氮肥减量后移对云南高原水旱轮作下粳稻群体质量及产量的影响

【目的】为探究氮肥减量后移对高原粳稻产量及群体质量的影响,并为水稻氮肥减量施用提供依据。【方法】选用常规粳稻品种会粳17号和楚粳28号为材料,设置不同氮肥用量及运筹处理,分别为CF(当地常规施氮模式,折合纯氮270kg/hm^2,基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥用量之比为5∶5∶0∶0)、RPN1(较CF减10%,3∶3∶2∶2)、RPN2(较CF减20%,2.5∶2.5∶2.5∶2.5)、RPN3(较CF减30%,0∶2∶5∶3)、RPN4(较CF减40%,0∶0∶6∶4)和CK(不施任何肥料的空白区)共6个处理,研究了水旱轮作(大蒜-水稻、烤烟→水稻)条件下氮肥减量后移对水稻生长发育、群体质量和产量的影响。【结果】空白区水稻产量两年均高于8 t/hm^2,施氮后,产量显著增加;与CF处理相比,随着氮肥减量和后移比例的增加,水稻产量和氮肥农学利用效率逐渐增加,纯氮用量最少(162 kg/hm^2)且全部后移至穗肥(m促花肥∶m保花肥=6∶4)施用,其产量最高,增产20%以上,氮肥农学利用率从低于10 kg/kg提高到20 kg/kg以上。氮肥减量后移使稻穗分化期延长,并形成抽穗期功能叶较长、叶长序数(由上而下)为2-3-1-4,高效叶面积率达80%以上,叶面积适宜的高光效群体,促进颖花分化攻取大穗。同时,成穗率提高,具有较高的群体生长率和抽穗后干物质积累量,构建了水稻高质量群体。【结论】通过氮肥用量及施用比例的优化,能有效减少稻田氮肥施入,提高云南粳稻产量和氮肥利用率。其中,水稻季不施入基蘖肥,供应氮素全部用作穗肥投入最少,产出最多。

幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对水稻产量及功能叶性状的影响

2013年在宜良县通过田间试验,研究了水稻幼穗分化期至齐穗期水分胁迫对云南大面积生产应用的6个粳稻品种产量及产量构成因素、功能叶叶面积及SPAD值的影响。结果表明:幼穗分化至齐穗期水分胁迫后6个品种实际产量比正常灌溉产量下降11.03%,达极显著水平。幼穗分化至齐穗期水分胁迫后有效穗数、总粒数、实粒数分别比正常灌水降低4.58%、7.21%、8.53%,其中对实粒数影响最大,达显著水平。水分胁迫后齐穗期功能叶高效、低效、总叶面积指数比正常灌水分别降低13.60%、10.55%、12.92%,水分胁迫后幼穗分化至齐穗期的倒1叶、倒2叶、倒3叶SPAD值比正常灌水分别降低1.26%、1.32%、2.69%。在幼穗分化至齐穗期水分胁迫条件下,抗旱性强的品种穗总粒数、实粒数、结实率降低的幅度小,抗旱性较弱的品种降低的幅度大;抗旱性强的品种功能叶SPAD受影响越小,且有增加的趋势,而抗旱性较弱的品种呈下降趋势。

云南特殊生态区水稻高产机理研究

2010-2011年以纯系品种9311、明恢63、IR64为试验材料,在云南省丽江市永胜县涛源乡和西双版纳州景洪市进行田间试验,研究云南特殊生态条件下水稻的高产机理,为水稻高产的表观遗传学研究提供材料和依据。结果表明,水稻生长期间涛源试点相对湿度较低,抽穗期前平均温度较高,抽穗后温差较大。涛源试点3个品种的实际产量和理论产量均高于景洪试点,增幅超过70%,达极显著水平。涛源试点具有较高的有效穗、颖花量、结实率和千粒重;成熟期的干物质积累较高,尤其是灌浆期的干物质积累量。氮素积累量差异主要表现在生长后期,涛源试点极显著高于景洪试点,氮素收获指数差异极显著。同一品种在两个生态稻区产量及其构成因子的差异较大,达极显著水平,为进一步研究表观遗传机制奠定了基础。

浅湿交替节水灌溉对水稻产量及生物学特性的影响

2014年在宜良县利用楚粳38和云粳36进行浅湿交替灌溉试验,研究了水稻移栽至成熟期不同浅湿交替处理对水稻产量和生物学特性的影响。结果表明:随着浅湿交替天数的增加,产量呈下降趋势,但差异不显著。浅湿交替灌溉处理7天后产量比对照减产5%以上。有效穗数和千粒重交替灌溉后受影响,但无明显规律,各因素的共同作用使产量产生差异。与对照相比,浅湿交替灌溉处理后前期分蘖增长快、齐穗期功能叶叶面积指数增加,但不同处理间差异不显著。齐穗期浅湿交替处理后茎、叶干重增加、穗干质量下降,成熟期茎、叶、穗干质量不同处理间无显著差异。

美洲黑杨CCoA OMT基因cDNA克隆及反义植物表达载体构建

据已报道的CCoA OMT(caffeoyl-CoA3-O-methyltransferase)基因的cDNA序列设计一对兼并引物,从美洲黑杨当年生嫩枝的次生木质部中提取总RNA,通过RT-PCR的方法获得约750bp的特异性扩增产物。测序结果显示,克隆的序列与GenBank中注册的CCoAOMT基因cDNA同源性最高达99%。该基因的cDNA序列已在GenBank上登录(登录号:EF153198)。将克隆的美洲黑杨CCoAOMT基因的cDNA序列反向连接到植物表达载体pBI121中CaMV35S启动子的下游,成功构建了美洲黑杨CCoAOMT基因的反义表达载体pBI-CCoAOMT,为进一步通过反义技术降低杨树木质素含量奠定了基础。

基因操作调控木质素含量和组分的研究进展

木质素作为木材的主要化学成分,在植物中具有重要的生物学功能。然而它的存在却制约了制浆造纸工业的发展,导致环境污染。因此,近来的试验期望通过调控木质素合成途径中的相关基因,来提高制浆造纸生产中原材料的质量。简要介绍了木质素生物合成中酶的调控对转基因植株木质素含量和组分,以及田间生长一定时期后的转基因植株对制浆影响的研究概况。适宜的低木质素含量和合理组分的转基因植株木材有望改善制浆造纸工业的经济和环境效益,实现该产业的可持续发展。

水稻前控后促施氮技术增产机理研究

为探索云南水旱轮作区水稻肥料高效施用技术,提高氮肥利用效率和实现减氮增效的绿色生产目标提供理论依据。以粳稻品种会粳17号和楚粳28号为供试材料,于2016和2017年,在大田条件下设4种氮肥施用模式:不施氮的空白区(N0)、当地农户常规施氮技术(CK,N总量270 kg/hm^(2),基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥=5∶5∶0∶0)、均衡施氮技术(BNF,N总量216 kg/hm^(2),基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥=2.5∶2.5∶2.5∶2.5)和前控后促施氮技术(FCBP,N总量162 kg/hm^(2),基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥=0∶0∶6∶4),比较研究不同施氮技术对水稻生长发育和产量形成的影响。结果表明,2年不同施氮技术对水稻产量的影响基本一致。与CK相比,2016年BNF和FCBP处理分别增产19.23%和21.93%,2017年分别增产11.70%和27.04%。FCBP处理减肥增效作用更明显,水稻季不施基肥和分蘖肥,通过穗肥的调控,稳定了有效穗数,穗总粒数和单位面积的总颖花量显著提高。随着氮肥减量后移,氮肥农学利用率大幅度提高,2016年BNF和FCBP处理分别提高165.20%和280.45%,2017年分别提高105.02%和313.42%。另外,FCBP处理能够有效控制无效分蘖的发生,降低高峰苗数,提高茎蘖成穗率,延长水稻穗分化期,促进倒二叶和剑叶的伸长,高效叶面积率和实粒叶比较高,抽穗至灌浆期干物质积累量显著增加。因此,云南水旱轮作区应用前控后促施氮技术可以实现水稻减肥增效的目标。

云南干热籼稻区水稻高产形成规律及群体质量指标研究

为鉴定杂交籼稻组合在云南干热籼稻区种植的产量潜力,研究不同产量水平水稻产量形成规律及群体质量指标,选用大面积生产应用的6个杂交籼稻品种为材料进行了比较试验,并根据当地水稻生产特点制定了相应的高产栽培技术。结果显示,广优1186、德优4727、两优2186、宜优673、两优2161、宜香3003产量分别为15.65、15.29、15.19、15.18、14.89和13.95 t/hm^2。为更好的分析水稻高产形成规律,将6个品种产量划分为高产(13.0~14.0 t/hm^2)、更高产(14.0~15.0 t/hm^2)、超高产(15.0~16.0 t/hm^2)3个不同产量水平。超高产水稻较更高产水稻有效穗数提高10.25%,较高产水稻总粒数、实粒数、结实率分别提高32.13%、35.69%、12.50%;超高产水稻高峰苗数较更高产、高产水稻分别低10.32%和30.02%;成穗率随着产量水平的增加而增加。超高产水稻齐穗期总LAI为7左右,高效叶面积率70%左右。颖花量随着产量的增加而增加。超高产水稻实粒/叶、粒重/叶较高产水稻分别增加20.00%和25.54%。超高产水稻齐穗期、成熟期、齐穗至抽穗期干物质积累量较高产水稻分别提高11.70%、11.96%和12.35%。

立体生态区水稻定量促控栽培技术的增产机理

【目的】检验水稻定量促控栽培技术(RP)的适应性,并探索其增产机理。【方法】于2008—2009年在云南省6个生态区,以当地的主栽品种为材料,设置RP技术与常规栽培技术的对比试验,调查叶龄、茎蘖数、产量及其构成因素。【结果】在6个生态区RP技术显著增产,2008年籼、粳稻分别增产16.0%和15.8%;2009年分别增产18.3%和15.3%;与常规栽培技术相比,RP技术增加穗肥的用量促进了颖花的分化并降低了颖花的退化,从而促进大穗的形成,提高了穗粒数。【结论】RP技术通过降低基本苗和高峰苗提高茎蘖成穗率,获得更多的有效穗,通过重施穗肥促进大穗的形成,显著扩大库容量,最终获得高产。基于此提出了不同生态区12 t.hm-2水稻高产的群体指标。

再生稻的产量形成及其高产群体分析

以云南省8个大面积应用的再生稻品种为材料,研究再生稻的产量形成,并通过改变施氮量和施氮时期,分析再生稻最高产品种的高产群体质量。结果表明：再生稻抽穗期到成熟期的生长率为头季稻抽穗到成熟期的37.87%,再生稻的产量为头季稻的36.95%,再生稻产量与头季抽穗后到成熟期的群体生长率和再生稻抽穗期LAI呈显著的正相关,提高再生稻产量的关键是提高其有效穗,而提高再生稻有效穗的关键是提高腋芽萌发率和存活率;施氮量和施氮时期创造了再生稻不同质量群体,高产质量群体齐穗期LAI为3.6以上,抽穗期到成熟期的群体生长速率在8.5 g/（m2·d）以上,对应的氮肥用量195 kg/hm2,在头季稻齐穗后15 d和收获2~3 d均施。

施氮量对高海拔机插粳稻产量及群体生长特性的影响

为明确高海拔机插粳稻适宜施氮量,在海拔为1 673 m的保山地区,以常规粳稻隆科16为试验材料,设施氮量为0、150、195、240、285和330 kg/hm^26个处理,采用均衡施氮技术施用(基肥∶分蘖肥∶促花肥∶保花肥为0.25∶0.25∶0.25∶0.25),系统研究了机插粳稻产量和产量结构、群体生长发育动态等指标。结果表明∶施氮量在0~240 kg/hm^2范围内,机插粳稻有效穗和产量随着施氮量的增加而增加,超过此施氮量产量和有效穗呈现出下降趋势;不施氮处理水稻的粒叶比和分蘖至抽穗阶段的净同化率最高,随着施氮量的增加分蘖至抽穗阶段水稻净同化率呈现下降趋势,粒叶比无显著差异,成穗率呈抛物线趋势;施氮量为240 kg/hm^2处理,机插水稻在分蘖期以后的叶面积、光合势、群体生长率和干物质的积累量等指标表现最高,茎鞘的表观输出率最小。在保山地区机插粳稻的适宜施肥量为240 kg/hm^2。

不同轮作模式下基于机插粳稻稳产和氮肥高效的氮肥运筹方式

【目的】研究不同旱作茬口对水旱轮作系统中机插粳稻生长和产量的影响,探索不同轮作模式中机插粳稻氮肥减施方式,实现减肥不减产、节约成本、减少环境污染的目标。【方法】在云南省保山市隆阳区选择油菜–水稻、小麦–水稻和蚕豆–水稻3种主要轮作模式,以当地主推的粳稻品种隆科16号为试材,设置6个穗肥氮素用量(N 0、90、120、150、180和210 kg/hm2)处理,分别以N0、N90、N120、N150、N180、N210表示,按6∶4的比例用作促花肥和保花肥,并以当地高产施氮技术处理(共施N 285 kg/hm2,基肥、蘖肥、促花肥和保花肥各1/4)为对照(CK),研究了机插粳稻产量及其构成因素和氮素吸收、运转及利用效率。【结果】前茬为油菜的稻田土壤含氮量最高,其次为小麦茬,最低的为蚕豆茬。3种轮作模式下,不同穗肥施用量间水稻产量和氮素利用效率差异达到极显著水平。相同氮素用量下,油菜茬口水稻的产量、氮素吸收量和氮肥表观利用率最高,其次是小麦茬口,最低的是蚕豆茬口。3个轮作茬口下,两年平均水稻产量均以N 180 kg/hm2处理最高,与CK相比,在施N减少36.84%的情况下,油菜和小麦茬口的稻谷产量基本保持稳定,蚕豆–水稻模式稻谷增产3.94%。但第二年继续同样处理,油菜、小麦和蚕豆茬口的水稻平均产量分别减少1.07、0.30和0.29t/hm2。只施穗肥氮可增加水稻的有效穗,虽然有效穗的增加量略低于对照,但总颖花量与对照差异不显著。油菜–水稻模式中穗肥用量为N 180 kg/hm2的处理氮肥农学利用率最高。【结论】在水旱轮作系统中,油菜茬口残留的肥力要高于小麦和蚕豆茬口。小麦–水稻和蚕豆–水稻轮作,两年内水稻可不施基肥和分蘖肥,只施N 180kg/hm2作穗肥,按促花肥∶保花肥为6∶4的比例施用,能够实现减肥不减产的目标。而油菜–水稻轮作体系采用此施肥方法,减氮效果明显,但持续减氮栽培可能会大幅降低水稻产量。

再生稻精确定量栽培技术研究

2010～2011年,在临沧市以再生力强的高产组合宜优673为材料,在头季稻种植采用精确定量栽培技术创造高产的基础上,设置播期、促芽肥用量及施用时期、留桩高度、不同栽培技术的对比试验,探索再生稻精确定量栽培技术。结果表明,采用精确定量栽培技术种植的头季稻和再生稻均比当地高产栽培技术增产,两季增产3.21 t/hm2,增22.22%,其中再生稻增产2.16 t/hm2,增132.90%。在云南再生稻头季应在2月20日以前育秧,4月中旬前移栽,8月中旬前收获,再生季于10月中旬收获;再生稻的产量与头季稻的产量相关性达到极显著,要提高再生稻的产量,必须确保头季稻的高产。在云南省再生季的精确定量栽培技术为总氮肥用量195 kg/hm2,在头季稻齐穗后15～20 d和收割后2～3 d两次平均施完,留桩高度30 cm。

云南省立体生态稻区水稻叶龄模式建立

水稻叶龄模式是根据叶龄进程准确诊断各器官生长的进程，确定生长指标，制定生产措施的栽培模武。随着水稻精确定量栽培技术的扩大应用，叶龄模式的重要性日益突现。为了准确诊断云南省立体气候条件下水稻的生长指标，研究了海拔900—2240m稻区的主栽品种的总叶片数（IN）和伸长节间数（sn），不同海拔稻区同一品种的总叶片数和伸长节间数的变化情况，以及同一生态条件下不同品种的总叶片数和伸长节间数差异。结果表明，云南省籼稻品种的总叶片数在16—20叶，伸长节间数在5—6节，粳稻品种总叶片数在11-16叶，伸长节闻数为4—5节。随着海拔的升高，籼稻品种的叶片数增多，而粳稻品种的总叶片数减少；有的品种伸长节间数保持不变，有的减少；同一生态条件下，不同品种的总叶片数差异较小，仅1叶左右。根据N和n的差异，建立了云南立体生态条件下水稻叶龄模式，为精确指导不同生态区水稻生产提供依据。

不同秧龄与多效唑喷施对机插水稻生长特性的影响

在旱育秧方式下研究不同秧龄及喷施多效唑对机插水稻生长和产量的影响,结果表明,旱育机插秧能有效增加秧龄的弹性,随着秧龄的增加,移栽的基本苗和最终的有效穗逐渐减少,群体茎蘖动态和各时期的叶面积指数差异不显著;秧龄为25 d时产量最高,超过25 d产量逐渐降低;一叶一心时喷施多效唑能在30 d秧龄内有效抑制秧苗的生长,在相同秧龄条件下,喷施多效唑与不喷施多效唑处理间的产量差异不显著。

不同生态稻作区氮肥增产效应及其利用率

在4个典型生态粳稻区,以广适性的5个品种为材料,研究氮肥对不同稻区产量影响,并分析氮肥利用率及其不同稻区施氮效果的差异。结果表明：氮肥施用显著提高不同稻区产量,施氮增产率及其贡献率大小顺序为温暖粳稻区〉寒冷粳稻区〉籼粳交错区〉冷凉粳稻区,寒冷粳稻区产量提高主要是有效穗数和千粒重的增加,而其它3个稻区产量的提高主要是有效穗数和每穗粒数的增加所致。生产等量的稻谷氮肥需要量的大小顺序为寒冷粳稻区〉冷凉粳稻区〉籼粳交错区〉温暖粳稻区。不同稻区对氮肥的利用效率存在差异,氮肥农学利用率大小顺序为温暖粳稻区〉籼粳交错区〉冷凉粳稻区〉寒冷粳稻区,氮肥吸收利用率大小顺序为籼粳交错区〉温暖粳稻区〉冷凉粳稻区〉寒冷粳稻区,4个稻作区的土壤氮素贡献率在61.10%~66.09%之间,说明各稻作区吸收的氮肥主要来自土壤,通过培肥地力,维持较高的地力水平对稻谷的超高产、高效具有重要意义。

播种量与秧龄对机插水稻秧苗素质的影响

在旱育秧方式下,研究了不同播种量和不同秧龄对秧苗素质的影响。结果表明,秧龄在25 d以内,不同播种量之间的秧苗素质差异不大;秧龄超过25 d,播种量为70 g/盘的处理秧苗素质要好于其他播种量处理。

不同施肥方式对不同密度下直播稻的产量及群体光合物质生产的影响

以常规粳稻品种云粳41为试验材料,采用两因素裂区设计,研究不同密度下水稻一次性施用控释肥和分次施用尿素对直播稻产量及其构成因素、群体光合物质生产的影响,并探讨了不同施肥方式对不同密度下直播稻的产量性状和产量之间的相关性。结果表明:(1)不同施肥方式下,密度相同时,分次施肥的处理比控释肥一次性基施的处理和不施肥对照增产,产量随着施氮量的增加而增加,分次施肥处理的产量显著高于控释肥一次性基施的处理;在相同氮肥条件下,直播稻产量随着直播密度的增加而降低,以基本苗2万/667 m^2的处理产量最高,6万/667 m^2的处理产量居中,10万/667 m^2的处理产量最低。(2)在施用控释肥的处理中,密度相同时,增加施氮量能够显著提高直播稻的有效穗数和每穗颖花数;施氮量相同时,单位面积有效穗数随密度的增加而提高,每穗颖花数刚好相反。单位面积颖花量和实际产量之间呈极显著正相关关系。在形成适宜穗数的基础上提高每穗颖花量,从而增加单位面积的颖花量是提高直播稻产量的主要途径。(3)当密度相同时,抽穗至成熟期总干物质积累量、群体生长率、群体叶面积和总颖花数都随着施氮量的增加而提高。本试验中,以精确定量栽培技术为核心的分次施肥A1RPQ4处理的群体结构优于其他处理,群体茎蘖消长动态最为平稳,抽穗期至成熟期的总干物质积累量、颖花/叶比和粒质量/叶比最大,产量最高,达到875.14 kg/667 m^2。

植物的次生生长及其分子调控

植物的次生生长是一重要的生命活动,特别是植物次生木质部的形成对人类生产和生活具有重大意义。次生生长包括维管组织形成、次生细胞壁形成、木质化、PCD以及心材形成等过程。生长素和多个转录因子家族如MYB、NAC、AP2/EREBP、homeobox、MADS等参与了这一过程的调控,利用分子生物学手段特别是基因组学方法,人们已分离到生长素信号途径基因以及转录因子家族中的相关调控基因。文章介绍了植物次生生长的活动过程,并论述了次生生长过程中调控基因的研究情况。

控释肥用量对水稻干物质积累和产量的影响

本文研究了不同控释肥用量对水稻干物质积累及产量的影响。试验结果表明,随着控释肥用量的增加,水稻抽穗后干物质积累量和产量先增加后降低;参试籼稻在控释肥用量为600 kg/hm2时获得最高产,为12.20 t/hm2,比不施肥处理增产5.89 t/hm2,差异显著,其抽穗后干物质最大积累量为595.36 g/m2,肥料最大贡献率为48.23%;参试粳稻在控释肥施用量为750 kg/hm2时获得最高产,为9.33 t/hm2,比不施肥处理增产2.33 t/hm2,差异显著,其抽穗后干物质最大积累量为566.62 g/m2,肥料最大贡献率为25.00%;籼稻控释肥用量超过600 kg/hm2,粳稻控释肥用量超过750 kg/hm2,均不利于其后期干物质的积累和产量的提高。