不同轮作模式下秸秆还田与氮肥运筹对杂交籼稻产量及米质的影响

探讨不同轮作模式下作物秸秆还田与氮肥运筹对杂交籼稻产量及米质的影响,可为多元化轮作模式下水稻提质丰产增效提供理论基础和实践依据。本研究以杂交籼稻‘F优498’为试材,通过大叶芥菜-水稻、油菜-水稻和小麦-水稻轮作模式下大叶芥菜、油菜、小麦3种前茬作物秸秆还田与不同氮肥运筹(常规施纯氮量为150 kg·hm^-2,4︰4︰2和3︰3︰4两种基肥︰蘖肥︰穗肥比例运筹,及根据前茬作物收获后土壤地力水平和斯坦福方程计算施氮量和基肥∶蘖肥∶穗肥为3︰3︰4的氮肥运筹)处理,研究前茬作物秸秆还田与氮肥优化配施对杂交籼稻产量及米质的影响,并探讨多元化轮作模式下杂交籼稻提质丰产的调控途径。结果表明,3种轮作模式下作物秸秆还田与氮肥运筹对杂交籼稻产量和米质均存在显著或极显著影响,且两因素对产量、垩白粒率、籽粒蛋白质含量等指标均存在极显著的互作效应。大叶芥菜秸秆(G)分别较油菜秸秆(R)和小麦秸秆(W)还田处理增产1.1%~7.8%、10.5%~19.8%,且大叶芥菜-水稻模式相对其他轮作模式能进一步提高整精米率、降低垩白粒率和改善食味品质。3种轮作模式下水稻季施氮处理均显著高于不施氮处理,且均以N2处理(施氮量150 kg·hm^-2,氮肥运筹基肥∶蘖肥∶穗肥为3︰3︰4)产量最高,在此基础上3种轮作模式相对于N2处理分别减少氮肥用量16.7%(N-G处理)、30.0%(N-R处理)和16.7%(N-W处理),产量分别减少2.6%、1.7%和5.8%,其中大叶芥菜-水稻、油菜-水稻轮作模式下水稻减产不显著,且可以显著降低稻米垩白粒率和垩白度、提高食味品质,达到提质稳产节氮的效果。综合产量及稻米品质表现,大叶芥菜-水稻轮作模式下,适当减少氮肥施用量至125kg·hm^-2,氮肥运筹基肥︰蘖肥︰穗肥为3︰3︰4,为本试验最优组合;油菜-水稻和小麦-水稻轮作模式下,氮肥施用量分别为105 kg·hm^-2和150 kg·hm^-2,氮肥运筹基肥︰蘖肥︰穗肥为3︰3︰4为宜。

栽插和秸秆还田方式对水稻氮素吸收利用和产量的影响

【目的】秸秆还田方式影响土壤和肥料中养分的有效性,本研究通过比较不同还田方式下水稻产量、氮素吸收利用的差异,为水稻人工插秧和毯苗机插技术选择适宜的秸秆还田方式提供依据。【方法】本试验于2016-2018年在成都温江四川农业大学水稻研究所试验田进行,以籼型三系杂交稻F优498为试验材料,采用两因素裂区设计,主区为秸秆不还田(S0)、覆盖还田(S1)和翻埋还田(S2) 3种还田方式,副区为人工插秧(HT)和毯苗机插(MT) 2种栽插方式,氮肥用量为N 135 kg/hm^2,按基肥∶蘖肥∶促花肥∶保花肥=3∶3∶2∶2的比例施用。磷肥(过磷酸钙)用量为P2O5 90 kg/hm^2,作基肥一次施入;钾肥(氯化钾)用量为K2O 150 kg/hm^2,施用比例为基肥∶穗肥=7∶3。分别于分蘖盛期、拔节期、齐穗期和成熟期采集茎鞘、叶和穗样品测定干物重和氮含量,计算不同时期氮素积累、转运及氮素利用效率。【结果】秸秆还田方式对人工和机械插秧水稻产量、植株氮素积累及氮素利用具有显著影响。1)与S0相比,S1、S2处理提高了水稻产量,抑制了水稻分蘖盛期氮素积累,促进了拔节期至成熟期各器官及植株氮素积累,提高了植株氮含量,S1效果优于S2,且S1提高了氮素茎鞘转运量(44.1%)、茎鞘转运率(10.2%)、叶片转运量(23.5%)和穗氮增加幅度(21.2%),S2仅提高了氮素茎鞘转运量(24.7%)、茎鞘转运率(6.5%)和穗氮增加幅度(16.7%)。氮肥农学效率和氮素回收率表现为S1> S2,但S1、S2氮素的稻谷生产效率均有所降低。2)分蘖盛期至拔节期,HT处理的水稻各器官氮素积累、各时期植株氮素积累、氮素转运和产量均大于MT处理的,氮素回收率则显著低于MT处理的。秸秆还田方式对不同栽插方式氮素积累和转运的影响程度不一,分蘖盛期HT处理的氮素积累以S2处理最小,MT处理则以S1最小。两种栽插方式下拔节期至成熟期氮素积累和转运量、氮肥农学利用率及吸收利用率均以S1处理最大。【结论】从提高水稻产量和氮素利用率来看,人工插秧和毯苗机插均适宜采用小麦秸秆覆盖还田模式,并以覆盖还田结合人工插秧方式为最佳。

轮作体系下麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量和氮素吸收的影响

为了研究麦/油-稻轮作体系麦/油减量施氮与水稻氮肥运筹对作物产量、氮素吸收和氮肥偏生产力的影响,于2017—2018年开展麦-稻轮作和油-稻轮作的田间试验,在麦/油季设置常规施氮(小麦,N 150 kg·hm^-2;油菜,N 180 kg·hm^-2)、减量施氮(小麦,N 120 kg·hm^-2;油菜,N 150 kg·hm^-2)2个处理,在水稻季N 150 kg·hm^-2用量基础上设置3个运筹M1~M3,基肥、分蘖肥、穗肥的用量比分别为2∶2∶6、3∶3∶4和4∶4∶2。结果表明:在麦-稻轮作体系下,小麦季减量施氮小麦产量、地上部生物量和地上部氮素吸收量分别显著(P<0.05)降低15.36%、14.21%和17.14%,小麦氮肥偏生产力显著(P<0.05)增加5.79%。小麦季常规施肥处理下,M3运筹的水稻产量最高,而减量施氮处理下,M2运筹的水稻产量、地上部氮素吸收量和氮肥偏生产力最高。在油-稻轮作体系下,油菜季减量施氮显著(P<0.05)降低了油菜的产量和地上部氮素吸收量,降幅分别为14.28%和16.76%。无论油菜季减氮与否,M3运筹的水稻产量、地上部生物量和氮肥偏生产力均最高。

油-稻轮作下前茬氮肥投入与稻季氮肥运筹对稻田土壤养分、碳库及作物产量的影响

通过2017-2019年2年大田定位试验,研究了油-稻轮作下前茬氮肥投入量与稻季氮肥运筹对稻田土壤养分、碳库及作物产量的影响。在油菜季设置常规施氮(N 180 kg/hm^2,Nc)、减量施氮(N 150 kg/hm^2,Nr)2个处理,水稻季在N 150 kg/hm^2用量基础上设置3个运筹M1、M2和M3,其基肥、分蘖肥、穗肥配比分别为2∶2∶6、3∶3∶4和4∶4∶2,以不施氮为对照(M0)。结果表明:2年试验结果基本一致,稻田土壤养分含量和碳库年度间表现为2019年略高于2018年,而水稻产量和周年产量则表现为2019年略低于2018年。油菜季减量施氮(Nr)相对于常规施氮(Nc)提高了稻田土壤有机质、速效磷、总有机碳、微生物碳的含量。在油菜季Nc和Nr处理下,稻季M3氮肥运筹下土壤总有机碳含量显著高于M0、M1和M2,而M1和M2处理间差异不显著。相对于油菜Nc,油菜季Nr与稻季M3运筹下的稻田有机质、全氮、速效磷、土壤总有机碳、微生物碳含量和水稻产量2年平均分别增加了16.07%、1.07%、2.29%、4.18%、45.73%和1.45%,作物周年产量下降3.63%,但不显著。从资源高效和环境效益方面综合考虑,油菜季减少氮肥投入30 kg/hm^2,配合稻季M3(基肥∶分蘖肥∶穗肥=4∶4∶2)运筹模式是提高油-稻轮作体系稻田固碳、土壤养分状况和稳定作物产量的较好生产模式。

3种复种模式下秸秆还田对机插杂交籼稻产量形成及品质的影响

【目的】探讨稻田不同复种轮作模式下旱茬作物秸秆还田对机插杂交籼稻产量及品质的影响,可为多元化复种轮作模式下机插稻优质丰产高效生产提供理论和实践依据。【方法】以杂交籼稻‘宜香优2115’和‘晶两优534’为试材,研究麦-稻(T_(2))、油-稻(T_(2))、菜-稻(T_(2))复种轮作下前茬作物秸秆还田对不同机插杂交籼稻品种产量及米质的影响。【结果】3种复种轮作模式下秸秆还田、品种对有效穗数、产量、垩白粒率、垩白度、崩解值、消减值等产量及米质指标均存在显著或极显著影响。相对T_(2)、T_(2)模式,T_(2)模式下稻谷产量分别增加16.26%-18.87%、10.83%-13.60%,垩白粒率分别降低17.77%-26.03%、9.33%-35.26%,垩白度分别降低26.07%-30.73%、11.55%-56.88%,崩解值分别提高3.13%-7.52%、10.35%-11.23%,消减值分别降低9.64%-9.84%、23.48%-24.74%。3种复种轮作模式下,机插晶两优534稻谷产量比宜香优2115显著提高2.57%-27.82%,成穗率显著提高0.12%-11.17%,垩白粒率、垩白度分别显著降低37.95%-77.43%、34.25%-80.80%;崩解值显著降低15.31%-28.79%,消减值显著提高48.30%-65.30%;但机插宜香优2115食味品质外观、口感、食味值分别比晶两优534不同程度的提高1.16%-11.64%、1.73%-9.40%和0.78%-4.74%。T_(2)模式与机插晶两优534相配套最优,能显著提高有效穗数及总颖花数,促进成熟期干物质积累,提高叶片与茎鞘的物质转运量和转运率,降低垩白粒率、垩白度,是提高晶两优534产量改善外观品质的主要原因;且此模式下机插宜香优2115能显著提高峰值黏度、崩解值、口感和食味值,显著降低消减值,从而大幅改善稻米食味品质。【结论】相对菜-稻、麦-稻模式,油-稻模式均有利于提高不同机插杂交籼稻品种有效穗数,促进成熟期干物质积累,降低垩白粒率和垩白度,从而进一步提高产量,改善稻米外观品质;不同的机插品种特征特性差异显著,就机插稻谷产量而言推荐晶两优534,而机插食味品质宜选用宜香优2115。

稻米中降低血糖血脂以及抗氧化功能的活性成分分析

【目的】通过研究不同颜色稻米的生理功能效应,分析其具有生理功能效应的活性成分,从而为保健功能稻米品种选育提供理论依据。【方法】采用凯氏定氮法测总蛋白含量,蒽酮比色法测总淀粉含量,Megazyme试剂盒测抗性淀粉含量,福林酚法测总的多酚含量,NaNO_(2)-Al(NO)_(3)比色法测类黄酮含量,ORAC法进行体外抗氧化活性检测,通过昆明小鼠进行体内血糖血脂效应研究。【结果】试验采用的3种不同颜色稻米材料分别是白米(蜀恢527)、红米(红香糯)和黑米(黑香糯)。蛋白、淀粉和抗性淀粉检测结果表明3个不同颜色的水稻品种的总蛋白含量、总的淀粉和抗性淀粉含量无显著差异;总的多酚含量结果表明,红米品种中的多酚含量最高(12.6 mg/g),其次是黑米(8.0 mg/g),白米含量最低(5.6 mg/g);在3个不同颜色水稻品种中的类黄酮含量的变化趋势与多酚一致。体外抗氧化活性结果表明,红米红香糯的氧化自由基吸收能力最高为363μmol Trolox/g,其次是黑米黑香糯为219μmol Trolox/g,最低的是白米蜀恢527,仅107μmol Trolox/g;体内降糖和降脂活性研究表明,红米红香糯提取物表现出降糖趋势,但是降脂效应确在黑米黑香糯组呈现;更进一步的体内SOD活性研究表明,红米红香糯组小鼠表现最强活性,达到556.65 U/mg。【结论】红米红香糯和黑米黑香糯富含丰富的多酚和类黄酮,白米蜀恢527含量最低,因此红米和黑米具有强的生理功能,尤其是红米红香糯。

辣木螺旋藻复合营养片剂的配方及生产工艺优化

利用辣木叶和螺旋藻这两种营养元素有互补关系的天然食品原料,制备一种营养更全面、比例更均衡的天然营养补充片剂。在研究辣木叶与螺旋藻营养物质组成的基础上,确定辣木叶和螺旋藻的原料配比,并选用微晶纤维素、羧甲基纤维素钠、硬脂酸镁为赋形剂,通过单因素和正交试验,筛选出片剂制备的最佳配方,采用粉末直接压片工艺,制备辣木螺旋藻复合营养片剂。原料的最佳配比为辣木叶粉：螺旋藻粉为7︰3,片剂的最佳配方为原料88.5%,微晶纤维素8.0%、羧基纤维素钠2.0%、硬脂酸镁1.5%,最佳工艺参数为原料粉碎粒度200~300目,含水量7%,制片压力40 k N。通过配方和工艺优化,能制备营养更全面更均衡的辣木螺旋藻营养片剂,其片形外观、片重差异、硬度、脆碎度、崩解时限等指标都达到了相应的质量要求。

青菜/油菜茬口下水稻栽植方式对温光资源利用和产量的影响

轻简化栽培和优质稻是当前我国水稻生产的主要方向,气象因子是对水稻生长发育和产量形成影响最大的环境因素,但在不同轻简化栽植方式下水稻产量与其田间小气候的关系鲜有研究。为探究西南地区不同前作下杂交稻各生育阶段温、光和水等气候因子与水稻产量形成的关系,在2019-2020年,以杂交籼稻‘宜香优2115’为试验材料,采用两因素裂区设计,主区为青菜和油菜2种前作,副区为机直播、毯苗机插和人工移栽3种栽植方式,研究杂交稻产量对气候因子的响应及水稻植株对温光资源的利用。结果表明:与油菜-水稻模式相比,青菜-水稻模式下杂交稻积温生产效率和降水生产效率显著提高,进而提高了有效穗数、结实率和千粒重,2年产量分别提高了12.7%和8.3%。与人工移栽相比,机插稻提高了单位面积有效穗数、全生育期光能生产效率、积温生产效率、籽粒光能利用效率和降水生产效率,2年平均产量提高了4.6%;而机直播全生育期降水生产效率、光能生产效率、积温生产效率、籽粒光能利用效率、每穗粒数和千粒重都显著降低,导致2年平均产量下降了8.7%。与2019年相比,2020年机插稻和人工移栽稻在同一茬口下提前一个月播种造成花后生育期缩短、气温降低和降雨量增多,导致有效积温和光辐射量大幅减少,积温生产效率、光能生产效率、降水生产效率和籽粒光能利用效率以及每穗粒数、结实率和千粒重均大幅降低,进而导致产量严重降低。用偏最小二乘法回归分析建立的气象因子产量预报方程标准化回归系数显示,水稻产量与阶段生育期或全生育期内有效积温和总辐射量呈正相关关系,与全生育期内降水量呈显著负相关关系。综上,青菜-水稻模式下机插秧与西南地区稻季光温资源匹配度最高,更有利于温光资源的充分利用和获得高产,但不宜过早播种或移栽。