多遥感光谱指标优选的大田冬小麦茎蘖数估测

为了快速、准确地估测大田冬小麦茎蘖数(stem&tiller number,STN),在江苏省盐城市大丰区、泰州泰兴市和宿迁市沭阳县布设冬小麦STN遥感估测试验,获取了冬小麦拔节期冠层红光波段反射率(red band reflectance,β_(red))、近红外波段反射率(near infrared band reflectance,β_(nir))、比值植被指数(ratio vegetation index,RVI)、归一化差值植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)、差值植被指数(differential vegetation index,DVI)、阴影植被指数(shadow vegetation index,SVI)和STN数据,通过分析多个遥感光谱指标(β_(red)、β_(nir)、RVI、NDVI、DVI、SVI)与STN之间的相关性,优选冬小麦STN的敏感光谱指标,再基于敏感光谱指标分别建立冬小麦STN的BP神经网络估测模型(STN BP估测模型)和多元线性回归估测模型(STN MLR估测模型),并对模型预测精度进行验证。结果表明,β_(red)、β_(nir)、RVI、NDVI、DVI和SVI与冬小麦STN之间均存在不同程度的相关性,其相关系数依次表现为β_(red)(0.337)<β_(nir)(0.375)<DVI(0.423)<RVI(0.446)<SVI(0.447)<NDVI(0.470),择优选择RVI、NDVI、DVI和SVI作为建立STN BP估测模型和STN MLR估测模型的输入变量。模型精度验证显示,STN BP估测模型的决定系数(coefficient of determination,R^(2))为0.758,均方根误差(root mean square error,RMSE)为2.169×10^(6)个·hm^(-2),平均相对误差(average relative error,ARE)为13.7%;STN MLR估测模型的R 2为0.599,RMSE为3.110×10^(6)个·hm^(-2),ARE为20.0%。STN BP估测模型的估测精度优于STN MLR估测模型,说明利用多遥感光谱敏感特征指标和BP神经网络建立的冬小麦STN BP估测模型能够有效满足大田冬小麦茎蘖数的估测要求。

水稻茎蘖动态的模拟研究

依据文献资料和田间试验 ,建立了基于生理生态过程的水稻茎蘖增长与消亡的模拟模型。用指数函数描述潜在茎蘖数增长量与叶龄之间的关系。采用品种分蘖特性、有效分蘖叶位数、群体叶面积指数 (LAI)以及植株含氮量等影响因子对潜在茎蘖增长量进行调节 ,从而得到实际生长条件下茎蘖数增长动态模型。拔节至抽穗期间 ,分蘖的衰亡量决定于分蘖的生理年龄和同化物供应状况。利用有广泛生态条件和栽培条件变异的试验资料对模型检验的结果显示 ,模型能较好地模拟茎蘖数增长和衰亡动态。

播期对冬小麦茎蘖幼穗分化及产量的影响

为探讨播期对冬小麦茎蘖幼穗分化及产量的影响,以冬小麦品种"京冬8"为试材,观察了不同播期下冬小麦的茎蘖幼穗分化过程。结果表明,随着播期的推迟和蘖位的增高,进入穗分化各时期的日期推迟,穗分化总历时缩短。随着播期的推迟,雌雄蕊分化期之前主茎幼穗各分化时期的持续时间缩短,至雌雄蕊分化期后各分化日期及历时达到一致。随着播期的推迟以及蘖位的增高,各分蘖的穗分化日期推迟。随着播期的推迟,同位蘖穗分化前期持续时间缩短,穗分化中后期以中播处理分化持续时间最短。晚播处理的Ⅱ、Ⅲ位蘖和中播处理的Ⅲ位蘖分化至小花分化期基本死亡。不同蘖位间,早播处理随蘖位增高穗分化前期持续时间缩短,后期高位蘖持续时间延长;中晚播处理,随着蘖位的增高各穗分化期持续时间延长。随播期的推迟,单茎分化小穗数和结实小穗数显著减少,有效穗数显著减少,产量显著降低。因此,本区域小麦适宜播期为9月底至10月初。

氮密调控对两种穗型冬小麦品种茎蘖干物质积累与转运的影响

为了解不同穗型品种产量形成的特点及其对氮素和种植密度响应的差异,在大田试验条件下,以大穗型品种兰考矮早八和多穗型品种豫麦49-198为材料,每个品种设置全生育期不施氮、施氮240kg·hm-2(N240)两个氮肥水平以及150×104、262.5×104和375×104株·hm-2三个种植密度水平(分别用D1、D2和D3表示),研究了施氮和种植密度对两种穗型冬小麦品种主茎和分蘖的干物质积累、转运及其籽粒产量的影响。结果表明,兰考矮早八具有明显的主茎优势,开花期和成熟期主茎干物质积累量显著大于豫麦49-198,且种植密度对两品种主茎干物质积累量的影响显著大于施氮;同一施氮水平下,两品种主茎干物质积累量和各营养器官中的干物质积累量与分配比例均随种植密度的增大而增加。相同氮密条件下,兰考矮早八主茎各营养器官花前贮藏干物质的转运量、转运效率和对籽粒产量的贡献大于豫麦49-198。无论施氮与否,豫麦49-198D3处理分蘖的叶片、叶鞘、穗轴+颖壳的花前贮藏干物质转运量、转运效率及其对籽粒产量的贡献均明显高于D2、D1处理;同一施氮水平下,兰考矮早八则随种植密度的增大而增加。因此,在生产实践中,多穗型品种应在保持适宜群体茎蘖数量的基础上,春季采取水氮后移,这样可促进分蘖各营养器官花前贮藏干物质向籽粒的转运与分配,增加粒数和粒重,提高产量;大穗型品种应适当加大播种量,适期肥水管理,促进分蘖成穗,增加有效穗数,实现高产。

小麦茎蘖动态模拟模型的研究

采用菲波拉奇数列来模拟小麦个体拔节前理想条件下的茎蘖动态 ,并将小麦分蘖能力作为品种遗传参数来修正不同品种的分蘖潜力 ;采用叶面积指数影响因子和群体同化物供应状况来描述群体自身对茎蘖发生的影响 ;采用水分和氮素丰缺因子来模拟水分和氮素条件对群体茎蘖数的影响。拔节后群体茎蘖数的下降受到同化物供应状况和有效热时间的影响 ,并将有效分蘖可靠叶龄期的茎蘖数作为不同品种最小茎蘖数。利用不同田间试验资料对模型的检验结果表明 ,模型对小麦茎蘖动态的预测具有较好的解释性和可靠性 ,预测平均误差小于 10 %。

籼型三系杂交水稻茎蘖数的发育遗传研究

采用数量性状的加性 -显性发育遗传模型分析了按NCⅡ交配设计的 2套籼型三系杂交水稻茎蘖数的发育遗传规律。结果表明 ,在不同的发育阶段中 ,茎蘖数均以显性效应基因的表达为主 ,环境和基因型互作会影响茎蘖数加性效应基因的表达 ,而对显性效应基因表达的影响不明显 ;随着发育进程的推进 ,茎蘖数在生长中期的杂种优势最强 ;加性效应基因和显性效应基因在茎蘖数发育的全过程中有选择地表达。分析不同发育阶段茎蘖数与有效穗数之间的相关性 ,发现优势强的群体紧密相关的时期提早 ,反之 ,则推迟 ;利用分蘖中期的杂种优势会导致最终生物产量的提高而降低成穗率。

开放式空气CO_2浓度增高对水稻茎蘖动态影响的模拟研究

为了明确开放式空气CO2浓度增高(FACE)对水稻茎蘖消长的影响,借助目前我国惟一的FACE技术平台,通过不同的N肥处理,对FACE条件下水稻茎蘖消长的动态进行了模拟研究并建立了相应的模型。该模型由茎蘖增长动态和茎蘖消亡动态两部分组成,以时间为驱动因子,描述了水稻茎蘖数随移栽后天数的动态变化过程,对常规及CO2浓度增加条件下水稻茎蘖的变化均有很好的拟合性。通过相关试验数据对模型的检验,结果表明模型的拟合程度高,具有很好的适用性。

水稻拔节期群体茎蘖结构与叶面积指数及产量关系的研究

以中粳稻广陵香粳和中籼稻汕优63为材料,采用不同的肥料运筹和插栽密度等措施,研究水稻拔节期茎蘖结构与叶面积指数(LAI)及产量的关系。结果表明:水稻抽穗期适宜的LAI,拔节至抽穗期叶面积生长速率大于N-n期至拔节期,有利于形成高产叶面积动态类型;拔节期茎蘖数结构与拔节期、抽穗期LAI关系密切,拔节期适宜的茎蘖结构有利于抽穗期适宜LAI的形成。

FACE水稻茎蘖动态模型

借助农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)技术平台,以武香粳14为供试水稻品种,设置不同施N量处理,研究大气CO2浓度为570μmol·mol-1(比对照高200μmol·mol-1)的FACE处理对水稻茎蘖动态的影响,并建立了相应的模拟模型:Tt=1+Ae1a1-b1t-1+Aea22-b2t+C×1+Ba31-b3t-1+Be2a4-b4t+D.模型以时间为驱动因子,描述了水稻茎蘖数随移栽天数的动态变化过程,对常规及CO2浓度增加条件下水稻茎蘖的变化均有很好的拟合性.通过不同年份试验数据对模型的检验,预测根均方差(RMSE)最大为44·27个·m-2,最小为13·96个·m-2,且相关系数均达到了极显著水平.表明模型的预测程度较高,具有很好的适用性.

小麦群体茎蘖构成及其变化规律

以多穗型小麦品种苏徐 1号为材料 ,观测了小麦不同茎蘖数的个体在群体中的频率分布及其动态变化规律 ,同时研究了不同施肥时期对茎蘖构成的影响。结果表明 :小麦群体的茎蘖构成不是单一的 ,而是由若干个类群构成。随着生育期的推移 ,各种茎蘖数的植株在群体中所占的比例会发生变化。越冬期呈双峰或三峰型分布 ,返青至拔节期分布比较复杂 ,至开花期以后 ,呈单峰型分布。

水稻强化栽培插植规格对茎蘖成穗和穗部性状影响的研究

以穗数型常规品种粤香占和大穗型杂交组合粤杂122为试验材料,采用纸筒育苗移栽,设20cm×20cm(CK)、30cm×30cm、40cm×40cm、50cm×50cm等4个插植规格进行强化栽培(SRI)试验,研究其分蘖成穗和穗部性状特征。结果表明:随着插植规格增大,主茎穗、一级分蘖穗和二级分蘖穗的穗型增大且收获指数增高,单科主茎穗数相近,占茎蘖成穗数比例降低,主茎穗产量占总产量的比例也下降,一级分蘖穗数增多,其成穗数占全科茎蘖穗数的比例下降,产量也下降,二级分蘖穗数增多,成穗数和产量占比均提高,一次枝梗数、二次枝梗数、总粒数和实粒数均增多,且以二次枝梗数和总粒数的差异较大,但各次枝梗和各层的结实率略有下降。

两种穗型小麦品种分蘖衰亡进程中茎蘖碳氮代谢的差异

以大穗型品种兰考矮早八和多穗型品种豫麦49-198为材料,研究2种穗型小麦品种茎蘖叶片糖氮代谢差异及与分蘖成穗间的关系。结果表明,兰考矮早八较豫麦49-198具有冬前分蘖比重低、春季分蘖比重高、无效分蘖春季衰亡持续时间长和分蘖成穗率低的特点。兰考矮早八氮素代谢相对较弱,茎蘖叶片氮含量、氨基酸含量和谷氨酰胺合成酶(GS)活性均明显低于豫麦49-198,不利于大穗型品种春季分蘖幼穗分化顺利进行。兰考矮早八植株碳素代谢相对较强,茎蘖叶片可溶性糖含量和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性高于豫麦49-198,有助于大穗型品种春季分蘖生长需要。主茎与分蘖间比较,以上糖氮代谢指标均表现为主茎>蘖Ⅰ>蘖Ⅱ,且随分蘖时期进行茎蘖间差异逐渐增加,兰考矮早八表现更为明显,主茎优势突出。豫麦49-198分蘖Ⅰ碳氮代谢强度占主茎比例相对较高,该分蘖能够成穗,而兰考矮早八两分蘖和豫麦49-198分蘖Ⅱ碳氮代谢强度占主茎比例相对较低,严重影响其分蘖发育成穗。

高产水稻生育前期叶面积指数和群体茎蘖组成及其关系的研究

以中籼稻汕优63(库限制型)和中粳稻广陵香粳(源限制型)为材料,研究高产水稻生育前期的叶面积指数和茎蘖组成特点及其关系。结果表明:(1)高产水稻叶面积指数组成特点为有效分蘖临界叶龄期和拔节期3叶以下小分蘖的叶面积指数占总叶面积指数的比例小,与总叶面积指数相关不密切:4叶以上大分蘖的叶面积指数占总叶面积指数比例大,是群体的主要组成部分。(2)高产水稻茎蘖组成特点为有效分蘖临界叶龄期和拔节期3叶以上大分蘖多,小分蘖少。(3)叶面积指数与茎蘖组成关系为有效分蘖临界叶龄期3叶以下分蘖数和4叶以上分蘖数与总叶面积指数关系不密切,而拔节期4叶以上分蘖数与总叶面积指数相关显著。

分蘖期水分调控对覆膜旱作水稻茎蘖动态影响分析

通过分蘖期不同水分调控试验,研究了分蘖期土壤水分调控对覆膜旱作水稻茎蘖动态变化规律的影响,采用套接的Logistic曲线建立了不同水分调控条件下水稻茎蘖动态模拟模型.在此基础上,分析了水稻茎蘖动态模拟模型参数的变化以及覆膜旱作水稻茎蘖的动态特性.结果表明：覆膜旱作节水灌溉水稻的茎蘖动态发生新的变化,分蘖前期茎蘖增长缓于浅湿灌溉处理,达到分蘖高峰期时间推迟,时间滞后10~20 d.土壤水分控制越低,最高茎蘖量越低,但水分最低（处理3）条件下,由于补偿效应的存在,取得了较高的茎蘖量,茎蘖高峰出现时间延迟较多.采用套接的Logistic曲线能够很好地模拟不同水分调控条件下的水稻茎蘖动态变化规律,模拟结果显示,土壤水分控制条件下水稻茎蘖动态具有增长受限、增长过程提前、茎蘖消亡减小、消亡高峰延迟的特点.

用“主基因＋多基因”遗传模型分析水稻茎蘖成穗率

选择丛生型籼稻品种HFA-1与少蘖型粳稻品种02428为亲本构建5个世代联合群体(P1、P2、F1、F2和F2∶3),运用植物数量性状"主基因+多基因"混合模型对水稻茎蘖成穗率进行遗传模型判别和遗传参数估算.结果表明,水稻茎蘖成穗率既受1对主基因控制又受多个微效基因影响,符合"主基因+多基因"的D-4模型;分别在F2和F2∶3世代估算的主基因遗传率为55.51%和53.57%、多基因遗传率为33.13%和38.94%,表明水稻高茎蘖成穗率育种不仅要考虑主基因的作用,也不能忽视微效基因的影响,并可在低世代进行目标性状筛选;由各世代所估得的基因加性效应和显性效应分别为-19.92和-6.48,表明选育高茎蘖成穗率材料时应考虑选配不同基因型的亲本.

氮肥施用时期对小麦不同茎蘖位顶端发育的调控效应

氮素营养是影响小麦顶端发育的重要因子。本研究表明 ,分别于护颖原基分化期、雌雄蕊原基分化期和药隔分化期施用氮肥 ,尽管均未影响到主茎叶原基数 ,以及主茎 (MS)和T1、T2分蘖 (主茎第 1、2分蘖 )的总小穗数 ,但是明显加快了主茎的出叶速率 ,减少了各主要茎蘖 (MS、T1、T2、T3)不孕小穗数。此外 ,护颖和雌雄蕊原基分化期施用氮肥 ,能够促进上述主要茎蘖小花原基的分化 ,增加其总小花数 ;而护颖至药隔分化期施用氮肥则明显促进了MS、T1、T2和T3的小花结实。研究结果为高产小麦栽培调控和生长模拟提供了依据。

播期对机插杂交籼稻不同茎蘖部位稻穗枝梗数和颖花数的影响

为探究播期对机插杂交籼稻不同茎蘖部位稻穗枝梗数和颖花数的影响,以穗型差异较大的杂交籼稻品种F优498和宜香优2115为材料,通过分期播种试验研究机插杂交籼稻不同播期下不同茎蘖部位稻穗的枝梗数和颖花数。结果表明,(1)每穗一次、二次颖花数及二次枝梗数为:主茎>一次分蘖>二次分蘖,主茎和一次分蘖的一次、二次颖花数及二次枝梗数随播期推迟呈增加趋势,且平均一次、二次颖花数及二次枝梗数也随播期推迟而增加。每穗总枝梗数及总颖花数表现出了相同趋势。平均每穗总枝梗数和总颖花数也随播期推迟呈增加趋势。(2)相关分析表明,主茎、一次分蘖和二次分蘖的每穗总枝梗数及总颖花数与平均每穗总枝梗数及总颖花数呈极显著正相关,相关系数表现为主茎>一次分蘖>二次分蘖,且通径分析表明,主茎和一次分蘖的每穗总枝梗数及总颖花数对平均每穗总枝梗数及总颖花数的贡献率远大于二次分蘖。(3)主茎、一次分蘖和平均每穗大部分枝梗及颖花性状与穗分化期最高温度、平均温度和平均日照时数呈显著或极显著的正相关。综合看来,不同播期下主茎、一次分蘖和二次分蘖的枝梗数和颖花数有较大差异,选择大穗型籼稻品种进行机插更有利于获得较高的稻穗枝梗数和颖花数,同时根据播期确定相应的高产策略,早播机插在保证较高一次分蘖数的基础上,应注重提高每穗枝梗数和颖花数以提高产量,迟播机插在保证较高每穗颖花数的基础上,应注重提高结实率、千粒重。

不同茎蘖苗和栽插密度对协优57产量及其主要经济性状的影响

通过三因素的随机区组分析 ,得出组合、密度、不同茎蘖苗、组合×不同茎蘖苗、密度×不同茎蘖苗、组合×密度×不同茎蘖苗之间差异均达极显著水平。且不同茎蘖苗对产量的影响最大。组合以协优 5 7的产量较高 ,密度和秧苗素质以 2 2 .5万穴 /hm2 和 3个茎蘖苗的产量较高 ;组合×不同茎蘖苗以汕优 6 3在茎蘖苗为 3个时产量较高 ,而协优 5 7因其成穗率高 ,穗子大 ,在不同的茎蘖苗下均能获得较高产量 。

高产水稻群体茎蘖组成和叶面积指数及其关系的研究

试验以源库类型不同的中籼稻汕优63(库限制型)和中粳稻香粳3017(源限制型)为材料,研究高产水稻茎蘖和叶面积指数组成及其关系结果表明:(1)高产水稻茎蘖组成特点:有效分蘖临界叶龄期和拔节期3叶以上大分蘖多,小分蘖少。(2)高产水稻叶面积指数组成特点:有效分蘖临界叶龄期和拔节期3叶以下小分蘖的叶面积指数占总叶面积指数的比例小,与总叶面积指数相关不密切:4叶以上大分蘖的叶面积指数占总叶面积指数比例大,是群体的主要组成部分。(3)叶面积指数与茎蘖组成关系:有效分蘖临界叶龄期3叶以下分蘖数和4叶以上分蘖数与总叶面积指数关系不密切,而拔节期4叶以上分蘖数与总叶面积指数相关显著。

黑龙江省超高产水稻品种茎蘖发育动态研究

为探讨黑龙江省超高产水稻品种的茎蘖发育动态优势,以黑龙江省的3个超级稻品种——‘松粳9号’、‘龙稻5号’和‘龙粳14’为试验材料,分别用相同生育期的普通品种‘藤系138’、‘龙稻3号’和‘合江19’作为对照,采用田间小区试验设计,对黑龙江省超高产水稻品种的茎蘖发育动态进行研究。结果表明,超高产品种相比较普通品种的优势在于,达到最高茎蘖数后,无效分蘖消亡速度慢,最终成穗率均高;产量与茎蘖各性状的相关关系均未达到显著状态,其中产量与最高茎蘖数、茎蘖增长速率、茎蘖消亡速率呈负相关关系,而与有效分蘖数、最终成穗率呈正相关关系。