干旱和品种对小麦灌浆期旗叶下午光合速率、关键酶活性和产量的影响

为了探讨干旱和品种对小麦灌浆期旗叶下午净光合速率(Pn)、光合关键酶活性和产量的影响,2019—2021年度在池栽全生育期遮雨条件下设置包括重度(W1)、中度(W2)、轻度(W3)干旱和适墒(W4)的4个水分处理,在灌浆前期、中期的14:00—16:00测定了强抗旱性品种晋麦47(JM47)和弱抗旱性品种偃展4110(YZ4110)的旗叶Pn、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)、Rubisco活化酶(RCA)、ATP合成酶(ATPase)、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC)和丙酮酸磷酸双激酶(PPDK)活性以及成熟期的产量。结果表明,干旱使小麦灌浆期旗叶下午Pn、多数光合酶活性以及产量降低,总体表现为干旱胁迫程度越大,上述指标的降幅也越大,但其影响效应存在品种和年际差异。W1、W2和W3与W4相比,旗叶下午Pn, JM47分别降低33.6%~40.6%,12.0%~30.5%和5.0%~13.5%,YZ4110分别降低44.0%~52.0%,22.5%~38.1%和11.5%~20.5%;旗叶下午Rubisco活性,JM47灌浆前期降低、灌浆中期增加,而YZ4110分别降低13.3%~25.6%,7.1%~14.0%和11.2%~11.6%;旗叶下午RCA活性,灌浆前期多显著降低,灌浆中期JM47在W2和W3下增加,而YZ4110在W1和W2下降低;旗叶下午ATPase活性,JM47在W1下降低、W3下提高,而YZ4110分别降低19.3%~48.7%,7.2%~24.2%和0.1%~8.9%。不同水分处理的旗叶下午PEPC活性因生长季和品种而异,但W1与W4相比,JM47和YZ4110的旗叶下午PPDK活性分别降低12.4%~18.8%和16.7%~18.2%。与YZ4110相比,JM47旗叶下午Pn和光合酶活性在适墒下多无显著差异,但干旱下多表现为升高。相关性分析结果表明,产量、旗叶下午Pn与灌浆期旗叶下午ATPase活性和灌浆前期旗叶下午PEPC活性呈极显著正相关,因而在灌浆期下午保持较高的旗叶ATPase和PEPC活性有利于提高小麦旗叶下午Pn和籽粒产量。

基于无人机多源影像数据的灌浆期人工合成小麦抗旱性评价

【目的】基于无人机多源影像及产量数据评价人工合成小麦种质的抗旱性,优选高通量抗旱性鉴定指标,发掘抗旱人工合成小麦种质资源,为加快拓展小麦抗旱遗传资源、提升旱地小麦育种水平提供技术支撑和种质材料。【方法】以80份人工合成小麦种质及对照小麦品种新春37为试验材料,在田间进行小区播种,设置干旱和灌溉2种水分处理;利用无人机搭载多光谱及热红外相机采集试验材料灌浆期多源影像进行拼接处理,通过阈值分割等方法提取各试验材料的光谱指数;利用相关性分析和主成分分析鉴选抗旱相关光谱指标,结合单指标及综合评价方法鉴定人工合成小麦种质的抗旱性。【结果】基于无人机多源影像数据提取了80份人工合成小麦种质的19种光谱指数。不同光谱指数抗旱系数与小区产量抗旱指数的相关性分析结果表明,OSAVI的抗旱系数与抗旱指数的关联度最高,NDVI、CIre和NDRE的抗旱系数与抗旱指数的关联度较高。部分光谱指数的抗旱系数间相关性较高,存在冗余信息,通过主成分分析,将19个光谱指数的抗旱系数转换为3个相互独立的综合指标,3个综合指标的贡献度分别为59.6%、12.0%和9.6%。利用加权隶属函数法聚合综合指标,通过公式计算获得各人工合成小麦种质的综合抗旱性度量值。基于抗旱指数鉴定出6份强抗旱人工合成小麦种质,基于综合抗旱性度量值鉴定出5份强抗旱种质,其中,SW004和SW009在2种方法的评价结果中均被评为强抗旱种质。基于OSAVI的抗旱系数对80份人工合成小麦种质进行抗旱性分级,分级结果与基于综合抗旱性度量值的分级结果基本一致。根据OSAVI的抗旱系数鉴定出的6份强抗旱种质中,有5份在基于综合抗旱性度量值分级中也被鉴定为强抗旱种质。【结论】基于无人机多源影像提取的光谱指数NDVI、OSAVI、CIre和NDRE,以及基于光谱指数的综合抗旱性度量值均可用于辅助鉴定小麦种质抗旱性。

灌浆期高温胁迫对早籼稻品质性状的影响

【目的】研究灌浆期高温胁迫对早籼稻碾磨、外观和蒸煮食味品质的影响,揭示早籼稻品质性状对灌浆期高温胁迫的响应规律。【方法】以R996、湘早籼45号和6个新育成的早籼稻品系为试验材料,以分期播种方式利用自然高温进行胁迫处理,分析了供试品系的碾磨、外观和蒸煮食味品质,筛选出对高温钝感和敏感的水稻品系,探究稻米品质性状对灌浆期高温胁迫的响应规律。【结果】稻米品质性状对灌浆期不同时段温度的敏感性不同,始穗后10 d内温度对稻米碾磨品质和蒸煮食味品质影响最显著,始穗后30 d内温度对稻米外观品质影响最显著。稻米品质对灌浆期高温胁迫的响应因性状而异,灌浆期高温胁迫显著降低糙米率、精米率、整精米率和粒长,显著提高垩白粒率、垩白度,劣化了稻米碾磨品质和外观品质;显著降低直链淀粉含量,提高米饭外观、米饭口感和米饭黏度,提升了米饭适口性。水稻品系对高温胁迫的响应因稻米品质性状而异,Q3、Q8、Q11、Q13属于碾磨品质高温钝感品系,Q3、Q4、Q5和Q11属于外观品质高温钝感品系且高温下蒸煮食味品质优。【结论】灌浆期高温胁迫会降低稻米的碾磨品质和外观品质,提高米饭适口性。水稻品系Q3和Q11碾磨品质、外观品质好且高温钝感,蒸煮食味品质优良,可望为早籼稻优质育种提供新的种质资源。

灌浆期开放式增温对不同小麦产量和品质的影响

为研究灌浆期开放条件下增温对不同小麦产量及品质的影响,采用开放式红外增温技术,以‘济麦22’和‘济麦44’为材料,于2020—2022年进行灌浆期白天增温来模拟未来气候变暖下温度升高对不同小麦产量及其构成因素和品质(主要是淀粉和蛋白质)的影响。在本试验条件下,增温处理的两种小麦千粒质量和产量均呈现下降趋势,千粒质量下降3.3%~5.7%,产量损失2.0%~5.0%。增温使两个品种的淀粉含量降低1.4%~2.4%,白度降低1.6%~1.8%,面筋指数降低0.4%~3.6%。灌浆期增温处理增加了小麦籽粒蛋白含量,增幅为1.1%~9.6%,沉降值增加0.8%~11.9%。另外增温处理对两种小麦面粉的淀粉糊化特性产生了不同的影响,‘济麦22’面粉的低谷黏度和峰值黏度显著上升,最终黏度、回生值和糊化温度差异不显著;‘济麦44’面粉的低谷黏度、峰值黏度和最终黏度显著下降,回生值和糊化温度差异不显著。综上,在其他生育进程不变的情况下,灌浆期增温将会导致小麦减产,同时小麦籽粒物质组成也将发生复杂的变化,从而影响到小麦的品质。

灌浆期干旱胁迫对小麦西农106部分生理指标、产量及品质的影响

为了解小麦品种‘西农106’灌浆期的抗旱性,以小麦品种‘周麦18’为对照,通过盆栽称重控水模拟干旱环境,比较分析正常供水、中度干旱胁迫和重度干旱胁迫处理下小麦的旗叶面积、SPAD值、荧光、抗氧化酶活性等抗旱生理指标及产量和品质的差异。结果表明,与正常供水处理相比,在重度干旱处理下两个品种的旗叶面积、SPAD值、荧光参数(F_(v)/F_(m)、Φ_(PSⅡ)和qP)均显著降低,其中‘西农106’的Φ_(PSⅡ)和qP降低幅度更小;在重度干旱处理下,两个品种旗叶MDA含量、抗氧化酶活性、可溶性糖含量和可溶性蛋白含量均显著升高。重度干旱胁迫后,‘周麦18’和‘西农106’的千粒质量和产量均显著下降,其中千粒质量降幅分别为41.96%和35.33%,产量降幅分别为40.43%和42.53%。重度干旱胁迫显著降低小麦籽粒淀粉含量和吸水率,显著提高籽粒蛋白含量、湿面筋含量、体积质量、稳定时间和沉降值。中度干旱胁迫对两个品种生理、产量和品质的影响较小,以上指标变化基本上表现不显著。综合来看,在荧光特性和产量性状方面‘西农106’品种表现出较好的抗旱性。

夜间增温对灌浆期高温胁迫下小麦干物质及灌浆特性的影响

为了解灌浆期高温胁迫下小麦生产力对不同阶段夜间增温的反应,以对温度敏感性不同的两个小麦品种扬麦18(春性品种)和烟农19(半冬性品种)为试验材料,采用可移动塑料增温棚,于2021-2022年对小麦进行不同阶段夜间增温[分蘖期-拔节期增温(W T-J N)、拔节期-孕穗期增温(W J-B N)和孕穗期-开花期增温(W B-A N)]及灌浆期高温胁迫处理,比较分析了不同处理下小麦干物质积累及灌浆特性的差异。结果表明,W T-J N和W J-B N处理主要通过缩短小麦播种-开花的时长,延长灌浆期天数,增加花前干物质转运量、花后干物质积累量和花后干物质积累贡献率,进而提高了开花期和成熟期干物质积累量;促进了干物质在成熟期穗轴+颖壳和籽粒中的积累,降低了小麦茎鞘+叶片中的积累量,增产3.08%~7.62%。灌浆期高温胁迫显著降低了两个品种的产量,而与灌浆期高温胁迫处理(NH)相比,W T-J H和W J-B H处理增产1.21%~6.05%。与不增温处理(NN)相比,在W T-J N和W J-B N处理下两个小麦品种的灌浆期粒重及灌浆速率均提高,W B-A N和NH处理则降低了小麦灌浆参数。这说明分蘖期-拔节期和拔节期-孕穗期夜间增温可提高小麦开花期和成熟期的干物质积累量,促进小麦籽粒灌浆,缓解灌浆期高温胁迫对小麦生产力的不利影响,有助于小麦产量形成。

氮锌配施对夏玉米灌浆期籽粒氮、锌元素吸收和转运的影响

以郑单958和谷神玉66为研究对象,大田条件下设置3个施氮量[225 kg/hm^(2)(HN)、180 kg/hm^(2)(MN)、90 kg/hm^(2)(LN)]和4个喷锌时期[不喷锌(Zn0)、苗期和拔节期1∶1喷锌4.5 kg/hm^(2)(Zn1)、拔节期和大口期1∶1喷锌4.5 kg/hm^(2)(Zn2)、大口期喷锌4.5 kg/hm^(2)(Zn3)],分析氮锌配施对夏玉米灌浆期籽粒氮、锌元素吸收和转运的影响,为生产上氮、锌肥的施用提供依据。结果表明,随着生育进程的推进,夏玉米籽粒中氮、锌含量总体上明显下降。成熟期,以MNZn2处理谷神玉66籽粒氮含量最高,为14.64 g/kg,氮累积量则以MNZn2处理郑单958最高;MNZn3处理谷神玉66的籽粒锌含量和累积量较高。MN处理氮花后吸收量及其贡献率均最高,分别为50.42 kg/hm^(2)和44.20%,且锌转运量最高,为61.68 g/hm^(2);Zn2处理氮花后吸收量及其贡献率和锌转运量贡献率均最高,分别为54.56 kg/hm^(2)、44.31%和17.26%;且这2个处理下的穗粒数、千粒质量和产量较高。氮转运量与氮、锌花后吸收量呈显著或极显著负相关,锌花后吸收量与籽粒中氮、锌含量和氮花后吸收量呈显著或极显著正相关。综上,在夏玉米大田生产中,施用氮肥180 kg/hm^(2),结合拔节期和大口期1∶1叶面喷施锌肥,能促进夏玉米灌浆期对氮、锌元素的吸收和转运,提高籽粒氮、锌含量,并能维持高产,达到籽粒产量和锌营养品质同步提高的目的。

水稻品质及产量对灌浆期旱涝急转的响应

为探究灌浆期旱涝急转对水稻品质及产量的影响,以湘早籼6号为研究对象,基于桶栽试验,采用四因素三水平正交试验设计,设置干旱水平(田间持水量的65%±5%,50%±5%,35%±5%)、干旱历时(5,7,9 d)、淹涝水平(淹没株高的50%,75%,100%)、淹涝历时(5,7,9 d),共计9个旱涝急转处理,以及对照处理(CK),探究灌浆期旱涝急转下各水稻品质指标及产量的响应规律,并在主成分分析基础上,通过理想点法技术(TOPSIS)对产量及品质的综合质量进行评价.结果表明:灌浆期旱涝急转会导致米粒偏短、偏窄,透明度与黄粒米率显著提高,垩白度与垩白粒率分别较CK提高了13.42%~69.16%和6.14%~48.72%;直链淀粉质量分数在灌浆期旱涝急转下较CK提高12.39%~34.46%,而胶稠度的降低幅度为25.26%~36.84%;除碱消值外,灌浆期旱涝急转下的水稻品质受干旱和淹涝的共同影响,淹涝水平是大部分品质指标的主要影响因素;与对照相比,灌浆期旱涝急转导致水稻减产67.32%~98.71%,大部分品质指标与产量呈负相关,长宽比与产量的负相关性最强(r为-0.78***),胶稠度与产量呈正相关(r为0.68***);灌浆期旱涝急转下水稻产量及品质的综合质量最优的处理为轻旱轻涝急转,综合质量最差的处理为重旱重涝急转.研究结果可为应对旱涝急转的水稻品质改良以及减灾策略的制定提供理论依据.

河南省冬小麦灌浆期连阴雨灾害风险评估

基于河南省24个农业气象观测站1981—2020年冬小麦发育期资料和91个气象观测站1961—2020年逐日气象观测资料、冬小麦产量资料,统计了河南省冬小麦灌浆期连阴雨过程均日数、过程均雨量、过程均日照时数、年均过程次数及多年发生频率,利用主成分分析法构建了连阴雨风险强度指数,从发生频率、风险强度指数、产量损失率对河南省冬小麦灌浆期连阴雨开展风险评估。结果表明:河南省冬小麦灌浆期连阴雨过程均日数、过程均日照时数、年均过程次数空间上均呈带状分布;构建的连阴雨风险强度指数对连阴雨灾害有较高的识别能力;连阴雨灾害发生频率、风险强度指数均呈纬向型分布,南部偏高、北部偏低;河南省冬小麦灌浆期连阴雨中、低风险区占比90.3%,高风险区主要分布在南阳东部地区。

灌浆期高温干旱胁迫对水稻品质影响研究进展

近年来,在全球气候变暖的背景下,频发的大范围持续性高温与干旱严重威胁水稻生产。灌浆期是水稻品质形成的关键时期,该时期遭遇高温和干旱胁迫会造成水稻品质大幅下降。本文从稻米品质、淀粉理化性质方面综述高温、干旱以及二者复合胁迫对水稻品质的影响,同时概述高温干旱调控的相关研究成果,并对高温干旱研究与调控途径或技术进行展望,以期为水稻抗逆栽培研究与实践提供参考。

灌浆期喷施磷酸二氢钾对冬小麦灌浆特性及产量的影响

为明确冬小麦灌浆期正确施用磷酸二氢钾的方法,以百农307为供试小麦品种,在灌浆期采用2.25、4.50 kg/hm^(2)两个用量进行定期喷施1~4次,探明灌浆期喷施磷酸二氢钾对籽粒灌浆特性及产量的影响。结果表明:在磷酸二氢钾一定用量水平下,冬小麦叶绿素含量、穗粒数和产量随喷施次数的增加而增加,其中穗粒数与喷施次数成正相关关系;喷施3~4次可提升产量9.36%~10.13%。在喷施次数相同时,用量2.25 kg/hm^(2)较用量4.50 kg/hm^(2)更有利于提高灌浆速率和粒重。各处理对叶绿素含量和粒重的影响均表现出“一增一滞后”和“一增二提前”。灌浆期适量喷施磷酸二氢钾不会出现严重的贪青晚熟现象。磷酸二氢钾的最佳应用方法为冬小麦开花初期、花后7 d、花后14 d用磷酸二氢钾2.25 kg/hm^(2)叶面喷施3次,最适收获期为花后34 d。

小麦灌浆期管理技术及病虫害防治

小麦灌浆期的长度、速度和效率影响着小麦的千粒重、籽粒充实度和蛋白质含量。因此,做好小麦灌浆期的管理,是保证小麦稳产高产、优质高效的重要措施。

南方稻区“早籼晚粳”栽培模式晚季灌浆期气象因子对晚粳稻品质的影响

【目的】研究南方双季稻区晚季灌浆期温光资源对不同类型水稻稻米品质的影响,为适应性双季晚粳稻品种的筛选与优质栽培提供理论依据。【方法】试验于2018年在浙江富阳和温州两地开展,以当地主栽3个籼稻品种为对照,根据专家推荐选择20个候选粳型品种(包括10个常规粳稻、3个杂交粳稻和7个籼粳杂交稻),评估和研究灌浆期温光条件差异对晚粳稻品质的影响。【结果】(1)基于稻米品质特征聚类,晚籼稻因其特有的长宽比(3.18)与直链淀粉含量(19.40%)归属一类;相比晚籼稻,大部分杂粳型水稻糙米率、精米率、整精米率、胶稠度、碱消值和食味值分别升高了4.31%-5.28%、6.51%-9.33%、25.83%-28.34%、-1.81%-4.27%、11.62%-50.85%和2.31%-2.85%,直链淀粉含量和蛋白质含量则降低了20.98%-28.14%和1.16%-14.85%,表现出明显的米质提升;常规粳稻品种的米质表现则出现分离,部分源于苏南和嘉兴的常规粳稻(4个)与杂交粳类似,同属于米质提升一类;而部分源于江苏、上海的常规粳稻品种(6个)因其在晚季中相对较差的米质表现(高垩白度、垩白粒率和蛋白质含量)归属一类;(2)晚稻灌浆期稻米品质与气候因素密切相关,气候因子对水稻品质的作用主要以齐穗后10-20 d为主;加工品质(糙米率)与日均辐射(R:-0.40--0.19,P<0.05)和昼夜温差(R:-0.45--0.28,P<0.05)呈负相关关系,与日最低温度(R:0.24-0.53,P<0.05)和降雨量(R:0.38-0.45,P<0.05)呈正相关关系;灌浆期降雨增多以及夜间温度的提高会显著提高垩白率和垩白粒率(R:-0.37--0.16,P<0.05;R:-0.43--0.12,P<0.05),从而降低稻米外观品质,同时夜间温度和降雨与食味值呈负相关关系(R:-0.37--0.16,P<0.05;R:-0.43--0.12,P<0.05);双季晚稻灌浆期最高温度与稻米食味值成正相关(R=0.37,P<0.05),日最低温度则与稻米蛋白质含量(R=0.19,P<0.05)和垩白度(R=0.16,P<0.05)及垩白粒率(R=0.12,P<0.05)成正相关。【结论】齐穗后10-20 d是气候因子调控稻米品质的关键时期。南方双季稻区晚粳稻品种米质优化,应着重于优质粳稻基因与当地适应性籼稻基因的融合,选择杂粳稻(籼粳杂交稻和杂交粳稻)相比常规粳稻更可靠便捷,常规粳稻品种在引进应用时则应考虑育种来源地及其生态适应性,南方稻区优质常规粳稻仍需结合当地气候条件进行选育。

灌浆期淹水胁迫对广西骨干玉米自交系生理生化特性的影响

【目的】探究灌浆期淹水胁迫下2个广西骨干玉米自交系在生理生化水平上的应答差异,为玉米耐涝性评价及耐涝栽培提供理论依据。【方法】以广西骨干玉米自交系88M-1-8和先21A为供试材料,设灌浆期授粉后正常水分处理14 d(CK-14)、18 d(CK-18)和淹水处理14 d(W-14)、18 d(W-18)共4个处理,分别测定不同处理玉米自交系的叶片含水量、叶绿素含量(SPAD值)、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、脱落酸(ABA)含量及抗氧化酶活性,利用主成分分析和隶属函数法综合评价淹水胁迫对灌浆期玉米叶片生理生化特性的影响。【结果】88M-1-8在W-14时叶片含水量、SPAD值、SOD和POD活性均高于先21A,在W-18时叶片含水量、SPAD值、CAT活性和ABA含量均显著高于先21A(P<0.05,下同)。随着淹水天数的增加,88M-1-8叶片中CAT活性显著上升,Pro含量、SOD和POD活性显著下降;先21A叶片中MDA含量、SOD和POD活性上升,叶片含水量、CAT活性、SPAD值和ABA含量显著下降。与正常水分处理相比,淹水导致88M-1-8和先21A叶片POD活性、MDA和Pro含量上升,SPAD值和ABA含量下降,其中先21A变化幅度更大,差异均达显著水平。相关分析结果表明,叶片含水量与SPAD值呈极显著正相关(P<0.01),叶片含水量、SPAD值与MDA含量呈显著负相关,CAT活性与SOD活性呈显著负相关。利用主成分分析及隶属函数法对玉米叶片的8个生理生化指标进行综合评价,其结果为88M-1-8在W-14处理的耐涝性最强,在W-18处理的耐涝性次之;先21A在W-14处理的耐涝性第3,在W-18处理的耐涝性最差。【结论】灌浆期淹水胁迫可导致玉米叶片POD活性、MDA和Pro含量上升,SPAD值和ABA含量下降。自交系88M-1-8的变化幅度低于先21A,随着胁迫时间增加,88M-1-8的耐涝性明显优于先21A。CAT活性和ABA含量可作为玉米灌浆期叶片耐涝性的初步评价指标。

灌浆期田间自然低温对稻米蒸煮食味品质的影响

为研究灌浆期田间自然低温对不同水稻品种淀粉理化指标和稻米蒸煮食味品质的影响,选取7个高产优质水稻品种,分别加工成精米和米粉,测定在常温和低温下淀粉相关理化指标和米饭黏度、硬度及食味值。结果表明,水稻灌浆期遭遇低温会使稻米直链淀粉含量、消减值、峰值时间、糊化温度和米饭硬度显著升高,直链淀粉含量最大变幅达到47.4%;胶稠度、峰值黏度、崩解值和米饭黏度显著降低,其中胶稠度均降至30~50mm,最终导致稻米的蒸煮食味品质变差。利用食味值和淀粉理化指标对7个水稻品种进行低温耐受程度的综合评价,发现‘Y两优911’的稻米品质耐低温能力最强,‘Y两优1928’的稻米品质耐低温能力最弱。研究结果显示,在水稻灌浆期需采取适当的栽培措施应对低温对稻米品质造成的影响,为筛选培育耐低温优质稻提供了新思路。

水分管理对水稻灌浆期镉伤流强度和转移的影响

为明确水稻关键生育期水分管理对籽粒Cd积累的影响,揭示Cd污染稻田水分管理降低籽粒Cd积累的部分机制,本研究以Cd轻度污染水稻土和甬优538水稻为研究对象,采用盆栽试验,共设3种水分管理模式:分蘖末期至成熟期湿润灌溉(T1),分蘖末期湿润灌溉-灌浆期至成熟期淹水(T2),分蘖末期至成熟期淹水(T3),探究不同水分管理方式下的水稻产量、灌浆期各器官Cd含量、各器官Cd积累量和Cd伤流强度的动态变化情况,分析水稻Cd吸收转移及籽粒Cd积累规律。结果表明:T2处理能显著降低水稻茎、叶、糙米的Cd含量和积累量,该处理水稻茎、叶、糙米Cd含量较T1分别降低51.5%~61.9%、12.8%~53.7%、31.8%~50.1%,第35天收获时,Cd积累量较T1处理分别降低37.4%、28.3%、36.2%。灌浆开始至第21天是籽粒Cd积累的高峰期,该时期T1、T2、T3处理糙米Cd积累贡献率分别为78.0%、77.2%、72.4%。灌浆期开始至第14天是Cd由根系向地上部运输的关键时期且淹水处理Cd伤流强度明显降低。第14天时,T1、T2处理Cd伤流强度分别是第21天的2.60、3.45倍,T2、T3处理较T1处理分别下降68.6%、92.7%。相关性分析表明,水稻籽粒Cd的积累与水稻茎Cd含量密切相关。灌浆期淹水处理水稻茎Cd含量的减少可能是籽粒Cd积累量下降的主要原因之一。淹水管理能实现Cd污染稻田水稻的安全生产,尤其以灌浆期淹水在水资源高效利用方面适应性更强,既符合稻田农事习惯,又减少了水资源的制约。

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。

不同轮作模式对谷子灌浆期生理特性、产量和品质的影响

为明确不同轮作模式对谷子灌浆期生理特性、产量和品质的影响,于2018—2020年设置谷子连作、玉米大豆谷子、玉米高粱谷子、玉米花生谷子、玉米甘薯谷子、玉米马铃薯谷子和玉米糯玉米谷子7个处理,研究不同处理谷子灌浆期生理特性,以及产量和小米品质的变化,并通过主成分分析法,对谷子产量和小米品质进行综合评价。结果表明,除玉米高粱谷子、玉米糯玉米谷子模式外,其他轮作处理谷子灌浆期叶绿素含量较连作显著增加2.17%~8.40%;灌浆期各轮作处理净光合速率较连作显著增加5.31%~24.40%,各轮作处理均可增加或显著增加谷子功能叶片中硝酸还原酶活性;各轮作处理在拔节期、抽穗期、开花期、灌浆期和成熟期叶面积指数大于或显著大于连作;各轮作处理灌浆起始势均早于连作;除玉米糯玉米谷子模式外,各轮作处理谷子产量显著高于连作或与连作差异不显著;玉米大豆谷子轮作模式氨基酸总量、粗蛋白质含量、胶稠度均显著高于连作。谷子产量和小米品质的主成分分析结果表明,玉米大豆谷子为最佳轮作模式,可有效改善连作障碍引起的产量下降和品质降低现象。

增施生物炭对灌浆期低温胁迫下晚稻抗氧化酶活性和产量的影响

湖南是我国双季稻主产区,在晚稻灌浆期可能出现极端低温天气,造成水稻减产。为明确增施生物炭在灌浆期低温下对晚稻抗氧化酶活性和产量的影响,以主推品种泰优390和传统品种湘晚籼1号为材料开展盆栽试验。试验设置3个施肥处理和2个灌浆期温度处理。施肥处理为常规施肥(NPK)、常规施肥+增施土壤质量5%的生物炭(NPK+BC)和常规施肥+增施与生物炭中所含N、P、K等量的化肥(NPK+),灌浆期温度处理为常温(环境温度)和低温(日均温17℃)。结果表明,与灌浆期常温处理相比,低温胁迫下泰优390和湘晚籼1号的产量分别下降35.85%和27.70%;2个品种的产量下降幅度均表现为NPK+BC<NPK<NPK+,且处理间存在显著差异;在灌浆期低温胁迫下,产量下降幅度与结实率极显著负相关,而与有效穗数和每穗总粒数的相关性不显著;与灌浆期常温处理相比,灌浆期低温胁迫下泰优390和湘晚籼1号剑叶和根系的POD(过氧化物酶)、CAT(过氧化氢酶)活性以及MDA(丙二醛)含量均提高;在灌浆期低温胁迫下,2个水稻品种剑叶和根系中的POD、SOD(超氧化物歧化酶)和CAT酶活性均表现为NPK+BC处理显著高于NPK和NPK+处理。总的来看,灌浆期低温胁迫导致晚稻产量降低,但是增施生物炭可以减少产量损失,这可能与生物炭提高了灌浆期低温胁迫下晚稻结实率和抗氧化酶活性有关。

灌浆期郑麦1860旗叶的光合速率及叶绿体超微结构分析

为了解郑麦1860在灌浆前中期(花后15~21 d)旗叶叶绿体超微结构以及光合速率,选取百农207和周麦18为对照,通过光合仪测定三个小麦品种花后15~21 d叶片的光合参数,并利用实时荧光定量PCR对灌浆期蔗糖和淀粉合成相关基因的表达量进行分析,进一步通过透射电子显微镜观察叶绿体的超微结构。结果表明,花后15~21 d郑麦1860的净光合速率(P_(n))、细胞间隙CO_(2)浓度(C_(i))和气孔导度(G_(s))总体上显著高于百农207和周麦18,且保持较高的ATP酶活性、NADPH酶含量和叶绿素含量。与百农207和周麦18相比,郑麦1860花后15 d的淀粉含量也相对较高,但花后21 d的淀粉含量较花后15 d显著降低,而蔗糖含量却显著提高。实时荧光定量PCR分析表明,花后15~21 d郑麦1860旗叶蔗糖合成相关基因TaFBA、TaSS和淀粉合成相关基因TaSSⅡ均能保持较高的表达水平。透射电子显微镜观察发现,花后21 d郑麦1860叶绿体的类囊体片层排列清晰有序,堆砌紧密,嗜锇颗粒较少,也未观察到淀粉粒,表明该品种在灌浆前中期一直保持着较稳定的光合结构。这些结果表明,与百农207和周麦18相比,郑麦1860在灌浆前中期能够维持较完整的叶绿体结构,对光能的吸收和转化利用能力更强,可以捕获更多的光能进行光合作用;同时,可将旗叶中的光合产物更快地转运到籽粒中,降低旗叶中的光合产物浓度,从而维持较高的光合速率。