一株旱稻联合固氮菌株的分离鉴定及促生作用

[目的]旱稻是一种重要的种质资源,对成熟期旱稻根系内生固氮菌进行筛选与鉴定,以获得对旱稻有较好促生作用的菌株。[方法]采用联合固氮固体培养基培养方法,从成熟期旱稻根系中分离出内生固氮菌,通过扩增固氮酶nifH基因和16S rRNA基因进行分子鉴定和系统进化分析生化指标测定和形态学鉴定;采用透明圈法进行溶磷、产铁载体能力验证;以褐球固氮菌为阳性对照,利用ELISA测定试剂盒测定菌株分泌固氮酶活性、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶,采用Salkowski比色法测定生长素(IAA)含量,并研究其生长特征。将分离的固氮菌株以1%浓度(约8×10~7CFU/mL)浸泡旱稻谷种进行催芽,研究其促生效果。[结果]分离的菌株URR45为固氮菌,属于嗜温型微生物,最适生长温度为32~50℃,最适pH为6.0~6.5,不耐盐。其分泌的固氮酶含量为220.15 U/L,ACC含量为898.69 ng/mL,生长素含量为14.91 mg/L,固氮酶含量和ACC含量显著高于对照组褐球固氮菌。该菌株能够利用葡萄糖、麦芽糖等碳源,属于发酵型细菌,具有水解明胶、溶磷和产铁载体特性。该菌株经16S rRNA基因测序后通过NCBI BLAST比对,鉴定为Herbaspirillum seropedicae,隶属于Pseudomonadota门、Betaproteobacteria纲、Burkholderiale目、Oxalobacteraceae科、Herbaspirillum属,革兰氏染色呈阴性。促生试验结果表明,在主根长度、侧根长度以及测根数方面均显著高于对照组。[结论]该菌株对旱稻幼苗具有一定的促生作用,在农业上产上可作为功能性内生固氮菌开发利用。

改性纤维素对旱稻萌发和旱地土壤性质的影响

水资源短缺和养分利用率低一直是制约我国旱地农业发展的重要因素,而改性纤维素能够有效固持土壤水分和养分,同时还具有缓释作用促进作物生长。探究了羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)对旱地土壤性质的影响及其在植株生长过程中的实际应用效果,为羧甲基纤维素在旱地土壤中施用量、施用方法提供科学依据。通过旱稻盆栽试验,研究CMC-NH4、CMC-Na和CMC-K施加量为0.05%、0.10%、0.30%和0.50%时对旱稻萌发、土壤水分、物理性质、养分的影响。结果表明,与对照组相比,施加0.05%的3种改性纤维素均可以促进旱稻萌发和增加地上部生物量,达214.29%~316.33%。施加改性纤维素能降低培养前期土壤水分流失量,但对土壤累积水分流失量无显著性影响;其对土壤物理性质影响较大,尤其是CMC-NH4和CMC-Na可以增加土壤硬度以及土壤紧实度。施加CMC-NH4有降低土壤pH的趋势,而施加CMC-Na和CMC-K有增加土壤pH的趋势。施加CMC-NH4可以增加土壤硝态氮和铵态氮含量,分别达202.45%~1017.79%和48.20%~172.60%;3种改性纤维素均在不同程度上提高了土壤速效磷含量;仅施加CMC-K可以显著增加土壤速效钾含量,达344.94%~1458.73%。因此,3种改性纤维素施加量为0.05%时有利于作物生长和土壤养分的增加,可以作为旱地土壤改良剂应用。

土壤温度对陆稻根系生长发育的影响

采用自创的“三维坐标容器法” ,研究了全生育期内土壤温度对陆稻根系生长发育的影响。结果表明 :(1)根系总体积、根系总长、根系总干重随着入土深度的增加、生育期内土温的日益升高、全生育期内土壤积温的减少而明显减少 (a >b >c) ,且随土温的日益升高、全生育期内土壤积温的减少而减慢 ;递减速度在 0～15cm范围内 ,随土温的日益升高、全生育期内土壤积温的减少而加快 (a <b <c) ,15～ 6 0cm间递减速度较平稳 ;(2 )根系体积各层分布量占总根量的百分比b、c处理间无明显差异 ,但它们与a有很大差别 ,主要发生在 0～ 15cm(a <<b≈c)、30～ 6 0cm(a >>b≈c)间 ,15～ 30cm较平稳 (a≈b≈c) ;根系干重各层分布量占总根量的百分比a、b处理间无明显差异 ,但它们与c有很大差别 ,主要发生在 0～ 15cm(a≈b >>c <<)、30～ 6 0cm(a≈b<<c)间 ,15～ 30cm较平稳 (a≈b≈c) ;根长各层分布量占总根量的百分比a、b、c处理间无明显差异。 (3)根密度垂进分布规律与根长分布规律相一致 ,根系总表面积、活跃表面积垂直变化规律均与根系体积参数相一致 ;(4)活跃表面积 总表面积随着入土深度的增加、生育期内土温的日益升高、全生育期内土壤积温的减少而增强 ,且处理a <b <c。

铵态氮和硝态氮对旱稻、水稻生长及铁营养状况的影响

利用砂培试验,研究了铵态氮和硝态氮,以及不同铁供应水平对旱稻和水稻生长与铁营养状况的影响。结果表明:供铁显著促进了水稻和旱稻的生长,提高了铁吸收量;与铵态氮相比,不供铁时硝态氮加重了缺铁旱稻和水稻的铁缺乏状况。就氮素形态的影响而言,铵态氮明显促进了旱稻和水稻的生长,表现在株高、地上部干重的显著增加,植株铁营养状况的显著改善,叶片SPAD值和植株铁含量、铁吸收量的显著增加,尤其是不供铁条件下,这种促进作用更加明显。同时,铵态氮还促进了植物体内铁的转移。硝态氮的作用则与此相反,特别是在铁供应不足的情况下,硝态氮的供应降低了叶片SPAD值和植株铁含量,加重了铁缺乏症状。以上结果表明,铵态氮有利于旱稻摄取更多的铁营养,并改善生长状况;土壤中氮素以硝态氮为主可能是水作转为旱作后旱稻缺铁黄化的主要原因之一。

水稻和陆稻籽粒灌浆特性的比较

应用 Richards方程对水作和旱作水稻与陆稻的籽粒灌浆过程进行拟合 ,研究两种稻灌浆特性在不同水分管理条件下的差异。结果表明 ,与水作相比 ,水稻旱作穗数和粒重明显降低 ,产量下降 ;强势粒和弱势粒的灌浆速率降低 ,活跃灌浆期缩短 ,强势粒和中势粒的起始生长势减弱 ,到达最大灌浆速率的时间延迟 ,强、弱势粒进入灌浆盛期的间距缩短 ,从而影响弱势粒的灌浆 ,强、弱势粒灌浆速率的差异增大 ,最终导致粒重和结实率降低。陆稻旱作与水作相比 ,除活跃灌浆期略有缩短以及强、弱势粒进入灌浆盛期的间隔略有延长外 ,整体上灌浆过程变化不大。与水稻相比 ,陆稻在两种水分条件下灌浆过程和产量及其构成因子的差异较小 ,表现为籽粒灌浆的起始生长势特别是强、中粒位势的起始生长势低 ,灌浆前、中期灌浆较强 ,强、中势籽粒对同化物的激烈竞争使弱势粒灌浆变差 ,籽粒灌浆期短 ,特别是灌浆后期持续时间短 ,导致结实率和粒重低 ,最终影响产量。旱作条件下 ,水稻与陆稻相比 ,籽粒灌浆速率较小 ,活跃灌浆期较长 ,强。

水、陆稻在水田、旱地栽培的生态适应性研究 Ⅰ.稻株生育、形态与组织结构的生态适应性

据1985～1986年实验,适合华北地区麦收后栽培的水、陆稻特早熟品种中,陆稻比较适应干旱地,旱种时性状负向反应的程度较小。水稻旱种时的适应性变化主要表现为:①延长水分敏感期(即营养生长与生殖生长并进期);②削弱非生产性的营养器官,包括分蘖;③削弱通气组织,增加输导和贮藏组织。

地下水位对陆稻根系生长的影响

对不同地下水位下生长的陆稻作了成熟期根系生长特性的研究结果表明 :不同地下水位下生长的陆稻根系垂直分布深度无多大差别 ,均在 0 cm～ 60 cm间 ;根长、根重、根体积、根密度 ,一般随根系垂直分布深度的增加而递减 ;根系总量、各层分布量及各层分布量占总量百分比 ,均随处理水深增加而增加 ,且深根 (30 cm～ 60 cm)的各参数值 ,达差异极显著 ;三种处理的活跃表面积 /总表面积均随垂直深度增加而递减。

种植方式对陆稻(中旱3号)和水稻(武香粳99-8)生长特性和产量形成的影响

以陆稻中旱3号和水稻武香粳99-8为材料,探讨3种种植方式(覆膜旱种、裸地旱种和水种)对陆稻和水稻生长特性和产量形成的影响。结果表明:与水种方式(对照)相比,覆膜旱种方式稻分蘖数较多、成穗率降低、花后叶绿素含量和伤流强度下降较缓慢、茎鞘物质运转率和转换率高;裸地旱种方式则相反。两种旱种方式稻根冠比、活跃灌浆期和收获指数均小于水种方式,但平均灌浆速率则相反。中旱3号覆膜旱种方式产量和粒叶比显著低于水种方式,而武香粳99-8没有显著差异。中旱3号和武香粳99-8均以裸地旱种方式产量最低。3种种植方式平均,中旱3号成穗率和籽粒灌浆速率比武香粳99-8高,但灌浆期叶绿素含量和伤流强度下降快,活跃灌浆时间缩短,茎鞘物质输出率及转运率、粒叶比、收获指数和产量低。

不同土壤对陆稻根系生长发育的研究

采用自创的“三维坐标容器法”，研究了潮砂土、红壤土、水稻土对陆稻根系生长发育的影响。结果表明：（１） 不论何种土壤类型，根系分布一般在６０ ｃｍ 左右，根系体积、总表面积、活跃表面积、根长、根重、根密度均随根系入土深度的增加而减少，但根长、根重、根密度在２５ ～３０ ｃｍ 间略有回升；比根长随根系入土深度的增加而增加；活跃表面积／ 总表面积随根入土深度的增加有起有伏，但起伏不大，总体维持在同一水平。（２） 不同土壤类型间，根系的垂直分布有差异，０ ～３０ ｃｍ 间的根体积、根重、根密度的分布大小顺序为潮砂土＞ 红壤土＞ 水稻土，比根长为水稻土＞ 红壤土＞ 潮砂土；０ ～６０ ｃｍ 间的根体积分布大小顺序为潮砂土＞ 红壤土＞ 水稻土，比根长为红壤土＞ 水稻土＞ 潮砂土，其他五项均为红壤土＞ 潮砂土＞ 水稻土。（３） 综合考虑各根系参数指标可知，根系在红壤土中生长发育最好，广而深且多；水稻土中最差，窄而少；潮砂土中居中。

稻-草-禽(渔)——水乡生态农业发展之评述

从地区的生态地理环境和农业资源特点出发 ,分析目前江苏省河网圩区农业种植结构现状及农村产业结构调整走势 ,提出稻 -草 -禽 (渔 )生态农业模式 ,以稻稳粮 ,以草养鹅或养鱼 ,以鹅、鱼增效 ,促进农、牧、渔结合 ,提高整个农业系统的物质生产力 ,增加经济效益和可持续发展的生态效益。并探讨了该模式的技术特点和可行性 ,展示了其广阔的应用前景。

黄顶菊提取液对旱稻种子的化感作用

为了给外来入侵植物黄顶菊(Flaveria bidentis)的综合治理提供参考依据,采用生物检测方法研究了不同质量浓度的黄顶菊提取液对旱稻种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明:黄顶菊提取液质量浓度为0.100g/mL时,旱稻种子的萌发率降低到66.7%,幼苗芽长仅为0.67cm,其对旱稻种子萌发和幼苗芽长表现出显著的抑制效应,抑制率分别为24.0%、47.7%(P<0.05)。黄顶菊提取液质量浓度为0.050～0.100g/mL时,旱稻种子根长为0.26～1.23cm,其对旱稻种子根长表现出显著的抑制效应(P<0.05),抑制率在43.3%～88.0%,且随着质量浓度的升高,抑制作用增强。黄顶菊提取液对旱稻种子萌发和幼苗生长均具有抑制作用,并表现出浓度效应。

海南山栏稻品种全生育期抗旱性鉴定与评价

以筛选优质抗旱山栏稻种质资源为研究目的,利用陆稻全生育期综合抗旱性鉴定体系对22个海南山栏稻品种进行抗旱性鉴定与评价。结果表明:海南山栏稻品种不同生育期间所表现出的抗旱能力具有极显著的正相关关系;山栏糯(黄壳)(编号1、4、6、18、22)等5个品种在全生育期均表现出高抗旱能力。此结果为开展山栏稻抗旱新品种选育及优异抗旱基因挖掘等工作提供重要的实验材料,同时说明海南山栏稻群体中蕴含丰富的抗旱遗传种质资源,应加强山栏稻种质资源的收集保护及评价鉴定工作。

外源植物生长调节剂对旱作稻生育后期根系衰老显微结构及其产量性状的影响

对旱作稻生育后期根系显微结构及产量形状进行了研究。结果表明:在孕穗期经过外源植物生长调节剂处理的根系,根表皮细胞脱落程度及外皮层细胞木栓化程度均减弱;皮层薄壁细胞完全裂解时间推迟且皮层变薄;根导管总面积/根横截面积增大。外皮层细胞在处理后38d,木栓化加厚成为褐色的机械组织,皮层薄壁细胞在处理后21d,互相分离、解体而形成气腔,38d后仅仅留下1～2层薄壁细胞。经过植物生长调节剂处理的植株,穗长、穗粒数、结实率、千粒重等产量性状明显高于对照,其中穗粒数、结实率与对照差异显著。

旱作条件下水陆稻灌浆期根系生长特性研究

对旱作条件下水陆稻灌浆期根系生长特性作了比较研究，结果表明：（１）灌浆期根系的垂直分布不同，水稻的根系一般分布在０～４０ｃｍ土层，陆稻根系一般分布在０～６０ｃｍ土层，最深可达８０ｃｍ，且水稻总根系分布较浅（０～３０ｃｍ间占总量的８７．０２％～９６．６７％），陆稻总根系分布较深（０～３０ｃｍ间只占总量的６１．４２％～８１．７０％）。因此，陆稻具有深扎根性。（２）除比根长参数外，不论是同一垂直位置，还是整个根系，陆稻的各根参数值远远大于水稻，甚至达３．２１倍。（３）旱作条件下，陆稻的比根长小于水稻，即陆稻的根直径略大于水稻，这可能是生态适应性的缘故。（４）陆稻的耐旱性强于水稻。

不同灌水量对水、旱稻营养生长和光合特性及其产量的影响

以中旱3号(常规旱稻)和汕优63(杂交水稻)为材料,研究5种不同灌水量处理对水稻和旱稻营养生长、光合特性以及产量的影响。结果表明,不同的灌水量处理明显影响水稻和旱稻的营养生长、光合特性以及产量。汕优63在处理A(灌溉水量为对照的25%)和处理B(灌溉水量为对照的43.75%)时,产量受到严重影响,分别比对照(处理E)减产80.58%和42.98%,差异极显著;在处理C(灌溉水量为对照的62.5%)和处理D(灌溉水量为对照的81.25%)时,与对照产量差异不显著。中旱3号在处理A时比对照减产68.42%,差异极显著;籽粒产量在处理B^E之间没有显著差异。这一特点在所有测定的其他营养生长和光合指标上也表现的非常明显。汕优63、中旱3号获得最高产量的灌溉需水量分别为7 500 m3和5 250 m3/hm2。超过此值,随着灌水量的增加,产量将有所下降。旱稻获得最高产量的灌溉水量比水稻约可节约30%,节水潜力巨大。在所有灌溉水量处理下,旱稻的产量比水稻的产量均低,有效穗数少是其主要原因。

不同药剂浸种对巴西陆稻种子萌发及幼苗抗旱性的效应

在塑料钵栽水分亏缺条件下，对１４种不同药剂浸种的巴西陆稻种子萌发特性及幼苗的部分抗旱指标进行了测定，结果表明所有处理均能提高发芽率、发芽指数，增强抗旱性；分析了不同药剂处理间的生长、生理反应差异，并应用所测指标采取模糊隶属法对各处理间的幼苗抗旱性进行了综合评价，其抗旱性强弱顺序为：Ｎａ２ＨＰＯ４＞Ｓ３３０７＞ＣａＣｌ２＋ＧＡ＞ＺｎＳＯ４＞ＦｅＳＯ４＞Ｈ２Ｏ２＞ＣａＣｌ２＞ＮａＣｌ＞ＮａＨ２ＰＯ４＞ＫＮＯ３＞ＫＨ２ＰＯ４＞ＧＡ＞Ｈ２Ｏ＞Ｎａ２Ｂ４Ｏ７，其中达强抗标准的为Ｎａ２ＨＰＯ４处理；Ｓ３３０７，Ｃａ－Ｃｌ２＋ＧＡ，ＺｎＳＯ４，ＦｅＳＯ４，Ｈ２Ｏ２为中抗；ＣａＣｌ２，ＮａＣｌ，ＮａＨ２ＰＯ４，ＫＮＯ３，ＫＨ２ＰＯ４，ＧＡ为弱抗；不抗的处理是Ｈ２Ｏ和Ｎａ２Ｂ４Ｏ７。

旱稻干物质生产和分配的研究

为了探讨旱地条件下旱稻品种干物质生产和分配以及籽粒灌浆过程的特点,1986年和1987年在北京农业大学种植5个旱稻品种。用Hunt的生长分析法研究其干物质生产,结果表明旱稻品种的干物质生产和分配与水稻品种不相同。因不同生育阶段群体生长率、净同化率和光合势对旱稻品种总干重的影响不同。籽粒干物质积累过程用Logistic生长曲线拟合,符合度达极显著水平。

氮磷钾配比对巴西陆稻产量及品质的影响

为了提高旱稻的产量和品质,用正交旋转组合试验设计,研究了氮、磷、钾肥用量配方对巴西陆稻IAPAR9的生长发育、产量和品质的影响.结果表明:氮肥用量与巴西陆稻的最高苗数、有效穗数、干物质积累呈显著正相关;施磷量与稻谷产量呈显著正相关;施氮、钾量与稻谷产量呈极显著正相关,增施钾肥对提高结实率和增穗、增重有明显的作用;氮肥、磷肥、钾肥用量与巴西陆稻的成穗率均呈较弱的负相关,氮、磷、钾肥用量对稻米外观品质影响不大,不同处理间的垩白粒率、整精米率、蛋白质含量的变异幅度较大.巴西陆稻IAPAR9有效穗数、每穗实粒数、结实率、千粒重与产量均有不同程度的正相关,产量性状对产量的效应从大到小依次为有效穗数、结实率、每穗实粒数、千粒重.说明提高巴西陆稻IAPAR9单产的关键在于增加有效穗数,提高结实率.

巴西旱稻中稻栽培生态适应性研究

播种期的安排是水稻生产十分重要的措施.通过对引进的2个巴西旱稻品种(Iapar-9和Tangara)不同播种期的生态适应性研究,探讨了巴西旱稻的最佳播种期.结果表明:Iapar-9和Tangara在长沙地区的适宜播种期为5月10日左右,此时期播种产量最高;2个巴西旱稻品种不同播种期处理LAI和功能叶叶绿素含量变化总的趋势是齐穗期最大,随后逐渐减小;不同播种期处理齐穗期前根系活力差异不显著,齐穗期后根系活力随播种期的延迟而降低,且差异显著;每穗实粒数和结实率低是限制产量的主要原因.

旱稻籽粒灌浆过程及其矿质元素的研究

1986,1987年对5个旱稻品种不同生育期和不同密度的研究表明,籽粒干物质积累过程符合 Logistic 生长曲线,并达到极显著水平。籽粒可溶性糖和淀粉的变化趋势品种间大致相同,抽穗后第7天转运到籽粒的可溶性糖最多,之后,淀粉积累速率加大,抽穗后第27天淀粉含量达最高值。籽粒蛋白质积累在品种间差异较大。籽粒矿质元素以"小白旱稻"为最高,"A7910"次之,其它三个品种相差不大。