钾肥用量对优质粳稻钾素积累利用及稻米品质的影响

以武香粳14号和武育粳3号为材料,研究了钾肥用量对优质粳稻群体钾素积累利用和稻米品质的影响。结果表明,钾肥一次性基施,水稻群体吸钾量在K2O用量为12.8kg/667m2时最大,过量施钾却降低了群体吸钾量,稻谷吸钾量随钾肥用量的增加而增大,增幅则逐渐降低;优质粳稻群体最大吸钾数量和比例出现在拔节至抽穗阶段,但不施钾肥和过量施钾,造成拔节前吸钾比例较大,从而抑制有效穗数;钾肥一次性基施,以N∶K2O为1∶0.8对优质粳稻产量构成和品质性状影响最佳,有较高的成穗率和结实率,显著降低稻米垩白度和直链淀粉含量,同时钾素生理效率、农艺效率较大;钾肥的穗肥追施比一次性基施,能够明显增加拔节至抽穗的吸钾数量和比例,提高实粒数、结实率和产量,降低稻米垩白度和直链淀粉含量,提高胶稠度,改善稻米品质,并显著提高钾素利用效率。

水稻氮素吸收、利用与硅素营养的关系

研究了30个水稻品种氮素吸收、利用与硅素积累的关系及高效硅肥对2个水稻品种氮素吸收与利用的影响。结果表明,水稻品种氮素积累量与硅素积累量呈极显著正相关,但氮素含量与硅素含量的相关性不显著。水稻品种的氮素干物质生产效率(NDMPE)与其体内N、P、K、Si积累的平衡有关,NDMPE与养分平衡指数呈显著正相关,与养分偏离系数呈显著负相关,但氮素吸收量与养分平衡指数和养分偏离系数的相关不显著。硅肥提高了叶片GPT转氨酶和籽粒淀粉分支酶(Q酶)活性,从而促进了水稻对氮素的吸收,但其NDMPE却随氮素积累量的增加而降低。施硅水平对灌浆期籽粒Q酶活性的下降速度产生重要影响,施硅水平愈高,Q酶活性下降愈快。

遮荫对小麦旗叶光合及叶绿素荧光特性的影响

【目的】研究长期遮荫对小麦旗叶光合作用及叶绿素荧光参数的影响。【方法】以扬麦158、扬麦11、南农9918和南农02Y393等4个冬小麦(Triticum aestivumL.)品种为材料,从拔节至成熟期进行遮光22%和33%处理。【结果】灌浆前中期,遮荫对较耐荫的品种扬麦158和南农02Y393旗叶SPAD(Soil-PlantAnalysesDevelopment)值无显著影响,而降低不耐荫品种扬麦11和南农9918的旗叶SPAD值,但遮荫显著提高了灌浆后期小麦旗叶SPAD值。遮荫降低了小麦旗叶光合速率(Pn)、PSⅡ实际光化学效率(ΦPSⅡ)和光化学荧光猝灭系数(qP)与干物质积累量,而提高了光系统Ⅱ的初始荧光强度(Fo)和最大光化学转化效率(Fv/Fm)。【结论】遮荫主要是通过降低叶片光系统Ⅱ的实际光化学效率和光化学荧光猝灭系数,引起单叶光合速率下降,最终降低小麦干物质积累。

低温条件下相关关键酶活性对棉纤维比强度形成的影响

【目的】研究低温对纤维比强度形成的影响。【方法】通过设置大田分期播种试验,使相同果枝部位棉铃可以处于不同的温度条件下发育,研究低温对棉纤维发育关键酶活性及相关基因表达的影响。【结果】低温影响纤维素的累积速率并最终影响纤维比强度的形成,其原因是在不同水平上影响了纤维发育关键酶的活性。在生化水平上,低温(铃龄0～50d日均温<23.0℃,铃龄25～50d日均温<21.0℃)提高了纤维中β-1,3-葡聚糖酶的活性、降低了蔗糖合成酶的活性,且前者对温度更为敏感。在基因表达水平上,低温使Expansin、蔗糖合成酶基因的表达量增加,β-1,3-葡聚糖酶基因的表达与此相反,低温下Expansin到达表达峰值时间推后且维持高表达的时间延长,低温可导致15d铃龄纤维β-1,3-葡聚糖酶基因表达量显著降低,而蔗糖合成酶基因表达量显著升高。【结论】在纤维品质形成上,低温导致棉纤维伸长期及伸长高峰推后,低温下纤维素累积量、纤维比强度的变化特征与纤维蔗糖合成酶活性及β-1,3-葡聚糖酶基因表达的变化特征高度一致,与β-1,3-葡聚糖酶活性及蔗糖合成酶基因表达受低温影响的规律相反。

中国主产棉区气象因子和纤维品质的相关性研究

研究选取保定、徐州、阿克苏等覆盖全国主产棉区的27个样点,在不考虑土壤、播期、栽培措施等因素的前提下,对所选样点2006-2011年的棉纤维品质数据和7-9月气象数据进行不同区域水平下的多元逐步回归分析,初步建立棉纤维品质的气象生态模型,并找出影响棉纤维品质的关键气象因子。结果表明:(1)在全国主产棉区,日平均温度越高,≥12℃有效积温和降水日数越少,棉花纤维越长;日均最低温度越高,纤维比强度越大;日均最低温度和平均湿度越高,降水日数越多,马克隆值越大。(2)在黄河流域棉区,日均温和平均湿度越高,棉花纤维越长;降水日数越多,纤维强度越大。(3)在长江流域棉区,降水越多,纤维越长;≥12℃有效积温和降水量越多,马克隆值越大;日均最低温度越高,≥12℃有效积温越小,品级越好。(4)在西北内陆棉区,日照时数和降水量越大,纤维越长;≥12℃有效积温越大,纤维比强度增加;日照时数越多、降水日数越少,马克隆值越大。气象因子对棉花纤维品质有着重要影响,定量化研究气象因子与棉花纤维品质之间的相关关系是纤维品质形成模型建立的基础。

精确定量栽培对高海拔寒冷生态区水稻株型及产量的影响

【目的】研究高寒水稻产量构成和株型特征的关系,明确精确定量栽培对高寒水稻增产的机理。【方法】以当地品种传统粳稻品种大白谷和新品种丽粳10号为试验材料,对抽穗期不同株型特征指标与产量及产量构成的相关分析,研究高海拔地区水稻生长发育特性及其生理生态特点,探讨高寒生态区水稻增产的主攻目标,以精确定量栽培和常规栽培相比较,分析精确定量栽培对高寒生态区水稻株型和产量的影响。【结果】不同产量群体之间株型方面以及有效穗、颖花量等产量构成因子方面都存在着差异,高产群体的显著特征是植株上部三叶叶长较长;上部三叶叶角较小;抽穗期叶片的比叶重大,且与叶片、茎秆及穗部性状关系密切;茎秆各节间配置合理,基部节间短,穗下节间较长;一次枝梗数、二次枝梗数和产量呈显著正相关。【结论】扩库(增加总颖花量)和强源(增加抽穗后LAI,提高比叶重)均可提高高寒生态区水稻产量,水稻精确定量栽培的氮肥运筹、水分管理方面与高产水稻器官建成同步,提高叶面积指数的同时,促进总颖花量的增长,可显著地提高该生态区水稻的产量。

棉纤维发育相关酶活性的基因型差异与纤维比强度的关系

【目的】以纤维比强度差异较大的不同基因型棉花为材料,研究它们纤维发育过程中相关酶活性的动态变化与纤维比强度的关系,为探索改善棉纤维比强度的生理调控途径提供理论依据。【方法】选择棉纤维比强度分属高(科棉1号)、中(美棉33B)、低(德夏棉1号和苏棉15号)3种类型,4个不同基因型的品种,在大田栽培条件下,研究棉纤维次生壁加厚过程中相关酶活性的动态变化、纤维素累积和纤维比强度形成的关系。【结果】β-1,3-葡聚糖酶活性在次生壁加厚发育过程中呈下降趋势,蔗糖合成酶、过氧化物酶和IAA氧化酶活性变化均呈单峰曲线,基因型间差异主要表现在酶活性的大小和峰值出现的时间。科棉1号属高强纤维基因型,棉纤维中与纤维发育相关的酶活性在整个次生壁加厚期高于中、低强纤维基因型,前者酶活的动态变化与纤维素累积快速增长期的协调性好,纤维素累积平缓,纤维比强度增强的幅度大;反之,如低强纤维品种德夏棉1号和苏棉15号,其纤维发育相关酶在次生壁加厚期活性低,纤维素累积快速增长期短,纤维比强度增强的幅度小;美棉33B棉纤维发育相关酶活性、纤维素累积和纤维比强度形成特征介于上述两种基因型之间。【结论】不同基因型棉花纤维中与纤维发育相关的酶活性存在显著差异,该差异可能是导致纤维素累积特性及纤维比强度形成基因型间差异的主要生理原因之一。

中国棉花纤维品质检验和评价的研究进展

在综述国内外棉花纤维主要品质指标研究进展和棉花纤维品质评价方法的基础上,比较并论述了棉花色特征指标如明度指标光反射率(Rd)和饱和度指示纤维黄度(+b)和传统棉花纤维品质指标如目测等级、长度、强度和细度的测定与应用,以及生态和气候类型对棉花纤维品质的影响等方面的研究进展。分析了棉花纤维品质指标与棉花色特征指标的关系。综述了在棉花质量标准革新与国际化背景下开展棉花色特征质量评价体系研究的重要性及色特征研究的发展前景。展望在构建棉花色特征气象生态模型基础上建立中国棉花分类分级系统的必要性,提出了将生态模型与GIS进行结合,对棉花纤维品质指标、生态指标和棉花纤维色特征的空间地域分异评价与预测。

棉铃对位叶氮浓度与纤维品质指标的关系

【目的】研究棉铃对位叶氮浓度与纤维品质指标的关系,为不同开花期棉铃纤维品质形成的氮素营养监测提供理论依据。【方法】在大田栽培条件下,以高品质棉(科棉1号)和常规棉(美棉33B)品种为材料,分别于江苏南京(118°50′E,32°02′N,长江流域下游棉区)和江苏徐州(117°11′E,34°15′N,黄河流域黄淮棉区)设置不同氮素水平(低氮:0kgN·hm-2;中氮:240kgN·hm-2;高氮:480kgN·hm-2)试验,研究棉铃对位叶比叶重(LMA)、氮浓度(单位干重氮含量,NM;单位叶面积氮含量,NA)对氮素水平的响应,并初步探索了棉铃对位叶NA与纤维品质指标的关系。【结果】(1)棉铃对位叶NA蕴含了NM和LMA的双重信息,具有对氮素水平及开花期均较为敏感的特性,在氮素处理间差异性达显著水平,随开花期的推迟呈现出逐步上升趋势。(2)随着棉铃对位叶NA平均值的增加,棉纤维品质关键指标(纤维长度、比强度、马克隆值、整齐度)的变化趋势均为开口向下的抛物线型。(3)低氮与中氮处理间棉铃对位叶NA平均值的差距随着开花期的推迟逐渐扩大,而高氮与中氮处理间的差距逐渐缩小,相应氮素处理间纤维比强度和马克隆值的差距亦呈现出同样的变化趋势。【结论】棉铃对位叶NA与棉纤维品质指标的关系密切,可作为今后从氮素营养角度实时监测预报棉纤维品质优劣的一个重要生理指标。

棉花渍害恢复的生理指示指标探讨

【目的】筛选花龄期渍水胁迫后棉花胁迫/恢复水平的指示性生理指标,为采取合适栽培措施减轻洪涝灾害对棉花生产的影响奠定基础。【方法】以泗杂3号为材料,在江苏省大丰市(120°28′E,33°12′N)设置大田短期渍水试验(渍水0、6、9、12 d),对棉株功能叶光合气体交换参数、丙二醛含量、抗氧化酶活性等14个生理指标进行测定,然后运用灰色关联度分析、聚类分析等方法对各指标进行分析和评价。【结果】渍水胁迫解除后,14个常用植物逆境相关生理指标在不同胁迫水平、不同恢复水平的棉株功能叶中存在显著差异,且与植株的恢复生长水平显著相关(P<0.05)。不同指标与棉株恢复水平的关联度存在显著差异(0.2702—0.9127),但各指标的关联度的高低顺序在棉株不同恢复时间具有较高的稳定性。因此,可在上述生理指标中筛选相关指标用于指示、监测渍水后棉花的恢复水平,其中与恢复指数关联度较高的生理指标是净光合速率(0.8105)和丙二醛含量(0.7717),其关联度变异系数最小,稳定性最高,经聚类分析被分在第一类指标中。【结论】净光合速率、丙二醛含量可作为关键性生理指标用于监测棉花渍水后恢复水平从而指导棉花抗逆栽培。

不同栽培方式对长江下游棉田资源利用效率的影响

我国农业对自然环境依赖性强,农业生产环境相对恶劣、资源利用效率低下,作物栽培理论与技术需要不断创新和完善。为建立与当前生产模式相匹配的作物高产高效栽培管理方式,选用棉花品种泗杂3号,于2012—2013年在长江下游棉区(江苏大丰)不同地力水平田块(高、低)进行麦棉两熟栽培管理方式定位试验,设超高产栽培、常规栽培和高产高效栽培,系统测定棉花生物量、产量和生育期间的温光、氮肥资源利用效率。结果表明,栽培方式和地力水平显著影响棉花产量,而产量的差异主要由温光、氮肥资源利用效率的差异造成。棉花产量提高的限制因子是低下的资源利用效率。高产高效栽培较常规栽培产量提高27.5%,温光资源利用效率分别提高27.7%、23.4%、氮肥偏生产力提高10.1%,是长江下游较为适宜的栽培方式。因此未来生产中应进一步合理优化栽培方式来提高棉田资源利用效率,以达到高产高效的目标。

棉花无土育苗营养液供应强度研究

以科棉1号棉花品种为材料,研究在人工控制环境条件下营养液浓度对无土棉苗生长发育的影响。结果表明:营养液浓度的增加促进了棉苗地上部分的生长,使株高增加,叶面积扩大,地上部干物重增加,根冠比下降,但茎粗增长不明显;营养液浓度的增加促进了棉苗中氮、钾的积累,但营养液浓度超过0.2%时,棉苗对磷、钾的吸收增加不多。由于气温较低,移栽结果各处理间相差不大,但以0.2%营养液浓度处理棉苗表现较好。综合各项指标,同时考虑育苗成本及安全性,棉花工厂化育苗营养液浓度以不超过0.2%为宜。

中国棉花纤维品质和气候因子的空间分布特征

利用地理信息系统(GIS)对全国主产棉区82个县(市)2005—2011年棉花纤维品质及1981—2010年的逐日平均气象数据进行空间插值处理,建立了基于GIS的全国主产棉区主要棉花纤维品质指标的空间信息系统,并分析了全国棉花纤维品质的区域分布及其与各生态区气候因子空间分布的相关性.结果表明:日照充足、降水量小、平均相对湿度较低的西北内陆棉区(如新疆)是我国优质棉生产区域,其棉纤维长度、马克隆值、品级等品质指标均居国内各棉区首位;长江和黄河流域两大棉区的棉花纤维比强度值较高,其中,长江流域棉区的棉花纤维长度值和比强度值均大于黄河棉区;黄河棉区的马克隆值和感官品级高于长江棉区.棉花品种指标与各生态区气候因子(温度、光照、降水、湿度)有较好的相关性.