超级稻根系形态生理特征及其与产量形成的关系

2011年与2012年于水培池种植超级稻品种两优培九(两系杂交籼稻)和扬粳4038(粳稻)及常规高产品种扬稻6号(籼稻)和扬辐粳8号(粳稻),观察各生育期根系形态生理特征及其与产量形成的关系。结果表明,与常规高产品种相比,超级稻品种具有强大的产量潜力,其高产潜力主要得益于较多的每穗颖花数与较大的总库容量(单位地面积颖花量)。超级稻品种在整个生育期较大的根量、生育早中期较高的单株根系氧化力、根系总吸收表面积与活跃吸收表面积及根系中较高的玉米素与玉米素核苷含量是其产量库容大和产量高的重要原因。超级稻存在着结实率较低的问题,这可能与其在灌浆期根系活性下降较快有关。提高超级稻灌浆期根系活性,是提高其结实率、促进其产量进一步提高的重要途径。

稻田增氧对水稻根系形态生理特征的影响

以甬优1540和春优927为试验材料,于2020年开展田间试验,研究了稻田增氧对水稻根系形态与生理特征的影响。结果表明,与CF处理(常淹灌溉)相比,OP处理(稻田增氧)可显著提高水稻产量7.6%~8.7%;同时改善了水稻根系形态与生理特征。主要表现为:提高了齐穗期与灌浆期水稻的根质量与根长密度、增加了根系吸收表面积与活跃吸收表面积;增强了灌浆期水稻的根系氧化力、根系伤流液强度,提高了根系伤流液中的玉米素与玉米素核苷含量。同时,OP处理还改善了地上部植株生理活性,提高了灌浆期水稻剑叶净光合速率以及籽粒中蔗糖合成酶与腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性。以上结果说明,稻田增氧可以改善水稻根系形态与生理特征,促进根-冠生长发育,进而提高水稻产量。

不同灌溉模式对籼粳杂交稻甬优1540产量与水分利用效率的影响

旨在探讨不同灌溉模式对籼粳杂交稻甬优1540产量与水分利用效率的影响,并阐明其相关生理基础。本研究以甬优1540为材料,设置了3种灌溉模式,即长淹灌溉(continuous flooding,CF)、轻度干湿交替灌溉(alternate wetting and moderate drying, AWMD)以及重度干湿交替灌溉(alternate wetting and severe drying, AWSD)。研究结果表明,与CF相比, AWMD与AWSD均能显著提高水分利用效率,增幅分别为22.6%~25.6%与18.2%~23.1%;AWMD可以显著提高水稻产量,增幅为8.6%~10.0%,而AWSD则显著降低水稻产量,降幅为6.0%~7.5%。与CF相比, AWMD显著降低了拔节期水稻的茎蘖数、地上部干物质重、叶面积指数、移栽至齐穗期的光合势以及移栽至拔节期的作物生长速率,但显著提高了茎蘖成穗率、拔节至齐穗期的作物生长速率、主要生育期水稻根长密度、深根比、比根长、根系总吸收表面积与活跃吸收表面积,以及灌浆后2次土壤复水期的剑叶净光合速率、根系氧化力、根系与叶片中玉米素和玉米素核苷(Z+ZR)含量、籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性等指标。以上结果表明, AWMD可以协同提高甬优1540产量与水分利用效率,优化根-冠生长发育特征,提高灌浆期植株生理活性,实现高产与水分高效利用,为本研究最佳水分管理模式。

甘肃省中部沿黄灌区连作对马铃薯植株生理生态特性的影响

甘肃省中部沿黄灌区是西北地区乃至全国重要的加工型马铃薯生产基地,然而突出的连作障碍已经严重影响到当地马铃薯种植业的可持续发展。为此,本研究于2010年在地处该区的白银市景泰县进行田间试验,以当地主栽的加工型马铃薯品种＂大西洋＂为试验材料,以轮作地块作为对照,选取相邻的连作1~5 a马铃薯种植地块,研究连作对马铃薯植株的生物效应,试图从植株的生理生态特性入手探明马铃薯连作障碍的原因。结果表明,与轮作地块（即不连作）相比,连作1 a和2 a马铃薯块茎产量无显著变化,但自连作3 a开始出现显著下降,降低44%-56%,表现出明显的连作障碍,从产量上看,两年应是当地马铃薯连作的最佳终止时间。从产量构成分析,单薯重量下降是导致连作马铃薯产量下降的重要原因。马铃薯植株根、茎、叶和块茎的生物量随着连作年限的延长而下降,而根冠比相反。植株光合生理受连作影响显著,Pn、Gs和Tr随连作年限的延长显著下降,Ci则表现上升趋势。叶绿体荧光特征则表现为F0随连作年限的延长而逐渐下降,Fv/Fm、ΦPSII和qP逐渐上升。植株叶片SOD、POD和CAT活性表现出随着连作年限延长先上升后下降的特征。与不连作相比,连作1 a和2 a马铃薯叶片的MDA含量无显著变化,但连作3~5 a增加4~6倍。随连作年限延长,植株根系活力、总吸收面积和活跃吸收面积显著下降,根系形态包括总根长、表面积和根尖数则逐渐增加,而根直径和根体积无变化。结果表明,马铃薯连作障碍的产生除了与光合生理有关的一系列生理生化过程和形态学的改变有关外,还可能与马铃薯植株体内的激素代谢水平有关,这些因素在整体上导致了马铃薯库源关系的失衡。