灌溉方式与氮肥运筹对双季晚稻产量及氮肥利用率的影响

为探究不同灌溉方式与氮肥运筹对双季晚稻生长发育、产量形成与氮肥利用率的影响,于2022—2023年,在湖南益阳市赫山区,以Y两优911为试材,设2种灌溉方式(W1.淹水灌溉;W2.湿润灌溉)和3种氮肥运筹(N1:基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶3∶2;N2:基肥∶蘖肥∶穗肥=3∶4∶3,N3:基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=3∶4∶2∶1),不施氮肥为对照(CK1.淹水灌溉;CK2.湿润灌溉),测定各处理组合下水稻的叶面积指数、叶片SPAD值、干物质积累量、产量形成及氮素利用率。结果表明,与W1相比,W2处理下水稻LAI在生育前期LAI较低,生长中后期W2处理LAI整体表现较高;SPAD值以W1处理较高,但生育后期SPAD值差异不显著;在相同的灌溉条件下,与N1相比,N2、N3处理能够延缓水稻生育后期LAI与SPAD值的下降;W2处理能显著提高水稻干物质积累量,较W1处理增加6.61%~16.37%,氮肥运筹下生育前中期干物质量以N1较高,生育后期干物质量以N1、N3较高;W2模式比W1模式增产7.59%~10.47%;2种灌溉模式下均以N3处理产量表现最佳,W2N3处理要比其他处理增产3.24%~14.53%,W2N3处理虽然有效穗数较低,但穗粒数、结实率、千粒质量有所提高,从而使产量提高;2 a间,氮素总积累量、氮肥吸收利用率以W2N2与W2N3较高,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力与氮素收获指数均为W2N3较高,氮肥生理利用率以W1N3处理较高。综上,灌溉方式和氮肥运筹显著影响水稻产量和氮素吸收利用,以W2(湿润灌溉)耦合N3(基肥∶蘖肥∶穗肥∶粒肥=3∶4∶2∶1)的氮肥运筹方式更有利于水稻干物质的积累、产量的提高和氮肥的高效利用,既能满足高产,也能起到节水的作用,为最佳水肥耦合方式。

不同有机肥替代比例施肥模式对水稻产量形成及氮肥利用的影响

以杂交中熟晚稻隆香优130为材料,在田间试验条件下,探讨不同有机肥替代比施肥模式对水稻产量形成及氮肥利用的影响。结果表明:(1)有机肥替代比为40%时,水稻的理论产量、实际产量较高;(2)有机肥替代比为40%时,水稻的千粒重、总粒数、结实率、有效穗数较高;(3)有机肥替代比为0时,灌浆期与成熟期的茎干物质量、孕穗期与灌浆期的叶干物质量、灌浆期与成熟期的穗干物质量、孕穗期灌浆期和成熟期的整株干物质量较高;有机肥替代比为20%时,分蘖期与齐穗期的茎干物质量、齐穗期的叶干物质量、齐穗期的穗干物质量、分蘖期与齐穗期的整株干物质量较高;有机肥替代比为60%时,孕穗期的茎干物质量、分蘖期与成熟期的叶干物质量较高;(4)有机肥替代比为60%时,孕穗期的叶绿素相对含量较高;(5)有机肥替代比为40%时,氮肥贡献率较高;(6)有机肥替代比为40%时,氮肥农学利用率、氮肥偏生产力较高。

灌溉模式和有机肥配施对水稻产量、光合特性和氮肥利用率的影响

针对湘北地区农业水资源日益紧缺和水稻生产上滥施化学氮肥的现状,为了节约淡水资源、降低化肥用量、实现水肥协同和资源高效利用,设置2种灌溉方式(W_(1):全生育期淹水灌溉;W_(2):全生育期湿润灌溉)和4个施氮水平(N_(0):不施氮肥;N_(1):施N量150 kg/hm^(2),肥料为尿素氮100%;N_(2):施N量150 kg/hm^(2),肥料为尿素氮80%+有机氮(菜枯)20%;N_(3):施N量150 kg/hm^(2),肥料为尿素氮60%+有机氮(菜枯)40%),分析水稻产量、光合特性、氮素代谢和氮肥利用率对灌溉模式和有机肥配施的响应规律。结果表明:与W_(1)相比,W_(2)显著增加水稻产量、氮肥利用率、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度等;在不同施氮处理下,增加有机肥比例能显著提高产量,N_(3)、N_(2)、N_(1)分别比N_(0)增产28.32%、25.52%、18.88%,同时氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率和氮肥偏生产力也表现为N_(3)>N_(2)>N_(1),N_(3)的氮肥吸收利用率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别达到了78.52%、9.77 kg/kg、46.91 kg/kg。综合评分法表明,灌溉模式和有机肥配施的最佳模式为W_(2)N_(3),即湿润灌溉、施N量150 kg/hm^(2)、肥料为尿素氮60%+有机氮(菜枯)40%组合。该研究结果可为湘北地区水稻水肥管理提供科学依据。

高光谱早稻生理指标可跨期预测性的初步研究

叶绿素含量和叶片氮含量是作物生长状况的重要指标,对其实时精准的监测有助于田间生产管理以及作物品质产量的提高。当前,高光谱技术和经验回归方法被广泛应用于构建作物生化参数预测模型。但是,有关同一生命活动周期内,作物跨期预测叶片生化参数的研究还存在空白。以超级早稻为研究对象,分别获取了蘖盛期、孕穗期、齐穗期、灌浆期和成熟期5个时期120组叶片高光谱数据、叶绿素以及叶片氮含量(LNC),采用python 3.6编程,scikit-learn(0.22.1)用来构建模型和验证评估,通过网格搜索(GridSearch)和五折交叉验证(5-flod cross validation)在训练集中确定偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林(RF)、支持向量回归(SVR)3种不同算法的最佳模型参数,结合数据的跨期处理,分别建立针对不同生育期的水稻叶片氮含量跨期预测模型和叶绿素跨期预测模型。此外,评估跨期预测模型与传统非跨期预测模型,独立数据对模型进行检验。结果表明,(1)基于高光谱的早稻叶绿素、氮素的非跨期预测模型中,PLSR模型预测效果最佳,分别为叶绿素(R^(2)=0.84,RMSE=1.85)、氮素(R^(2)=0.85,RMSE=0.11)。(2)基于SVR的早稻叶绿素跨期预测模型预测效果最佳,分别为跨分蘖期(R^(2)=0.54)、跨孕穗期(R^(2)=0.36)、跨齐穗期(R^(2)=0.30)、跨灌浆期(R^(2)=0.55)、跨成熟期(R^(2)=0.74)。该结果为利用高光谱数据构建超级稻叶绿素含量预测模型提供新的理论参考,为水稻叶绿素含量的动态监测提供了模型依据。(3)早稻叶片氮含量跨期预测模型的拟合度很差,叶片氮含量预测具有不可跨期性。与非跨期预测模型相比,跨期预测模型虽然精度有所下降,但能有效克服经验模型普适性差的缺陷,有利于在同一生命活动周期内,实现作物不同生育期的生理指标预测,对实际生产管理具有重要意义。研究发现,作物生理指标存在可跨期预测性,这一概念为作物表型、作物内部品质以及产量的预测研究提供了新的思路。

施氮量和移栽密度对双季杂交稻干物质生产及氮肥利用率的影响

【目的】研究施氮量和移栽密度对双季杂交稻干物质生产及氮肥利用率的影响。【方法】以株两优819为早稻材料、泰优398为晚稻材料,设置3种施氮量水平(早稻分别为0、120、150 kg/hm^(2),晚稻分别为0、150、225 kg/hm^(2))、3个移栽密度(早稻分别为13.3 cm×16.7 cm、13.3 cm×20.0 cm、16.7 cm×20.0 cm,晚稻分别为16.7 cm×20 cm、16.7 cm×23.3 cm、16.7 cm×26.7 cm)。【结果】增施氮肥能显著提高水稻干物质量的积累,移栽密度对干物质量影响较小,早晚稻干物质量在成熟期均以N3M1处理最高,其中早稻干物质量比其他处理增加8.81%~110.24%,晚稻较其他处理增加9.12%~117.12%。早稻N2M2处理氮肥吸收利用率最高达60.73%,晚稻N2M3处理氮肥吸收利用率最高达63.20%。增施氮肥不能显著提高对产量的贡献率,对晚稻收获指数影响也较小;早晚稻增施氮肥能显著提高水稻总氮累积量,早稻增幅为67.50%~77.03%,晚稻增幅为73.18%~115.12%;早稻各施肥处理对氮肥农学利用率和生理利用率的影响较小,晚稻减氮处理的农学利用率增幅达52.66%、生理利用率增幅达59.00%;早晚稻减氮均能提高水稻偏肥生产力,早晚稻增幅分别为15.54%、48.58%。移栽密度对早晚稻产量贡献率表现为M3处理分别比M1、M2处理高18.52%~47.22%、23.42%~35.42%;对总氮累积量、收获指数、农学利用率和偏肥生产力的影响均较小;低栽培密度可提高早稻生理利用率,增幅可达52.19%~144.14%,但对晚稻的生理利用率影响较小。【结论】N2M2、N3M3处理能使双季杂交稻保持较高的氮肥利用率和干物质积累量,且N2M2处理既能节肥也能维持较高的氮肥利用能力。

抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻生长发育的影响

为筛选合适盐碱地水稻生产的抗盐碱剂,以早稻品种陵两优942和晚稻品种Y两优911为材料,采用盆栽土培法研究了微纳米硅、矿源黄腐酸钾、盐碱消和松土精+矿源黄腐酸钾等4种抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下水稻生长发育的影响。结果表明:水稻生长发育和产量会受到盐碱胁迫的影响,主要表现为植株分蘖能力下降、株高变矮、叶面积指数降低、干物质积累量减少等,施用抗盐碱剂可以缓解盐碱胁迫对水稻植株的这些影响,4种抗盐碱剂以微纳米硅的效果最佳,其次为松土精+矿源黄腐酸钾,再次是盐碱消,单施矿源黄腐酸钾的抗盐碱效果最差。

施氮量与肥料配比对水稻群体生长和产量的影响

以Y两优911为材料,采用两因素裂区试验设计,施氮量(N1、N2、N3分别为120、180、240 kg/hm^(2)的纯N施用量)为主区,肥料配比(F1、F2分别为1.0∶0.5∶1.0、1.0∶0.6∶1.2的氮磷钾配比)为副区,研究施氮量与肥料配比对水稻群体生长和产量的影响。结果表明,施肥能显著提高水稻产量,各施肥处理比不施肥处理(CK)增产52.81%~81.53%,N3和N2处理的产量显著高于N1,F2与F1处理的产量差异不显著。N2F2处理的产量最高,为9.04 t/hm^(2),与N3F2和N3F1处理差异不显著,但显著高于其他处理。产量构成因素与产量的相关性大小依次为有效穗数、每穗总粒数、结实率、千粒重。N2F2处理的叶面积指数在齐穗期和乳熟期分别比其他处理高7.52%~106.50%和5.88%~122.77%,各处理的地上部总干物质积累量在齐穗期至成熟期均以N3F2、N3F1、N2F2处理较高;群体生长率在乳熟期至成熟期以N2F2处理最高。综上,N2F2处理更能有效控制群体生长,获得较高的群体质量,达到节肥增产的作用。

^(15)N示踪技术分析不同灌溉模式下水稻对氮素的利用规律

为推动水稻水氮高效协同利用,本研究采取^(15)N示踪技术试验,研究了施氮量(N_(0),N_(160),N_(200),N_(240))和灌溉模式(干湿交替,常规灌溉)对水稻氮素利用规律。结果显示,随着施氮量的增加,水稻植株不同生育阶段的肥料氮和植株总氮积累、水稻成熟期各器官的氮素积累量均显著上升,成熟期的穗粒氮素积累量最高,达到67.20%~69.02%;随着施氮量的增加,水稻植株各营养器官不同来源氮的转运量随之增加,各器官的氮素转运量比较中:叶>茎>根;随着施氮量的增加,齐穗后不同来源氮的积累量及其对穗粒氮的贡献率显著增加,土壤肥料氮残留量显著上升,残留率呈现出下降的趋势,氮素损失率显著上升;干湿交替灌溉处理能够提高水稻不同时期不同器官的氮素积累量,一定程度上提升氮素利用率,提高水稻产量。本研究归纳了不同灌溉条件和不同施氮条件下水稻对氮素吸收、利用、残留、损失的规律,为水稻高效栽培提供了科学依据。

抗盐碱剂对盐碱胁迫条件下双季稻渗透调节物质及根系活力的影响

【目的】为筛选合适的抗盐碱剂供盐碱地水稻生产应用。【方法】本研究以早稻品种陵两优942和晚稻品种Y两优911为材料,采用盆栽土培法研究了几种抗盐碱剂(T_(1)微纳米硅、T_(2)矿源黄腐酸钾、T_(3)盐碱、T_(4)松土精+矿源黄腐酸钾)对盐碱胁迫条件下(CK_(1)盐碱胁迫、CK_(2)无盐碱胁迫)水稻渗透调节物质、根系活力及产量的影响。【结果】水稻的SPAD值、渗透调节物质、根系活力和产量会受到盐碱胁迫的显著影响,中度胁迫造成的影响高于轻度胁迫造成影响;施用抗盐碱剂有利于缓解盐碱胁迫的不利影响,且在盐碱胁迫较重时效果更明显。在中度盐碱胁迫下,与CK_(1)相比,施用抗盐碱剂T_(1)、T_(2)、T_(3)、T_(4),叶片SPAD、根系活力、产量显著增加,叶片游离脯氨酸含量、可溶性糖含量显著下降;与CK_(2)相比,CK_(1)减产40.8%,施用抗盐碱剂则使Y两优911在盐碱胁迫条件下减产幅度显著减小,T_(1)、T_(4)、T_(3)、T_(2)分别比CK_(1)产量高出53.9%、31.1%、21.1%、16.3%。【结论】不同处理间综合表现以T_(1)(微纳米硅)和T_(4)处理(松土精+矿源黄腐酸钾)表现最佳,是盐碱地水稻增产增收的有效措施。

氮肥与密度对水稻光合特性和产量的影响

针对目前水稻氮肥用量过多,移栽密度逐步降低的问题,以株两优819为材料,设置N1~N3共3个施氮量水平(分别为0、120和150 kg/hm^(2))和M1~M3共3个密度水平(分别为13.3 cm×16.7 cm、13.3 cm×20.0 cm和16.7cm×20.0cm),研究了氮肥用量和移栽密度对水稻生长发育和产量的影响。结果表明:1)增施氮肥能促进叶片叶绿素(SPAD)的提高,移栽密度对叶片叶绿素(SPAD)影响较小,在齐穗期—乳熟期N3处理的水稻叶绿素含量持续增加,而其他处理在齐穗期达到最大值:2)叶面积指数在一定程度上随施氮量和移栽密度增加而上升,N2处理在乳熟期叶面积指数迅速增长且高于其他处理;3)增施氮肥能够提高水稻叶片的净光合速率,而移栽密度对其净光合速率的影响不显著,生育前期N2处理的净光合速率高,而生育后期N3处理的净光合速率高;4)随着施氮量和移栽密度的增加,产量均呈现先增后减的趋势,肥密交互作用显著,N3M1与N2M2产量较高,水稻产量与有效穗数、穗粒数呈显著正相关,与千粒重之间相关不显著。因此,以施氮量为120 kg/hm^(2)、移栽密度13.3 cm×20.0 cm处理能使杂交早稻组合株两优819形成适宜的群体结构,最终获得较高的产量和较好的经济与生态效益。