太湖流域粳稻地方品种的微卫星分析

采用45对SSR引物对224份太湖流域粳稻地方品种进行遗传多样性分析,共检测到162个等位变异,每个位点等位基因数的变幅为2～7,平均为3.6。各位点Nei基因多样性指数变异较大,为0.009(RM169)～0.663(RM444),平均为0.197。青稻、黄稻、红稻和白稻各传统生态型均具较低的遗传多样性。分子方差分析表明,SSR遗传变异绝大部分存在于传统生态型内。青稻与红稻间、青稻与白稻、红稻与白稻、红稻与黄稻间遗传分化显著。太湖流域粳稻地方品种SSR多样性较低,稀有类型等位基因较多。这对科学制定太湖粳稻地方资源的保护和利用策略具有指导意义。

太湖地区晚粳地方种稻米RVA谱特征多样性分析

利用20世纪50年代征集的368份太湖地区晚粳稻地方种资源材料,系统测定与分析了其稻米RVA谱特征并对其多样性进行了测算。结果表明,这些种质资源的稻米RVA谱曲线特征分化明显,种质间差异极显著,呈现从籼性到糯性连续变化的特征,形成4种特征类群。绝大多数种质(约51.9%)RVA谱的消减值在300～1000cP,属于典型的粳稻品种,为A类型;少量种质(如大红稻、早日黄稻、上海青、苏州青、慢红谷等)具有糯性淀粉RVA谱特征,为C类型;一些种质(如金谷黄、慢白稻、粗营洋晚稻、细叠谷、立更青)表现典型的籼稻淀粉RVA谱特征(D类型);部分种质具有优质的RVA谱特征,即消减为负值(如天下第一种、大青种、黄谷大稻头、摇矮子、余山种等),表明种质的淀粉性质存在明显的差异。各特征值的表型遗传多样性指数均大于1,其中崩解值的遗传多样性指数达2.04。RVA谱各特征值间显著相关,并可用崩解值、消减值2个指标来简化定量描述稻米RVA谱的特征。

太湖流域晚粳稻地方种资源的表型遗传多样性

对368份太湖地区晚粳稻地方种材料的植株及品质性状进行分析与测定，结果表明种质问的性状均有极显著差异。植株形态及穗粒特性中，株高的变化从120．5～160．5cm，每穗总粒数变化在69．9～144．0粒／穗，千粒重的极差达10．7g。在品质性状上，整精米率变化在50．05％～77．05％间，垩白率、垩白度平均48．31％、5．36％，直链淀粉含量、蛋白质含量分别变化在12．8％～25．8％、7．55％～14．55％，平均分别为17．5％、9．42％，总体加工、蒸煮品质较优，外观品质较差。不同级分的种质资源数量的分布总体上亦呈正态分布的特征，如株高主要集中在137cm左右，占41．7％，每穗总粒数主要分布在92．3～110．0粒／穗间，占57．2％，千粒重主要在27．0～28．0g间，占41．7％。种质材料的植株及品质性状均具有较高的遗传多样性，穗粒性状、品质性状、植株形态性状的遗传多样性指数分别为2．02、1．87、1．54。种质资源材料中共有15个大穗型种质，穗粒数超过了140粒／穗，如天下第一种、千斤稻、晚慢种等，还有一些穗粒数低于70粒／穗的小穗型品种，如白叠谷、硬头颈、绿种等，直链淀粉含量≤15％的种质有22个，如来自吴江的田鸡青、野凤凰，也有一些高直链淀粉含量的种质材料，如矮土种、红芒种、木樨球和野稻。优质加工、外观品质的种质资源数量较少，吴江的晚洋稻、野凤凰两个材料属于低直链淀粉含量并且加工、外观品质为优质的种质资源。

基于SSR标记的太湖稻区常规粳稻DNA指纹图谱构建及遗传相似性分析

【目的】构建太湖稻区粳稻（Oryza sativa L.Subsp.Japonica）DNA指纹图谱,分析粳稻品种间的遗传相似性,为其育种和种子纯度鉴定提供参考。【方法】以19份太湖地区优质常规粳稻品种为材料,利用分布于水稻12条染色体上的24对SSR引物构建其DNA指纹图谱,并分析其遗传相似性。【结果】24对引物在19份粳稻品种中共检测到99个等位基因,每对SSR引物检测到等位基因1~7个,平均为4.1个。筛选获得能完全区分19份粳稻材料的4对核心引物（RM190、RM18、RM297、RM5414）,其在19份粳稻中可扩增获得22个多态性片段;以RM190和RM18区分鉴别粳稻材料的能力最强,可以区别鉴定6个粳稻品种,RM297和RM5414仅能鉴别2个粳稻品种,RM297能鉴别常农粳5号和宁9103,RM5414能区分南粳47和常粳10-9。19份粳稻品种间的遗传相似系数变幅为0.408~0.857,平均为0.605,遗传相似系数在0.500~0.700的材料占81.87%。UPGMA聚类分析结果显示,在遗传相似系数0.550处,19份粳稻材料可聚为两大类群;在遗传相似系数0.620和0.570处,两大类群均可分为两个亚群。【结论】太湖地区常规粳稻品种遗传背景相似度高,遗传多样性不够丰富,有待进一步加强引进和利用新的基因资源,创新水稻育种材料。

太湖地区种植结构及农田氮磷流失负荷变化

太湖地区是我国农业最发达区域,近年来随着经济利益的驱动,太湖地区稻田改为果园、菜地、茶园现象突出,该地区种植结构的变化趋势和分布特征以及种植结构改变前后的氮(N)、磷(P)肥投入量、径流流失负荷量尚缺乏研究。本研究基于农业统计年鉴和文献调研数据,通过2002—2017年太湖地区主要城市(常州、无锡、苏州、湖州)果菜茶和水稻种植面积、N和P养分投入量、农田N和P流失负荷研究分析,为该地区农业面源污染防治和治理提供科学依据。得出如下结论:2002—2017年太湖地区果菜茶种植面积显著增加,尤其是果园(增加2.852×104hm2)和茶园(增加1.892×104hm2),而稻田种植面积下降显著(下降1.985×105hm2);2002—2010年间种植结构变化速率远高于2010—2017年,且果菜茶种植面积增加主要集中在武进、南浔、宜兴、苏州市区、长兴等临湖地区。2002—2017年太湖地区N、P肥投入量分别降低25.26%和9.59%, N流失量显著下降34.66%, P流失量仅下降1.84%。现今太湖地区稻田、果园、菜园和茶园的N流失负荷分别为10 200t、670 t和10 100 t、250 t, P流失负荷估算量分别为290 t、400 t、3 000 t和50 t。随着种植结构的改变,太湖地区稻田种植体系已不是农田N、P流失的最大来源,果菜茶来源的N、P流失总和已排在第一位,成为了目前农田N、P流失的优先控制对象。建议下一阶段太湖地区农业面源污染防治应侧重于优化果菜茶与水稻种植结构,同时强化P污染防治技术研究,最终实现太湖地区种植业的清洁可持续发展。

太湖流域粳稻地方品种食味品质分析

为了充分利用太湖流域优质的粳稻种质资源,选取161份太湖流域粳稻地方品种(系)为试验材料,对其10个食味性状进行分析评价。结果表明,太湖流域不同水稻品种(系)的食味品质间存在极显著差异。不同品种的稻米RVA谱曲线特征值与直链淀粉含量、蛋白质含量、脂肪酸含量间均存在一定的相关性;崩解值和消减值2个指标不仅可以反映RVA谱曲线的基本特征,同时又可以反映稻米食味品质的优劣。低直链淀粉含量的水稻品种的RVA谱仍存在较大的差异。随着脂肪酸含量的增加,峰值黏度、热浆黏度、崩解值均极显著下降(P<0.01);而消减值则随着脂肪酸含量的增加而极显著提高(P<0.01)。因此,从RVA谱曲线特征值看,本试验选用的太湖流域水稻地方品种(系)的部分稻米食味品质优良,可作为优质高产的种质资源进行利用。

太湖地区稻麦轮作体系下秸秆还田配施氮肥对水稻产量及经济效益的影响

秸秆还田与配施化肥是未来农业持续发展的方向。为明确秸秆还田条件下获得较高产量和最佳经济效益的氮肥用量,研究设计了秸秆全量(6 t·hm-2)还田条件下N0、N1、N2、N3和N4 5个氮肥用量的田间试验(肥料N用量分别为0、120 kg·hm-2、180 kg·hm-2、240 kg·hm-2、300 kg·hm-2)。两年试验结果表明:秸秆还田条件下水稻产量随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势,2007年、2008年水稻最高产量分别为8 543 kg·hm-2、7 772 kg·hm-2,施氮处理比无氮处理(N0)分别增产9.6%～19.4%、13.0%～17.8%;当氮肥用量达300 kg·hm-2时,边际产量、氮肥农学利用率、结实率、千粒重、新增纯收益率以及边际成本报酬率均显著低于其余处理(N0～N3),其中2008年上述各指标值分别为-4.5 kg·kg-1、3.0 kg·kg-1(N)、69.9%、25.1 g、0.91%、1.03元.元-1。由水稻产量、经济效益与氮肥用量拟合方程求得最大经济收益时的氮肥用量为218～223 kg·hm-2,水稻产量和经济收益分别为7 686～8 295 kg·hm-2和7 413～8 607元·hm-2。因此,秸秆还田条件下合理配施氮肥,不仅可以获得最佳经济收益,还可以获得较高水稻产量和氮肥利用率。

太湖流域水稻种子活力和耐缺氧能力遗传变异研究

测定了太湖流域5个生态类型297个粳稻地方品种和2个对照育成品种的种子活力指数和5 cm水深条件下生长7 d的芽鞘长度,研究了这两个性状的遗传变异及它们与水直播14 d的幼苗高、成苗指数的相关性。结果表明:地方品种的种子活力和幼苗耐缺氧能力的遗传变异系数分别为19.5%和15.2%,这两个性状的遗传变异主要存在于早熟晚粳生态型中。种子活力指数、缺氧条件下芽鞘长度均与水直播14 d的幼苗高及成苗指数呈极显著正相关。从早熟晚粳中筛选到薄稻3、硬头茎、三百粒头、大稻头、乌金香糯、荒三石4、晚八哥头7个高活力和耐缺氧能力的品种资源,可供适于直播的水稻新品种选育利用。

太湖地区农田水环境中氮和磷时空变异的研究

试验研究了太湖地区农田水环境中N和P的动态变化结果表明：太湖地区农田水环境均受到不同程度的N、P污染,且3～7月间呈加重趋势;目前地表水特别是太湖水中N、P含量已远远超过富营养化的极限值,富营养化程度十分严重;地下水中总P和NO3--N含量变化明显,NH4＋-N已劣于V类地下水质量标准,基本不适合饮用;浅层地下水中的NH4＋-N含量与土壤黏粒含量呈负相关关系,深层地下水（井水）中NO3--N含量与pH值呈正相关关系。该研究可为太湖地区水环境保护和农业面源污染治理提供参考依据。

太湖流域粳稻地方品种核心种质的构建

以823份太湖流域粳稻地方品种资源的19个表型性状为基础数据，形成45个核心种质测试群体，利用均值差异率（MD,％）、极差符合率（CR，％）、方差差异率（VD，％）、变异系数变化率（VR，％）、表型保留率（PR，％）和多样性指数率（H’，％）6个评价参数，对2种遗传距离（欧氏遗传距离、马氏遗传距离）、6种聚类法（最短距离法、最长距离法、中间距离法、重心法、类平均法、离差平方和）、3种核心种质抽样法（多次聚类随机法、多次聚类优先法和多次聚类偏离度法）和不同抽样比例（10％～50％）的组合策略在核心种质构建中的优劣进行分析。结果表明：采用欧氏距离、类平均法聚类和优先取样法为最佳方案，15％～25％为构建本资源初级核心种质比较适宜的比例范围；以此策略构建的Core2,1,5-15群体为基础，质量性状遗失基因型为补充，构建了以129份资源组成的太湖流域粳稻地方品种初级核心种质，数量占初始群体的15．7％；与初始群体相比，核心种质各性状平均数无显著差异（MD为0），极值符合率100％，表型保留率100％。

太湖地区黄泥土表层氮库变化与水稻产量间的关系研究

24年田间定位试验研究表明,长期不施肥处理和化肥PK配施处理土壤表层N呈下降趋势,而施入化肥N处理(包括化肥N、化肥NP配施、化肥NK配施、化肥NPK配施处理)N增加较缓慢,有机与无机肥结合处理土壤表层N增加迅速。以长期不施肥为对照,长期有机肥+NPK处理水稻增产最多,达35.94%。随着N肥的逐年施入,土壤表层全N含量与产量间由显著正相关关系变为相关性不显著。

配施有机肥减少太湖地区稻田土壤硝态氮淋失的机理研究

采用田间小区试验,设计两种无机氮肥梯度,研究配施有机肥对太湖地区水稻季土壤氮素淋失的影响,并从水/土NO-3-N迁移研究其对土壤NO-3-N淋失的影响机制。设置的处理有:对照(CK)、常规施氮(CT)、减氮施肥(RT)、常规施氮下配施有机肥(CT+M)、减氮施肥下配施有机肥(RT+M)。结果发现:①除去2015年的CT处理,两年里30 cm处配施有机肥和单施无机肥处理之间的土壤NO-3-N淋失均没有显著差异;80 cm处,CT+M处理的NO-3-N淋失较CT处理减少41%,RT+M处理较RT处理减少12%。②无机肥处理的田面水NO-3-N和土壤淋溶水NO-3-N之间存在极显著线性相关,但是有机肥的参与会削弱二者之间的相关性。③配施有机肥有利于土壤有机质含量的提高,CT+M处理的有机质含量较CT处理提高6.7%。0~20 cm土层,配施有机肥处理土壤NO-3-N含量明显高于无机肥处理;而20~40 cm土层,二者之间的土壤NO-3-N含量差异很小。这表明配施有机肥是通过提高土壤有机质含量,增强土壤表层对NO-3-N的吸附固持,从而抑制土壤NO-3-N的向下迁移,而不是通过减少田面水NO-3-N浓度来实现的。此外,配施有机肥还可以提高土壤质量和水稻产量,促进作物对土壤氮素的吸收,这也是稻田土壤NO-3-N淋失减少的一个原因。研究结果为减少农田土壤NO-3-N淋失提供了科学依据。

太湖流域不同再生稻品种的温室气体排放强度

为明确太湖流域种植再生稻的可行性及其对温室气体排放的影响,于2021年4—10月采用静态箱-气相色谱法观测了旱优73、甬优2640、丰两优香1号、两优6326和C两优华占5个品种再生稻的CH_(4)和N_(2)O排放通量以及产量。结果表明:稻季观测期内,CH_(4)排放峰分别出现在中稻季分蘖期和抽穗前后以及再生季前期;两季CH_(4)累积排放量为209~289 kg·hm^(-2),再生季占比为8.3%~23.0%,其中两优6326的值最高,显著高于旱优73、甬优2640和丰两优香1号(P<0.05)。N_(2)O排放峰主要出现在肥料施用后和土壤水分发生剧烈变化时;两季N_(2)O累积排放量为0.386~0.548 kg·hm^(-2),再生季占比为0.5%~2.4%,5个品种间N_(2)O排放量无显著差异。不同处理两季水稻总产量为6.12~12.62 t·hm^(-2),再生季占比为23.8%~36.7%,其中甬优2640和丰两优香1号的两季总产量相对较高。不同处理的温室气体排放强度为0.50~1.35 t CO_(2)e·t^(-1),其中甬优2640最低,两优6326最高(P<0.05)。研究表明,甬优2640和丰两优香1号的两季总产量较高,且温室气体排放强度相对较低。

长期不施氮肥下稻麦轮作农田残留化肥氮的后效及去向

我国农田化肥氮用量高,造成较多肥料氮土壤残留,残留肥料氮既可被后季作物吸收利用,也可迁移进入环境。稻麦轮作是我国长江中下游农业区代表性种植制度,然而稻麦轮作农田土壤残留化肥氮的作物后效及去向目前尚不清楚。利用^(15)N示踪长期试验,连续追踪了2004年小麦季施用30%的^(15)N标记尿素后其土壤残留^(15)N在之后17个稻麦轮作年的变化动态及被后季作物吸收利用特征。试验起始小麦季设100 kg·hm^(–2)(N100)和250 kg·hm^(–2)(N250)两个施氮量处理,后续作物均不再施用氮肥。结果发现,34.5%~37.9%施入氮被当季小麦吸收,随后各轮作年稻麦作物吸收残留氮量随年限增加呈指数下降;17年中有12.2%~15.8%残留氮被后季作物吸收,其中,水稻对残留氮吸收能力较强,为9.2%~11.8%,小麦为3.3%~4.0%;观测期内化肥氮累积利用率为50.1%~50.3%。氮肥施入小麦当季,0~20cm土层残留为22.9%~33.5%,之后逐年减少;17年后降至7.8%~9.8%,但仍占0~100cm土层氮残留量(9.9%~13.4%)的73.5%~78.5%。同位素质量平衡估算的观测期内氮肥累积总损失率为36.3%~39.9%,与基于当季小麦氮肥利用率和0~20 cm土壤残留率计算得出的当季化肥氮总损失率32.0%~39.2%接近。作物籽粒、秸秆及土壤^(15)N丰度在观测期内均随时间呈指数递减;根据预测结果,不施氮下其降至^(15)N自然丰度背景值仍需28~37年。上述结果表明,稻麦农田化肥氮损失主要发生在当季,土壤残留后效持续时间长,但再迁移进入环境数量低。协同化肥氮当季损失的高效阻控和土壤残留的有效调控应是稻麦农田氮肥优化管理的关键环节。

江西滨湖地区籼粳杂交稻品种适应性和丰产性鉴定与分析

为鉴定江西滨湖地区单季粳稻的适应性和丰产性,对8个籼粳杂交稻品种生产力开展了评价试验。结果表明,这8个籼粳杂交稻品种均可在江西滨湖地区作单季稻种植,但产量差异显著,甬优系列品种具有较强的适应性和丰产性。其中,甬优12、甬优1538表现出超强的生产潜力,在滨湖地区种植优势明显。

太湖地区水稻育种亲本遗传多样性分析及指纹图谱构建

分析太湖地区粳稻亲本遗传多样性并构建DNA指纹图谱,为加快水稻育种提供理论支持.利用水稻12条染色体上的25对SSR引物对45份太湖地区粳稻亲本进行了遗传多样性分析和DNA指纹图谱构建.结果表明,每对SSR引物可检测到1~24个等位基因,25对引物共检测到198个等位基因.筛选出5对核心引物(RM6318、RM4835、RM5463、RM3155、RM5752)建立了45份粳稻亲本的DNA指纹图谱.45份粳稻亲本间的相似系数在0.5505~0.91414之间,平均为0.7307.UPGMA聚类结果显示,在遗传相似水平0.707处,45份粳稻亲本可分为3个类群.SSR检测结果显示,太湖地区的粳稻亲本亲缘关系较近,遗传基础相似度高,影响了水稻育种的成效.育种工作有待进一步加强优异资源的引进和利用,创新水稻育种材料.

太湖流域粳稻群体遗传结构分化和亚群特异性分析

目的:研究太湖流域粳稻群体的遗传结构分化以及不同生态亚群的遗传多样性、特异性及其相互关系,为太湖流域亲本遴选提供遗传背景依据。方法:从太湖流域823份地方品种构成的核心种质中筛选出58份品种和36份育成品种构成代表样品,选用均匀分布12条染色体上的91个标记,采用Structure Version2.2软件,对粳稻群体遗传多样性、亚群遗传分化及特异性进行分析。结果:太湖流域粳稻群体由8类血缘组成,遗传上可分为5个生态亚群,每个亚群的血缘构成各不相同。不同的生态亚群中含有各自的特有和特缺等位变异,其中生态型Ⅲ特有等位变异数最多,对其他4个亚群其具有最多的补充等位变异。

施用肥料添加剂对太湖地区水稻产量、氮素吸收利用及氮平衡的影响

通过田间试验研究三个供氮水平下(施氮50 kg/hm2、150 kg/hm2、250 kg/hm2)施用肥料添加剂对苏南太湖地区水稻产量、氮素吸收利用及土壤氮平衡的影响。结果表明,施氮和肥料添加剂对水稻产量、氮肥吸收利用及表观损失氮均有显著影响,但只有在水稻产量和氮肥农学利用率指标上二者表现出显著的交互作用(P<0.05);随施氮量增加,水稻产量、累积吸氮量、土壤残留无机氮(Nmin)、表观损失氮增加,氮肥吸收利用率和农学利用率降低;与单施尿素相比,尿素配施肥料添加剂可进一步增加水稻产量、累积吸氮量,并能提升氮肥利用率和降低表观损失氮量,且该效应总体上随施氮量增加而愈趋明显;施用肥料添加剂对水稻营养生长期的氮素积累影响要明显强于生殖生长期。在本研究条件下,综合分析水稻产量、氮肥利用及氮平衡指标,不施用肥料添加剂时,施氮150 kg/hm2可获得较好的农学和环境效应。

太湖地区水稻地方品种品质性状与SSR标记的关联分析

选用90个均匀分布在水稻全基因组的SSR标记对334个太湖地区水稻地方品种进行检测，研究品质性状与SSR标记的关联。结果表明：①共检测到465个等位变异，平均每个位点检测到5．1667个等位变异，平均PIC值为0．3566。②基于D^＋统计概率（P〈0．001）支持的不平衡成对位点占总位点组合数的41．32％，不平衡程度D^＋〉0．5的成对位点组合数占总位点组合数的41．82％。⑧通过关联分析，共发现46个位点与卣链淀粉禽鼠、胶稠度或RVA（7个特征值）显著关联，关联标记对这些性状或指标的累积贡献率分别达48．08‰、61．49％和109．73％-175．43％。