Contrasting Characteristics of Lodging Resistance in Two Super-Rice Hybrids Differing in Harvest Index

The“super rice”breeding program in China has been successful in developing high-yielding hybrids,including few with high harvest index values.However,there is limited information on the relationship between lodging resistance and harvest index,and the mechanisms underlying the relationship in super-rice hybrids.In this study,a two-year field experiment was conducted to compare lodging resistance and its related traits between two superrice hybrids differing in harvest index,i.e.,Guiliangyou 2(G2)with a high harvest index and Y-liangyou 1(Y1)with a typical harvest index of modern high-yielding rice varieties.Results showed that compared to Y1,G2 was lower in plant height due to its lower aboveground N uptake,and its higher stem breaking resistance(i.e.,lower stem breaking index)resulted from a lower stem height at its center of gravity.Consequently,G2 had a higher lodging resistance(i.e.,lower plant lodging index)than Y1.This study suggests that developing super-rice hybrids with high harvest index values is a possible way to achieve both high grain yield and strong lodging resistance in rice.

南粳系列超级稻品种灌浆期光合产物的分配特性

【目的】研究南粳系列超级稻灌浆期光合产物转运和分配及相关基因表达量的变化特性及其与对照品种的差异,总结南粳系列超级稻高产的生理优势,为优质高产粳稻的培育提供理论依据。【方法】采用南粳5718、南粳晶谷、南粳3908和南粳5055为研究对象,以淮稻5号为对照,在孕穗期、开花期以及开花后每隔7 d至成熟期测定剑叶光合速率、地上部干物质分配和转运,以及剑叶和籽粒发育不同时期物质转运相关基因的表达量,统计产量差异。【结果】南粳系列超级稻产量和千粒重高于淮稻5号,其剑叶净光合速率在孕穗期和花后28 d显著高于淮稻5号。在物质转运方面,南粳系列超级稻开花后茎叶干重、叶片输出量、输出率和转运率显著高于淮稻5号,其中南粳5718叶片输出量和输出率最高。南粳5718剑叶中与淀粉降解和糖类代谢相关基因(OsSPS1,OsSUT2,OsGWD1)的表达比其他品种启动早,最高表达量也高于其他品种。籽粒中SWEET基因在灌浆早期的蔗糖转运过程中扮演重要角色,中后期OsPK3、OsSUT1、OsSUT2基因在糖类的运输卸载中发挥重要作用,OsAGPL2和OsDPE1基因在中后期淀粉合成中发挥重要作用,南粳5718、南粳晶谷、南粳3908籽粒中与淀粉合成和糖类运输的相关基因在不同时期的表达量显著高于淮稻5号。【结论】南粳系列超级稻较高的产量在物质转运方面主要有以下特征:茎秆和叶片物质积累量多,穗积累量大,叶片和茎秆物质转运率高;叶片中蔗糖代谢和转运相关基因表达量高,有利于蔗糖在源端的合成、装载和转运;籽粒中蔗糖转运和淀粉合成相关基因表达量高,有利于蔗糖在库端的卸载及籽粒中淀粉的合成。

两种产量水平下超级杂交稻氮素吸收利用特性

探明不同产量水平下超级杂交稻的氮素吸收利用特性,可为我国西南稻区超级杂交稻高产栽培和育种提供理论和实践依据。以2个超级杂交稻品种(‘德优4727’‘泸优727’)和2个高产常规稻品种(‘金农丝苗’‘黄华占’)为材料,于2018—2020年在四川省德阳市(高产点)和泸州市(中产点)两个生态点进行大田和盆栽试验,研究两种产量水平下超级杂交稻氮素吸收、转运及利用效率的差异。结果表明:大田条件下不同生态点间超级杂交稻产量、氮素吸收积累利用特性差异显著。高产点超级杂交稻产量、氮肥偏生产力较中产点分别增加8.3%~23.2%、8.3%~23.1%。高产点超级杂交稻播种(SO)—幼穗分化(PI)、PI—齐穗(HD)阶段氮素吸收量和氮素吸收速率(除2018年幼穗分化—齐穗外)均高于中产点,HD—成熟(MA)阶段仍保持较高的氮素吸收量。高产点超级杂交稻成熟期氮素总吸收量较中产点增加15.6%~33.7%。尽管高产点超级杂交稻氮素收获指数较中产点平均增加4.6%(2018年除外),但成熟期仍有大量氮素滞留在超级杂交稻的秸秆中,造成高产点氮素籽粒生产效率较中产点平均减少11.3%。方差分析表明,盆栽条件下土壤、土壤×地点、土壤×品种互作对超级杂交稻产量、氮素吸收量、氮素籽粒生产效率影响不显著。高产点盆栽超级杂交稻产量、氮素吸收量、氮素籽粒生产效率变化趋势与大田试验相似。高产点SO—PI平均温度高于中产点,HD—MA平均温度低于中产点;高产点SO—PI、PI—HD和HD—MA太阳辐射积累量(除2018年PI-HD外)均高于中产点。相关分析表明,高产点籽粒产量与PI—HD氮素吸收量、氮素收获指数呈显著正相关;氮素籽粒生产效率与SO—PI的氮素吸收量和平均温度呈显著负相关。中产点籽粒产量与氮素籽粒生产效率、总吸氮量呈显著正相关;氮素籽粒生产效率与SO—PI和HD—MA的平均温度呈显著负相关。因此,不同产量水平超级杂交稻产量和氮素吸收利用特性差异主要与不同生育期内的平均温度和太阳辐射有关。

优质超级稻新品种荃优212的选育与应用

荃优212是福建省农业科学院水稻研究所利用自育的优质抗稻瘟病恢复系福恢212与安徽荃银高科种业股份有限公司选育的荃9311A配组育成的中籼杂交稻新品种,米质达部颁一等优质食用稻品种品质标准,2018年通过福建省农作物品种审定,2021年被农业农村部确认为超级稻品种,是目前福建省选育的超级稻品种中首个米质达部颁一等优质食用籼稻品种品质标准的品种,2023年荃优212通过国家农作物品种审定。介绍了恢复系福恢212的选育过程和配制杂交稻荃优212的种植表现。

水稻小粒不育系新组合卓两优1126的高产特征

[目的]挖掘杂交水稻产量潜力,培育超高产品种,既是一道科学难题,也是“藏粮于技”安全战略。本研究旨在解析小粒不育系卓201S配组的杂交稻卓两优1126高产形成规律,为优质高效超级杂交稻培育提供理论支撑。[方法]2022年选用小粒不育系新组合卓两优1126和对照品种超级稻两优培九、Y两优900和湘两优900为试验材料,在湖南省隆回县统一高产栽培,系统比较卓两优1126与其他3个超级杂交稻产量及其产量构成、干物质积累、根系发育和抗倒性,探究小粒不育系新组合卓两优1126高产特征。[结果]卓两优1126产量极显著高于对照,较超级杂交稻第1期代表品种两优培九增产35.07%,较超级杂交稻第4期代表品种Y两优900增产17.84%,较超级杂交稻新代表品种湘两优900增产14.52%。卓两优1126产量的提高主要原因是在保持稳定千粒重和结实率基础上,通过平衡有效穗数与每穗粒数使群体总颖花数显著提升。与对照相比,卓两优1126单茎地上部干质量、根干质量和根冠比均极显著高于对照,表明卓两优1126根系具有显著的生长优势,能够很好地协调植株地下和地上部分的生长,有助于超高产的形成。卓两优1126株高适中,基部3节间总长和穗下节间长度都极显著高于对照,但基部第2节间的弯曲力矩和抗折力与湘两优900的差异未达到显著水平,卓两优1126在增加株高的同时保持了较强的抗倒性。卓两优1126耐低氮,稻米品质综合评级为部标优质2级,极端高温下较对照Y两优1928增产5.53%。[结论]卓两优1126在保持稳定的千粒重和结实率基础上,通过平衡有效穗数与每穗粒数使群体总颖花数显著提升,从而实现超高产。卓两优1126亲本间粒型存在显著差异,可以实现父母本混播混收的全程机械化制种,降低种子生产成本。另外,小粒型不育系千粒重仅为常规不育系的1/2,在制种产量保持不变的前提下,单位制种面积的杂交稻种子粒数比普通不育系多1倍,大幅降低杂交稻的用种成本。因此,以卓两优1126为代表的“小粒种高产稻”模式,能为解决杂交水稻当前困境提供新思路,是新的发展方向。

调亏-增氧灌溉对超级稻根系生长的影响

为提高农田灌溉用水利用效率,明确调亏-增氧灌溉对超级稻根系形态特征、生理特性、植株农艺性状及产量的影响,以超级稻中早39作为盆栽试验对象,设置灌溉增氧水0~30 mm、调亏灌溉土壤体积饱和含水率的百分比60%~80%和80%~100%3种调亏组合,测定分蘖中期、分蘖后期、拔节孕穗期的株高、有效穗数、植株干重、总根长、根表面积、根平均直径、总根尖数、根系活力和根系丙二醛(MDA)含量指标。结果表明:(1)调亏-增氧灌溉可提升超级稻根系活力,延缓分蘖后期、拔节孕穗期根系活力的减弱,有效降低超级稻根系MDA含量;(2)调亏-增氧灌溉有利于超级稻有效穗数的增加和植株干重的积累;(3)调亏-增氧灌溉对超级稻根表面积、总根长、根平均直径、总根尖数有明显提高。总之,调亏-增氧灌溉对超级稻根系生长影响显著,促进水资源利用效率,促进水稻产量形成。

超级稻南粳3908在太湖农区毯苗机插种植表现及绿色高产高效栽培技术

以超级稻南粳3908为供试品种,在毯苗机插方式下,从品种特性、茎蘖动态、产量和品质等4个方面对其在太湖农区的种植表现进行了系统分析,提出了南粳3908在太湖农区毯苗机插绿色高产高效栽培技术,以期为全市稻米产业化开发提供支撑,也为广大稻农增收增效提供保障。

超级稻定量供种预测模型研究

针对定量供种装置工作时易发生堵种、供种不均匀等现象,以秀优5号超级稻为研究对象,进行供种理论及供种量预测研究。以Python为算法构架,应用BP神经网络、决策树以及XGboost算法模型对振动式水稻播种装置进行性能预测。为验证模型的有效性,结合测试集后14次数据,以决定系数R2和相对误差为评价指标,检验各模型的预测精度,对比分析得出最优供种量预测模型。结果表明:BP神经网络模型的R^(2)为0.87,相对误差为18%,决策树模型的R^(2)为0.91,相对误差为11%,XGboost模型的R^(2)为0.95,相对误差为5%,较其他两种模型相比,XGboost模型预测供种量,拟合程度更高,预测效果更显著,可为定量供种器确定工作参数提供依据,以利于生产者科学决策。

腔道式水稻排种器漏播检测系统设计与试验

针对腔道式杂交稻精少量穴直播排种器排种时易出现漏播空穴的问题,基于腔道式排种原理,采用组合脉冲方式,设计了腔道光幕扫描式排种漏播检测方法及配套系统,阐述了组合脉冲的构建方法,建立了稻种在腔道检测区运动的动力学模型,明确了腔道检测区的关键结构参数,开展了排种器不同转速、变转速及不同振动工况下漏播检测系统的性能试验。转速适应性试验结果表明,排种器不同转速及变转速下的检测误差不高于0.80%;振动适应性试验结果表明,中高频振动工况对检测系统的检测性能基本无影响,而振幅相对较大的低频振动工况下,检测误差稍有增大,但不高于1.20%。田间试验结果表明,检测系统对播种机不同作业速度的播种工况均具有较好的适应性,检测误差均不高于2.13%。

施氮量对四川省同纬度不同海拔地区超级杂交稻产量及氮肥利用率的影响

为探明施氮量对四川省同纬度不同海拔地区超级杂交稻产量形成及氮肥利用率的影响,以超级杂交稻泸优727和高产杂交稻内6优107为材料,在四川省汉源县(高海拔)、沐川县(中海拔)和泸县(低海拔)进行大田试验,研究不同施氮量(225、180、150、105、0 kg/hm^(2),分别记作N1、N2、N3、N4、N0)对超级杂交稻产量形成和氮肥利用率的影响。结果表明,同纬度不同海拔地区间超级杂交稻产量差异较大。与泸县点和沐川点相比,汉源点超级杂交稻产量分别增加62.1%和84.1%,其增产优势主要表现在有效穗数、每穗粒数、齐穗前干物质、齐穗后干物质、总干物质和收获指数增加上。超级杂交稻产量对施氮量的响应随海拔高度的变化而改变。汉源点和沐川点4个施氮处理间超级杂交稻产量差异不显著;泸县点N2处理超级杂交稻产量与N1处理相当,N3、N4处理超级杂交稻产量较N1处理分别显著降低6.7%和18.0%。超级杂交稻氮肥农学利用率和氮肥偏生产力随着氮肥减施量的增加呈显著增加趋势。与N1处理相比,N2、N3和N4处理超级杂交稻氮肥农学利用率分别增加6.8%~27.1%、27.9%~70.0%和37.3%~138.6%,氮肥偏生产力分别增加20.9%~25.5%、40.5%~53.6%和81.6%~118.8%。综合考虑超级杂交稻产量和氮肥利用率,汉源点和沐川点氮肥适宜减施量为20.0%~33.3%,泸县点氮肥适宜减施量为20.0%。

超大穗水稻R1126及其组合生育后期光合特性与产量的关系

以汕优63为对照,对超大穗父本R1126及其4个组合生育后期叶面积变化、光合气体交换参数、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、超氧化物歧化酶(SOD)活性、产量等进行了分析。结果表明,R1126产量与对照汕优63相当,其组合产量较汕优63高7.40%~24.23%。R1126及其组合生育后期叶面积下降速率缓慢,高效叶面积率高,光合势强;叶片叶绿素相对含量(SPAD值)、Rubisco总活力和初始活力较高;光合气体参数净光合速率(P_(n))、气孔导度(G_(s))和蒸腾速率(T_(r))随生育进程呈下降趋势,但高于汕优63,而胞间C_(2O)浓度(C_(i))呈增加趋势,且低于汕优63;叶绿素荧光参数R、Φ_(PSⅡ)、C_(PQ)随生育进程呈下降趋势,但高于汕优63,而CNPQ值随生育进程呈增加趋势,且低于汕优63。R1126及其4个组合光合源充足,光合效率高,干物质积累量大,光合产物向穗部的运输转化效率高,是其高产形成的主要原因之一。

分体组合振动式超级稻精量播种匀种装置设计与试验

针对超级稻育秧播种环节振动式排种器匀种性能差,难以实现精量播种的问题,设计一种分体组合振动式精量播种匀种装置,并提出了一种基于图像识别的振动匀种控制方法。对振动板关键结构参数:储种盒深度和转向槽角度进行匀种性能单因素离散元仿真分析,结果表明:输送阶段不同时间和空间匀种均匀性变异系数和振动板出口处供种均匀性变异系数随储种盒深度增大而增大,随转向槽角度增大先减小后增大,并确定储种盒深度和转向槽角度分别为12 mm和48°。设计并搭建了种子流图像检测与控制系统,压电振动单体和匀种单元图像检测和整流验证试验表明,当检测到图像中白色低像素占比低于20%,经整流后,白色像素占比可满足设计要求。对分体组合振动式播种匀种装置进行不同匀种电压和具有不同长宽比的3种超级稻品种进行播种性能试验。试验结果表明,当工作电压为150~200 V时,其播种合格率不小于93.47%,漏播率不大于1.00%;3种水稻种子播种合格率均不小于94.17%,漏播率不大于0.67%。该装置能够满足超级稻精量播种要求,且对不同超级稻种子具有较好的适应性。

不同产量水平寒地早粳稻品种的株型特征

为探明寒地早粳稻超高产株型特征,选用700~800 kg/667 m^(2)、600~700 kg/667 m^(2)、500~600 kg/667 m^(2)和400~500 kg/667 m^(2)4个产量水平的48个主栽品种和苗头品系,研究其穗型、叶片和茎秆特征的差异。结果表明,700~800 kg/667 m^(2)水平的早粳稻每穗干质量和着粒密度较高,剑叶、倒2叶和倒3叶叶基角及剑叶披垂度大,后4片叶的叶长序表现为倒2>倒3>倒4>剑叶,剑叶、倒2叶、倒3叶和倒4叶较宽,在合理范围内增加株高,但必须缩短倒4节间长度。相关分析表明,产量与每穗干质量、剑叶和倒2叶叶宽、倒3叶叶长和叶宽、倒4叶叶长和叶宽呈极显著正相关,与秆长、抽穗期和蜡熟期株高呈显著正相关。

株行距配置对超高产田水稻产量及根系形态生理特性的影响

【目的】研究不同株行距配置对超高产田水稻产量的影响,明确增密栽培模式增产的机理。【方法】于2020-2021年以辽粳419为试材,以农户习惯栽培(LFM)、常规增密配置(CHMD)、窄行增密(NHDM)和两种宽窄行配置(WNHDM_(1)和WNHDM_(2))共计5种模式为处理,以水稻根系形态和生理特性及产量为主要研究内容,探究株行距配置对超高产田水稻产量及根系形态生理特性的影响,阐明增密模式水稻根系分布与产量构成因素的关系,揭示水稻超高产田增密模式水稻增产的机理。【结果】同LFM相比,WNHDM_(1)和WNHDM_(2)分别提高有效分蘖数19.24%和18.16%,单穗成粒数、结实率等保持稳定;WNHDM_(1)和WNHDM_(2)行内(窄行)区域根系指标较其他模式并未降低,而行外(宽行)区域差异较大,总根长、总根径、总根表面积、总根体积及总根干质量在两个生长季平均增加21.07%和26.76%、10.71%和9.18%、21.13%和26.77%、21.15%和27.62%及23.48%和29.71%;齐穗期和灌浆期水稻根系形态指标与有效穗数和产量正相关。【结论】优化株行距配置增密模式,为水稻提供了根系行内、行外不对称生长空间,形成了根部边际效应,提高了水稻群体根干质量、根系表面积和根体积并保持了较强的根系氧化力,促进有效穗的形成,达到增产的目的。

超级稻田碳氮库管理指数在等养分不同有机物料处理下的动态变化

为比较等养分条件下不同有机物料还田对稻田土壤碳氮库管理指数的影响,揭示水稻不同生育期碳氮库管理指数动态变化及其与产量和收获指数的关系,在湖南省长沙市,选择超级稻种植系统为研究对象进行大田试验。共设置5个等养分投入处理,分别为单施化肥(F)、化肥+水稻秸秆全量还田(FS)、化肥+紫云英全量还田(FM)、化肥+秸秆、紫云英全量还田(FMS)、化肥+秸秆、紫云英全量还田+熟石灰(FMS+Ca),并在水稻5个不同生育期(移栽返青期、分蘖期、孕穗期、灌浆期、成熟期)采集土样,测定土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、总氮(TN)、可溶性总氮(TDN)含量,计算碳库管理指数(CPMI)、氮库管理指数(NPMI)。结果表明:不同处理下的CPMI整体动态变化趋势为移栽返青期降低后缓慢回升,在水稻生育末期紫云英-秸秆联合还田处理FMS(87.18)和FMS+Ca(80.59)的CPMI显著高于F处理(62.53)和FS处理(62.64)(P<0.05);NPMI在分蘖期与成熟期出现了两次急剧下降,并在水稻生育末期FMS+Ca处理(57.58)的NPMI显著高于F处理(45.64)和FS处理(42.70)(P<0.05);与F处理相比,有机无机配施(FS、FM、FMS)处理下作物产量提高了2.19%~2.94%;水稻灌浆期的CPMI与产量和收获指数均呈显著正相关关系。研究表明,紫云英还田代替部分化肥施用能在保证产量的基础上扩容稻田土壤碳氮库,紫云英-秸秆联合还田对提升水稻不同生育期CPMI、NPMI的综合效果最佳。

湘阴县“三一工程”双季超级稻绿色优质高产栽培技术及示范

湖南省湘阴县2018-2022年实施“三分地养活一个人”粮食高产绿色科技创新工程,承担双季优质超级稻周年生产模式示范项目,取得了较好的示范效果,与全县双季稻平均水平比,平均单产增加38.4%~48.1%,增效9 768.9~11 977元/hm^(2),纯氮减少19.8%~35.3%、纯磷减少42.7%~54.4%、纯钾减少11.9%~22.3%、农药减少35.3%~60.1%。总结分析了增产增收和节本增效情况,详细介绍了绿色优质高产栽培技术,并在品种优化、生产管理、抗灾稳产等方面提出了问题和建议。

黔西南地区水稻超高产原因分析

兴义市乐立村位于黔西南地区,是贵州省水稻超高产攻关、示范地区,在2020年、2021年、2022年的试验示范中,连续刷新贵州省主要水稻单产纪录,单产最高达1154.68 kg/667 m^(2)。分析水稻超高产的原因,发现主要有3点:1)选择适宜当地种植的品种,如甬优1540,该品种株型紧凑、分蘖力强、穗子长、每穗粒数多、结实率高、耐肥;2)环境条件适宜,无极端高低温,光热水资源丰富;3)栽培技术适宜:秧苗素质好,移栽密度适宜,肥水运筹精确,病虫害防治合理。

稻田除草剂应用现状与抗除草剂水稻育种研究进展

在水稻生产中,杂草是影响稻谷产量和品质的主要原因之一,而除草剂是目前最有效的除草手段。近年来,市场供应的稻田除草剂商品种类庞杂,常用除草剂使用量逐年增加,单一除草剂长期大量使用带来的杂草抗药性问题和除草剂残留引起的食品安全、农田生态环境问题日益严重,难以有效解决。创制抗除草剂水稻品种是解决稻田杂草危害重、防控难的一种较好选择。本文从稻田杂草及其发生规律入手,介绍了水稻直播和移栽种植模式下杂草的治理措施、稻田常用除草剂应用现状及挑战,重点研究了最新的抗除草剂水稻新品种育种进展和应用情况,展望了生物育种技术在抗除草剂水稻创制中的发展前景,旨在为提高稻田杂草防控水平,促进抗除草剂水稻育种研究和扩展生物育种技术应用范围提供参考。

超级稻及其再生稻镉累积特性及安全风险分析

【目的】研究超级稻湘两优900及其再生稻镉累积特性,探明再生稻镉安全风险。【方法】以超级稻湘两优900为研究对象,在温室大棚中进行镉(Cd)添加试验,设置0(CK)、0.2、0.4、0.8、1.2和1.5 mg·kg^(-1)等6个镉质量浓度处理,研究头季和再生稻根、茎、叶、稻米中Cd含量和累积规律,并进行安全风险评价。【结果】头季和再生稻各器官Cd含量随镉浓度的增加而增加,各器官Cd含量依次为:根>叶>茎>稻米;相同处理下,再生稻各器官Cd含量均低于头季。头季根系Cd含量为0.231 7~0.958 1 mg·kg^(-1),再生稻为0.212 8~0.780 2 mg·kg^(-1),较头季低5.1%~20.5%,平均降幅15.2%;头季稻茎Cd含量为0.021 2~0.084 6mg·kg^(-1),再生稻为0.018 9~0.062 1mg·kg^(-1),较头季稻Cd含量降低10.8%~42.6%,平均降幅29.7%;头季稻叶片Cd含量为0.027 3~0.115 7 mg·kg^(-1),再生稻叶片Cd含量为0.024 5~0.068 9 mg·kg^(-1),较头季降低10.3%~65.6%,平均降幅45.5%;头季稻米Cd含量为0.017 2~0.051 6 mg·kg^(-1),再生稻米Cd含量为0.015 0~0.031 2 mg·kg^(-1),较头季稻米Cd含量降低12.8%~53.1%,平均降低幅度33.2%,除CK外,相同Cd浓度下,头季与再生稻稻米镉含量差异显著(P<0.05)。Cd在水稻各器官中富集能力大小依次为:根>叶>茎>稻米。再生稻各器官风险系数均小于1。【结论】再生稻各器官中Cd含量均低于头季稻,头季留桩保留的具有生物活性的根、茎没有对再生稻产生镉迁移风险,以超级稻湘两优900进行再生稻生产时,再生稻镉安全风险低于头季,是一种较常规双季种植更为安全的水稻生产方式。

超高产全程机械化再生稻甬优1540的产量结构特征分析

为明确超高产全程机械化再生稻甬优1540的产量结构特征,调查分析了不同产量水平的产量构成因素。结果表明,超高产全程机械化再生稻头季与再生季均以每平方米有效穗数的变异最大,对产量影响显著、贡献率最大;每穗粒数次之,而结实率和千粒重对产量影响不显著、贡献率较小。甬优1540全程机械化再生稻高产高效栽培上应主攻多穗,培育大穗,以获得超高产。