON、当地高产栽培以及高产高效栽培3个处理,并观察3个处理对水稻产量及群体质量的影响(试验二)。结果表明,与当地高产栽培相比,高产高效栽培模式下水稻产量平均增加了14.4%。与当地高产栽培相比,高产高效栽培、超高产栽培以及超高产高效栽培等处理的茎蘖成穗率明显提高,叶面积指数和有效叶面积比率增加,叶面积持续期、作物生长率和抽穗至成熟期的干物质积累增加。还提高了水稻粒叶比,改善了源库关系,并提高了根干重和根系伤流量。说明通过高产高效栽培可以改善水稻群体质量,获得更高产量。3、高产高效栽培水稻的养分吸收与利用效率试验一的结果表明,与当地高产栽培相比,高产高效栽培、超高产栽培、超高产高效栽培和氮高效利用栽培的氮肥吸收利用率分别提高了50.3%、87.4%、78.5%和44.3%,氮肥农学利用率分别提高了74.7%、91.1%、97.1%和78.3%,高产高效栽培模式、超高产高效栽培模式以及氮高效利用栽培模式的抽穗至成熟期养分运转率也显着提高。不同栽培模式下水稻穗分化至抽穗期的氮、磷、钾的吸收量与产量呈显着正相关。试验二的结果表明,与当地高产栽培相比,高产高效栽培下水稻水分利用效率、氮肥吸收利用率、农学利用率分别增加了35.6%、42.5%和64.1%。上述结果表明通过栽培技术的集成优化,可以大幅度同步提高水稻产量和水肥利用效率。4、水稻高产高效的生理特性在试验一中,观察了不同栽培模式对水稻叶片、根系以及籽粒中生理活性的影响。结果表明,与当地高产栽培相比,高产高效栽培、超高产栽培、超高产高效栽培和氮高效利用栽培显着提高了剑叶SPAD值、光合速率和过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶活性和根系氧化力,增加了根系和籽粒中细胞分裂素含量以及籽粒中吲哚乙酸的含量。在分蘖期,上述各栽培模式的叶片硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合成酶(GOGAT)等氮代谢酶活性与当地高产栽培差异不显着,但在穗分化期、抽穗期和成熟期均显着增加。在试验二中,观察了高产高效栽培对水稻植株中细胞分裂素玉米素(Z)+玉米素核苷(ZR)含量、灌浆期剑叶光合特性和根系活性以及籽粒中与蔗糖-淀粉转化相关酶活性的影响。结果表明,与当地高产栽培相比,高产高效栽培提高了水稻灌浆期剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒中蔗糖合酶(Susase)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)活性,增加了生育中期和后期植株中的Z+ZR含量。说明高产高效栽培通过提高水稻根系和地上部的生理活性,促进高产与水肥的高效利用。5、高产高效栽培对稻米品质及其米粉中矿质元素含量的影响观察了试验一中6种栽培模式对水稻稻米品质和精米中矿质元素含量的影响。结果表明,与当地高产栽培相比,超高产栽培和超高产高效栽培显着增加了稻米的整精米率、蛋白质含量和矿质元素在精米中的累积量,增加了稻米的胶稠度、崩解值,降低了垩白度、直链淀粉含量和消减值。说明高产高效栽培可以改善稻米的加工品质、外观品质及营养品质。以上结果说明,高产高效栽培模式不仅可以显着提高产量,而且可以显着提高水分和养分利用效率。在高产高效栽培模式下,较高的根系活力、叶片光合势和氮代谢酶活性、茎中光合同化物向籽粒的运转率、植株中较高的Z+ZR含量和灌浆期籽粒中较高的蔗糖-淀粉凋谢途径关键酶活性是高产高效栽培模式获取高产与养分高效利用的重要生理原因。水稻实地养分管理技术和轻干湿交替灌溉技术是高产高效栽培模式的两个关键栽培技术。
褚光[10]2016年在《不同水分、养分利用效率水稻品种的根系特征及其调控技术》文中提出水稻是我国最大的粮食作物。随着人口的增长和经济的发展,需要不断增加粮食产量。但另一方面,随着产量的增加,需要加大水肥资源的投入,在生产上往往出现高产、水肥利用效率低的情况。如何实现高产与水肥利用效率的协同提高,这是生产上亟待解决的问题,也是国内外研究的一个热点。植物根系既是水分和养分吸收的主要器官,又是多种激素、有机酸和氨基酸合成的重要场所,其形态和生理对地上部的生长发育、产量形成、水分和养分吸收利用均有重要作用。与地上部相比,人们对水稻根系形态生理性状及其与水分养分利用的关系了解较少。本研究分析了不同水稻品种根系形态生理的差异及其与水分养分吸收利用的关系,探讨了通过调控水稻根系形态生理、提高水分养分吸收利用效率的栽培技术。主要结果如下：1.不同水分利用效率水稻品种的根系特征及其与水分利用效率的关系节水抗旱稻品种旱优8号(杂交粳稻)和非节水抗旱稻品种陵香优18(杂交粳稻)种植于大田,自移栽后10d至成熟设置常规灌溉(CI,保持水层)和重干湿交替灌溉(AWSD)2种灌溉模式。结果表明,在CI下,2个供试品种的产量、水分利用效率、根系形态生理(根系生物量与根系氧化力)均无显着性差异。而在AWSD下,旱优8号的根系分布深,根干重、根长密度、根系氧化力、根系吸收表面积与根系活跃吸收表面积、根系与叶片中Z+ZR含量、灌浆期籽粒中蔗糖合酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶和淀粉合酶的活性均要显着高于陵香优18。与CI相比,AWSD降低了陵香优18的产量,但对旱优8号产量则无显着影响。在AWSD下,旱优8号产量与水分利用效率分别较陵香优18提高9.2-13.4%与9.0-13.7%。相关分析表明,根干重与地上部干物重呈极显着正相关关系,根系氧化力、根系中Z+ZR含量与剑叶净光合速率、叶片中Z+ZR含量、灌浆期籽粒中蔗糖合酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶和淀粉合酶的活性也呈极显着正相关关系。说明较好的根系性能是节水抗旱稻在AWSD下获得高产与水分高效利用的重要生理基础。2.不同氮肥利用效率水稻品种的根系特征及其与氮素吸收利用的关系以粳稻品种云氮3号、连粳7号、武运粳24与甬优2640(杂交粳稻)为材料,观察同一施氮水平(200 kg hm-2)下不同水稻品种的氮素吸收利用的差异及其与根系形态生理的关系。结果表明,在4个品种中,大穗型杂交粳稻品种甬优2640获得最高的产量与氮肥利用效率,云氮3号产量与氮肥利用效率最低。整个生育期较大的10-20cm根层根系生物量、较大的根系吸收表面积与根系活跃吸收表面、较高的叶面积指数、较高的叶片中氮代谢酶活性、抽穗期根尖细胞中较多的线粒体、高尔基体等细胞器以及灌浆期较高的根系氧化力、根系与叶片中Z+ZR的含量以及剑叶净光合速率等是甬优2640获得高产与氮肥高效利用的重要生理原因。3.轻干湿交替灌溉对水稻根系与地上部生长发育的影响以3个水稻品种武运粳24号(粳稻),扬两优6号(两系杂交籼稻)与甬优2640(杂交粳稻)为材料,种植于大田。自移栽后7 d至成熟期设置2种灌溉模式：常规灌溉(CI,保持水层)和轻干湿交替灌溉(AWMD),观察这2种灌溉模式对水稻根系与地上部生长发育的影响。结果表明：与CI相比,AWMD显着提高了水稻产量与水分利用效率,3个供试品种产量分别提高了5.34%、5.85%和6.62%,水分利用效率(产量/灌溉水量)分别提高了28.9%、25.3%和27.6%。产量与水分利用效率的提高主要得益于灌浆期较高的根系氧化力、根系伤流液强度、根系与叶片中Z+ZR的含量、剑叶净光合速率、籽粒中较高的蔗糖合酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶和淀粉合酶活性、较大的深层(10-20 cm)根系生物量、较高的分蘖成穗率与叶面积指数。表明全生育期轻干湿交替灌溉可以改善水稻根系和地上部植株的生理功能,进而提高产量与水分利用效率。4.施氮量与灌溉模式的交互作用对水稻产量与根系形态生理的影响以杂交粳稻甬优2640为材料,种植于大田。设置常规灌溉(CI)和轻干湿交替灌溉(AWMD)2种灌溉模式以及低氮(LN,120kghm-2).中氮(MN,240 kg hm-2)以及高氮(HN,360 kg hm-2)3种施氮水平,观察其对根系形态生理及水分和氮肥利用效率的影响。结果表明,灌溉方式与施氮量存在明显的互作效应。AWMD+MN组合的产量、水分和氮肥利用效率最高。AWMD+MN组合显着提高了整个生育期水稻根系生物量,特别是10-20cm根层根系生物量,并提高了灌浆期根系氧化力、根系总吸收表面积与根系活跃吸收表面积、根系与叶片中Z+ZR含量、剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。说明AWMD与MN的协同作用改善了根系与地上部生长,进而提高产量、水分和氮肥利用效率。5.改良技术栽培对水稻根系形态生理性状和水分养分利用效率的影响杂交粳稻常优5号种植于大田,设置3种栽培模式：不施用氮肥(0N)、当地高产栽培(对照)与改良技术栽培。改良技术栽培改良了3种栽培技术：1.增加栽插密度；2.优化氮肥管理；3.轻干湿交替灌溉。结果表明,与当地高产栽培相比,改良技术栽培产量增加17.6-18.5%,氮肥农学利用率提高67.0-69.6%,水分利用效率提高26.7-28.3%。改良技术栽培获取高产与水分养分高效利用的原因主要在于较大的产量库容和根系生物量、较高的分蘖成穗率、较长的绿叶面积持续期,抽穗期根尖细胞中较多的线粒体、高尔基体、淀粉体等细胞器、灌浆期较高的根系氧化力、根系吸收表面积与根系活跃吸收表面积、根系伤流液强度、根系与叶片中较高的细胞分裂素含量以及籽粒中蔗糖合酶以及腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。6.纳米碳对水稻根系性状与氮素吸收利用的影响杂交粳稻甬优2640种植于大田。设置4个纳米碳施用量处理：C0,不施纳米碳；C1,施用纳米碳684 Lhm-2;C2,施用纳米碳1026 Lhm-2;C3,施用纳米碳1710 L hm-2,观察了不同纳米碳施用量对水稻根系形态生理与氮肥吸收利用的影响。结果表明：施用纳米碳可以显着提高水稻产量,以C2处理产量最高,但C2处理与C3处理的产量无显着差异。施用纳米碳可以有效提高整个生育期地上部干物重与根干重,提高灌浆期水稻根系氧化力、根系吸收表面积与根系活跃吸收表面积、根系与叶片中Z+ZR含量、剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。表明纳米碳可以促进根系和地上部生长,每公顷施用纳米碳1026 L可以获得高产与氮肥高效利用。综上,根系形态生理与水稻产量及水分养分吸收利用有密切的关系；较深的根系分布、较大的根长密度、较高的根系细胞分裂素(Z+ZR)含量和较强的根系氧化力是水稻高产与水分或养分高效利用品种的重要根系性状；采用轻于湿交替灌溉、综合栽培管理模式或施用纳米碳等措施可以改善水稻根系性状和地上部植株的生理功能,进而提高产量和水分养分利用效率。
参考文献：
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[10]. 不同水分、养分利用效率水稻品种的根系特征及其调控技术[D]. 褚光. 扬州大学. 2016