一种基于深度学习的水稻种子分类方法

水稻是一种重要的粮食作物,其种子质量特别是纯度直接影响着水稻的产量和品质。传统的种子分类方法主要依靠人工视觉,效率低、误差率高。为了提高水稻种子分类的准确性和效率,建立了一种基于深度学习的水稻种子分类方法。本研究自行拍摄并构建了5个不同水稻品种含有80000张水稻种子图片数据集,首先利用卷积神经网络(CNN)从水稻种子图像中提取特征,然后利用自建RiceFastNet模型对提取的特征分类。结果表明,该方法在识别外观相似度较高的不同品种水稻种子时,分类准确率超过96%,优于传统的种子分类方法。本研究提出的新方法在提高水稻种子检测准确率方面具有潜力和优势。

不同外源物质及喷施时期对滩涂水稻穗部性状、产量及品质的影响

以南粳5055为供试品种,于2021年在江苏滩涂地区(土壤盐分1.11~1.26 g/kg)开展田间试验,研究不同外源物质及喷施时期(2次:分蘖期、孕穗期和3次:分蘖期、孕穗期、灌浆期)对滩涂水稻穗部性状及产量、品质的影响。试验设置7个处理,即喷施清水(CK)、禾稼春喷施2次(L1-2)、碧护喷施2次(L2-2)、萘乙酸喷施2次(L3-2)、禾稼春喷施3次(L1-3)、碧护喷施3次(L2-3)和萘乙酸喷施3次(L3-3)。结果表明,喷施外源物质具有提高水稻产量的效果,与CK相比,L2-2、L2-3、L3-2和L3-3分别显著提高产量17.69%、17.80%、11.62%和13.42%,L1-2和L1-3则分别提高产量6.66%和7.09%,但差异不显著;喷施外源物质对稻米品质影响不大。喷施外源物质对水稻有效穗数和结实率均没有明显影响,但显著增加实粒数;L1-2、L2-2、L1-3和L3-3处理显著增加每穗粒数,L2-2和L2-3处理显著增加千粒重。喷施外源物质对水稻一次枝梗的枝梗数、总粒数、实粒数和结实率没有显著影响,而对二次枝梗的枝梗数、总粒数、实粒数及结实率均有不同程度的增加效果,且二次枝梗对每穗粒数的贡献率普遍提高。对同一种外源物质而言,喷施2次和喷施3次对水稻产量、穗部性状的影响没有显著差异。碧护喷施处理提高水稻产量主要是由每穗粒数、每穗实粒数和千粒重提高引起的,萘乙酸喷施处理提高水稻产量主要是每穗粒数、每穗实粒数提高引起的,而每穗粒数的提高主要与二次枝梗数及二次枝梗的总粒数和实粒数增加有关。因此,今后在滩涂地区种植水稻,可通过在分蘖期和孕穗期喷施外源叶面肥或植物生长调节剂来改善穗粒结构特别是二次枝梗性状,达到增产增收的目的。

单季稻开花结实期高温热害特征及防控对策

近年,长江流域稻区单季稻开花结实期高温频发重发。本文分析了高温年水稻开花结实期高温热害特征及高温对结实率的影响。高温年日最高温度高,持续时间延长;高温年7月上旬至8月上旬日最高温度较常温年高4.3℃~4.8℃;水稻开花结实期遇到高温热害结实率下降28.2~43.4个百分点;品种间耐高温热害特性差异较大。根据开花结实期高温热害特征及高温引起结实率下降的特点,提出高温预警及播期调整、耐热品种选择、高温期间田间灌水、喷施生长调节物质等开花结实期高温热害防控对策。

不同腐熟剂对麦秸腐解率与稻田水环境的影响

为探明麦秸还田条件下施用腐熟剂对秸秆腐解效果、稻田水环境风险的影响,选用4种腐熟剂(标识为DA1、DA2、DA3和DA4)进行水稻季麦秸腐解试验。结果表明,施用4种腐熟剂均加快还田后4周内秸秆腐解速度,其中,还田后2周为麦秸快速腐解期,且腐熟剂DA3和DA4促进麦秸腐解的效果更佳,腐解率达36.5%~37.4%,较麦秸还田无腐熟剂处理(CFS)增加了5.1~6.0个百分点。与CFS处理相比,4种腐熟剂处理提高了麦秸还田后3周内田面水化学需氧量(COD)及氮磷含量,增加了水稻生长初期的水环境风险。其中,DA2、DA3和DA4这3种腐熟剂处理后3周内田面水环境风险相对较高,而DA1与CFS处理间水环境风险差异不显著。可见,稻田施用腐熟剂会加速麦秸腐解,同时会增加水稻生长初期的水环境风险,建议南方水网区水稻季谨慎施用腐熟剂。

除草剂不同时期应用对机直播稻田杂草的防除作用

为开发机直播水稻田高效安全的封闭除草剂,采用大田试验,比较了不同时期应用含有乙氧磺隆成分的除草剂对阔叶草和莎草科杂草的防除效果。结果发现,播种时同步喷施五氟·乙氧或混配乙氧磺隆与其他除草剂能够有效抑制机直播稻田阔叶草和莎草科杂草的萌发和生长,且对水稻出苗安全。机直播后10 d或15 d施用对阔叶草防效下降,但播种15 d后撒施0.65%五氟·乙氧控释颗粒剂97.5 g/hm^(2)对杂草防效较好,密度防效达到90%以上。表明采用五氟·乙氧或混配乙氧磺隆与其他除草剂防除机直播稻田阔叶草,越早施药效果越好。但如果因气候条件或其他因素影响错过施药窗口期时,撒施0.65%五氟·乙氧控释颗粒剂97.5 g/hm^(2)或喷施30%氰氟草酯112.5 g/hm^(2)+30%五氟·乙氧90 g/hm^(2)也可以防控绝大部分直播田杂草。

土壤水分含量对旱稻根系和土壤呼吸速率的影响

在池栽条件下比较研究了不同土壤水分含量处理(65%WHC、75%WHC、85%WHC、95%WHC和100%WHC,WHC代表田间最大持水量)对旱稻277土壤呼吸速率及根条数的影响。结果表明,土壤水分含量对旱稻土壤呼吸速率和根条数有显著影响。随着土壤水分含量的提高,土壤呼吸速率显著下降;随着旱稻生育期的推进,除100%WHC处理的土壤呼吸速率减小外,其余水分含量处理的土壤呼吸速率都呈升高趋势;随着土壤水分含量的增加,旱稻根条数逐渐降低,在分蘖前期处理间差异达到显著水平,随着生育期的推进,处理间的差异逐渐减小,且根条数与土壤呼吸速率呈显著正相关关系。土壤呼吸速率日变化在65%WHC、75%WHC和85%WHC处理下表现为逐渐增加后保持稳定,在95%WHC处理下表现为达最大值后逐渐下降,在100%WHC处理下表现为达最大值后略有下降,并一直保持在较低水平。土壤温度日变化在不同土壤水分含量下均呈现先升高再趋于平稳的变化趋势,以75%WHC水分处理下的温度最高,95%WHC和100%WHC水分处理下土壤温度较低。相关分析表明,不同水分含量处理条件下(100%WHC处理除外),土壤呼吸速率与土壤温度呈显著或极显著的二次抛物线关系,根条数与土壤呼吸速率呈显著的正相关关系。

肥密措施对水直播稻苗期杂草发生及产量的影响

为明确水分管理方式、施氮量和用种量对水直播稻生长发育特性、产量和苗期稻田杂草发生的影响,于2021年以卓两优1126为试验材料,采用再裂区试验设计,在湖南省浏阳市开展大田试验。以水分管理方式为主区,施氮量为副区,播种量为再副区。水分管理(播种至3叶1心期)设淹水(W1)和湿润(W2)2个处理;施氮量设0 kg/hm^(2)(N0)、150 kg/hm^(2)(N1)和195 kg/hm^(2)(N2)3个处理;播种量设15.0 kg/hm^(2)(D1)、22.5 kg/hm^(2)(D2)和30.0 kg/hm^(2)(D3)3个处理。结果表明,不同水分管理方式间苗期稻田杂草总数差异极显著,而不同施氮量和用种量处理间杂草总数差异不显著。W1处理水稻平均产量为8.5 t/hm^(2),显著高于W2处理;N1和N2处理间水稻平均产量差异不显著,但均显著高于N0处理;水稻产量随着用种量的增加而增加,但不同用种量处理间差异不显著。综上,水稻淹水直播条件下,施氮量为150 kg/hm^(2),播种量为15.0 kg/hm^(2),并于3叶1心期除草1次,可在减少除草剂用量的同时实现水稻增产。

苗期不同叶龄喷施多效唑对优质籼稻倒伏性状的影响

以优质晚籼稻‘泰优553’和‘玉针香’为材料,在水稻秧苗的1叶1心期和2叶1心期进行多效唑处理(15%多效唑1500 g兑水750 kg),以喷施清水为对照(CK),在水稻成熟期测定水稻的农艺性状与产量、茎秆的物理性状、力学和抗倒伏特性,并分析植株抗倒伏特性与主茎性状的相关性。结果表明:2个时期喷施多效唑均显著增加‘泰优553’的产量,而对‘玉针香’的增产效果不显著,其中1叶1心期和2叶1心期处理下‘泰优553’的产量较对照处理分别增加了20.63%和15.29%;2个时期喷施多效唑均可降低2个水稻品种成熟期的株高,缩短其节间长度,增加节间粗度和茎壁厚度,从而提高节间充实度和折断弯矩,提高水稻抗倒伏能力;在2叶1心期喷施多效唑较1叶1心期喷施更能提高‘玉针香’的抗倒伏能力,其中2叶1心期处理下‘玉针香’茎秆抗倒指数较对照显著增加了36.46%,而1叶1心期处理下‘玉针香’茎秆抗倒指数较对照处理差异不显著;多效唑对‘玉针香’的抗倒伏参数的影响大于‘泰优553’。总之,苗期合理喷施多效唑能够提高水稻产量和成熟期的抗倒伏能力,但不同品种的长效效果可能不一样。

高温胁迫对水稻籽粒灌浆与稻米品质影响及其机理研究进展

高温胁迫是影响水稻产量和品质形成的主要环境因素之一。本文概述了高温胁迫对水稻籽粒灌浆和稻米品质形成的影响,并从同化物的积累与转运、碳氮代谢关键酶活性、内源激素以及分子机理等方面综述了其生物学机制;讨论了减轻水稻高温危害的关键技术措施和水稻响应高温胁迫机制的重点研究方向,为水稻抗高温育种和栽培提供一定的理论依据。

水稻叶片喷施阻镉剂对产量和镉吸收的影响

镉(Cd)是一种危害粮食安全的重金属元素。为了降低水稻籽粒Cd含量,阻止水稻吸收和转运Cd具有重要意义。本文以华南地区种植面积最大的优质籼稻品种美香占2号为试验材料,设置健康土壤+清水喷施(T1)、镉污染土壤+清水喷施(T2)、镉污染土壤+喷施低浓度(800倍液)阻镉剂(T3)、镉污染土壤+喷施高浓度(300倍液)阻镉剂(T4)共4个处理,探讨喷施不同浓度阻镉剂对水稻产量、光合作用和Cd吸收的影响。结果表明,喷施阻镉剂能够显著增加水稻籽粒质量和生物量,与T2处理相比,T3和T4处理的籽粒质量分别增加81.70%和48.57%,生物量分别增加53.14%和24.32%。与T2处理相比,T3处理的净光合速率、气孔导度、胞间CO_(2)浓度和蒸腾速率分别增加9.72%、42.76%、7.30%和17.05%,但T4处理稍有减少,差异不显著。T3处理各部位的Cd吸收量与T2处理相比均无显著差异,其中实粒Cd含量降低33.11%,但籽粒Cd在总Cd吸收量中的占比显著降低31.77%。表明水稻叶面喷施适量阻隔剂能促进光合作用,增加生物量,减少Cd向籽粒转运,增加产量,其中以叶面喷施低浓度阻隔剂(800倍液)效果更好。

不同肥密措施对南疆水稻抗倒伏及干物质生产特性和产量的影响

以新稻36号为材料,在南疆地区进行了以氮肥水平(N)作为主区、栽插密度(D)作为副区的田间裂区试验。结果表明,随施氮量增加,第1节间长度、第2节间长度、弯曲力矩、株高和重心高度显著增加,抗折力则先增后降以N2处理(纯N 240 kg/hm^(2))最高;合理密植能够控制个体发育,降低节间长度、弯曲力矩、株高与重心高度;茎秆倒伏指数由上述因素共同影响,施氮量240 kg/hm^(2)、栽插密度20.83~27.78万丛/hm^(2)的处理抗倒伏性较优。花后干物质积累量对籽粒贡献占比为51.69%~76.14%,是籽粒干物质积累量的主要来源,适当增施氮肥能够提高花后干物质积累量与积累率;过量施肥则会使干物质在花前的积累量增大,多用于营养器官生长,不利于向籽粒转运。适度密植有利于提高花后干物质积累量,D4处理(27.78万丛/hm^(2))较其他处理提高18.06%~30.22%,同时也促进了干物质向籽粒的转运。综合来看,施氮量240 kg/hm^(2)、栽插密度27.78万丛/hm^(2)时能显著改善水稻地上部分干物质的比例及干物质分配,且未发生倒伏,有利于产量提高。

施用硒内源调控剂对水稻吸收硒、镉和砷的影响

为探讨不同硒内源调控剂对水稻吸收硒(Se)、镉(Cd)、砷(As)及土壤中Se、Cd、As形态的影响,将多种复合调理剂添加到富硒土壤中开展盆栽试验。结果表明,施用1%或2%蒙脱复合调理剂(MT)均可获得水稻增Se降Cd的效果,2%添加量效果更佳;在高硒土(土壤Se含量1.99 mg/kg)条件下,添加钙镁磷肥+磷矿粉+活性硅(GLG)可获得水稻Se过量减毒和同时降As的双重效果;在中硒土(土壤Se含量0.83 mg/kg)条件下,添加钙镁磷肥+骨粉+活性硅(GGG),水稻的增Se降As效果最佳;而在低硒土壤(土壤Se含量0.46~0.47 mg/kg)条件下,添加钙镁磷肥+生物炭+有机菌肥+活性硅(GTJG)和添加钙镁磷肥+石灰+活性硅的增Se降As效果较好。研究表明,施加适量Se内源调控剂可实现水稻增Se、降Cd和As,同时减毒的效果。

浙江省新垦耕地土壤培肥和覆膜节水栽培对土壤肥力和水稻产量的影响

新垦耕地存在土壤肥力差、生产力低等突出问题。本研究通过多年多点田间试验,探究了适宜浙江省新垦耕地改造的水稻高产栽培技术。结果表明,受新垦农田肥力影响,参加水稻品种筛选试验的8个品种中,旱优73较适合在新垦耕地种植,产量较高;在新垦耕地施用有机物料可以有效提升土壤地力水平,增加水稻产量;在新垦农田采用覆膜节水栽培并施用有机物料明显提升水稻产量,其中,覆膜+施用巴贝蚕沙(11.25 t/hm2)处理下,旱优73的产量比不施肥+不覆膜处理显著增加36.76%。可见,在新垦耕地上种植水稻,通过施用有机物料培肥和覆膜节水栽培,能达到提高土壤肥力和水稻产量的目的。

丰田1A所配杂交稻组合特点及新组合丰田优1999的选育与应用

针对华南稻区杂交稻高产难优质、抗性不强的问题,通过创制高配合力优质亲本,育成了粒型细长、品质优、食味好的不育系丰田1A。截至2021年底,用丰田1A配组育成14个弱感光型优质杂交稻组合,其中13个组合品质达部标优质3级及以上标准,1个组合被认定为绿色超级稻,较好实现了杂交稻高产、优质、抗性的协调提升。丰田优1999是利用丰田1A与恢复系R1999配组育成的优质弱感光型杂交稻新组合,2019年通过广西农作物品种审定委员会审定,同年通过广东省引种备案,目前已成为弱感光型杂交稻的当家组合之一。

长期秸秆还田对水稻产量与田面水环境的影响

基于11年定位试验,研究长期秸秆还田(CFS)对田面水的化学需氧量(COD)、氮(N)、磷(P)等水环境风险指标变化规律及对水稻产量的影响。结果表明,与CF处理(秸秆不还田)相比,CFS处理水稻减产3.5%,但差异不显著,主要是因为秸秆还田减少了水稻有效穗数。与CF处理相比,CFS处理田面水中总氮(TN)、总磷(TP)含量呈先下降后上升趋势,还田初期田面水中NH_(4)^(+)-N(铵态氮)/TN降低,田面水中COD平均增加69.4%,水环境风险上升。但CFS处理田面水中COD仍低于GB 5084—2021《农田灌溉水质标准》的水田作物灌溉水质要求(COD为150 mg/L)。说明长期秸秆还田降低了还田初期田面水中N、P的水环境风险,但增加了田面水中COD的水环境风险,而对水稻产量影响不显著。

抗ALS抑制剂类除草剂分子标记的开发及应用

杂草严重制约水稻生产,培育具有乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthase,ALS)抑制剂的广谱抗除草剂水稻新品种是应对稻田杂草危害的有效途径之一。本研究鉴定了抗ALS抑制剂类除草剂金粳818与感除草剂日本晴ALS基因的差异位点,开发特异分子标记。对以携带ALS抗性基因型的金粳818、津稻372为亲本的杂交后代进行除草剂喷施和分子标记辅助选择。开发了818ALSF/R、HDALSF/R两对分子标记,可以快速区分纯合显性、杂合、纯合隐性3种基因型,且与除草剂喷施结果一致;选育得到22S9和22S4两份抗除草剂优异水稻种质资源材料。通过对杂交后代分子标记辅助选择可快速筛选出具有ALS除草剂抗性基因的种质资源材料,提高了在抗ALS抑制剂类除草剂水稻种质中的筛选效率。

秸秆还田与深施氮肥对水稻叶片生理特征、氮素利用及产量的影响

以常规粳稻徐稻10号和新丰7号为材料,设置“深施氮肥+秸秆还田”(DS)、“土壤表层施氮+秸秆还田”(OS)、“深施氮肥+秸秆不还田”(DU)和“土壤表层施氮+秸秆还田”(OU)4个处理,以“不施氮肥+秸秆不还田”作为对照(CK),探索秸秆还田和深施氮肥对水稻剑叶生理特征、籽粒产量及氮肥利用效率的影响。结果表明,与CK相比,DS、OS、DU、OU处理均在一定程度上提高了抽穗期剑叶的净光合速率(Pn)和PSII有效量子效率(Eq),同时提高了水稻干物质累积量和氮素累积量,其中均以DS处理效果最佳;与OU处理相比,抽穗期DS处理的剑叶氮代谢相关酶活性(GS、GOGAT、NR、GDH)显著增加;徐稻10号和新丰7号的籽粒产量DS处理比OU处理分别显著提高46.78%和45.65%。此外,DS处理的氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮吸收效率以及氮收获指数在施氮处理中亦最高。以上结果表明,深施氮肥结合秸秆还田是提高河南地区水稻产量、氮肥利用效率的可行措施。

20%环丙氟虫胺悬浮剂飞防早稻二化螟技术要素探析

为探析20%环丙氟虫胺悬浮剂飞防早稻二化螟的效果,笔者于2023年选用极飞P100PRO型植保无人机,设定了作业参数,开展了不同单位面积药液用量和商品制剂用量的试验。结果表明,在单位面积喷施额定商品制剂用量的前提下,对二化螟的防效并不随着药液用量的增加而提高,最佳药液用量为39.00 L/hm2;在单位面积喷施额定药液用量的前提下,对二化螟的防效随着单位面积商品制剂用量的增加而上升,其单位面积最优商品制剂用量为378.69 mL/hm2,施用1次后的持效期在15 d左右。

灌浆期低温弱光对水稻产量和品质的影响

以软米粳稻南粳9108和常规粳稻淮稻5号为供试材料,通过不同播期和穗后遮光方式,设置轻低温、轻低温+弱光、低温和低温+弱光4种处理,以Ⅰ期播种并未进行遮光的处理为对照(CK),研究灌浆期低温弱光对水稻产量和品质的影响。结果表明,与CK相比,灌浆期低温弱光4个处理产量均显著降低;灌浆期轻低温和低温处理稻米加工品质和外观品质有所改善,而轻低温+弱光和低温+弱光处理则降低了稻米加工品质、外观品质和食味品质。

施用不同石灰类物质对双季优质稻产量和品质的影响

南方双季稻区土壤酸化日益严重,已经成为制约水稻产量提升的主要因素之一。大量研究表明,施用石灰可以改良土壤酸化和提高水稻产量,但目前关于石灰施用对当地稻米品质的影响研究较少,且不同石灰类物质的施用效果是否存在差异还不是很清楚。于2021年在江西省典型酸性双季稻田上开展田间试验,旨在明确施用不同石灰类物质(氧化钙、氢氧化钙、碳酸钙)对优质稻(早稻为柒两优2012、晚稻为美香占2号)产量和米质的影响。结果表明,不同石灰类物质间的施用效果无显著差异,且施用石灰类物质对早稻产量、品质和氮素吸收亦无显著影响。但与不施石灰对照相比,施用氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙处理的晚稻显著增产11.3%、17.3%和17.6%,氮素吸收显著增加16.6%、17.1%和13.5%,精米率和整精米率分别显著提高1.3%~2.1%和6.1%~6.3%,直链淀粉含量显著下降4.7%~4.8%。与不施石灰对照相比,施用氧化钙、氢氧化钙和碳酸钙处理的早季稻田土壤pH值分别显著提升0.52、0.42和0.50个单位,晚季稻田土壤pH分别显著提升0.41、0.57和0.48个单位。可见,在酸性双季稻田上施用石灰类物质,在改良土壤酸化的同时改善了晚稻的加工和食味品质。