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        農(nóng)藝學(xué)

        2018-02-08 18:14:17大豆三熟套作體系中根系分泌特性及氮素吸收研究
        關(guān)鍵詞:分枝灌溉小麥

        //大豆三熟套作體系中根系分泌特性及氮素吸收研究

        雍太文,陳小容,楊文鈺,等

        小麥/玉米/大豆三熟套作體系中小麥根系分泌特性及氮素吸收研究

        雍太文,陳小容,楊文鈺,等

        目的:植物的根系是從土壤中吸收養(yǎng)分的重要器官,可通過(guò)自身旺盛的代謝活動(dòng)不斷的向根際土壤分泌大量的有機(jī)物質(zhì),而根系分泌物對(duì)土壤微環(huán)境、土壤理化特性、土壤養(yǎng)分及土壤中有益或有害生物的生長(zhǎng)繁殖等都有重要作用。小麥/玉米/大豆模式相對(duì)傳統(tǒng)小麥/玉米/甘薯模式具有明顯的增產(chǎn)節(jié)肥優(yōu)勢(shì),是我國(guó)西南地區(qū)近幾年發(fā)展的一種旱地新型高效多熟種植模式,但該模式中作物氮素高效利用特性與套作系統(tǒng)中根際微生態(tài)效應(yīng)的關(guān)系尚不明確。本文在2006—2008年連續(xù)兩個(gè)生長(zhǎng)季采用田間定位試驗(yàn)探討小麥/玉米/大豆多熟套作體系下小麥根系分泌物的特性及其對(duì)根系生長(zhǎng)環(huán)境和植株氮素吸收的影響。方法:本研究通過(guò)2年田間定位試驗(yàn),采用單因素(種植模式)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),以小麥/玉米/大豆模式為研究對(duì)象,設(shè)小麥-大豆和小麥-甘薯兩個(gè)連作模式,及小麥/玉米/大豆和小麥/玉米/甘薯兩個(gè)套作模式。于小麥拔節(jié)期、開(kāi)花期和成熟期采樣并使用1100 Serzes型高效液相色譜儀(Agilent公司,美國(guó))測(cè)定根系分泌物中有機(jī)酸的種類及含量、用INTEGRAL Futura連續(xù)流動(dòng)分析儀(ALLIANCE公司,法國(guó))測(cè)定土壤含量、用凱式定氮法測(cè)定土壤總氮及植株全氮的含量變化特征,并探討了小麥/玉米/大豆套作體系下小麥根系分泌物與其氮素吸收特性的關(guān)系。結(jié)果:小麥根系分泌物受到種植模式的影響,與小麥-大豆和小麥-甘薯兩種凈作模式及小麥/玉米/甘薯套作模式相比,小麥/玉米/大豆套作增加了根系分泌的有機(jī)酸總量和可溶性糖含量,表現(xiàn)為套作<凈作,大豆茬口<甘薯茬口,邊行<中行,其中以小麥邊行處理的分泌量最高。在拔節(jié)期根系分泌的有機(jī)酸,凈作處理以乙酸含量較高,占總量的47.8%~51.6%,套作處理以檸檬酸含量較高,占總量的31.7%~55.1%;開(kāi)花期根系分泌的有機(jī)酸,凈作和套作處理均以乙酸含量較高,占總量的33.3%~78.3%。根系分泌物通過(guò)改變植物根系的生長(zhǎng)環(huán)境,進(jìn)而提高土壤養(yǎng)分的吸收利用,與小麥-大豆和小麥-甘薯兩種凈作模式及小麥/玉米/甘薯套作模式相比,小麥/玉米/大豆套作降低了開(kāi)花期和成熟期小麥生長(zhǎng)區(qū)的土壤濕度、pH值及的含量,提高了小麥根系活力和根干重、土壤總氮含量及植株地上部總吸氮量,并且,在開(kāi)花期小麥根系分泌有機(jī)酸總量和可溶性糖含量分別與小麥植株吸氮量、土壤總N含量呈極顯著正相關(guān)(r為0.899**、0.815**;0.925**、0.836**),與含量呈顯著負(fù)相關(guān)(r為-0.733**、-0.770**;-0.822**、-0.810**),而植株吸氮量又與根系活力、根系干重及土壤總氮含量呈顯著正相關(guān)(r為0.781*、0.935**、0.934**),與含量呈顯著負(fù)相關(guān)(r為-0.900**、-0.962**)。結(jié)論:小麥/玉米/大豆套作體系較小麥/玉米/甘薯、小麥-大豆、小麥-甘薯種植方式更有利于小麥根系分泌有機(jī)酸及可溶性糖,并通過(guò)根系的分泌作用改善小麥根際土壤的微環(huán)境,提高小麥根系的活力與干重,最終促進(jìn)小麥植株對(duì)氮素的吸收,增強(qiáng)作物對(duì)環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2010, 36(3): 477-485

        入選年份:2015

        水氮互作對(duì)水稻氮磷鉀吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配的影響

        孫永健,孫園園,李旭毅,等

        摘要:目的:水、肥是調(diào)控水稻養(yǎng)分利用及產(chǎn)量形成的2個(gè)重要因子。而水氮互作條件下雜交稻主要生育期氮、磷、鉀的吸收利用、轉(zhuǎn)運(yùn)及分配特征并與產(chǎn)量間關(guān)系的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究設(shè)置不同的灌水方式和施氮量處理,研究水氮互作下水稻對(duì)氮、磷、鉀吸收利用的特點(diǎn),并探討各養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)間及其與產(chǎn)量間的關(guān)系,從而豐富水稻水肥調(diào)控機(jī)理,達(dá)到既節(jié)水節(jié)肥又高產(chǎn)高效的目的,為發(fā)展節(jié)水豐產(chǎn)型水稻生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。方法:以雜交水稻組合岡優(yōu)527為材料,采用灌水方式(W)×施氮量(N)兩因素裂區(qū)試驗(yàn),灌水方式為主區(qū),施氮量為副區(qū),五葉一心移栽,行株距為33.3 cm×16.7 cm,單株插秧。設(shè)3種灌水處理:淹灌(W1),水稻移栽后田面一直保持1~3 cm水層,收獲前1周自然落干;“濕、曬、淺、間”灌溉(W2),濕潤(rùn)灌溉(移栽至孕穗前)+夠苗”曬田(無(wú)效分蘗期)+淺水灌溉(孕穗期)+干濕交替灌溉(抽穗至成熟期)。淺水(1 cm左右)栽秧,移栽后5~7 d田間保持2 cm水層確保秧苗返青成活,之后至孕穗前田面不保持水層,土壤含水量為飽和含水量的70%~80%(灌水控制期用美國(guó)生產(chǎn)的TDR300測(cè)定土壤含水量),無(wú)效分蘗期“夠苗”曬田,曬至田中開(kāi)小裂口(2~3 mm);孕穗期土表保持1~3 cm水層;抽穗至成熟期采用灌透水、自然落干至土壤水勢(shì)(用中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所生產(chǎn)的真空表式土壤負(fù)壓計(jì)測(cè)定)為-25 kPa時(shí)灌水的干濕交替灌溉;旱種(W3),移栽前澆透底墑水,移栽后5~7 d澆水確保秧苗返青成活,以后全生育期旱管理,僅在分蘗盛期、孕穗期、開(kāi)花期和灌漿盛期各灌一次透水,灌水量分別為340.0、327.0、351.0和342.0 m3·hm-2,以田間不積水為準(zhǔn)。4種施氮(尿素)水平為純氮0(N0)、90(N90)、180(N180)和270(N270)kg·hm-2。肥料施用按基肥:分蘗肥:孕穗肥=5︰3︰2;分蘗肥在移栽后7 d施用,孕穗肥在穗分化期(枝梗分化期)施用,P2O590 kg·hm-2,K2O 180 kg·hm-2,全部作基肥施用。對(duì)比研究水氮互作對(duì)水稻主要生育時(shí)期氮(磷、鉀)吸收利用、氮(磷、鉀)收獲指數(shù),抽穗至成熟期葉片、莖鞘氮(磷、鉀)的轉(zhuǎn)運(yùn)與分配,以及稻谷產(chǎn)量的影響,并探討各養(yǎng)分吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)間及其與產(chǎn)量間的關(guān)系。結(jié)果:灌水方式與施氮量對(duì)水稻主要生育時(shí)期氮、磷、鉀的累積、轉(zhuǎn)運(yùn)、分配及產(chǎn)量均存在顯著的互作作用。從氮、磷、鉀素在生育時(shí)期累積量來(lái)看,相同灌水方式下,隨施氮量的增加,稻株氮累積量增幅、氮回收率和農(nóng)藝效率均呈先增后降的變化趨勢(shì),施氮量為N180時(shí)達(dá)最大值,之后再增加施氮量會(huì)導(dǎo)致氮回收率和農(nóng)藝效率的下降。稻株磷、鉀積累量在各生育時(shí)期則均隨施氮量的增加而增加,鉀累積量在抽穗至成熟期顯著增加。同一施氮量下,3種灌水方式對(duì)各時(shí)期稻株各養(yǎng)分累積量影響趨勢(shì)基本一致,W3處理顯著低于其他處理。從結(jié)實(shí)期氮、磷、鉀素的轉(zhuǎn)運(yùn)及分配來(lái)看,在0~180 kg·hm-2施氮量?jī)?nèi),穗部來(lái)源于葉片及莖鞘各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)的貢獻(xiàn)率隨施氮量的增加而降低,但N270處理會(huì)導(dǎo)致抽穗至成熟期葉及莖鞘各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)的貢獻(xiàn)率均較N180處理顯著降低。各灌溉方式對(duì)葉片及莖鞘各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)的影響,均以W2處理各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)量最高。水氮互作下各生育期氮、磷、鉀的吸收與累積均有顯著或極顯著的相關(guān)性(r=0.650*~0.987**),且抽穗期氮、磷、鉀的累積與各養(yǎng)分在結(jié)實(shí)期轉(zhuǎn)運(yùn)總量間、以及各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)間均有極顯著正相關(guān)性(r=0.859**~0.966**),各處理稻株氮、磷、鉀總累積量與產(chǎn)量間呈極顯著相關(guān)(r=0.779**~0.888**);氮、磷、鉀累積量與產(chǎn)量的相關(guān)性最大時(shí)期分別在抽穗期(r=0.897**)、抽穗期(r=0.924**)、分蘗盛期(r=0.889**),且抽穗期氮、磷吸收間相關(guān)性也達(dá)極顯著水平(r=0.933**)。結(jié)合產(chǎn)量與稻株氮、磷、鉀吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)關(guān)系間的表現(xiàn),W2灌溉方式與施氮量為180 kg·hm-2組合是本試驗(yàn)最佳的水氮耦合運(yùn)籌方式,而施氮過(guò)多(N270)和W3處理均會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)量的下降;淹灌條件下,施氮量以180 kg·hm-2為宜;旱種條件下,施氮量以90~180 kg·hm-2為宜。結(jié)論:水氮互作條件下,水稻各生育期對(duì)氮、磷、鉀的吸收及結(jié)實(shí)期各養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)間均存在協(xié)同性,且與產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。適當(dāng)?shù)乃芾泶胧┛梢源龠M(jìn)水稻各器官對(duì)氮、磷、鉀的有效積累,促進(jìn)水稻結(jié)實(shí)期各養(yǎng)分的運(yùn)轉(zhuǎn)比例,提高對(duì)籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)貢獻(xiàn)率,最終到達(dá)促產(chǎn)的目的?!皾?、曬、淺、間”灌溉方式與施氮量為180 kg·hm-2組合是最佳的水氮耦合運(yùn)籌方式,而淹灌及旱作條件下,施氮量分別以180 kg·hm-2和90~180 kg·hm-2為宜。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2010, 36(4): 655-664

        入選年份:2015

        種植密度對(duì)不同玉米品種葉片光合特性與碳、氮變化的影響

        陳傳永,侯海鵬,李強(qiáng),等

        摘要:目的:探索不同基因型玉米品種的葉片光合特性與碳、氮代謝動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,研究不同品種在不同密度條件下、不同生育階段葉片可溶性糖含量、全氮含量、C/N值以及灌漿期間光合速率變化,揭示不同密度條件下不同玉米品種在吐絲后的葉片光合特性及碳氮代謝的動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)。方法:以先玉335、鄭單958、吉單209為供試品種,設(shè)置60000、75000、90000和105000株·hm-2密度處理。裂區(qū)設(shè)計(jì),其中密度為主區(qū),品種為副區(qū)。分別在出苗后35、46、66、88、108和124 d 測(cè)定玉米葉片葉綠素含量、可溶性糖含量與全氮含量(出苗后46 d前測(cè)定最后一片全展葉片,出苗66 d后測(cè)定穗位葉);在吐絲后5、20和40 d上午9:00—12:00測(cè)定光合速率。利用可溶性糖含量與全氮含量的比值計(jì)算碳氮比(C/N)。收獲后考種,測(cè)定穗粒數(shù)、千粒重、禿尖長(zhǎng)并計(jì)算產(chǎn)量。結(jié)果:玉米植株在60000~105000株·hm-2范圍內(nèi),玉米品種的穗數(shù)、禿尖長(zhǎng)度增加,穗粒數(shù)、千粒重下降,先玉335的單位面積粒數(shù)、產(chǎn)量隨密度增加而增加;鄭單958的單位面積粒數(shù)、產(chǎn)量在60000~90000株·hm-2范圍為隨密度增加而增加,但當(dāng)密度達(dá)到105000株·hm-2后,單位面積粒數(shù)與產(chǎn)量下降;吉單209的單位面積粒數(shù)隨密度增加而增加,產(chǎn)量隨密度增加而下降。各品種間相同密度條件下產(chǎn)量高低表現(xiàn)為先玉335>鄭單958<吉單209;在整個(gè)生育期,3個(gè)品種的葉片葉綠素含量在灌漿期最高,可溶性糖含量在吐絲期最高,碳氮比分別在吐絲期與成熟期達(dá)到高峰;葉綠素含量、灌漿期光合速率、葉片可溶性糖、全氮、碳氮比均隨密度增加而降低;吐絲后生育期長(zhǎng)短與葉綠素含量、光合速率、可溶性糖、C/N符合y=ax2+bx+c關(guān)系,與全氮含量符合y=bx+c關(guān)系;高密度主要影響葉片碳代謝;葉綠素含量不是影響吐絲后光合速率的主要因素;耐密性表現(xiàn)為先玉335<鄭單958<吉單209。結(jié)論:種植密度對(duì)光合性能、可溶性糖及全氮的調(diào)控主要發(fā)生在籽粒有效灌漿期(吐絲到吐絲后40 d)且隨著生育進(jìn)程的推進(jìn),其影響程度增大。在高密條件下,玉米葉片葉綠素含量與可溶性糖含量降低、導(dǎo)致光合速率下降;高密度主要影響葉片碳代謝,而玉米氮代謝受密度影響較小,因而C/N值下降。碳代謝產(chǎn)物供應(yīng)不足,氮代謝消耗的光合產(chǎn)物相對(duì)較高,葉片衰老加快,影響吐絲后光合速率,進(jìn)而影響玉米產(chǎn)量。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2010, 36(5): 871-878

        入選年份:2015

        苗期低溫脅迫對(duì)揚(yáng)麥16葉片抗氧化酶和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

        李春燕,陳思思,徐雯,等

        摘要:目的:在小麥生產(chǎn)中,苗期遇低溫寒潮天氣易造成小麥不同程度凍害,影響產(chǎn)量形成。小麥品種的抗寒性與其細(xì)胞膜的流動(dòng)性有著密切的關(guān)系,冷脅迫下超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶等主要保護(hù)酶對(duì)清除活性氧提高植株抗寒性起重要作用,產(chǎn)生滲透調(diào)節(jié)也是對(duì)逆境的一種適應(yīng)性的反應(yīng)。前人關(guān)于小麥凍害的生理原因雖有研究,但關(guān)于苗期低溫逆境條件下小麥?zhǔn)軆龀潭?、低溫致死臨界溫度及相關(guān)逆境生理研究報(bào)道較少。因此,本研究利用人工氣候模擬低溫逆境,研究揚(yáng)麥16苗期低溫受凍程度與逆境生理,為小麥抗逆高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。方法:2009—2010年選用揚(yáng)麥16進(jìn)行盆栽試驗(yàn),小麥苗期(5.5~6.5葉期)進(jìn)行低溫處理,設(shè)-4℃、-6℃和-8℃低溫脅迫,其中-4℃和-6℃的處理時(shí)間為1、3、6、12、18和24 h,另設(shè)-8℃極值試驗(yàn),處理時(shí)間為24 h和48 h,均以自然生長(zhǎng)為對(duì)照,處理結(jié)束當(dāng)天取主莖展二葉分析酶活性與滲透物質(zhì)含量變化,處理結(jié)束后5 d調(diào)查小麥?zhǔn)軆龀潭?。結(jié)果:小麥苗期隨著處理溫度的降低、脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),受凍植株比例和等級(jí)增加,由葉尖萎蔫變黃的2、3級(jí)凍害加重至葉片全枯的4級(jí)凍害,甚至大部分莖蘗凍死的5級(jí)凍害,-4℃和-6℃處理24 h沒(méi)有發(fā)生4級(jí)及以上凍害。-8℃處理24 h和48 h后,植株開(kāi)始出現(xiàn)整株凍死現(xiàn)象,植株5級(jí)凍害比例顯著增加,植株死亡率分別為16.7%和39.6%。低溫脅迫初期小麥葉片中SOD、POD和CAT活性均呈上升趨勢(shì),呈現(xiàn)應(yīng)激效應(yīng),不同低溫處理的酶活性表現(xiàn)為-8℃<-6℃<-4℃。隨脅迫程度加重,SOD最先表現(xiàn)出下降趨勢(shì),POD和CAT在-4℃和-6℃低溫處理呈上升趨勢(shì),-8℃處理CAT活性變化趨緩,POD活性下降,而MDA含量呈顯著上升趨勢(shì),脅迫越重,MDA含量上升越高。苗期低溫脅迫使葉片中游離脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量明顯高于對(duì)照,且隨溫度的降低和處理時(shí)間的延長(zhǎng)呈上升趨勢(shì),-6℃處理滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量上升幅度大于-4℃處理,說(shuō)明抗氧化酶活性的增加和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的提高有利于增強(qiáng)小麥植株抗寒性。結(jié)論:揚(yáng)麥16苗期(5.5~6.5葉期)隨著處理溫度的降低、脅迫時(shí)間的延長(zhǎng),小麥植株凍害程度加重,-8℃是瘦弱苗低溫致死臨界溫度。隨脅迫程度加重SOD最先表現(xiàn)出下降趨勢(shì),POD、CAT變化趨緩,MDA含量呈增加趨勢(shì),葉片中游離脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量明顯升高,表現(xiàn)出對(duì)低溫逆境的適應(yīng)性。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2011, 37(12): 2293-2298

        入選年份:2015

        水稻氮肥精確后移及其機(jī)制

        張洪程,吳桂成,戴其根,等

        摘要:目的:本研究旨在明確水稻氮肥后移到集中作穗肥施用最高產(chǎn)、高效葉齡期(在長(zhǎng)江中下游稻區(qū)旱育稀植栽培條件下),以此為基礎(chǔ)構(gòu)建氮肥精確后移模式,并闡明其高產(chǎn)、高效機(jī)理。方法:在明確了長(zhǎng)江中下游地區(qū),中苗(6.5葉期左右)旱育稀植手栽方式下,中、上等地力水平(前茬小麥5250 kg·hm-2以上、不施氮區(qū)稻谷產(chǎn)量6000 kg hm-2以上)上的最適宜施氮量(用斯坦福方程精確確定)與最佳氮肥運(yùn)籌(基蘗肥︰穗肥比例5︰5)的基礎(chǔ)之上,2005—2006年,以常規(guī)早熟晚粳稻武運(yùn)粳7號(hào)、武香粳14和雜交晚粳稻常優(yōu)1號(hào)為材料,通過(guò)擱田后穗肥一次性追肥試驗(yàn)(穗肥分別于15.0、16.0、17.0、18.0、19.0葉期一次性追施,各處理分別以D5、D4、D3、D2、D1表示),來(lái)精確確定高產(chǎn)高效的氮肥后移施用葉齡期;在此基礎(chǔ)之上,2007—2008年,以武香粳14和常優(yōu)1號(hào)為材料,開(kāi)展了氮肥精確后移施用模式研究(就氮肥運(yùn)籌與穗肥施用時(shí)期2因素設(shè)計(jì)精確后移模式、平衡模式、前促模式3種施用模式),并探討了其高產(chǎn)、高效機(jī)理。結(jié)果:(1)從產(chǎn)量構(gòu)成因素看,倒4、倒3葉追肥群體穗數(shù)足、穗型大,群體穎花量高,且結(jié)實(shí)率與千粒重均可穩(wěn)定在正常水平;從群體生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)看,倒4、倒3葉追肥群體莖蘗消長(zhǎng)平緩,高峰苗適中,成穗率高(80%左右),生育中、后期氮肥累積量大,適宜葉面積指數(shù)高,群體光合勢(shì)強(qiáng),干物質(zhì)積累多,最終產(chǎn)量高,氮素當(dāng)季利用率亦高。(2)較之常規(guī)施氮模式,氮肥精確后移模式產(chǎn)量顯著高,氮素當(dāng)季利用率、生理利用率、施氮增產(chǎn)力以及表觀生產(chǎn)力均顯著高,百公斤籽粒需氮量則略低,在大面積生產(chǎn)上應(yīng)用表現(xiàn)顯著增產(chǎn)增效。(3)對(duì)氮肥精確后移模式高產(chǎn)、高效機(jī)理分析表明:該模式既能鞏固穗數(shù),又能有效控制無(wú)效(低效)分蘗,獲取高成穗率,形成足量的群體有效穗數(shù);既能攻取大穗,又能防止群體葉面積過(guò)度增長(zhǎng),于生育中期形成較高且適宜的葉面積指數(shù)與配置良好的冠層結(jié)構(gòu),具有較高粒葉比,使抽穗期群體干物質(zhì)數(shù)量足且質(zhì)量?jī)?yōu);既能提高抽穗后群體干物質(zhì)積累量,又能協(xié)調(diào)群體莖鞘物質(zhì)輸出與運(yùn)轉(zhuǎn),以強(qiáng)源暢流促進(jìn)群體庫(kù)容的有效充實(shí)。結(jié)論:(1)長(zhǎng)江中下游地區(qū)早熟晚粳稻生育中期最利于高產(chǎn)、高效的施肥葉齡期為倒4葉、倒3葉期。(2)水稻氮肥精確后移施用模式,指在長(zhǎng)江中下游單季稻地區(qū),中上等地力上(前茬小麥5250 kg·hm-2以上或不施氮空白區(qū)稻谷產(chǎn)量6000 kg·hm-2以上),早熟晚粳稻(19張葉片,6個(gè)伸長(zhǎng)節(jié)間)旱育壯秧栽培條件下,以斯坦福方程確定目標(biāo)產(chǎn)量總施氮量,基蘗肥︰穗肥=5︰5,穗肥于倒4(16葉露尖)、倒3葉(17葉露尖)2次施用(在群體發(fā)展動(dòng)態(tài)正常條件下)。(3)水稻氮肥精確后移施用模式高產(chǎn)高效的機(jī)理:鞏固有效分蘗,以高成穗率爭(zhēng)足穗;攻取大穗,優(yōu)化中期群體結(jié)構(gòu),至抽穗期既有足量干物質(zhì)積累,又具有較高粒葉比;強(qiáng)化抽穗后光合物質(zhì)生產(chǎn)與積累,協(xié)調(diào)物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn),以強(qiáng)源暢流促充實(shí)。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2011, 37(10): 1837-1851

        入選年份:2015

        不同灌溉方式下的水稻群體質(zhì)量

        張自常,徐云姬,褚光,等

        摘要:目的:塑造高質(zhì)量群體是獲取作物高產(chǎn)的重要前提,灌溉則是調(diào)控水稻群體質(zhì)量的最重要技術(shù)之一。畦溝灌溉和干濕交替灌溉是近年發(fā)展起來(lái)的水稻節(jié)水新技術(shù),但有關(guān)在節(jié)水技術(shù)下水稻群體質(zhì)量形成特點(diǎn)尚不清楚。深入研究不同灌溉方式下的水稻群體質(zhì)量,對(duì)指導(dǎo)水稻高產(chǎn)節(jié)水栽培具有重要意義。方法:本研究以揚(yáng)稻6號(hào)(秈稻)和揚(yáng)粳4038(粳稻)為材料,種植于大田。于水稻移栽后10 d至成熟進(jìn)行3種灌溉方式處理:(A)習(xí)慣灌溉(對(duì)照),除分蘗中期擱田外,全生育期保持2~3 cm水層,收獲前一周斷水;(B)畦溝灌溉,水稻移栽后的10 d內(nèi)畦面保持淺水層,10 d后僅畦溝里保持有水;(C)干濕交替灌溉,在移栽后的10 d內(nèi)田間保持淺水層,10 d后干濕交替灌溉,由淺水層自然落干至土壤水勢(shì)為-15 kPa時(shí),灌水1~2 cm。測(cè)定了水稻莖蘗動(dòng)態(tài)、干物質(zhì)積累量、葉面積指數(shù)、抽穗期頂三葉葉基角和群體透光率、粒葉比、葉片光合速率、根系氧化力和產(chǎn)量等農(nóng)藝和生理性狀。結(jié)果:(1)與習(xí)慣灌溉相比,畦溝灌溉的增產(chǎn)幅度為9.4%~11.8%;干濕交替灌溉的增產(chǎn)幅度為6.2%~9.9%,均達(dá)顯著水平。畦溝灌溉增產(chǎn)的原因主要是結(jié)實(shí)率和千粒重的顯著增加;干濕交替灌產(chǎn)量增加的原因主要得益于每穗粒數(shù)、結(jié)實(shí)率和千粒重的顯著提高。(2)與習(xí)慣灌溉相比,畦溝灌溉和干濕交替灌溉均顯著降低了水稻最高分蘗數(shù),但最終分蘗數(shù)在各處理間無(wú)顯著差異。畦溝灌溉和干濕交替灌溉的最終分蘗成穗率較習(xí)慣灌溉增加了15.3%~22.5%。分蘗中期、穗分化始期和抽穗期的葉面積指數(shù),畦溝灌溉和干濕交替灌溉與習(xí)慣灌溉的差異不顯著,但畦溝灌溉和干濕交替灌溉顯著增加了抽穗期頂三葉的葉片長(zhǎng)度,致使高效葉面積比率分別較對(duì)照提高了5.3%~8.6%和4.0%~5.0%。畦溝灌溉和干濕交替灌溉顯著增加了粒葉比、群體透光率和抽穗期至成熟的干物質(zhì)積累量。(3)與習(xí)慣灌溉相比,畦溝灌溉顯著增加了水稻抽穗后的劍葉光合速率,增加幅度為5.1%~4.2%;在干濕交替灌溉的土壤落干期,劍葉光合速率在干濕交替灌溉與習(xí)慣灌溉間無(wú)顯著差異,但在復(fù)水期,干濕交替灌溉顯著增加了劍葉光合速率,增加幅度為7.0%~13.8%。畦溝灌溉和干濕交替灌溉顯著增加了水稻抽穗后的根重和根系氧化力,根干重較習(xí)慣灌溉增加15.5%~26.8%,根系氧化力提高了8.2%~10.5%。結(jié)論:畦溝灌溉和干濕交替灌溉均可較常規(guī)灌溉顯著提高水稻產(chǎn)量。產(chǎn)量的增加得益于群體質(zhì)量的改善。主要表現(xiàn)在:畦溝灌溉和干濕交替灌溉顯著提高了分蘗成穗率、頂部3葉葉面積占總?cè)~面積的比率、劍葉光合速率、根系活力和粒葉比;改善了冠層葉片受光姿態(tài),提高了群體透光率;增加了花后干物質(zhì)積累量。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2011, 37(11): 2011-2019

        入選年份:2015

        不同氮肥模式對(duì)夏玉米冠層結(jié)構(gòu)及部分生理和農(nóng)藝性狀的影響

        徐麗娜,黃收兵,陶洪斌,等

        摘要:目的:我國(guó)北方玉米產(chǎn)區(qū)氮肥投入超量使用不合理,大部分氮素以不同途徑損失,造成環(huán)境造成嚴(yán)重污染。提高氮肥利用效率,采取措施勢(shì)在必行,作物肥效因施肥量和時(shí)期而異,本文從這兩方面著手,系統(tǒng)研究了冠層形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特性的垂直變化,探討前期適當(dāng)控氮對(duì)玉米植株生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的影響。方法:以鄭單958為試驗(yàn)材料,設(shè)基肥低氮、基肥高氮、第1次氮肥在拔節(jié)期施入和不施氮4個(gè)處理,研究了施氮模式對(duì)冠層結(jié)構(gòu)及部分生理和農(nóng)藝性狀的影響。人工測(cè)量植株形態(tài)指標(biāo),并在灌漿前期(吐絲15 d),采用LAI-2000冠層分析儀測(cè)定頂部、穗位層和底層透光率。用手持式SPAD-502型葉綠素計(jì)測(cè)定植株從上到下每片葉葉綠素相對(duì)含量,取樣烘干保存測(cè)定全氮。收獲時(shí)考種測(cè)產(chǎn),計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。采用Microsoft Excel 2007和SAS 8.0 GLM(General Linear Model)程序統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)。結(jié)果:前期控氮處理(N1:基肥30 kg·hm-2+大口120 kg·hm-2+吐絲30 kg·hm-2;N3:拔節(jié)期30 kg·hm-2+大口120 kg·hm-2+吐絲30 kg·hm-2)使千粒重增加,減少禿尖長(zhǎng)度,但由于N3處理第1次施肥在拔節(jié)期,前期控氮時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),使植株拔節(jié)以前礦質(zhì)元素?zé)o法滿足正常生理需求,另外,N、P、K營(yíng)養(yǎng)元素失衡,苗期植株發(fā)育不良,不利于產(chǎn)量形成;而N1處理,既能保證苗期正常發(fā)育,而且能通過(guò)控肥達(dá)到蹲苗作用,使植株壯而不旺,為豐產(chǎn)提供了基礎(chǔ)。N2處理(基肥120 kg·hm-2+大口120 kg·hm-2+吐絲30 kg·hm-2),由于前期施氮過(guò)多,造成苗期植株生長(zhǎng)旺盛,在玉米籽粒形成期氮代謝旺盛,消耗過(guò)多的光合產(chǎn)物,不利于產(chǎn)量的提高。綜上所述,適當(dāng)減少基肥氮量,具有以下優(yōu)勢(shì):(1)在保證苗期氮肥供給的同時(shí),每公頃節(jié)肥90 kg;(2)改善了冠層結(jié)構(gòu),增加了群體底層的透光率,使穗上葉和整株的莖葉夾角更緊湊,與基肥高氮處理相比分別減少4.33°和4.67°,同時(shí)降低了株高和穗位高,縮短了基部節(jié)間長(zhǎng)度,有效防止莖稈倒伏;(3)與前期高氮處理相比,基肥低氮在灌漿初期葉片的葉綠素相對(duì)值和全氮含量均處于較高水平;(4)基肥低氮處理提高了單位面積的株數(shù),并減少了禿尖長(zhǎng)度,同時(shí)千粒重和穗粒數(shù)有所增加,最終獲得較高產(chǎn)量。結(jié)論:適當(dāng)減少基肥中氮肥的投入,可節(jié)省肥料90 kg·hm-2,與前期促氮處理相比節(jié)約氮肥33.3%,但生育后期(灌漿期)并沒(méi)有影響籽粒灌漿期葉片中氮素含量,冠層中葉綠素含量和前期促氮處理并沒(méi)有顯著性差異?;实偷軠p小穗位以上葉片的莖葉夾角,使得光線在冠層內(nèi)分布更均勻;能縮短基部節(jié)間的長(zhǎng)度,增強(qiáng)植株的抗倒能力。最終產(chǎn)量由于減少了禿尖長(zhǎng)度,增加了有效穗數(shù)和千粒重而得到提高。前期控氮時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(第1次氮肥在拔節(jié)期施入),營(yíng)養(yǎng)元素失衡,導(dǎo)致苗期植株發(fā)育不良,在同等施肥量的情況下不利于提高產(chǎn)量。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2012, 38(2): 301-306

        入選年份:2015

        缽苗機(jī)插密度對(duì)不同類型水稻產(chǎn)量及光合物質(zhì)生產(chǎn)特性的影響

        朱聰聰,張洪程,郭保衛(wèi),等

        摘要:目的:水稻缽苗機(jī)插作為南方稻區(qū)一種新興的機(jī)插秧技術(shù),在日本、我國(guó)黑龍江墾區(qū)多年生產(chǎn)試驗(yàn)示范中,已初步證明其增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。栽插密度作為水稻栽培調(diào)控最關(guān)鍵的技術(shù)途徑之一,在品種類型多樣、生態(tài)條件復(fù)雜的南方稻區(qū),研明缽苗機(jī)插密度對(duì)不同類型水稻品種產(chǎn)量及光合物質(zhì)生產(chǎn)特性的影響,對(duì)缽苗機(jī)插水稻在生產(chǎn)實(shí)踐中大面積平衡高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的形成具有重大指導(dǎo)意義。方法:試驗(yàn)在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行,在南方稻區(qū)常用的3種水稻類型中,各選2個(gè)推廣面積較大的當(dāng)家品種為材料,分別是常規(guī)粳稻南粳44、武運(yùn)粳24,雜交粳稻甬優(yōu)8號(hào)、常優(yōu)5號(hào),雜交秈稻兩優(yōu)培九、II優(yōu)084。試驗(yàn)設(shè)置3種不同穴距,高密度為12 cm、中密度為14 cm、低密度為16 cm,常規(guī)粳稻每穴栽插4苗,雜交稻每穴2苗。由機(jī)插專用缽盤實(shí)施旱育秧,RX-60AM缽苗乘坐式高速插秧機(jī)進(jìn)行本田移栽,秧齡30 d,機(jī)插行距均為33 cm。設(shè)置普通盤育毯狀秧機(jī)插為對(duì)照(CK)對(duì)照,秧齡20 d,機(jī)插行距為30 cm,株距為13 cm。小區(qū)面積20 m2,重復(fù)3次,其他肥水管理按高產(chǎn)要求統(tǒng)一進(jìn)行。通過(guò)對(duì)不同密度處理干物質(zhì)生產(chǎn)及轉(zhuǎn)運(yùn)、葉面積、光合勢(shì)、群體生長(zhǎng)率、凈同化率、劍葉光合特性、產(chǎn)量結(jié)構(gòu)等比較,研究不同類型水稻缽苗機(jī)插最適密度。結(jié)果:由于群體起點(diǎn)的差異,不同類型品種莖蘗數(shù)全生育期均呈現(xiàn)高密度<中密度<低密度的趨勢(shì)。由于低密度的基本苗少,群體內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)減小,最終成穗率顯著和極顯著高于其他處理。成熟期LAI常規(guī)粳稻隨密度降低而極顯著減小,雜交粳稻和雜交秈稻以中密度最高,高密度次之,低密度最低。6個(gè)品種葉面積衰減率均隨密度降低而極顯著減小,高密度分別較中、低密度高7.5%和10.8%。各類型品種劍葉葉綠素含量均隨密度降低而升高,葉綠素含量衰減率表現(xiàn)出相反趨勢(shì),凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率低密度<中密度<高密度<對(duì)照,差異達(dá)極顯著水平。抽穗期和成熟期單莖葉片重、表觀轉(zhuǎn)運(yùn)量、表觀轉(zhuǎn)運(yùn)率及單莖莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)量表現(xiàn)為低密度<中密度<高密度,群體干物質(zhì)量隨著生育進(jìn)程推移,成熟期常規(guī)粳稻表現(xiàn)為隨密度升高而升高,雜交粳稻和雜交秈稻以中密度最高,高密度次之,低密度最低。階段積累量和群體生長(zhǎng)率常規(guī)粳稻各階段均隨密度的升高而降低,雜交粳稻和雜交秈稻在中后期以中密度最高。抽穗至成熟階段光合勢(shì)常規(guī)粳稻高密度極顯著高于中低密度,雜交粳稻和雜交秈稻以中密度最高,凈同化率在各生育階段呈現(xiàn)隨密度減小而升高的趨勢(shì)。同一品種穗數(shù)均隨密度的減小而極顯著減少,每穗粒數(shù)呈相反趨勢(shì)。機(jī)插方式和密度處理對(duì)結(jié)實(shí)率和千粒重影響較小,處理間差異不顯著。常規(guī)粳稻高密度實(shí)產(chǎn)分別較中低密度高2.7%和11.5%,雜交粳稻和雜交秈稻以中密度產(chǎn)量最高,分別較對(duì)照增產(chǎn)13.7%和16.4%。結(jié)論:常規(guī)粳稻抽穗后干物質(zhì)積累量、群體生長(zhǎng)率和光合勢(shì)等指標(biāo)表現(xiàn)為隨栽插密度的增加極顯著增加,最終產(chǎn)量以高密度的處理最高,產(chǎn)量增加主要原因是每穗粒數(shù)的提高。雜交秈稻、雜交粳稻中密度在中后期群體生長(zhǎng)率大,干物質(zhì)積累多,穗粒結(jié)構(gòu)更加協(xié)調(diào),產(chǎn)量也最高。缽體旱育機(jī)插中苗較毯狀機(jī)插小苗物質(zhì)生產(chǎn)能力強(qiáng),抽穗后衰減慢,平均增產(chǎn)10.8%。各類型品種栽插密度的明確為生產(chǎn)上缽苗機(jī)插水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用及品種合理選用提供了參考依據(jù)。

        來(lái)源出版物:作物學(xué)報(bào), 2014, 40(1): 122-133

        入選年份:2015

        甘藍(lán)型油菜分枝數(shù)QTL定位及其候選基因預(yù)測(cè)

        張鳳啟,程曉輝,劉越英,等

        摘要:目的:甘藍(lán)型油菜是重要的食用油料作物,其分枝數(shù)與菜籽產(chǎn)量極顯著正相關(guān)。由于分枝數(shù)性狀受多基因控制,需要了解環(huán)境與QTL(數(shù)量性狀位點(diǎn),quantitative trait loci)之間的互作效應(yīng),尤其需要在多個(gè)環(huán)境下開(kāi)展研究,發(fā)掘?qū)Ρ硇妥儺愗暙I(xiàn)率較高的位點(diǎn),預(yù)測(cè)候選基因。本研究的目的是通過(guò)研究甘藍(lán)型油菜分枝數(shù)的SNP(單核苷酸多態(tài)性,single nucleotide polymorphism)分型,調(diào)查RIL(重組自交系,recombinant inbred lines)群體在4個(gè)環(huán)境下分枝數(shù)的QTL定位,以預(yù)測(cè)候選基因,為油菜理想分枝數(shù)的分子標(biāo)記輔助育種提供依據(jù)。方法:材料為RIL群體[888-5(多分枝)和M083(少分枝)]的F10(實(shí)驗(yàn)室前期構(gòu)建)。2012—2013年,從中隨機(jī)選取了206個(gè)株系用于油菜分枝數(shù)的QTL定位。2011—2013年連續(xù)兩個(gè)油菜生長(zhǎng)季,選取長(zhǎng)江中游油菜種植區(qū)——武漢中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料所實(shí)驗(yàn)基地(武漢-2012、武漢-2013)和長(zhǎng)江下游-揚(yáng)州農(nóng)科所實(shí)驗(yàn)基地(揚(yáng)州-2012、揚(yáng)州-2013)對(duì)群體各單株分枝數(shù)進(jìn)行了4個(gè)環(huán)境的考察。隨機(jī)區(qū)組,3個(gè)重復(fù)。每小區(qū)收獲10株,統(tǒng)計(jì)分枝數(shù)(單株上所有有效分枝數(shù)目,標(biāo)準(zhǔn)參考我國(guó)油菜品種審定標(biāo)準(zhǔn))。利用Illumina公司出品的油菜60K SNP芯片對(duì)RIL群體進(jìn)行高通量SNP分型,結(jié)合MadMapper(http://cgpdb.ucdavis.edu/XLinkage/MadMapper/)和RECORD遺傳作圖軟件,構(gòu)建出了一張含有9278個(gè)SNP標(biāo)記,長(zhǎng)度為4071.1cM的高密度SNP遺傳圖譜。在該圖譜上SNP標(biāo)記之間平均距離為0.44cM。采用Windows QTL Cartographer 2.5軟件中復(fù)合區(qū)間作圖(composite interval mapping,CIM)法,分別檢測(cè)4個(gè)環(huán)境下分枝數(shù)QTL。另外,考察分枝數(shù)QTL與環(huán)境的互作效應(yīng),利用GenStat v16軟件中的混合線性模型(http://www.genstat.co.uk/)對(duì)4個(gè)環(huán)境下分枝數(shù)進(jìn)行多環(huán)境QTL檢測(cè)。利用SNP標(biāo)記側(cè)翼序列(100~200 bp)和Blast軟件,與甘藍(lán)型油菜基因組進(jìn)行比對(duì)作圖,利用已有的甘藍(lán)型油菜和擬南芥信息篩選候選基因。結(jié)果:(1)雙親和RIL群體分枝數(shù)表型變異:親本888-5和M083的分枝數(shù)在4個(gè)環(huán)境下(武漢-2012、揚(yáng)州-2012、武漢-2013、揚(yáng)州-2013)差異明顯。雙親分枝數(shù)差異在4個(gè)環(huán)境下均達(dá)到極顯著水平(P<0.01);888-5的分枝數(shù)在4個(gè)環(huán)境下的平均值為13.84±0.44個(gè),明顯多于M083。RIL群體分枝數(shù)在4個(gè)環(huán)境下表現(xiàn)出廣泛的變異,呈連續(xù)性分布,有超親分離現(xiàn)象。株系間分枝數(shù)差異均達(dá)到極顯著水平。4個(gè)環(huán)境下分枝數(shù)均呈極顯著正相關(guān)。(2)分枝數(shù)QTL定位及其與環(huán)境互作:利用Windows QTL Cartographer 2.5軟件檢測(cè)在4個(gè)環(huán)境下分枝數(shù)QTL有16個(gè),分布于A2、A6、A7、C1和C4連鎖群,單個(gè)QTL可解釋的表型變異為4.58%~20.6%。其中主效QTL qBN2-3效應(yīng)較高,在3個(gè)環(huán)境下可解釋表型變異分別為20.60%、17.68%和13.12%。qBN2-1對(duì)表型變異貢獻(xiàn)率也較高,并在2個(gè)環(huán)境下重復(fù)檢測(cè)到。其余14個(gè)效應(yīng)較小的QTL中,有6個(gè)QTL在2個(gè)環(huán)境下重復(fù)檢測(cè)到。加性效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),雙親對(duì)表型變異均有貢獻(xiàn),但存在明顯差異;其中有6個(gè)QTL的高值等位基因來(lái)源于M083,而有10個(gè)QTL的高值等位基因來(lái)源于888-5。使用GenStat v16軟件對(duì)RIL群體的分枝數(shù)進(jìn)行多環(huán)境QTL檢測(cè),獲得4個(gè)分枝數(shù)QTL,分布于A2、A6、A7和C1連鎖群。其中主效QTL qBNE2-1和qBNE7-1與環(huán)境互作;qBNE2-1效應(yīng)最大。加性效應(yīng)分析顯示:2個(gè)QTL的高值等位基因來(lái)源于888-5,而另外2個(gè)QTL的高值等位基因來(lái)源于M083。(3)分枝數(shù)候選基因預(yù)測(cè):從3個(gè)QTL的基因組區(qū)段內(nèi)篩選出4個(gè)候選基因。與它們同源的擬南芥基因分別為PIN3、F23N20.8、CUC2和PIN4。CUC2和PIN4同源基因與前人報(bào)道的定位不同。結(jié)論:本研究通過(guò)使用高通量SNP標(biāo)記,獲得了大量與油菜分枝數(shù)連鎖的標(biāo)記,與以往報(bào)道相比,標(biāo)記數(shù)目明顯增多,貢獻(xiàn)率也較高,為油菜分枝數(shù)的分子標(biāo)記輔助育種提供了幫助。

        來(lái)源出版物:中國(guó)油料作物學(xué)報(bào), 2015, 37(1): 15-21

        入選年份:2015

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