新时期传统稻鱼生态农业文明发展的再思考

稻鱼共生生态农业文明是我国传统农业的精华,也是全球重要农业文化遗产。在现代农业和科学技术飞速发展的今天,生态农业已成为农业发展的主导模式,对传统农业"稻田养鱼"的创新发展显得尤为重要和紧迫。运用现代农业技术创新丰富和传承稻鱼文化,对稳定粮食生产,促进农业的可持续发展,减少农业面源污染,提升我国现代农业技术具有重要的理论意义和实践价值。

中国南方多熟种植的发展现状、功能及前景分析

中国南方是多熟种植的主体,发挥多熟制集约化程度高的优势有助于藏粮于地、藏粮于技。长江中下游地区多熟种植主要模式:油菜—双季稻、油菜—单季稻、绿肥—双季稻和稻麦两熟制;华南多熟种植模式以冬作物—双季稻为主,如小麦(马铃薯)—双季稻等;西南地区多熟种植主要模式:春菜—水稻—秋冬菜、水稻—马铃薯(泽泻)、小麦(油菜)—水稻—秋菜。近年来四川玉米大豆间套作发展迅速。中国南方多熟种植能提高生态经济效益,改善作物品质和土壤质量,减少生物灾害,保障粮食安全与社会稳定。未来多熟种植仍是中国种植模式的主流,必须力求多熟种植集约化和持续化最大融合,积极推进传统多熟农艺科学化、现代化和机械化。

湘潭镉污染稻田全年粮食作物替代种植模式研究

为明确湘潭中度镉污染稻田全年粮食作物替代种植的可行性和理想替代种植模式,于2016年开展了双季稻、双季玉米、双季高粱等3种种植模式的生育进程、产量构成、产品镉含量与经济效益比较研究.结果表明:(1)3种种植模式下,晚季作物均能在10月下旬成熟,两季作物总产量以双季稻最高,双季高粱次之,双季玉米最低;(2)两季总纯收入双季稻最高(17 285.2元/hm2),双季高粱降低2.4%,双季玉米降低44.6%;(3)早、晚稻糙米镉含量远超国家标准,而玉米籽粒镉含量仅0.10 mg/kg左右,高粱籽粒镉含量在0.25 mg/kg^0.45 mg/kg之间,低于国家饲料镉含量标准.综合来看,双季高粱(旱季+再生季)虽经济效益较双季稻略有下降,但其产品安全,且具有省工节本优势,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.

湖南省农田生态系统碳足迹分析

湖南省农田生态系统是高产农业碳平衡研究的模板,其碳足迹分析对农业供给侧结构性改革具有重要参考作用。基于2001~2014年湖南省农田生产投入、作物产量等数据,运用碳足迹分析方法对湖南省农田生态系统的碳排放、碳吸收以及碳足迹进行计算。结果如下:过去13年里,湖南省农田生态系统的碳排放逐年增加,增幅和年平均增长率分别为28.33%和1.85%;碳吸收呈波动式增加,增幅和年平均增长率分别为35.50%和2.36%;水稻和蔬菜的碳吸收量远大于其他农作物,年均合计比重为83.20%;碳足迹先增加后减少,2001年为31.74×10~4hm^2,2006年增加到34.46×10~4hm^2,2014年减少到31.56×10~4hm^2;湖南省农田生态系统始终处于碳生态盈余且呈先减少后增加的趋势;分析2014年的区域农田碳足迹,常德市最大,为4.52×10~4hm^2,张家界市最小,为0.89×10~4hm^2,二者相差5.08倍;2014年湖南省区域碳足迹水平分为三类:高碳足迹地区(常德市)、中碳足迹地区(岳阳市、衡阳市、邵阳市、益阳市、郴州市、永州市、怀化市及湘西州)和低碳足迹地区(长沙市、株洲市、湘潭市、张家界市及娄底市)。

三种稻田粮食作物种植模式的土壤镉动态与镉移除效果比较

为明确不同种植模式(全年休闲、双季稻、双季玉米、双季高粱)对镉污染稻田土壤镉动态的影响,并比较各种植模式对土壤镉的移除效果,于2016年在湖南湘潭县中度镉污染稻田开展了大田试验.结果表明:各处理间土壤全镉含量差异不明显;与全年休耕处理相比,双季稻收获后土壤有效镉含量降低,而双季玉米与双季高粱处理有所提高,以双季高粱处理表现更明显.稻米镉含量明显超标,而玉米与高粱籽粒镉含量低于国家标准.作物全年镉累积量呈现双季高粱>双季水稻>双季玉米趋势.可见,双季高粱(头季+再生季)对土壤镉的活化与移除效果最好,且其籽粒镉含量低于国家标准,是中度镉污染稻田的理想替代种植模式.

4种钝化剂修复镉污染稻田的稳定性研究

为探究钝化剂对镉污染稻田的修复效果及稳定性,在浏阳市沿溪镇花园村开展大田试验,以玉针香和湘晚籼13号为供试晚稻品种,设置硫铝酸钙(S)、氯铝酸钙(L)、钙铝水滑石(A)、镁铝水滑石(B)4种钝化剂处理与对照(CK)处理,比较施用3年后不同处理水稻产量、各部位干物质和镉吸收与转运的差异。结果表明:与对照相比,L、B处理土壤的有效镉含量分别显著下降了27.78%和19.44%,且其土壤Cd的活化率也均显著降低。玉针香和湘晚籼13号的糙米镉含量均为A处理最低,分别较对照下降48.89%和51.52%,L处理则分别下降了20.00%和21.21%,B处理分别下降了40.00%和12.12%。施用钝化剂对湘晚籼13号的产量无显著影响,L、S处理显著增加了水稻茎叶干物质量,A处理对水稻茎叶干物质量无显著影响,B处理显著增加了湘晚籼13号的茎叶干物质量,但显著降低了玉针香的茎叶干物质量。综合分析,一次性施用钙铝水滑石对镉污染土壤修复和水稻降镉的稳定性最好,硫铝酸钙效果相对较差。

miRNA在农作物研究中的应用进展

miRNAs是内源的小分子RNA,在生物体生长发育、生物体代谢途径以及抵抗生物或非生物胁迫中起着非常重要的作用。综述了miRNA在水稻、玉米、油菜、棉花等主要农作物生长发育的调控的应用研究进展,最后探讨了miRNA未来研究热点,并对其在农作物研究中的应用前景进行了展望。

湖南镉污染稻区再生稻发展需解决的重点问题

为了促进湖南省再生稻健康发展,本研究综合前人对湖南省水稻镉污染防治与调控以及再生稻研究成果,在湖南省大力发展再生稻的背景下,结合湖南省土壤与稻米镉污染的现状以及再生稻的优势,归纳了当前再生稻镉污染研究的薄弱环节以及空白。提出了今后再生稻镉污染需解决的重点问题:一是对不同程度镉污染区再生稻作安全生产评价,二是明确农艺措施对再生稻镉吸收与分配的调控效应,三是集成镉污染区再生稻安全高产栽培技术体系。

作物产量形成理论与玉米高产栽培研究进展

玉米是我国第一大粮食作物,在保障中国粮食安全中占有重要地位.本文总结了作物产量形成的理论研究成果,即作物产量构成理论、光合性能理论、源库理论和"三合结构"理论,综述了玉米高产栽培研究进展,并结合我国与湖南省实际,就我国与湖南省玉米栽培研究方向进行了展望.

湖南再生稻发展现状与对策分析

再生稻是一种重要的稻作模式。通过分析湖南再生稻发展的现状、优势与存在的问题,结合前人研究成果,提出了"以政策为引导、以科学技术为基础、以配套机械为驱动、以品牌发展为支撑"的再生稻可持续发展对策。

化控对夏玉米产量与茎秆抗倒伏性状的影响

为明确湖南省洞庭湖区夏玉米最佳化控方式,以郑单958为材料,在高密度(90000株/hm 2)条件下,比较研究化控剂种类(胺鲜·乙烯利,V1;国光抑灵,V2)、喷施部位(全株喷施,P1;叶片喷施,P2)、喷施时期(6叶展,C1;12叶展,C2;6叶展+12叶展,C3)对夏玉米产量构成与抗倒性的影响及其互作效应。研究结果表明,3因素中,仅喷施时期对产量有显著影响,产量呈现C1>C2>C3趋势,其中C1处理高于对照,C3处理显著低于C1和对照;化控剂种类与喷施时期互作、3因素互作对产量影响显著,C1V2P2、C2V2P2处理对提升干物质积累与产量的效果较好;各化控处理均能显著降低株高和穗位高,降幅表现C3>C2>C1、P2>P1、V1>V2趋势,其中C2、C3处理较CK下降显著;茎粗表现为V1>V2、C2>C1>C3趋势,3因素互作对茎粗影响显著,吐丝期与成熟期茎粗整体以C2V1P1、C2V1P2处理较大;各化控处理均能显著提高成熟期茎秆压断强度,C2V1P1与C2V2P2处理茎秆压断强度较大;喷施部位、喷施时期、化控剂种类与喷施部位互作对茎秆拉折力影响显著,拉折力以C2处理较大;相关分析结果表明,化学调控主要通过影响穗粒数影响夏玉米产量,株高与干物质积累量和实际产量呈极显著正相关。综合考虑产量与抗倒性,本研究认为6叶展期叶面喷施国光抑灵(C1V2P2)与12叶展期叶面喷施国光抑灵(C2V2P2)是湖南省洞庭湖区夏玉米的适宜化控方式。

甘蓝型油菜SGR基因家族的全基因组鉴定与功能分析

叶绿素是植物进行光合作用的一类绿色色素,对植物生长有着直接的影响。本研究利用生物信息学方法在全基因组水平上对甘蓝型油菜(Brassica napus)、白菜(Brassica rapa)、甘蓝(Brassica oleracea)和拟南芥(Arabidopsis thaliana)中滞绿基因(STAY-GREEN,SGR)家族成员进行分析发现,28个SGR基因大多数包含4个外显子,编码碱性蛋白。染色体定位和共线性分析显示,甘蓝型油菜SGR基因家族成员中不存在串联复制,SGR基因家族成员之间具有线性关系,高度同源,且在进化过程中非常保守。此外,利用60K SNP对203份半冬性甘蓝型油菜自交系的叶绿素含量进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS),检测到2个单体型区域Chr.A01:6,193,165~6,317,757 bp和Chr.C01:9,059,861~9,906,618 bp携带的Bna SGR1a-A01和Bna SGR1-C01与叶绿素含量显著相关。同时,结合50份半冬性甘蓝型油菜重测序数据,对这2个单体型进行进区域关联分析,检测到1个SNP定位在Bna SGR1a-A01的外显子2区域,并与叶绿素含量显著关联。共表达网络分析结果验证了Bna SGR1a-A01与Bna SGR2-A03直接相连,与Bna SGR1-C01、Bna SGR1-A08、Bna SGR2-C03、Bna SGR1-C07、Bna SGRL-C06、Bna SGRL-A10等基因间接相连形成了一个网络体系,共同调节叶绿素含量。T2拟南芥转Bna SGR1a-A01基因超表达植株的叶绿素a、叶绿素b和总的叶绿素含量相比野生型显著降低,表明Bna SGR1调控叶绿素降解。本研究为油菜SGR基因的功能研究和利用奠定了基础。

氮肥运筹对水稻镉吸收转运影响的研究进展

综述了大田生产中氮肥运筹对重金属污染土壤中水稻对镉的吸收与转运的影响,从不同形态氮肥耦合灌溉对土壤理化环境、水稻根表铁膜、水稻各器官亚细胞结构以及镉元素在植株体内转运特点的影响进行分析,并阐述了氮肥对植物镉吸收的影响机制。今后研究的侧重点应当结合复杂的环境变量条件,选择适合不同地区实际生产的水稻品种,进一步探索不同的氮肥种类和施用方式与水稻吸收富集镉之间的关系,并注重寻找调控相关过程的关键基因及其表达产物,明确镉胁迫环境中水稻产生应答的相关生理过程,进一步在生产实践中指导镉污染稻田中的肥料精确释放。

不同有机肥部分替代基施化学氮肥对双季稻生长发育及产量的影响

【目的】探讨不同有机肥部分替代基施化学氮肥对双季稻生长发育、氮素积累及产量的影响,为双季稻区选择适宜有机肥种类、提高水稻产量及土壤培肥提供理论依据与技术支撑。【方法】2016~2017年以早稻品种中早39和晚稻品种H优518为供试材料,在施氮(N)150 kg/ha、氮肥基肥∶蘖肥∶穗肥=5∶3∶2条件下,以100%化学氮肥处理为对照(CK),设4个有机肥+化学氮肥处理:T1,紫云英(早稻)/水稻秸秆(晚稻)+化肥;T2,生物炭+化肥;T3,厩肥+化肥;T4,菜籽饼肥+化肥。研究不同处理对双季稻生长发育、氮素积累及产量的影响。【结果】与CK相比,各有机肥处理早晚稻产量均有明显提高,T1~T4处理2016和2017年早稻产量分别较CK增产4.86%~7.74%和0.12%~3.50%,晚稻产量分别较CK增产1.27%~8.10%和2.01%~6.27%,各有机肥处理早晚稻产量的提高主要是由结实率明显提高所致。与CK相比,T1、T3和T4处理水稻生育中后期叶面积衰减率较低,叶面积指数与叶片相对叶绿素含量(SPAD值)较高。成熟期时,各有机肥处理的干物质积累量整体高于CK。T1、T3和T4处理的植株氮素累积量前期较低但后期较高,其中以T3处理的植株氮素积累优势最突出。【结论】两年定位试验结果表明,在同一施氮水平下,有机肥部分替代化学氮肥基施均能一定程度上促进水稻的生长发育与后期氮素积累,进而提升产量,其中早稻以紫云英翻压还田、晚稻以饼肥与厩肥作用明显,适合在三熟制双季稻区推广应用。

土壤pH对不同酸性敏感型水稻品种氮利用效率与根际土壤生物学特性的影响

为探讨酸化土壤影响水稻氮利用效率的土壤生物学机制,以酸性敏感型品种五优308和酸性特异型品种荆楚优148为材料,采用盆栽试验考察不同土壤pH条件下水稻的氮利用效率指标与根际土壤酶活性及微生物数量的关系。结果表明,在土壤pH值3.5~6.5范围内,五优308氮素稻谷生产效率(NGPE)与氮生理效率(NPE)随土壤pH值的下降显著降低,氮收获指数(NHI)变化不明显;而荆楚优148中3个指标在pH值5.0时最大。土壤pH值的下降均降低了2个品种的根际土壤酶活性,但品种间、时期间降幅稍有差异。五优308各时期磷脂脂肪酸(PLFA)含量随土壤pH值降低而降低,而荆楚优148各时期PLFA含量在pH值5.0时最高。五优308的NGPE、NPE与3种土壤酶活性均呈显著正相关,而NHI仅与蔗糖酶活性呈极显著正相关;荆楚优148氮利用效率指标与土壤酶活性呈负相关,与土壤蔗糖酶和脲酶活性的相关性较显著;五优308氮利用效率指标与微生物数量呈正相关,但其显著性在不同生育时期间与微生物间有一定差异;而荆楚优148氮利用效率指标与分蘖~孕穗期土壤微生物数量呈极显著正相关,与齐穗期土壤微生物数量呈极显著负相关。由此可见,酸性敏感型水稻品种氮利用效率随土壤pH下降显著降低,且主要由根际土壤酶活性与微生物数量显著下降所致;而酸性特异型水稻品种氮利用效率在pH值5.0时最大,且其与土壤生物学特性指标的相关性表现与酸性敏感型水稻品种不同。本研究初步明确了酸化稻田影响水稻氮利用效率的土壤生物学机制,为酸化稻田适宜水稻品种选择提供了参考。

土壤pH值与镉含量对水稻产量和不同器官镉累积的影响

为探明水稻产量与镉积累分配对土壤pH值和镉含量的响应,以3个籽粒Cd含量差异明显的晚稻品种(天优华占,TY;星2号,X2;湘晚籼13号,XW)为试验材料,分别于不同pH值稻田研究土壤镉(Cd)含量对水稻产量和不同器官Cd累积的影响,并比较了品种间差异。结果表明,水稻产量因土壤p H值下降而下降,且品种间降幅差异明显,以X2最大(21. 72%～33. 81%),XW最小(3. 05%～17. 71%);添加0. 5 mg·kg-1Cd时水稻减产不显著,但添加1. 0 mg·kg-1Cd时各品种均显著减产,且其降幅与品种和土壤pH值有关,X2和XW在酸化条件下降幅较大,而TY在正常pH条件下降幅较大。植株(整株) Cd含量存在品种间差异,各品种植株Cd含量均随着土壤Cd浓度的提高与土壤pH值的下降而显著提高,且植株Cd含量峰值因土壤酸化而提前。水稻器官间Cd含量依次表现根>茎>穗>叶,各器官Cd含量均随着土壤Cd浓度提高而显著增大,但增大倍数存在器官间差异;品种间器官Cd含量差异明显,营养器官表现为X2>TY>XW,而稻穗表现为TY>X2>XW。水稻各器官及全株Cd累积量均随着土壤Cd浓度提高和土壤pH值降低而显著增大,成熟期累积量表现为茎>穗>根>叶;品种间Cd累积量差异明显,营养器官和整株Cd累积量表现为X2>XW>TY,而穗Cd累积量表现为TY>X2>XW。Cd分配比例一般以茎为最高,叶最低,土壤酸化使茎、叶所占比例增大,根、穗所占比例降低;品种间Cd分配比例存在一定差异,穗Cd所占比例表现为TY>X2>XW。可见,水稻产量与器官间Cd累积分配规律受到土壤Cd含量和p H值的影响显著,同时也具有明显的品种间差异。本研究为不同水稻品种在不同p H值与Cd含量稻田上的应用提供了理论依据。

化学调控对洞庭湖区不同群体夏玉米抗倒性及产量的影响

【目的】研究化学调控措施对洞庭湖区夏玉米抗倒性及产量的影响,明确不同群体夏玉米适宜的化学调控措施,为洞庭湖区机收夏玉米的高产高效栽培提供理论与技术支撑。【方法】以机收夏玉米品种郑单958和湘农玉27号为材料,于2017—2018年在湖南桃源县木塘垸镇进行大田试验,比较1次化学调控(拔节初期)、2次化学调控(拔节初期+大喇叭口期)和无化学调控(对照)对低、中、高不同种植密度(60000、75000和90000株/ha)夏玉米抗倒性及产量的影响。【结果】随种植密度增大,夏玉米的株高和穗位高增高、茎秆变细、气生根数量减少,但适宜的化学调控措施可增加气生根数量,增大茎粗和茎秆拉折力,降低玉米株高、穗位高、穗高系数及玉米重心,进而提高玉米的抗倒性能,降低倒伏率与倒折率。玉米产量随种植密度增加而提高,且两年度表现一致。化学调控对玉米产量的影响存在年际间差异,可能与2017年异常天气状况有关。2017年,玉米产量随化学调控次数增加而下降;2018年,低种植密度下以无化学调控处理的产量最高,中种植密度下不同化学调控次数间的玉米产量差异不显著(P>0.05),而高种植密度下表现为1次化学调控>对照>2次化学调控。两个品种最高产量均在高种植密度、1次化控条件下获得。【结论】化学调控可明显提高玉米的抗倒伏能力,不同群体条件下宜采取不同的化学调控措施。夏玉米群体较大、长势良好条件下,于拔节初期喷施1次化学调控剂有助于提高玉米产量。

有机肥对水稻产量、品质及土壤特性的影响研究进展

我国传统农业生产中非常重视有机肥的施用,但在当前作物生产中,为了提高产量,过度依赖化肥,忽视了有机肥的施用。本文综述了有机肥对水稻生长发育、产量、稻米品质及土壤特性的影响,总结了有机肥与无机肥的配施效应研究进展,并就稻田有机肥的应用研究进行了展望,以期为稻田有机肥应用与研究提供参考。

我国水稻机插育秧发展现状

种植机械化是我国水稻生产全程机械化的关键,机械栽插是我国水稻种植机械化的主推技术,育秧是其中的关键环节。与手工插秧相比,机械插秧从群体和个体的角度对秧苗素质提出了更高要求,大大提高了育秧难度,这也是制约我国机械插秧推广应用的主要技术原因。本文基于对大量基层农技人员相关报道的梳理,在总结我国水稻机插秧推广应用中出现问题的基础上,分析了机插育秧与手插育秧的区别,及影响水稻机插秧苗群体和个体素质的几个主要因素,提出了机插育秧技术的研发方向。

长沙烟区烟后晚稻适宜氮肥施用量与运筹方式研究

为给长沙烟区烟后晚稻高产高效栽培提供科学依据,以超级杂交稻品种深优9586为材料,于2011~2012年在长沙市宁乡烟区研究了施氮量与氮肥运筹方式对烟后晚稻产量形成与氮素吸收利用的影响。结果表明:(1)在施氮0~120 kg/hm^2范围内,晚稻产量随施氮量增加呈先增后降趋势,施氮90 kg/hm^2条件下产量最高,过量施氮导致减产的原因在于有效穗数与千粒重下降;(2)氮肥运筹方式影响晚稻产量,施氮90 kg/hm^2时W3处理(基蘖肥∶穗肥∶粒肥比例为0.5∶0.25∶0.25)产量最高,施氮30~60 kg/hm^2时以W4处理(0.25∶0.5∶0.25)产量最高,增产的原因在于氮肥后移提高了烟后晚稻齐穗期叶面积指数、灌浆中期叶面积指数和SPAD值;(3)氮肥用量增大,烟后晚稻氮积累量提高,但氮农学利用率、氮肥吸收利用率、氮生理利用率、氮素干物质生产效率、氮素稻谷生产效率下降;氮肥运筹方式影响氮素利用效率,施氮量较低时,氮肥后移有利于氮素利用效率的提高,而施氮量偏高时(90 kg/hm^2)后期施用氮肥比例不宜过高。可见,为提高长沙烟区烟后晚稻产量和氮素利用效率,施氮量在60 kg/hm^2以内可采取氮肥后移策略,而施氮90 kg/hm^2时后期施氮比例不宜过高。