川西平原五种水旱轮作模式旱作季杂草群落特征

为明确不同水旱轮作模式对川西平原旱作季杂草群落特征的影响,从而为旱作季杂草的高效防控提供理论依据。基于大蒜-水稻(GR)、小麦-水稻(WR)、蚕豆-水稻(BR)、油菜-水稻(RR)和马铃薯-水稻(PR)五种水旱轮作的长期定位试验,在2022年旱季采用生态学方法探究了不同水旱轮作模式下旱作季农田杂草种类、密度、株高、生物量等杂草群落结构和物种多样性特征。结果表明:(1)五种轮作模式下杂草田间密度表现为WR>BR>RR>GR>PR,生物量表现为WR>BR>GR>RR>PR,物种多样性表现为GR>BR>RR>PR>WR,物种均匀度表现为GR>PR>BR>RR>WR,群落优势度表现为WR>PR>RR>BR>GR,表明GR杂草群落稳定性最高,WR杂草群落稳定性最低且优势物种发生危害的程度最高,RR的杂草种类数少且不易发生危害;(2)五种水旱轮作模式杂草群落相似性较高,相似性指数在0.69—0.84之间,WR杂草生活型以一年生单子叶杂草为主,其余四种模式以一年生双子叶杂草为主;(3)WR优势杂草种类最少,为禾本科棒头草(Polypogon fugax Nees ex Steud),其重要值为59.53%;BR优势杂草种类最多,为棒头草、蔊菜(Rorippa indica(L.)Hiern)、毛茛(Ranunculus japonicus Thunb)和通泉草(Mazus japonicus(Thunb.)O.Kuntze);GR优势杂草为苣荬菜(Sonchus wightianus DC)和猪殃殃(Galium spurium L);RR和PR优势杂草均为三种,都包括为棒头草和蔊菜。因此,以确保旱作季杂草能得到有效控制,不同水旱轮作模式应制定不同的杂草防控措施。GR和PR应重点控制以猪殃殃为代表的双子叶杂草,WR应着重控制以棒头草等为代表的单子叶杂草,BR和RR应注重繁殖力强的单双子叶杂草的综合防治。

田间穗发芽对四川盆地中籼稻稻米品质的影响

【目的】明确田间穗发芽对四川盆地稻米品质的影响,为四川盆地水稻优质生产提供指导。【方法】以桂朝Ⅱ号和西科恢768这2个品种为试验材料,于成熟期收集田间穗发芽和未发芽籽粒,分析穗发芽对稻米加工品质、外观品质、组分及淀粉RVA谱特性的影响。【结果】对于加工外观品质而言,穗发芽导致西科恢768的糙米率、精米率、整精米率分别显著降低4.44%、7.48%、3.83%,桂朝Ⅱ号则分别显著降低13.88%、8.90%、34.94%,穗发芽同时导致西科恢768和桂朝Ⅱ号整精米粒重分别降低10.99%和3.57%。穗发芽导致西科恢768的垩白粒率和垩白度显著增加了23.71%和22.6%,桂朝Ⅱ号则分别显著增加了23.19%和9.98%。较未发芽籽粒(对照),穗发芽导致西科恢768的蛋白质和脂肪含量显著降低0.9%和1.43%;桂朝Ⅱ号则分别显著降低0.35%和0.33%。穗发芽导致西科恢768的淀粉峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度显著降低82.72%、96.68%和95.66%,进而导致消减值和回复值分别显著降低127.71%和95.27%;桂朝Ⅱ号则显著降低56.55%、72.63%和57.66%,其消减值和回复值分别显著降低61.18%和31.83%。相关分析结果表明,淀粉RVA谱特性与加工外观品质和稻米组分密切相关,峰值黏度、热浆黏度和冷胶黏度与糙米率(r=0.752、0.805、0.695)、精米率(r=0.853、0.904、0.801)、整精米率(r=0.651、0.752、0.584)、整精米粒重(r=0.696、0.731、0.709)、蛋白质含量(r=0.708、0.626、0.728)和脂肪含量(r=0.915、0.861、0.946)呈显著或极显著正相关关系,与垩白粒率(r=-0.966、-0.963、-0.945)和垩白度(r=-0.812、-0.834、-0.819)则呈极显著负相关关系。【结论】田间穗发芽严重影响四川盆地中籼稻稻米的加工品质、外观品质与蒸煮食味品质,且不同品种间存在差异。

“减穴稳苗”田间配置对西南稻区水稻冠层结构和光能分布的影响

【目的】明确“减穴稳苗”田间配置对西南稻区杂交籼稻冠层结构和光能分布特征的影响,从而为“减穴稳苗”田间配置在西南稻区的推广应用提供理论和实践依据。【方法】在温江和汉源2个生态点设置田间试验,采用单因素随机区组设计,设常规密植田间配置(THDP,行穴距30.0 cm×12.0 cm,每穴1.5苗,单、双苗错穴移栽)和“减穴稳苗”田间配置(ISRH,行穴距30.0 cm×24.0 cm,每穴3苗)两种配置,研究了不同田间配置对水稻冠层结构、冠层光能分布以及光合特性的影响。【结果】(1)较常规密植,减穴稳苗显著提高了两生态点单穴茎蘖数,使抽穗期水稻上三叶的叶倾角下降了0.93%~3.97%,进而使单穴叶面积和冠层幅度显著增加80.39%和28.99%。(2)减穴稳苗改善了水稻冠层中下部通透性,使温江生态点冠层3~40 cm处的透光率提高了18.08%~42.55%,汉源生态点冠层3~100 cm处的透光率提高了5.49%~44.22%,进而使抽穗至成熟期冠层底部的日辐射量和光照度分别提高46.74%和11.54%~75.63%。(3)较常规密植,减穴稳苗有效提高了水稻上三叶的光合能力,剑叶、倒2叶和倒3叶的净光合速率分别提高了16.96%~30.33%、9.35%~16.62%和12.93%~32.76%。【结论】采用减穴稳苗田间配置可有效改善宜香优2115的冠层结构,使冠层中下部的透光率明显提高,进而增加冠层底部光能供给,显著提升水稻上三叶的净光合速率。

露场叠盘暗化出苗与无纺布覆盖对杂交籼稻成苗特性的影响

为探明露场叠盘暗化出苗(darkened emergence by stacked plates in open space,DE)与无纺布覆盖(seedling mulched with non-woven fabric,NM)协同育秧对机插杂交籼稻成苗特性的影响,该研究于2020—2021年在不同气候条件下以杂交籼稻天优华占为材料,以摆盘出苗(swing-plate emergence,SE)和薄膜覆盖(seedling mulched with film,FM)为对照进行试验,探究DE与NM对出苗微环境与出苗特征以及秧苗素质的影响,并验证其机插适应性。结果表明:1)相对于外界环境,DE提高了出苗微环境的平均温度与平均相对湿度。与SE相比,DE降低了温度与相对湿度变异系数,缩短了种子出苗时间,并大幅提高出苗率与出苗整齐度;较FM,NM改善了秧床微环境,促进秧苗均衡生长;DE+NM有效提高成苗整齐度与成苗率,2 a间成苗整齐度较DE+FM、SE+NM与SE+FM分别增加了7.22~8.91、3.67~5.55和8.29~10.38个百分点(P<0.05),2 a间成苗率分别提高了4.08~8.09、11.79~14.88和20.10~40.02个百分点(除2021年DE+FM外,P<0.05)。2)DE的成苗密度显著优于SE(P<0.05),进而增加了单位面积的总根长、白根数、根表面积,及根系盘结力;与FM相比,NM显著增大了单位面积根体积(P<0.05);DE+NM增加了单位面积的根体积、根表面积、根生物量,同时提高了根系盘结力(除2020年DE+FM外)。3)较其他3种育秧处理,DE+NM显著降低漏插率与伤秧率(P<0.05),提高3~4苗/穴比例,并增加了每穴苗数。综上所述,DE+NM通过改善育秧环境实现了培育壮秧,秧苗机插效果好,所育秧苗呈现出“齐苗、壮根、宜机插”特性。该育秧技术有效解决了四川稻区传统机插育秧存在的秧苗生长不齐、盘根弱、机插效果差等问题,并兼具低成本、耐粗放、高效低碳等特点。研究结果可为本区域机插壮秧培育和水稻丰产增效栽培提供理论与技术支撑。

花后弱光胁迫对成都平原籼稻米饭食味品质的影响

【目的】明确花后弱光胁迫对成都平原籼稻米饭食味品质的影响,为弱光稻区耐荫水稻品种的选用提供理论和实践依据。【方法】以不同直链淀粉含量籼稻品种为试验材料,于2019至2020年在四川温江开展田间控光试验,通过对稻米组分、RVA谱特征值,以及米饭质构特性和食味品质的测定,研究了弱光胁迫对水稻米饭食味品质的影响。【结果】(1)弱光胁迫显著降低稻米直链、支链和总淀粉含量,但显著提高蛋白质和脂肪含量。(2)弱光胁迫下,稻米峰值黏度和崩解值显著降低,糊化温度和消减值则显著增加。(3)弱光胁迫显著增加米饭硬度,降低黏度和弹性,使米饭外观和口感下降,综合评分显著降低。(4)主成分分析表明,稻米组分、RVA谱特征值和米饭质构特性可以解释81.2%的米饭食味品质变化。米饭综合评分与直链和总淀粉含量、峰值黏度、崩解值、弹性以及黏度呈显著正相关,与蛋白质和脂肪含量呈显著负相关。【结论】弱光胁迫下,蛋白质和脂肪含量对米饭食味品质的影响大于直链淀粉和总淀粉含量。弱光胁迫导致稻米淀粉、蛋白质和脂肪等组分发生显著变化,进而导致峰值黏度和崩解值下降,糊化温度和消减值升高,米饭变硬,黏度和弹性降低,最终使食味品质变差。

机插杂交稻制种异交结实特性研究

【目的】明确机插制种不育系的穗部结实特性,探究机插制种模式杂交水稻种子产量较低的原因,为提高杂交水稻机插制种异交结实率及产量提供理论依据。【方法】选用雅恢2115×宜香1A、成恢727×蜀21A为材料,于2020—2021年在崇州开展大田试验,设置机插和人工移栽2种方式;抽穗开花时通过调查恢复系和不育系的抽穗情况来判断花遇状态,成熟期考察不育系穗部结实情况,统计分析2种栽插方式下不育系各行、各穗位及不同枝梗结实特性。【结果】(1)以人工移栽花期相遇设置播栽期情况下,2个组合机插恢复系和不育系花期偏移分别为3—4 d和6—8 d,花遇指数介于33.33%—55.56%,花遇程度较差;人工移栽恢复系和不育系花期完全重合,花遇指数为100%。(2)不同栽插方式整体结实率表现为机插<人工移栽,与人工移栽相比,机插结实率降低33.45%。(3)不育系第1—6行穗部结实率呈逐渐降低趋势,同行不育系花期相遇程度高的处理结实率更高。(4)不育系穗上部授粉姿态好,叶片和穗对花粉的遮挡作用小;正常授粉条件下,不育系穗位结实率均表现为上部>中部>下部,而空粒率则为下部>中部>上部,且各穗位间差异极显著。(5)不同栽插方式下,不育系一次枝梗结实率均显著高于二次枝梗,机插处理降低了不育系一、二次枝梗结实率。机插处理不育系一、二次枝梗黑粉病籽粒数无显著差异,人工移栽处理二次枝梗黑粉病籽粒显著高于一次枝梗。(6)2个组合机插处理连续2年亲本花遇程度均较差,制种实际产量表现为机插<人工移栽,2年分别降低39.34%与41.48%。【结论】不育系较恢复系花期偏移长3—4 d,导致花遇状态差是机插制种结实低于人工移栽的第一要素,而远离恢复系的不育系和穗中下部的结实率低是机插整体结实率低的主要原因,秕粒与病粒对结实率和产量的影响相对较小。不育系穗部结实特性不仅影响制种产量,同时能指导花期调节。通过安排机插亲本盛花期相遇的播差期提高亲本花遇程度、规范赶粉操作提高授粉效果、加强田间管理减少秕粒和病粒的发生来调节结实率进而提高产量。

弱光对水稻籽粒生长及品质的影响

研究了灌浆期弱光对 3个杂交稻组合的籽粒生长及籽粒品质的影响。结果表明 ,4 9%遮荫及 6 9%遮荫下 ,籽粒空粒率升高 ,籽粒最终生长量、灌浆速率、灌浆相对起始势降低 ,以弱势粒及全穗籽粒受到的影响更大。遮荫处理后 ,糙米率、精米率、整精米率、透明度、胶稠度显著或极显著降低 ,组合间有差异 ;垩白米率、垩白度显著或极显著地升高 ,直链淀粉含量显著降低、蛋白质含量极显著升高。

弱光对杂交稻氮素积累、分配与子粒蛋白质含量的影响

以 3个不同基因型的中籼杂交稻组合为材料 ,利用遮荫制造 3种光强研究了灌浆期间弱光对水稻氮素积累、分配及子粒蛋白质含量的影响。结果表明 ,弱光下植株各器官的氮含量均上升 ,遮荫处理后 2 8d叶片氮含量比对照增加 7.2 0 %～ 2 5 .2 3% ,遮荫期间茎鞘平均氮含量比对照高 36 .5 7%～ 5 6 .16 % ,穗平均氮含量比对照高 11.35 %～ 2 9.89%。遮荫后子粒蛋白质含量极显著上升 ,4 9%遮荫、6 9%遮荫处理分别比对照高 14 .6 2 %、37.5 9%。弱光下植株对氮的吸收强度及累积量减少 ,氮素分配比例改变 ,分配到叶片、茎鞘的氮素增加 ,分配到穗部的减少 ,且叶片和茎鞘的氮素输出量以及穗的氮素输入量呈低于对照的趋势。子粒蛋白质产量随光强下降极显著降低。

免耕高留茬抛秧稻的产量及若干生理特性研究

通过与常耕插秧和抛秧的比较,分析了免耕高留茬抛秧分蘖消长、根系生长、籽粒灌浆和产量特性;同时研究了不同育秧方式和秧龄对免耕高留茬抛秧稻产量及产量构成的影响。结果表明,免耕高留茬抛秧分蘖缓慢,有效穗数较少。抽穗前植株发根力较低,但抽穗后10d植株发根力高于其他种植方式,抽穗后30d根系伤流强度显著高于常耕插秧和抛秧,后期植株衰老延缓。强势粒灌浆过程差异较小,但免耕高留茬抛秧延长了弱势粒灌浆时间,增加了弱势粒重,提高了单穗颖花数、籽粒充实率和千粒重。产量与其他处理差异不显著。在免耕与前作秸秆高留茬还田条件下,旱育带泥抛栽根多活力高,促进了水稻分蘖早生快发,比塑盘育秧抛栽极显著增产;3个抛栽秧龄中,以秧龄40d处理产量最高。

始穗后弱光对不同基因型水稻叶片特性的影响

弱光胁迫对始穗后叶片生长有明显影响。弱光下 ,叶片的长度、宽度均比对照高 ,且不同品种反应有差异 ,以D优 6 8受弱光影响增幅最大。遮光 4 9%时 ,各品种的平均LAI比对照高 ,遮光率为 6 9%时 ,LAI比遮光 4 9%有所降低。D优 6 8、冈优 2 2的SLA在低光强下明显增加 ,叶片厚实的Ⅱ优 16 2的SLA在遮荫前期增加而后期减少。叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b随光强降低而增加 ,Ⅱ优 16 2、D优 6 8叶绿素b比叶绿素a增幅更大 ,叶绿素a/b的值随光强减弱而降低 ,冈优 2 2的叶绿素a/b以遮荫 4 9%时最高。在弱光下 ,叶片相对干物重高于对照 ,Ⅱ优 16 2的增幅低于D优 6 8与冈优 2 2。

不同种植方式对土壤肥力和水稻根系生长的影响

以冈优22、Ⅱ优162和K优047为材料,通过大田试验研究了不同种植方式对土壤肥力、根系特征、根系伤流液和地上部干物质积累的影响。结果表明:免耕高留茬抛秧处理促进了土壤肥力提高,水稻成熟期其有机质含量、全氮含量、全钾均高于常耕插秧、常耕抛秧和移栽前的基础肥力,同时速效氮、钾含量也有明显提高。免耕高留茬抛秧前期根系和地上部的生长量均较低,拔节期总根长和根数均大大低于常耕插秧,也低于常耕抛秧。但免耕高留茬抛秧延缓了后期根系和地上部衰老,抽穗后30 d根系伤流液强度显著或极显著高于常耕抛秧和插秧。

水稻栽后植株氮素积累特征及其与根系生长的关系

以冈优22、Ⅱ优162和K优047为材料,通过大田试验研究了不同种植方式下水稻秧苗栽后根系和地上部氮素积累的动态特征及其与根重的关系。结果表明,栽后40 d内,地上部及根系氮素积累量呈指数模型增加。茎鞘、发根节和叶片氮含量与根重呈极显著正相关;根系氮含量与根重呈显著负相关;各器官氮积累动态与根重均呈极显著的正相关关系。全生育期植株氮积累量拟合Logistic曲线较好,决定系数在0.988以上,氮素积累量与根重呈显著的正相关关系,生育期越靠前,相关系数值越大。3种种植方式中,自移栽至孕穗期氮积累量以常耕插秧最高,常耕抛秧其次,免耕高留茬抛秧较低;孕穗后免耕高留茬抛秧各器官氮含量最高,氮积累量也逐渐超过常耕抛秧。3个杂交稻组合中,前期以冈优22的氮积累量最高,后期Ⅱ优162增加速率较快,K优047在整个生育期中均最低。

始穗后弱光对水稻干物质积累与产量的影响

研究了始穗后弱光对3个杂交稻组合的物质积累、分配、运转、穗部性状与产量的影响。结果表明,随光强降低,干物质生产和积累的速度减慢,净同化率降低,穗后累积的干物质量大幅度减少,茎鞘贮藏性光合产物的输出率及转化率高于对照,品种间有差异,干物质分配到穗中的比例低于对照。遮光极显著地降低了水稻的产量,遮光49%和69%时,产量分别降低40 1%和62 1%,主要是极显著地影响了稻穗结实,结实率分别下降27 8%和44 2%;粒重,特别是弱势粒重及籽粒充实率随光强的减弱也显著降低。

水稻秧苗发根力与一些碳氮营养生理特性的关系

通过田间小区试验研究秧苗发根力与一些碳氮生理特性的关系.结果表明:秧苗根、茎、叶的氮质量分数与新发根数呈显著正相关,氮积累量与单株根长、根数和根质量呈显著或极显著正相关;叶片可溶性糖质量分数与秧苗发根力各性状呈大小不等的负相关关系,叶鞘可溶性糖质量分数则与其呈正相关;根系淀粉酶活性与单株根长、根质量和根数呈显著或极显著正相关关系,叶鞘中的淀粉酶活性与发根节和根系中的腺苷三磷酸酶(ATP酶)活性呈显著的正相关,根系ATP酶活性与根比重的相关系数为0.840 7,达到极显著水平;旱育秧苗植株的氮质量分数和叶鞘可溶性蛋白质质量分数高,植株淀粉酶和ATP酶活性强,为较强的秧苗发根力奠定了生理基础.

不同种植方式对水稻植株发根力的影响

采用剪根水培和3H核素示踪的方法研究了种植方式对水稻植株不同生育阶段发根力的影响。结果表明:发根力指标在整个生育期内呈单峰曲线,单株根长、根数和根重均在孕穗期达到峰值;3种种植方式中,常耕插秧处理的植株在拔节至抽穗期发根力最强,而免耕留茬抛秧处理的发根力最低。抽穗后10d,免耕留茬抛秧处理的新根重、新根3H-同化物比活度、总活度和分配比例均最高。新根干重与新根的3H-同化物分配比例呈极显著正相关,与穗的3H-同化物分配比例呈极显著负相关。

水稻无人机撒肥系统设计与试验

针对水稻穗肥撒施效率和机械化程度低的问题,为提高无人机撒肥均匀性,基于多旋翼无人机平台设计了一种水稻撒肥系统,确定了离心盘、流量调节装置等主要结构参数,同时应用EDEM软件仿真分析了离心盘转速、落入位置角、肥料流量、无人机飞行速度和飞行姿态对肥料分布的影响。试验表明:肥料分布呈同心圆时,撒肥有利于幅宽边界确定;幅宽随着离心盘转速的增加而增大,肥料分布峰值随流量增大由左侧逐渐变为右侧;撒肥均匀性随流量增加呈先增、后减的趋势,无人机俯仰角与横滚倾斜角对肥料分布均有影响,俯仰造成肥料向中部堆积,横滚使肥料向单侧堆积。肥料流量、无人机飞行速度和离心盘转速与落入位置角均存在交互作用,对撒肥均匀性有显著影响。当落入位置角为40°、离心盘转速为1 100 r/min、肥料流量为3 460颗/s、飞行速度为5 m/s时,撒肥性能最佳,此时变异系数为8.86%。田间试验结果表明,无人机施肥效率约为人工施肥的12.5倍。本研究为水稻穗肥的机械化施用提供了解决方案,可为水稻穗肥的无人机撒肥系统设计提供参考。

不同育秧方式下水稻秧苗内源激素特征及其与植株发根力的关系

以杂交稻组合冈优22、Ⅱ优162和K优047为材料,设置湿润育秧、旱育秧和塑盘水育3种育秧方式,分别测定了秧苗根系和发根节内源激素特性,分析了内源激素与秧苗发根力的相关关系。结果表明,旱育秧的发根力强于湿润育秧和塑盘水育秧;冈优22在3种育秧方式下的发根能力均最强,Ⅱ优162在旱育秧方式下发根力强于K优047,但在湿润育秧和塑盘育秧方式下弱于K优047;旱育秧根系和发根节的ABA含量低于湿润育秧和塑盘水育秧,GA含量则最高;根系ABA含量与总根长呈显著负相关,GA含量与总根长、根重和根数呈显著或极显著正相关。

氮肥运筹对免耕高留茬抛秧稻干物质积累、运转和分配的影响

以"富优1号"为材料,通过大田试验设置不同施氮量和氮肥配比研究了氮肥运筹对免耕高留茬抛秧稻干物质积累、运转与分配的影响。结果表明,随着施氮量的增加,日产干物重和各生育时期的干物质积累量增大;干物质在叶片中的分配率随施氮量的增加而增加,而在茎鞘和穗中的分配率则随施氮量的增加而降低;干物质在叶片中的分配率以10∶0∶0和7∶3∶0的氮肥配比处理较7∶0∶3和4∶3∶3处理高,在穗中的分配率则是后两者较前两者高。

剪根稻苗移栽后叶鞘^3H-同化物的运转分配特点

用3H同位素示踪方法研究了剪根稻苗移栽后叶鞘同化物的运转分配特点。结果表明,剪根处理稻苗各器官干重均低于对照,而3H-同化物的比活度却高于对照,标记后10d多数器官高出对照1倍左右,分蘖高2倍,新根高4倍。剪根处理发根节和新根的放射性总活度和3H-同化物的分配比例均高于对照,意味着其新根的发生更加依赖于主茎叶鞘物质输出。

水稻栽后前期根系与地上部增重模型及相互关系

以＂冈优22＂、＂Ⅱ优162＂和＂K优047＂为材料,通过裂区试验设置不同种植方式研究了水稻秧苗移栽后根系与地上部增重模型及其相互关系。结果表明：秧苗移栽至拔节期,根系增重和地上部干物质积累均呈指数模型增加,根系模型的相关指数在0.98以上,地上部模型的相关指数在0.94以上。地上部干重与根重间存在极显著的线性相关关系。根冠比在移栽后开始上升,至栽后10~15 d时达到最大值,然后下降,呈单峰曲线。3种种植方式中,免耕高留茬抛秧地上部和根系干重均最低,移栽后前期生长最慢,但根冠比要高于常耕插秧处理。3个品种中,＂冈优22＂根系和地上部干物质积累量最高,＂Ⅱ优162＂的根冠比最大。