花期短时高温对不同品种水稻颖花开放动态及产量的影响

以耐热型水稻品种N22和热敏型水稻品种YR343为材料,进行盆栽试验。从抽穗扬花当天开始,利用人工气候室进行高温处理,以32℃/25℃(昼/夜)为对照,设置38℃/30℃为高温处理,连续处理7d。分别于处理第1、3、5、7天取样,研究花期不同天数高温胁迫对水稻颖花开放动态、颖花生理特性及产量的影响。结果表明:(1)高温胁迫后水稻产量和结实率均呈降低趋势,其降幅与高温持续时间有关。高温处理7d时,品种N22的产量与结实率分别降低49.1%和37.4%,YR343分别降低85.1%和65.3%。(2)高温胁迫后,水稻的花药开裂率和花粉活性均出现不同程度降低,且高温持续时间越长,降幅越大。(3)高温胁迫后水稻的总颖花开放量显著降低,其中,N22与YR343分别降低33.3%和65.5%。花期高温还改变了水稻开花峰值和峰值出现时间,与常温相比,高温下N22的开花高峰提前1h出现,峰值比例下降0.5%,YR343峰值出现时间无变化,但峰值比例降低2.8%,高温胁迫下YR343出现了花期缩短的现象。(4)高温胁迫下,水稻颖花可溶性蛋白、可溶性糖及脯氨酸含量总体呈下降趋势;丙二醛及过氧化氢含量呈上升趋势;抗氧化酶活性呈先升后降趋势。综上所述,结实率的降低是导致水稻减产的主要原因。花期高温主要通过改变水稻颖花开放动态及其生理特性,降低花药开裂率和花粉活性,从而降低结实率,导致水稻减产。

长江中下游地区不同穗型中籼杂交稻高产群体农艺特征

探明长江中下游地区不同穗型中籼杂交稻产量成因及高产品种群体共性特征。以120个中籼杂交稻为材料,于2019—2020年在安徽舒城农科所开展品种评比试验,并根据每穗粒数排序将供试品种均分为大穗型(193~270)、中穗型(167~191)和小穗型(108~166)3类,比较不同穗型中籼杂交稻的产量及构成、生育进程、日产量、叶面积指数、生物量和穗型结构的差异。结果表明,各穗型下水稻产量变幅均较大,通过聚类分析可进一步分别分为高产、中产和低产3种类型。高日产量是不同穗型品种高产共性指标,其中大穗型与增加叶面积指数有关,而中、小穗型可能与促进光能转化效率有关。除日产量外,不同穗型品种高产形成极具差异。从产量构成来看,大穗型品种主要依靠有效穗数、每穗粒数和千粒重来增产;中穗型品种为有效穗数和结实率;而小穗型品种为有效穗数、每穗粒数和结实率,这种穗型间的差异与分类方法和大穗型水稻灌浆障碍有关。从物质积累来看,与小穗型高产品种较高的收获指数不同,大、中穗型水稻要依靠生物量增加来提高产量。各穗型下不同产量水平的穗位枝梗分布与穗长均无显著差异。主成分分析发现,大穗型高产品种主要表现为日产量高、生物量大、穗多粒重、叶面积指数高;中穗型高产品种表现为日产量高、穗数多、生物量大;而小穗型高产品种则为日产量高、收获指数大、穗粒兼顾、结实率高。总的来说,大穗型高产品种的共性指标为:日产量107.0 kg hm^(-2)d^(-1)、生物量20.2 t hm^(-2)、有效穗数229.8 m^(-2)、叶面积指数6.1;中穗型高产品种为:日产量95.3 kg hm^(-2)d^(-1)、有效穗数253.9 m^(-2)、生物量19.5 t hm^(-2);小穗型高产品种:日产量79.6 kg hm^(-2)d^(-1)、收获指数61.0%、有效穗数239.0 m^(-2)、结实率84.6%。此外,应该根据品种穗型大小针对性进行高产氮肥管理。

高温胁迫导致水稻颖花败育的机理及其防御措施研究进展

高温胁迫导致的颖花败育已成为水稻减产的主要原因之一。因此,开展高温胁迫导致水稻颖花败育的机理及其防御措施的研究意义重大。本文从高温影响水稻的颖花形成、花粉发育、雌雄蕊结构、开花受精及颖花生理代谢等方面综述了高温胁迫对水稻颖花育性的伤害机理,提出相应的防御措施,包括加强水肥管理、合理喷施外源生长调节剂和选育耐高温品种等,并对未来水稻高温热害的研究方向进行了展望,为开展水稻抗热栽培及合理高温防御措施的选择提供理论依据。

控释氮肥运筹对钵苗摆栽籼粳杂交稻甬优1540产量及氮肥利用的影响

研究籼粳杂交稻钵苗摆栽超高产栽培模式下适宜的控释氮肥运筹。试验于2016—2017年在安徽庐江进行,以当地高产籼粳杂交稻甬优1540为供试品种,设置控释氮肥一次性基施(single basal application of CRNF,BC)、与尿素分蘖肥配施(basal application of CRNF combined with urea top-dressing at the tillering stage,BC+TU)、与尿素穗肥配施(basal application of CRNF combined with urea top-dressing at panicle initiation,BC+PU)三种运筹模式,以尿素分次施肥(conventional high-yield fertilization,SU)和不施氮肥(0N)为对照,研究控释氮肥运筹对钵苗摆栽籼粳杂交稻产量、氮肥吸收利用及相关农艺指标的影响。结果表明,控释氮肥阶段释放基蘖肥:穗肥比例为7∶3,较传统优化氮肥运筹SU(6∶4)整体表现基蘖肥冗余,穗肥不足,因而BC和BC+TU处理显著降低了钵苗摆栽籼粳杂交稻产量和氮肥利用效率。与BC和BC+TU处理相比,BC+PU通过基肥减量和尿素穗肥配施,在保证水稻营养生长期基本氮素供应的同时,显著增加了穗分化至成熟期氮素吸收,促进了穗分化至成熟期光合物质生产能力,在稳定有效穗数和千粒重的同时,显著提高了钵苗摆栽籼粳杂交稻每穗粒数、结实率和产量,很好的匹配了钵苗摆栽籼粳杂交稻全生育期氮素需求。BC+PU两年的产量和氮肥利用率分别为12.2~13.1 t hm^(-2)和43.8%~44.1%,分别较BC显著提高7.4%~9.2%和48.5%~59.9%,较BC+TU显著提高8.0%~11.9%和63.9%~74.5%。另外,BC+PU的产量和氮肥利用率与SU无显著差异,但由于大幅降低了施氮人工成本,最终提高净收益6.5%~12.3%。在籼粳杂交稻钵苗摆栽超高产栽培模式下,采用70%控释氮肥+30%尿素穗肥处理可有效取代常规尿素分次施肥,获得无显著差异的水稻产量和氮肥利用效率,同时进一步提高经济效益。

沿江双季稻北缘区晚稻适宜品种类型及高产群体特征

研究沿江双季稻北缘区晚季籼稻和粳稻产量差异,明确适宜类型品种及高产形成机制。试验于2018—2019年在安徽庐江进行,以当地常规种植的17个籼稻和17个粳稻优质品种(系)为研究对象,比较和分析籼稻和粳稻在产量及构成、物质积累和生育进程方面的差异。结果表明,粳稻与籼稻总体上产量水平相当,但粳稻产量限制因子少,安全齐穗性有优势,具有更高的产量稳产性和生态安全性。高产粳稻主要是通过增加移栽-抽穗期干重来增加总干物质积累,以提高总颖花量和产量。不同穗型粳稻品种生育前中期不同阶段的干物质积累对总颖花量的影响差异较大,其中大穗型(每穗粒数102.3~112.0)和小穗型粳稻(每穗粒数52.0~99.7)干物质优势积累期分别为移栽-穗分化期和穗分化期-抽穗期,与总颖花量的相关系数达到0.709和0.829。进一步分析发现,大穗型粳稻品种移栽-穗分化期干物质积累受穗分化期分蘖数显著影响,而小穗型粳稻品种穗分化-抽穗期干物质积累由抽穗期分蘖数和单茎干重共同影响。综上所述,本研究认为粳稻是沿江双季稻北缘区适宜的双季晚稻品种类型,高产粳稻群体颖花量为33.8×10^(3)~41.0×10^(3) m^(-2),成熟期干物质积累为15.2~16.6 t hm^(-2),日产量为58.9~64.3 kg hm^(-2) d^(-1)。在品种选择上,高产大穗型粳稻应具有较强的分蘖能力,如嘉58、武育粳6571和常优5号;而小穗型品种则应具有适宜的抽穗期分蘖数和单茎干重,如宁粳7号、武育粳5745和沪香粳151。另外,应针对不同穗型的高产粳稻品种研究其配套的优化栽培技术,以进一步发挥品种产量潜力。

水稻孕穗期干旱-高温交叉胁迫的生理适应机制

【目的】关于干旱和高温对水稻生长影响的研究多限于单一逆境或复合,且水稻对干旱高温交叉逆境响应的机理尚未明确,植物逆境交叉适应性的普遍存在为这一研究提供新的切入点,因此加强水稻干旱高温交叉逆境胁迫效应研究,探讨干旱高温交叉逆境影响水稻生长发育的机制,为水稻耐热抗旱的种质资源选育与抗逆栽培供新的理论依据.【方法】以水稻‘N22’为供试品种,设置水稻孕穗期正常生长(CK)、单一高温胁迫(H)、单一干旱胁迫(D)以及干旱-高温交叉胁迫(DH)的水培盆栽试验,研究孕穗期水稻对干旱-高温交叉胁迫的适应生理机制.【结果】H、D及DH处理下,孕穗期水稻剑叶可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量均显著高于CK;其中DH处理下各含量积累最多,且显著高于H.H、D和DH处理下,抗氧化酶SOD、POD和CAT活性均高于CK;其中DH处理下,各酶活性增加的最多,且显著高于H.不同胁迫处理下,促进型激素ZR、GA和IAA含量均显著低于CK,但DH处理与其他处理相比,下降幅度减少;而抑制型激素ABA和SA,相比CK都显著积累,且DH处理积累最多.H和D处理和CK相比下,水稻花药开裂很少;且DH处理,花药开裂程度比H处理的大.H、D、和DH处理下,水稻穗粒数和结实率均显著低于CK,而DH处理减少的最少,分别为8.5%和4.1%,且DH处理显著高于H处理.【结论】在水稻孕穗期干旱锻炼可提高孕穗期水稻抗高温的能力.

离体饲养下HgCl_(2)影响水稻叶片光合特性及其生理机制研究

HgCl_(2)作为水通道蛋白专用抑制剂,可有效量化水通道蛋白和叶片结构对光合作用的贡献度,对认识提高作物光合作用的潜在途径具有重要意义。然而,有关抑制叶片水通道蛋白的HgCl_(2)浓度和时长尚不清楚。本研究以水稻品种Y两优900和徽两优898为试材,采用HgCl_(2)溶液离体饲养水稻叶片(叶龄余数为2),设置不同处理浓度:0、100、200、300和500μmol L^(-1)及不同处理时间:0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4和4.5 h。研究表明,不同浓度和处理时长对叶片相对含水量无显著影响(P>0.05)。随着浓度增加,叶片SPAD值、净光合速率和气孔导度呈明显降低趋势。与对照相比,浓度为100μmol L^(-1)时长2 h时的净光合速率降低至最低值(62.33%),随着处理时间延长,光合速率趋于稳定。当浓度>100μmol L^(-1)时,随着处理时长增加,净光合速率持续降低,且超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MDA)含量均显著增加(P<0.05),表明浓度>100μmol L^(-1),处理时间较长时,HgCl_(2)溶液能对叶片活体造成伤害。与活体测量相比,叶片净光合速率离体稳定数值降幅约15%~20%,因而离体叶片测量光合速率乘以1.25~1.33的矫正系数,可能较准确反映水稻叶片活体原位测定的光合指标。此外,100μmol L^(-1) HgCl_(2)显著降低水稻叶片水通道蛋白基因表达。这些结果表明,HgCl_(2)高效安全抑制水稻水通道蛋白的最佳组合为100μmol L^(-1)下饲养2 h。

Determining nitrogen status and quantifying nitrogen fertilizer requirement using a critical nitrogen dilution curve for hybrid indica rice under mechanical pot-seedling transplanting pattern

Field experiments of nitrogen(N)treatment at five different application rates(0,75,150,225,and 300 kg ha^(-1))were conducted under pot-seedling mechanical transplanting(PMT)in 2018 and 2019.Two high-quality and high-yielding hybrids of indica rice,Huiliangyou 898 and Y Liangyou 900,were used in this study.The N nutrition index(NNI)and accumulated N deficit(N_(and)),used to assess the N nutrition status in real-time,were calculated for the indica cultivars under PMT with a critical nitrogen concentration(N_(c))dilution model based on shoot dry matter(DM)during the whole rice growth stage.The relationships between NNI and N_(and) with relative yield(RY)were determined,and accurate N application schemes were developed for hybrids indica rice under PMT.The results indicated that high application rate of N-fertilizer significantly increased the concentrations of shoot DM and N in aboveground organs during the observed stages in the two cultivars for two years(P<0.05).The N_(c) dilution model of hybrid indica cultivars was N_(c)=4.02 DM^(-0.42)(R^(2)=0.97)combining the two cultivars under PMT.Root-mean-square error and normalized root-mean-square error of the curve verification were 0.23 and 10.61%,respectively.The NNI and Nand ranged from 0.58 to 1.31 and 109 to–55 kg ha^(-1),respectively,in the two cultivars for all N treatments.NNI showed a linear relationship with Nand during the entire growth stage(0.53<R^(2)<0.99,P<0.01).In addition,NNI showed a linear-plateau relationship with RY(0.73<R<0.92,P<0.01)throughout the observed stages.These results suggest that the models can accurately diagnose the N-nutrition status and support effective N-fertilizer management in real-time for hybrid indica rice under PMT.

机插密度对中籼杂交稻产量和品质的影响及其与冠层光分布的关系

于2017—2018年通过设置机插密度处理开展大田小区试验,以期探明机插中籼杂交稻丰产优质协同形成的适宜密度及冠层光合有效辐射作用机理。结果表明:徽两优898、丰两优香1号和Y两优900等所有参试品种的产量水平在中密度(D19和D21)处理下最高,显著高于高密度(D24和D25)和低密度处理(D17;P<0.05),密度为20.52×104穴·hm^(-2)时可获得最高产量(9.91×103kg·hm^(-2))。中密度高产形成主要得益于较大的群体颖花量、灌浆期更高的日增长速率以及抽穗后较高的冠层光合有效辐射(PAR)截获率和利用率。随着密度增加,3个品种加工品质和外观品质均不同程度变劣,中密度下加工品质和外观品质与低密度差异不显著(P>0.05),而食味值在处理间的差异较小(P>0.05)。冠层顶部20~60 cm的PAR分布量随密度降低明显增加,但机插密度对冠层其他位点的PAR影响不显著(P>0.05)。分析表明,20~60 cm的PAR分布量与加工品质呈显著正线性相关(P<0.05),与外观品质显著负线性相关(P<0.05);仅顶部40~60 cm冠层内PAR分布量与产量呈显著负相关(P<0.05)。由此表明,机插中籼杂交稻优质高产形成的适宜密度为19×104~21×104穴·hm^(-2),其通过提高冠层顶部20~40 cm的PAR分布,同时降低冠层40~60 cm的PAR分布协调优质高产。