秸秆还田形态和还田量对水稻氮素积累与转运及产量品质的影响

秸秆还田是目前广泛应用的秸秆处理方式,但存在腐解效率低、易发生病虫害和释放有机酸等问题。汽爆膨化技术具有破坏秸秆纤维间聚合力,增大秸秆比表面积,使其更易被微生物降解、消灭秸秆自身携带的病虫卵的作用。故采用膨化秸秆和常规秸秆两种形态还田,于2020—2021年进行盆栽试验,探究两种还田形态在不同还田量下对水稻氮素积累与转运、产量以及稻米品质的影响。以‘垦粳8号’水稻为供试材料,秸秆不还田作为对照(CK),以当地秸秆还田7500 kg·hm-2为基准,各还田形态分别设置4种还田量,即25%、50%、75%和100%,共9个处理,采用单因素完全随机设计。结果表明:氮素积累量在齐穗期表现为膨化还田>CK>直接还田,并随还田量的增加而降低,25%秸秆膨化还田2 a间较CK分别提高了10.92%和11.66%,秸秆直接还田较CK略有降低;在成熟期,25%秸秆膨化还田处理地上部氮素积累最多,2 a间分别较CK增加1.11%和10.54%,75%直接还田处理在2020年试验中较CK显著提高4.99%,在2021年50%直接还田处理最佳,较CK增加了8.51%。2 a间秸秆还田均提高了水稻产量,秸秆膨化还田表现为25%还田量处理增产效果最佳,较CK分别增加5.54%和8.93%;秸秆直接还田以75%还田量处理增产效果最佳,较CK分别增加6.65%和9.14%;2 a间秸秆膨化还田处理和秸秆直接还田处理均改善了稻米的加工品质、营养品质和食味品质,其中25%、50%秸秆膨化还田稻米的食味评分均高于同施用量下秸秆直接还田处理,但各处理间差异未达显著水平。综上,秸秆膨化还田量为25%的处理有利于水稻产量和品质的提高,秸秆直接还田量为75%的处理次之。

膨化秸秆还田对寒地水稻养分积累、转运、分配及产量的影响

【目的】分析膨化秸秆还田对寒地水稻养分积累、运转、分配及产量的影响,筛选膨化秸秆适宜的还田量,为探索水稻秸秆资源的高效利用提供理论和技术支持。【方法】采用盆栽试验,以水稻品种垦粳8号为试验材料,以秸秆不还田(秸秆用量为0)为对照(CK),设25%、50%、75%和100%(当地常规秸秆还田量7500 kg/ha)4个膨化秸秆还田量处理,分析不同处理间水稻植株氮、磷、钾的吸收、运转、分配及产量差异。【结果】不同水稻秸秆还田处理中,均以25%处理的地上部氮、磷、钾积累量最高或较高,2020和2021年成熟期地上部氮积累量分别较CK提高1.10%和10.53%;2021年磷和钾积累量较CK提高1.30%和3.04%。25%处理能促进茎叶氮、钾向籽粒运转,进而提高氮、钾的转运量、转运率和贡献率,有利于成熟期叶片、茎鞘和穗中氮、钾的积累。从产量及其构成因素来看,膨化秸秆还田通过增加水稻穗粒数和结实率,进而提高水稻产量,其中,25%处理的产量显著高于CK及其他秸秆还田处理,2020和2021年分别较CK提高5.54%和8.93%。【结论】25%膨化秸秆还田量处理能促进寒地水稻的氮、磷、钾积累及植株营养器官氮和钾向籽粒转运,且产量较高,可尝试在寒地水稻生产中推广应用。

寒地水稻叶片SPAD值与稻米蛋白质含量的关系

为揭示寒地水稻叶片SPAD值及其衍生值与稻米蛋白质含量的关系,于2020—2021年在水稻拔节期(T1)、孕穗期(T2)、齐穗期(T3)测定顶部3片叶的SPAD值,依据盆栽试验(试验1和试验2)的数据资料建立SPAD值衍生指标与稻米蛋白质含量之间的关系模型,利用大田试验(试验3)数据资料对建立的模型进行验证。结果表明,2020年氮肥试验中A8水平(氮素施用量362.07 kg·hm^(-2))稻米蛋白质含量较A1~A7水平(A1~A7氮素施用量分别为0、51.72、103.45、155.17、206.90、258.62、310.35 kg·hm^(-2))分别极显著增加34.55%、27.44%、26.39%、22.19%、18.07%、14.39%、12.23%,而A8水平食味值较A1~A7水平分别极显著降低8.10%、5.06%、4.99%、4.10%、3.45%、2.96%、2.28%,2021年蛋白质含量、食味值变化趋势与前者相同。两年品种试验6个品种稻米蛋白质含量比较中,C6品种(三江6号)蛋白质含量较C5(龙粳21)、C4(垦粳8号)、C3(龙稻203)、C2(松粳16)、C1(松粳22)分别极显著提高2.99%、12.23%、10.43%、5.04%、15.63%,C6食味值较C5、C4、C3、C2、C1分别极显著降低1.17%、12.09%、3.54%、2.89%、7.93%。品种差异及施氮量对不同生育时期水稻顶部3片叶的SPAD值分布规律有较大影响,但水稻冠层叶片出现的两次“黑黄交替”现象不受品种的影响,其中单片叶的SPAD值受品种差异的影响,与蛋白质含量不存在相关性,借助指标SPAD_((L1+L2+L3)/3)、SPAD_(L2×L3/mean)可有效降低品种及环境差异对蛋白质含量预测结果的影响,指标SPAD_((L1+L2+L3)/3)与蛋白质含量在T1~T3期(拔节期、孕穗期、齐穗期)的拟合方程分别为:Y=0.24 X-1.94,R^(2)为0.75^(**)、Y=0.25 X-1.69,R^(2)为0.74^(**)、Y=0.27 X-2.45,R^(2)为0.72^(**);SPAD_(L2×L3/mean)拟合方程分别为:Y=0.22 X-1.05,R^(2)为0.75^(**)、Y=0.27 X-2.43,R^(2)为0.72^(**)、Y=0.26 X-2.24,R^(2)为0.72^(**)(Y为蛋白质含量,X为SPAD衍生值),拟合方程均达到极显著水平。稻米蛋白质含量和食味值评分变现为线性负相关,回归方程为Y=-4.21 X+113.32(Y为食味值,X为蛋白质含量),拟合优度R^(2)=0.93^(**),达到极显著水平。综上,借助指标SPAD_((L1+L2+L3)/3)和SPAD_(L2×L3/mean)能够实现快捷、无损和实时预测稻米蛋白质含量,在一定程度上判定出稻米蒸煮食味品质的优劣,达到按质收获以及对品质实时监测的要求,促进优质寒地水稻的可持续发展。

基于t-SNE法对寒地水稻种质资源品质的分类研究

为探究数据降维后可视化呈现并进行图像分割聚类的方法,本研究利用160份粳稻种质资源的品质指标,引入t-SNE算法将11项品质指标转化为两个相互独立的成分并进行可视化呈现,进一步采用K-means聚类,将图像聚类分割为具有不同特征的三个簇,分别利用非线性对数主成分分析,根据每个指标在主成分中平均贡献率进行排序,得到具有不同品质特征的三个类别。结果表明,160份寒地水稻种质资源被分成具有不同特征的簇0(62份资源)、簇1(47份资源)、簇2(51份资源),其中簇0强调蛋白质、直链淀粉等营养品质,簇1注重光泽、味道和香气等感官品质,而簇2更加突出糙米率、精米率和完整性等加工品质特征。本方法解决了聚类时数据维度过高、信息冗余等问题,并较完整地保留了高维数据的分布特征,而非线性对数主成分分析又可以进一步明晰每一类的特征。

水分胁迫对水稻产量和食味品质抗旱系数的影响

选用上育397和绥粳3号两个水稻品种,于分蘖期、穗分化期、抽穗后1~10 d、抽穗后11~20 d、抽穗后21~30d、抽穗后1~30 d分别进行土壤水势为-30^-35 kPa和-60^-65 kPa的控水处理,两品种的产量抗旱系数为穗分化期<分蘖期<抽穗后1~10 d处理,其他时期差异不大。两品种的食味品质抗旱系数均以穗分化期最低,其他时期差异不大。穗分化期不仅是产量的水分敏感期,也是食味品质的水分敏感期。食味的抗旱系数大于产量的抗旱系数,尤其是抽穗前和抽穗后1~10 d 的处理,表明控水对产量的影响大于对食味品质的影响,节水栽培中要充分注意对产量的影响。

土壤水分对水稻产量与品质的影响

采用上育397和绥粳3号水稻品种,于分蘖期、长穗期、抽穗后1~10 d1、1~20 d2、1~30 d及1~30 d,用负压式土壤湿度计监测,分别进行土壤水势为-30^-35 kPa-、60^-65 kPa的控水处理。结果表明,抽穗前土壤水势控制在-30^-35 kPa时,2个品种的产量均显著降低,以长穗期产量最低,进一步降低土壤水势产量不再明显下降;分蘖期控水的减产幅度以上育397>绥粳3号,长穗期以上育397<绥粳3号;2个品种穗分化期控水对籽粒品质影响最大,质量质数最低,其他时期相差不大,因此,穗分化期不仅是水稻产量的水分敏感期,也是品质的水分敏感期;比较2个品种相同处理的抗旱系数和质量质数,抽穗前控水处理对产量的影响大于对品质的影响,尤其是劣势粒中表现的更为突出,抽穗后多数处理对品质的影响大于对产量的影响。

农作物综合抗旱性指标的评价分析

阐述了作物综合抗旱性指标的研究进展、各指标应用的局限性。目前评价作物抗旱性的综合指标都仅仅是从产量方面去考察,为此,本着作物产量与品质并重的原则,提出了作物的“综合抗旱指数”(CDI),数学表达式如下:CDI=(DC或DI×100+I)/2。通过对两个水稻品种不同生育时期、不同程度的控水处理,发现长穗期综合抗旱指数最小,因此,长穗期不仅是水稻产量的水分敏感期,也是品质的水分敏感期。

行株距配置对三江6号产量和品质的影响

为探索不同行株距配置对寒地水稻产量和品质的影响,试验以三江6号为试材,在建三江创业农场进行不同行株距配置(行距:30~30 cm,17~33 cm;株距:10、12、14 cm)研究,测定水稻生育动态、产量和品质。研究结果表明:行距和株距互作对株高、茎数、SPAD值、单位面积穗粒、穗粒数、理论产量、精米率、整精米率、直链淀粉和蛋白质含量影响均达显著水平。行距17~33 cm水稻株高显著高于行距30~30 cm,株距12 cm的株高最矮,14 cm的SPAD值和茎数最高。同行距30~30 cm相比,行距17~33 cm处理单位面积穗数显著提高了11.59%,穗粒数和千粒重分别显著降低了5.07%和4.41%,对理论产量影响不显著;株距10 cm的单位面积穗数、穗粒数和理论产量显著高于其他处理,结实率受行、株距影响较小。行距17~33 cm的垩白度、垩白粒率和蛋白质含量较30~30 cm分别显著提高了8.78%、7.99%和0.55%;随着株距的增加,加工、外观以及食味品质呈现先升高后降低的趋势,蛋白质含量呈现相反趋势;株距12 cm的加工、外观和蒸煮食味品质表现最优,蛋白含量最低;不同处理对直链淀粉含量影响较小。综合分析表明:三江6号在建三江地区采用(17~33)×10 cm组合可获得高产,(30~30)×12 cm组合品质最优。

水分胁迫对水稻生长发育影响的补偿性及意义

采用负压式土壤湿度计严格监测土壤水势,于不同生育期进行不同强度的控水处理,研究土壤水分对寒地水稻生长发育、产量的影响及补偿效应,并从生态学和农学两方面探讨了胁迫后的可补偿性及意义。结果表明,分蘖期不同强度的控水处理使两个品种的叶龄进程变缓,复水后叶龄得到不同速度的补偿逐渐与对照接近;使两个品种的株高低于CK均达到极显著水平,但复水后株高迅速补偿生长,最终与对照间的差异不显著;但复水后茎数补偿较小,最终穗数仍低于CK,达极显著水平。长穗期不同强度的控水处理对株高的影响复水后不能得到补偿,两品种各个处理的最终株高低于CK,均达到显著或极显著水平,主要是控水处理显著或极显著降低了植株第2-4节间的长度;但两个品种的茎数于复水后出现超补偿现象,最终茎数和穗数均极显著地高于CK,但此期控水处理改变了物质的分配系数,使经济产量的降低幅度高于生物产量降幅的一倍以上,因此这种数量上的超补偿可以说具有生态学意义,但没有农学意义。今后应加强使补偿或超补偿更具有农学方面意义的研究。

土壤水分对稻米成分及食味品质的影响

于水稻分蘖期、长穗期、抽穗后1～10d,11～20d熏21～30d及1～30d分别进行土壤水势为-30～-35kPa熏-60～-65kPa的控水处理,对不同粒位的蛋白质含量、直链淀粉含量、脂肪酸含量和食味值进行了测定。结果表明,供试品种上育397和绥粳3号均以长穗期控水所受影响最大,不同粒位蛋白质含量和脂肪酸含量与CK间的差异均达到极显著水平。各处理间直链淀粉含量的CV最小,脂肪酸含量的CV最大。两品种的食味值长穗期控水显著低于CK和其他处理,同一时期不同控水强度之间差异不大。蛋白质含量、直链淀粉含量和脂肪酸含量均与食味呈负相关。上育397各粒位的通径系数均为蛋白质含量>直链淀粉含量>脂肪酸含量,绥粳3号各粒位通径系数均为蛋白质含量>脂肪酸含量>直链淀粉含量,表明在两个品种中均表现蛋白质含量对食味的影响较大。直链淀粉含量和脂肪酸含量在不同品种中对食味的影响程度有差异。

利用AMMI模型进行寒地水稻品质分析

为探明各试验区的判别力、评价不同品种稻米品质的生态适应性,利用AMMI模型(主效可加互作可乘模型)对黑龙江省6个生态区种植的7个水稻品种的稻米品质进行稳定性和试点判别力分析。结果表明,对整精米率总变异起作用的顺序为基因型与环境互作>基因型>环境,碾磨品质以龙粳23、东农425和中龙稻1号在不同生态区的稳定性较好且整精米率较高;试验中对蛋白质和食味总变异起作用的顺序为环境>基因型与环境互作>基因型,食味品质以龙粳21和松粳12在不同生态区的稳定性好、龙粳23稳定性中等,且食味评分较高;龙粳23碾磨和食味品质均较高且稳定性较好,是适应性好的优良品种。牡丹江和查哈阳试点易于对品种的整精米率做出判断:牡丹江和创业对食味品质的判别力强;查哈阳和五常对食味品质的判别力较弱。牡丹江种植品种的食味评分最高,创业种植品种的食味评分较低,结果表明,牡丹江更适于优质品种的筛选和栽培。东农425在牡丹江、龙稻5在查哈阳、龙粳21在五常、松粳12在创业的整精米率方面表现出最佳适应性;中龙稻1号在牡丹江、龙粳23在创业、龙粳24在桦川、东农425在查哈阳的食味评分方面均表现出最佳的适应性。本研究结果可为水稻品质改良的亲本选择提供依据。

连作大豆根际土及根系、冠部三要素含量变化动态的研究

通过对轮、连作大豆根际土及根系、冠部氮、磷、钾三要素含量的定期测定，发现根际土中，速效氮含量连作区略高于轮作区；速效磷含量变异程度大且无规律；速效钾含量连作区低于轮作，差异达显著水平（ｔ＝４．４７８，ｔ０．０５＝４．３０３）。根系和冠部的全氮含量连作区均高于轮作区，冠部除鼓粒期外差异均达到显著水平；全磷含量鼓粒前连作区低于轮作区，盛花期差异达显著水平，鼓粒后基本无差异；全钾含量连作区均低于轮作区，差异达极显著水平（ｔ＝８．００９，ｔ０．０１＝３．１６９）。由此认为氮素不是限制连作大豆产量的因素；连作大豆快速生长期植株缺磷，应及早补施磷肥；大豆连作可导致缺钾，应增施钾肥。

不同种植方式及肥密因素下饲用甜高粱的产量表现

探讨了不同肥密因素下分期青刈、麦茬复种与常规种植饲用杂交甜高粱的产量变化。结果表明,常规种植饲用杂交甜高粱,在25种肥密组合中4个组合效果较好者,产量可达59.6 t/hm2以上;相同肥密条件下分期青刈效果优于常规一次性收获,表现产量高,植株鲜嫩。麦茬复种饲用杂交甜高粱在地处寒地的黑龙江是可行的,其最佳肥密组合产量可以达到31.3样t/hm2,日产鲜草量高于常规种植及分期青刈的最高产量组合,达9.3%和8.3%。黑龙江省小麦种植面积近2.00×105hm2,若进行麦茬复种每年可生产优质鲜饲料达6.00×106t,这即能充分利用寒地有限的光温资源,又可减少水土流失,更利于促进畜牧业的发展。

三江地区主栽水稻品种高产群体优化研究

采用裂区设计,于2009～2010年对三江地区主栽的4个品种进行高产群体结构优化研究,以明确各品种高产栽培的株行距和穴苗数配置。结果表明,在此地区采用5～8苗/穴、株距10 cm、行距24 cm的配置可以获得高产。建三江科研所的龙粳20号和垦粳3号较生产中常规配置为4苗/穴、株距13.3 cm、行距30 cm的理论产量分别增产43.1%和29.4%,且差异均达到极显著水平;七星研发中心的空育131和龙粳26号的理论产量较常规配置分别增产57.3%和47.9%,差异也达到极显著水平;株、行距与产量均呈负相关,其中株距与产量的负相关多达到显著或极显著水平,株距是3个因子中获得高产的最重要限制因子。因此,对于三江地区从农机上加以改造,这是充分利用当地的自然资源,实现水稻更高产的最为快捷、经济有效的的技术措施。

土壤水势对寒地水稻穗部性状及产量的影响

采用控制土壤水分方法,研究了不同生育阶段土壤水势(-30^-35 kPa和-60^-65 kPa和正常灌水0kPa)对水稻上育397、绥粳3号穗部性状及产量的影响。结果表明,长穗期处理对2个品种穗部各性状的影响最大,此处理下上育397、绥粳3号的穗数显著高于对照,而穗长、穗节数、穗颈节枝梗数均极显著低于对照及其他处理,但同一时期不同处理间差异不显著。2个品种长穗期处理时的产量极显著低于对照,其次是分蘖期和抽穗后1~10 d的处理对产量影响较大,多数处理与对照的差异达到显著或极显著水平。穗长、穗节数、穗颈节枝梗数与各粒位籽粒产量均呈正相关,且与中位粒和劣势粒产量的相关系数均达到了显著或极显著水平。

稻米脂肪酸与食味的关系及土壤水分的调控效应

为探明不同品种稻米脂肪酸与食味的关系及土壤水分的调控效应,进行了不同水稻品种及土壤水势为-30～-35kPa和-60～-65kPa的控水处理对糙米优势、中位、劣势粒成分及食味的影响研究。结果表明,"垦鉴稻5号"、"富士光"、"东农V10"的籽粒脂肪酸含量极显著高于"垦稻8号"和"空育131";"空育131"食味值极显著高于"东农V10"、"垦鉴稻5号"、"垦稻8号","富士光"、"东农V10"、"垦鉴稻5号"极显著高于"垦稻8号","富士光"显著高于"东农V10"和"垦鉴稻5号"。食味值与脂肪酸、蛋白质含量呈极显著负相关(2002年r为-0.577**、-0.910**,2003年r为-0.845**、-0.980**)、蛋白质与脂肪酸含量呈极显著正相关(2002年r为0.582**,2003年r为0.866**);各品种籽粒成分的变异系数均表现脂肪酸>蛋白质>直链淀粉。抽穗前控水除"绥粳3号"分蘖期控水处理外,两品种("上育397"和"绥粳3号")各粒位籽粒的脂肪酸含量均极显著高于CK;同一生育时期两品种的脂肪酸含量多以控水强度大的处理高,但差异多不显著;长穗期控水对两品种各粒位籽粒的食味影响最大,均极显著低于CK;两品种各粒位籽粒成分的变异均以脂肪酸最大,但对食味的通径系数均以蛋白质最大。建议今后在稻米的食味及营养评价中列入脂肪酸指标。

寒地水稻保护性耕作对稻田土壤生理生化状况的影响

[目的]从耕作的角度探讨如何合理利用土壤,防止土壤肥力退化,维持地力,改善稻田生态环境,提高稻田土壤的生产力。[方法]以水稻垦鉴稻10为材料,采用保护性耕作和常规耕作方式种植,研究水稻节水保护性耕作和常规耕作下土壤根系量、土壤理化性状、土壤酶、秸秆分解率、土壤温度及微生物变化的规律。[结果]水稻节水保护性耕作条件下土壤理化性状明显改善,在旋耕部分根量占绝对优势,同时可降低土壤容重、增大土壤孔隙度、提高土壤速效养分,过氧化氢酶、酸性磷酸酶和脲酶活性分别比常规耕作高5.39%、14.52%、8.33%,蔗糖酶活性比常规低32.82%,表层、全耕层、深层秸秆粗分解率分别比常规耕作高11.71%、4.96%和9.10%,总细菌量大量增加,土壤温度明显改善。[结论]水稻节水保护性耕作方式为黑龙江垦区农业生态发展奠定了良好的基础。

群体构建因素与寒地水稻产量关系的研究

为探明群体构建因素与寒地水稻产量的关系,采用随机区组设计,对分蘖力不同的‘空育131'和‘龙粳31'进行试验。结果表明:行距、株距、穴数、穴苗数中以穴数和株距对产量的影响最大,其次是穴苗数,穴数与产量呈极显著正相关(‘空育131'为0.895**、‘龙粳31'为0.823**);株距与产量呈极显著负相关(‘空育131'为-0.794**、‘龙粳31'为-0.780**);穴苗数与产量呈负相关(‘空育131'为-0.572、‘龙粳31'为-0.709**);行距与产量呈负相关但未达显著水平(‘空育131'为-0.428,‘龙粳31'为-0.035);相同基本苗不同田间分布,两品种均表现为株距6 cm、穴数69.4穴/m^2、穴苗数2苗/穴时产量最高,且秧苗分布对产量的影响大于插秧基本苗数的影响;两品种的CV均表现为穗数>穗粒数>结实率>千粒重,穗数与产量的相关系数‘空育131'为0.892**、‘龙粳31'为0.958**,即群体构建因素主要通过影响穗数而影响产量。寒地水稻在现有株行配置下通过"缩株距、增穴数、减穴苗",能够实现大幅度增产,对分蘖能力差的品种增产效果更为显著。

连作对大豆根系酚、糖含量及产量的影响初报

本文探讨了轮作、连作大豆根系中酚、糖含量与产量的关系以及施肥克服连作对大豆生长发育的障碍效应。采样观察并对根系中酚含量进行定量分析，结果表明：连作大豆的根系不仅变褐严重，而且酚含量高于轮作大豆；连作施化肥对大豆根系内的酚含量无明显影响；连作大豆根系中总糖量低于轮作。

南瓜果肉色素的提取及稳定性的研究

本文研究了从南瓜呆肉中提取色素的方法，并对它的光、热、酸、碱稳定性进行了研究，发现其性质较稳定，且原料来源广泛，提取工艺简单，着色效果好［１］，是食品、医药、化妆品等领域的理想添加剂。