不同灌溉方式下旱直播水稻光合特性与干物质积累动态

为探究东北黑土区不同灌溉方式对旱直播水稻生长生理特征的影响,按照不同的灌溉方式设置了滴灌旱直播(DH)、漫灌旱直播(MH)和淹灌旱直播(HS)3个试验处理,以当地常规的插秧淹灌(CK)为对照。通过拟合曲线定量分析了不同处理的干物质积累过程动态变化特征以及水稻各生育阶段光合特性指标的变化。结果表明,不同处理水稻干物质积累量均随着生育时间推进呈现慢快慢的“S”形曲线变化规律,但干物质积累量、快速增长起止时间、生长速率以及生长周期则表现出随灌溉方式的不同而不同,干物质积累量由大到小依次为HS、MH、DH、CK,其中CK处理干物质理论最大积累量为3190.65 g/m^(2),而DH、MH和HS处理干物质理论最大积累量较CK增加17.74%~52.57%,为3756.81~4867.88 g/m^(2);CK处理水稻快速积累期开始于分蘖中期,其他处理水稻快速积累期开始于分蘖中期向分蘖末期过渡阶段,不同处理的水稻干物质快速积累期均结束于乳熟期。不同灌溉方式的光合特性指标也有所不同,抽穗开花期后,旱直播处理叶绿素SPAD较CK处理下降快;除分蘖末期外,旱直播处理净光合速率(P_(n))、蒸腾速率(T_(r))和气孔导度(G_(s))均低于CK处理,气孔限制值(L_(s))均高于CK处理。相关分析表明,旱直播水稻干物质积累量与叶绿素SPAD、P_(n)、T_(r)、G_(s)呈极显著正相关(P<0.01)。通过对光合特性参数和干物质积累量分析表明,旱直播DH、MH和HS处理光合特性劣于CK处理,而干物质积累量优于CK处理;HS处理光合特性及干物质积累量优于DH与MH处理。研究结果可为东北黑土区水稻种植模式选取提供理论依据。

不同灌溉模式寒区稻田温室气体排放与土壤矿质氮特征

为探究东北黑土区不同灌溉模式下稻田温室气体排放和土壤矿质氮特征,于2019年在黑龙江省庆安国家灌溉试验重点站测坑内进行了试验观测,按照不同的灌溉模式设置了控制灌溉(KG)、间歇灌溉(JG)和湿润灌溉(CI)3个试验处理,以当地常规的插秧淹灌(CK)为对照,研究了不同处理的稻田温室气体甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放量、全球增温潜势值、以产量为基准的全球变暖潜势值及0~60 cm土壤NH^(+)_(4)-N含量和NO^(-)_(3)-N含量的变化过程,以及0~20 cm土层土壤温度和矿质氮含量与CH_(4)和N_(2)O排放量的相关关系。结果表明,随着水稻生长发育进程的推进,各处理稻田土壤各土层温度均呈先升高后降低的变化趋势;各处理CH_(4)和N_(2)O排放量均呈先增加后减少的倒“V”形变化趋势,CH_(4)和N_(2)O的排放峰值分别出现在拔节孕穗期和抽穗开花期。从时间上来看,CK、JG、CI处理的稻田土壤NH^(+)_(4)-N含量拐点在分蘖中期和抽穗开花期,KG处理拐点在拔节孕穗期和乳熟期,而所有处理的土壤NO^(-)_(3)-N含量最大值均出现在分蘖前期;从空间上来看,不同处理稻田土壤NH^(+)_(4)-N平均含量随着土层深度增加而逐渐减少,而NO^(-)_(3)-N平均含量CK处理随土层深度逐步增加,其余各处理为先减少再增加变化趋势。土壤温度与CH_(4)排放量有显著相关性,而与N_(2)O排放量相关性不显著;各处理土壤NH^(+)_(4)-N含量与CH_(4)和N_(2)O排放量呈正相关,而土壤NO^(-)_(3)-N含量与CH_(4)和N_(2)O排放量呈负相关。各处理稻田CH_(4)累积排放量由大到小依次为CK、JG、KG、CI,N_(2)O累积排放量由大到小依次为CI、KG、JG、CK,各处理CH_(4)和N_(2)O累积排放量均与CK处理差异显著(P<0.05),从单位产量温室效应(GWPy)来看,KG、JG、CI处理分别较CK处理降低24.98%、27.69%和24.06%。研究结果可为东北黑土区稻田减排和提高土壤矿质氮利用率提供理论依据和技术支撑。

水分管理对旱直播稻温室气体排放与土壤无机氮的影响

为探究寒地黑土区不同水分管理方案对旱直播水稻温室气体排放和土壤无机氮的影响,设置4个处理:淹灌旱直播(YH)、湿灌旱直播(SH)、旱管旱直播(HH)和常规插秧淹灌(CK),并以CK处理作为对照,采用微区测坑进行试验,研究了旱直播水稻对温室气体甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放量、全球增温潜势(GWP)、以产量为基准的全球变暖潜势(GWPy)、0~60 cm土壤剖面铵态氮(NH_(4)^(+)-N)和硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量的影响,分析了0~20 cm土层土壤温度、CH_(4)和N_(2)O排放量和0~20 cm土层NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量的相关关系。结果表明:各处理CH_(4)和N_(2)O排放量均呈先增后减的变化趋势,CH_(4)排放峰值出现在拔节孕穗期,N_(2)O排放峰值出现在抽穗开花期。各处理CH_(4)累积排放量、GWP和GWPy由大到小均表现为CK、YH、SH、HH,N_(2)O累积排放量由大到小表现为HH、SH、YH、CK。CK、YH、SH处理土壤NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量在时间和剖面上的变化规律基本一致,从时间上看,NH_(4)^(+)-N含量峰值出现在分蘖中期和抽穗开花期,而NO_(3)^(-)-N含量峰值出现在分蘖前期;从土壤剖面上看,CK、YH、SH处理NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量分别以20~40 cm和40~60 cm土层最高,而HH处理NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量分别以40~60 cm和0~20 cm土层最高。各处理稻田5、10、15、20 cm土层土壤温度(T_(5)、T_(10)、T_(15)、T_(20))均呈先升后降的变化趋势。CK、YH、SH、HH处理T_(5)、T_(10)、T_(15)、T_(20)与CH_(4)排放量、NH_(4)^(+)-N含量呈正相关;YH处理T_(15)、T_(20)与N_(2)O排放量呈正相关,与NO_(3)^(-)-N含量呈负相关;SH、HH处理T5、T10、T15与N_(2)O排放量呈负相关,与NO_(3)^(-)-N含量呈正相关。YH、SH、HH处理NH_(4)^(+)-N和NO_(3)^(-)-N含量呈此消彼长的密切关系。本研究可为东北黑土区旱直播稻田减缓温室效应和土壤氮素高效利用提供理论依据。

水稻品种资源耐盐性综合评价及耐盐指标筛选

为快速筛选出水稻的耐盐指标并同时建立相对可靠的评价水稻耐盐性的数学模型,采用51份水稻品种资源,测定分蘖数、株高、有效穗数、穗长、地上部干质量、穗粒数、收获指数、结实率、理论产量、千粒质量10个指标,首先对各个指标间的相关性进行分析,然后对所测定的0.6%浓度下的每个指标的耐盐系数先做主成分分析,接着通过主成分分析和模糊函数法得到水稻品种资源耐盐性的综合评价结果(D值)和相对应的隶属函数值,根据综合评价结果(D值)开始逐步回归分析,并进一步通过平方欧氏距离进行一次系统聚类分析。结果表明,经过主成分分析、隶属函数分析和逐步回归分析可得本研究中的回归方程:D=-0.626+0.174×有效穗数+0.180×穗长+0.069×穗粒数+0.261×分蘖数+0.277×株高+0.283×千粒质量+0.130×理论产量-0.051×结实率+0.118×干物质量+0.124×收获指数。系统聚类分析的结果显示,在欧氏距离为8的地方可以将供试水稻品种资源按耐盐性强弱分为4个类群,其中有4份水稻品种资源表现出的耐盐性极强,22份水稻品种资源表现出的耐盐性强,2份水稻品种资源表现出的耐盐性弱,23份水稻品种资源表现出的耐盐性中等。研究结果可为水稻耐盐性鉴定评价工作提供相对的参考,并且通过筛选得到的一些耐盐性较强的水稻品种资源,可以为培育耐盐水稻新品种以及合理开发利用盐碱地奠定一定的基础,同时可对挖掘耐盐基因提供一定的帮助。

基于Copula函数黑土区水稻不同种植模式分析

为探索黑土区水稻适宜种植模式,设置3种不同种植模式处理:滴灌(DS)、漫灌(FS)两种旱直播和常规插秧灌溉(CK),2017~2018年连续两年分析测定不同处理水稻农艺性状、生理活动、抗倒伏性能、节水增产及效益等指标,采用Copula函数综合评价水稻种植模式。结果表明,旱直播模式虽在某些农艺性状和生理指标(包括光合速率Pn、蒸腾速率Tr、气孔导度Gs及胞间CO2浓度Ci)方面较常规种植模式存在劣势,但耗水量最低,WUE最高,产量差异较小;可减少单位水量蒸腾散失,提高LWUE;通过分析弯曲力矩Wp值、抗折力F值、折断弯矩Bm值、断面模数Z值和弯曲应力Bs值等力学特性及倒伏指数,明确不同模式水稻抗倒伏能力强弱为:DS处理>FS处理>CK处理。水稻水分利用效率从高到低依次为DS、FS和CK处理;各处理经济效益表现为:DS处理成本最低,经济效益表现最好,其次为FS和CK处理。不同种植模式综合评价排名为DS处理>CK处理>FS处理。研究可为东北黑土区水稻种植提供理论依据和技术支撑。

套筒灌浆密实度的直接冲击振动法信号数字滤波技术研究

为了提高钢筋套筒连接的灌浆密实度判定的准确性,改良了一种基于冲击振动检测法的滤波测试方法。该方法使用一种带有全桥应变片的装置,对套筒里的钢筋进行冲击振动并采集回波冲击信号,通过对回波信号进行模数转换、数字滤波、分析计算出实验结果,所述的数字滤波结合了维纳滤波与卡尔曼滤波方法,可以有效降低背景噪声和器件输入电容过冲的影响。实验对比证明,该方法得出的结论更加准确,有一定的应用前景。

不同耐盐能力水稻品种响应盐胁迫的差异

为探明不同耐盐水稻品种产量形成对盐胁迫的响应,以3个耐盐品种和3个盐敏感品种为参试材料,通过两季大田试验,探究耐盐能力不同的水稻品种在3种盐胁迫处理(0.0%、0.3%和0.6%)下生长发育和产量性状差异。结果表明,耐盐水稻品种在0.3%和0.6%盐浓度胁迫下的减产率分别为38.1%~50.6%和51.2%~63.6%,明显低于盐敏感品种的47.9%~72.3%和72.9%~84.6%。同时,盐胁迫下,耐盐水稻品种在分蘖盛期和齐穗期的株高、茎蘖数和地上部干物质量降幅也明显低于盐敏感品种。进一步分析可知,与盐敏感品种相比,耐盐品种在0.6%盐浓度胁迫下具有较高的产量,齐穗期叶片还保持较高的SPAD值,成熟期叶片还保持较低的Na^(+)含量和钠钾比。因此,良好的农艺性状和生理指标是水稻在盐胁迫下获得高产的基础。