水稻产量形成对盐-旱复合胁迫的响应与生理机制

以江苏沿海地区广泛种植的常规粳稻南粳9108和淮稻5号为试材,设计盆栽试验,在0.3%土壤含盐量下,于拔节期至抽穗期设置干旱胁迫(土壤水势-25 kPa),并以无盐、无干旱胁迫为对照,研究水稻产量形成对盐-旱复合胁迫的响应特征。结果表明:与对照相比,单一盐胁迫、单一干旱胁迫和盐-旱复合胁迫下水稻产量(两品种平均)分别下降114.8%、39.6%和154.2%。盐-旱复合胁迫下水稻产量(两品种平均),较单一盐胁迫和单一干旱胁迫分别显著下降18.6%和82.2%。与单一盐胁迫和单一干旱胁迫相比,盐-旱复合胁迫下水稻产量降低主要为每穗粒数、结实率和千粒重的显著下降。与对照相比,单一盐胁迫、单一干旱胁迫和盐-旱复合胁迫均显著降低植株抽穗期和成熟期干物重、拔节后20 d和抽穗后20 d叶片净光合速率与叶绿素(a+b)含量,收获指数有所增加。盐-旱复合胁迫下植株抽穗期和成熟期干物重、拔节后20 d和抽穗后20 d叶片净光合速率与叶绿素(a+b)含量均显著低于单一盐胁迫和单一干旱胁迫;收获指数则呈相反趋势。单一盐胁迫、单一干旱胁迫和盐-旱复合胁迫下水稻拔节后20 d和抽穗后20 d叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性均显著低于对照;叶片丙二醛(MDA)和过氧化氢(H_(2)O_(2))含量则呈相反趋势。与单一盐胁迫和单一干旱胁迫相比,盐-旱复合胁迫下拔节后20 d和抽穗后20 d叶片SOD、CAT和APX活性显著下降,MDA和H_(2)O_(2)含量则显著增加。这说明,与单一盐胁迫和单一干旱胁迫相比,盐-旱复合胁迫显著抑制水稻植株光合性能,从而影响光合同化物的积累与分配,最终导致库容量与充实效率以及水稻产量的显著下降。盐-旱复合胁迫造成水稻产量的降幅显著高于单一盐胁迫和单一干旱胁迫,其对水稻产量的抑制效应具有叠加效应。

盐-旱复合胁迫对水稻种子萌发和幼苗生长的影响

以江苏沿海滩涂大面积种植的水稻品种甬优2640和南粳9108为试材,模拟单一盐胁迫(100 mmol·L^(-1) NaCl溶液,S处理)、单一干旱胁迫(15%PEG-6000溶液,D处理)和盐-旱复合胁迫(100 mmol·L^(-1) NaCl与15%PEG-6000混合溶液,S+D处理)进行发芽试验,并以清水作为对照(CK),探究S+D处理对水稻种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:与CK相比,S、D和S+D处理下水稻种子发芽进程受到明显抑制,幼苗根系长度、根系数目、苗高、根系和地上部干重降低,幼苗叶片水势、相对含水量和叶绿素含量均呈下降趋势,幼苗叶片和根系脱落酸含量、叶片丙二醛含量以及叶片超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性均上升。与S、D处理相比,S+D处理水稻种子发芽率有所提高,幼苗根系长度、数目、苗高及根系和地上部干重提高,幼苗叶片水势下降而相对含水量和叶绿素含量提高,幼苗叶片和根系脱落酸显著降低,叶片丙二醛含量、超氧化物歧化酶和抗坏血酸过氧化物酶活性下降,叶片过氧化物酶、过氧化氢酶活性上升。综合而言,S+D处理植株脱落酸含量和丙二醛含量较S、D处理低,从而缓解对植株叶片和根系生长的抑制,保证相对较强的根系吸水能力和叶片保水能力,使水稻种子萌发和幼苗生长发育表现出一定的适应性,在一定程度上可缓解对水稻种子萌发和幼苗生长的抑制效应。

盐胁迫对水稻颖花形成及籽粒充实的影响

旨在探明盐胁迫对水稻颖花形成与籽粒充实性状的影响机制,本研究以江苏沿海滩涂大面积种植的常规粳稻南粳9108和盐稻12为试材,在盆栽条件下设置对照(check,CK,盐浓度0%)、中盐(medium-salinity stress,MS,盐浓度0.15%)和高盐(high-salinity stress,HS,盐浓度0.3%),分析盐胁迫对颖花分化与退化、花器官发育及籽粒充实的影响。结果表明,与对照相比,(1)盐胁迫下水稻产量显著下降,中盐和高盐胁迫下南粳9108产量降幅分别为18.7%和54.5%,盐稻12分别为24.3%和58.6%。(2)盐胁迫显著降低了每穗粒数,中盐和高盐胁迫下南粳9108每穗粒数较对照分别低8.6%和19.8%,盐稻12较对照分别低8.0%和25.9%。此外,中盐和高盐胁迫下南粳9108和盐稻12的结实率和粒重亦均显著低于对照。(3)盐胁迫下水稻颖花分化数与现存数下降,颖花退化数与退化率增加;盐胁迫降低了一次和二次枝粳颖花分化数和现存数,提高了一次和二次枝粳颖花退化数,二次枝粳颖花分化数和现存数的下降幅度和颖花退化数的增加幅度均高于一次枝粳。(4)盐胁迫下花药长度、宽度与体积降低,花药开裂率、花粉活力以及颖花长度与宽度呈类似趋势。本研究表明,盐胁迫抑制水稻颖花分化,促进颖花退化,导致每穗颖花数显著下降;影响花器官正常发育,并降低籽粒饱满度,使籽粒充实性状明显变劣。

甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累模型与特征

旨在定量描述甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素养分积累动态变化,基于模型分析方法从氮素营养层面阐明甬优中熟籼粳杂交稻高产形成机制。2015—2016年,以甬优中熟籼粳杂交稻甬优2640和甬优1640、常规粳稻扬粳4038和扬粳4227、杂交籼稻新两优6380和扬两优6号为试材,比较研究其栽后植株氮素积累特征差异。籼粳杂交稻两年平均产量达11.65 t hm^-2,显著高于常规粳稻(10.74 t hm^-2)和杂交籼稻(10.01 t hm^-2)。成熟期植株氮素吸收量和百千克籽粒吸氮量亦高于常规粳稻和杂交籼稻。成熟期植株各器官氮素吸收量及其所占比例,籼粳杂交稻以穗部最多,叶片其次,茎鞘最少;常规粳稻和杂交籼稻则均以穗部最多,茎鞘其次,叶片最少。与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻成熟期叶片氮素吸收量占植株总吸氮量的比例较高,穗部氮素吸收量所占比例则较低。不同类型品种栽后植株氮素积累动态均以Gompertz方程拟合效果较好,拟合系数一般在0.995左右。与常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优中熟籼粳杂交稻在各阶段氮素积累量均具优势,在快增期是由于其较高的持续天数和氮素积累速率,渐增期和缓增期是由于其较高的氮素积累速率。本文提出了符合不同类型水稻栽后植株群体氮素积累动态变化特征的Gompertz模型,并采用该模型分析了甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株氮素积累优势。

甬优中熟籼粳杂交稻栽后植株磷素积累特征与模型分析

【目的】基于模型定量描述中熟籼粳杂交稻栽后植株磷素积累动态特征。【方法】以甬优中熟籼粳杂交稻甬优2640和甬优1640为试材,常规粳稻扬粳4038和扬粳4227、杂交籼稻新两优6380和扬两优6号为对照,研究甬优中熟籼粳杂交稻移栽后植株磷素积累特征及比较不同类型品种栽后植株磷素吸收利用特征差异。【结果】籼粳杂交稻产量和成熟期植株磷素积累量均显著高于常规粳稻和杂交籼稻。与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻籽粒吸磷量较高,磷素籽粒生产率则较低。籼粳杂交稻花后叶片磷素转运量低于常规粳稻和杂交籼稻,花后茎鞘磷素转运则介于二者之间。籼粳杂交稻栽后植株磷素积累动态以Gompertz方程拟合较好,常规粳稻和杂交籼稻则以Logistic方程拟合较好。籼粳杂交稻最大磷素积累速率高于常规粳稻和杂交籼稻。籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交籼稻达到最大磷素积累速率的时间大致在栽后50~52、59~60和61~63 d。籼粳杂交稻在快增期和缓增期的磷素积累量显著高于常规粳稻和杂交籼稻,渐增期的磷素积累量则低于对照。籼粳杂交稻在快增期和缓增期的磷素积累速率和积累时间均高于常规粳稻和杂交籼稻。【结论】与常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优中熟籼粳杂交稻在产量和成熟期植株磷素积累量上均具优势,其磷素积累优势主要体现在快增期和缓增期,这主要是由于在此两阶段较高的磷素积累速率和较长的积累时间。

水稻对盐胁迫的响应及耐盐机理研究进展

我国土壤盐渍化问题日趋严重,在耕地红线内的盐碱地约有9.3×10^(6) hm^(2),盐胁迫是制约粮食生产的主要非生物胁迫因子之一。水稻是盐碱地改良的先锋作物,全面深入了解水稻对盐胁迫的响应,对盐碱地水稻生产具有重要意义。本文概述了盐胁迫对水稻生长发育、产量和品质形成的影响;从渗透调节、离子平衡等生理层面以及基因层面阐述盐胁迫影响水稻生长发育的生理机制;总结了减轻水稻盐胁迫的调控措施;对今后深入开展水稻盐逆境的研究进行展望并提出建议。

盐胁迫下粳稻品种南粳9108分蘖特性及其与群体生产力的关系

旨在明确盐胁迫下水稻分蘖发生与成穗规律及其优势叶位,为沿海滩涂水稻高产栽培的分蘖合理利用与调控提供依据。以江苏沿海滩涂大面积种植的常规粳稻南粳9108为试材,设置对照(盐浓度0)、中盐(盐浓度0.15%)和高盐(盐浓度0.3%)环境,比较研究盐逆境下水稻分蘖发生与成穗特性及其对群体产量的贡献。结果表明,对照、中盐和高盐处理的两年平均产量(t hm–2)分别为9.7、7.4和4.2;中盐和高盐处理的穗数、每穗粒数、结实率和千粒重均显著低于对照。与对照相比,中盐和高盐处理下拔节、抽穗和成熟期群体茎蘖数和成穗率均较低。对照的分蘖利用以一次分蘖和二次分蘖为主,一次分蘖发生在第3至第7叶位,第4至第6叶位是分蘖发生与成穗的优势叶位,二次分蘖则以1/4和1/5蘖位优势较强;盐胁迫的分蘖利用以一次分蘖为主,第4至第6叶位是分蘖发生与成穗的优势叶位。盐胁迫下各蘖位的穗长、每穗粒数、着粒密度、一次枝粳数及粒数、二次枝粳数及粒数均低于对照。与对照相比,盐胁迫下水稻单株成穗数少、个体和群体生长协调性差、穗型小,最终单株和群体产量低。

甬优籼粳杂交稻栽后地上部干物质积累动态与特征分析

2015—2016年,以甬优籼粳杂交稻(甬优1540和甬优4540,全生育期天数169~171 d),常规粳稻(镇稻13号和武运粳30,全生育期天数159~160 d)和杂交籼稻(两优培九和扬两优6号,全生育期天数140~141 d)为试材,比较分析不同类型品种栽后地上部干物质积累特征及其差异。甬优籼粳杂交稻2年平均产量为12.4 t hm^–2,较常规粳稻和杂交籼稻分别增产7.8%和23.3%,差异显著。与常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优籼粳杂交稻穗数、结实率和千粒重较低,每穗粒数则较高;籼粳杂交稻成熟期干物质积累量较高,收获指数较低。成熟期茎鞘和叶部干物重及其所占比例均呈籼粳杂交稻>常规粳稻>杂交籼稻;穗部干物重以籼粳杂交稻最高、杂交籼稻最低,穗部干重所占比例则呈相反趋势。甬优籼粳杂交稻、常规粳稻和杂交籼稻栽后地上部干物质积累动态均以Gompertz方程拟合效果较好。不同类型品种栽后地上部干物质积累速率均呈先升后降的单峰曲线变化趋势,籼粳杂交稻、常规粳稻和杂交籼稻最大干物质积累速率出现的时间分别在栽后61~62、64~66和63~64 d。籼粳杂交稻栽后最大干物质积累速率较常规粳稻和杂交籼稻分别高17.7%和17.3%。与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期阶段平均干物质积累速率均较高;渐增期和快增期阶段的干物质积累天数较低,缓增期阶段的干物质积累天数则较高。籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期阶段的干物质积累量均高于常规粳稻和杂交籼稻。本研究建立了符合不同类型水稻栽后地上部干物质积累动态特征的Gompertz方程;与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期阶段的干物质积累量均具优势,渐增期和快增期较高的干物质积累量主要由于此阶段较高的干物质积累速率,缓增期较高的干物质积累量是由于较高的干物质积累天数和积累速率。

我国水稻秸秆利用现状和饲用加工技术研究进展

随着人们生活水平的提高,牛羊肉以及其副产品消费量持续增加,饲料粮供需缺口扩大,饲料粮供给不足严重威胁着国家粮食安全。我国是全球作物生产大国,秸秆种类繁多,数量巨大,其中水稻秸秆产量约占全国秸秆总量的1/4。水稻秸秆具有一定的饲用价值,可用于喂养反刍动物。本文综述了我国水稻生产与秸秆利用现状,分析了水稻秸秆的饲用价值,概述了水稻秸秆加工利用关键技术,提出了影响水稻秸秆饲用推广应用的限制因素,并展望了水稻秸秆饲料化综合利用前景。

盐害和干旱影响水稻根系形态生理和产量形成及其机制研究进展

我国正大力开发利用沿海滩涂发展水稻生产,但受限于淡水资源和水利基础设施,在生产过程中盐害和干旱往往交织出现,极易遭受盐-旱复合胁迫,严重制约了沿海滩涂水稻高产稳产目标的实现。根系是植物感受盐害和干旱逆境的首要器官,也是最主要和最直接的受害部位。全面理解盐害、干旱及其复合胁迫对水稻根系形态、生理的影响及其与稻谷产量形成的内在关联,可为沿海滩涂水稻高产栽培提供科学支撑。本文概述了盐害、干旱和盐-旱复合胁迫对水稻根系形态结构、生理活性和产量形成的影响,从渗透调节、离子平衡、光合作用、抗氧化酶系统和内源激素等方面阐述其影响水稻根系生长发育和产量形成的作用机制,探讨了缓解水稻盐害、干旱胁迫的调控措施,最后对下一步深入开展盐-旱复合胁迫对水稻根系生长和产量形成的研究提出建议。

不同穴播苗数对小麦产量及其形成特征的影响

为明确不同穴播苗数对小麦产量及其形成特征的影响,以扬麦25号为试材,设置每穴4、6、8、10粒共4个处理,研究不同穴播苗数条件下小麦产量、分蘖发生动态与成穗规律、干物质积累等特征。结果表明,不同穴苗数小麦产量以8粒穴播最高,比4粒、6粒和10粒穴播处理分别高14.9%、10.0%和6.4%,这主要是由于8粒穴播处理下穗数多,每穗粒数和千粒质量亦较高。不同穴播苗数处理下群体茎蘖动态均呈先上升后下降趋势,其中8粒穴播小麦最高分蘖数和茎蘖成穗率均高于4粒、6粒和10粒穴播处理。与4粒、6粒和10粒穴播处理相比,8粒穴播处理在拔节、抽穗和抽穗后20 d的叶面积均较高;成熟期群体干物质量亦呈类似趋势,收获指数在不同处理间无显著差异。8粒穴播处理下抽穗后20 d植株株高均高于4粒、6粒和10粒穴播处理;上4叶长度也以8粒穴播处理最高,宽度在不同穴播处理下无显著差异;抽穗后各时期叶片SPAD值以8粒穴播显著高于4、6、10粒穴播处理。本研究结果表明,8粒穴播处理下,小麦茎蘖发生起点高、茎蘖消长动态合理、成穗率高;群体生长速度快,叶面积指数较高,干物质积累量大,促进了群体库容充实,最终产量显著增加。

甬优籼粳杂交稻植株钾素积累与分配特征及利用效率研究

以籼粳杂交稻甬优2640和甬优1640为试材,以常规粳稻扬粳4038和扬粳4227、杂交籼稻新两优6380和扬两优6号为对照,研究籼粳杂交稻移栽后植株钾素积累特征,比较不同类型品种移栽后植株钾素吸收利用特征差异。结果表明:籼粳杂交稻2年平均产量显著高于常规粳稻和杂交籼稻。拔节、抽穗和成熟期植株钾素积累量籼粳杂交稻亦高于常规粳稻和杂交籼稻。籼粳杂交稻成熟期植株钾素吸收量显著高于常规粳稻和杂交籼稻。与常规粳稻和杂交籼稻相比,籼粳杂交稻钾素籽粒生产效率较高,而百千克籽粒吸钾量则较低。籼粳杂交稻、常规粳稻和杂交籼稻移栽后植株钾素积累动态均以Gompertz方程拟合较好。籼粳杂交稻和杂交籼稻平均最大钾素积累速率接近,高于常规粳稻。籼粳杂交稻、常规粳稻、杂交籼稻达到最大钾素积累速率的时间分别在移栽后40~41、41~42、39~41 d。籼粳杂交稻在渐增期、快增期和缓增期的植株钾素积累量较常规粳稻和杂交籼稻分别高5.4%和10.8%、4.3%和13.8%、5.5%和24.6%,差异显著。与常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优籼粳杂交稻产量和钾素利用效率均较高;甬优籼粳杂交稻成熟期植株钾素积累量大,在渐增期、快增期和缓增期的钾素积累均具有优势,其在渐增期和缓增期植株较高的钾素积累量主要缘于其较高的钾素积累速率。