黑龙江省农业实现碳中和的主要途径及建议

固碳减排是我国实现碳中和的有效措施,为推动黑龙江省农业绿色低碳发展,本文在分析了黑龙江省农业碳中和现状的基础上,明晰了碳中和的主要途径,全面分析了碳中和面临的优势和不足,并提出了实现碳中和的一些建议,包括保护利用好黑土资源、提出农业碳中和框架路线图、组建碳中和协同创新平台、加强碳中和的科技支撑力量、尽快制订碳中和的法律法规与技术标准、通过市场机制激励涉农企业主动减排等。

黑龙江省2010-2019年水稻生产碳中和概况及低碳稻作技术对策分析

稻田固碳减排是我国实现碳中和的重要技术措施。为推动我国寒地水稻绿色、低碳、可持续发展,本文在了解我国寒地稻田系统2010-2019年碳排放及碳中和概况的基础上,探索我国寒地稻田系统固碳减排的对策,包括选用氮素利用率高的水稻品种、适宜的水分管理模式、综合考虑有机肥和氮肥的施用种类及比例、翻耕和旋耕每年交替的轮耕制度等。并提出今后寒地稻田固碳减排应重点考虑加强寒地稻田温室气体产生、排放的机理及影响因素研究,强化寒地稻田温室气体排放量的准确估算,通过多学科交叉融合研究寒地稻田温室气体排放。

种植方式对寒地水稻抗倒伏性状的影响

为了探索不同种植方式对寒地水稻抗倒伏能力的影响,以‘龙粳21’和‘龙稻18’为试材,比较研究了水直播、旱直播和插秧栽培模式下水稻的抗倒伏特性。种植方式对寒地水稻的抗倒伏特性有显著影响,但两品种表现不一致。其中,‘龙粳21’N1至N4节间的倒伏指数为插秧>水直播>旱直播,单茎抗推力为旱直播>插秧>水直播。‘龙稻18’N1、N3和N4节间的倒伏指数为插秧>旱直播>水直播,N2节间为旱直播>插秧>水直播,单茎抗推力均为水直播>插秧>旱直播。相关分析表明,提高寒地水稻抗倒伏能力应适当降低株高、重心高度和N1、N2节间的长度,不宜攻大穗。在寒地稻区,通过选择适宜的品种及合理地构建多穗和小穗的群体结构,既利于直播稻获得较高的产量,也有利于提高抗倒伏性。

不同生育时期增温对寒地水稻产量和品质的影响

随着全球气候变暖,高温已成为威胁寒地水稻生产的主要气候因素之一。利用六角形开口玻璃房模拟日间增温,并用耐热高产品种龙稻21和热敏感优质品种龙稻18为试验材料,进行了不同生育时期的增温处理试验。结果表明,模拟增温设施能够实现日间平均1.2~2.6℃的增温效果。全生育期增温使龙稻21和龙稻18的产量分别提高7.4和4.5 t·hm^(-2),增产效应主要是通过增加生物量、有效穗数和每穗颖花数实现的。进一步分析不同生育时期增温对产量的影响发现,分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期的增温使龙稻21的产量分别增加1.2、3.9、0.8和1.1 t·hm^(-2)。拔节期、抽穗期和灌浆期的增温能使龙稻18的产量分别增加1.5、2.5和1.8 t·hm^(-2)。孕穗期增温导致龙稻21和龙稻18的产量分别减少0.2和1.2 t·hm^(-2)。各生育时期增产主要通过增加生物量、有效穗数和每穗颖花数实现。不同耐热品种对增温的响应不同,主要受结实率的影响。同时也发现,增温对千粒重存在负向作用。分蘖期和拔节期增温能够增加糙米率和精米率,而孕穗期、抽穗期和灌浆期的增温导致糙米率、精米率下降以及垩白米率、垩白度升高。增温对稻米食味值、蛋白质含量和直链淀粉含量的影响较小。未来如果高温出现在寒地水稻生育前期危害较弱,而且还有部分有利作用。但如果高温发生在孕穗期、抽穗期和灌浆期,对寒地优质稻谷的生产危害较大,应进一步加强对寒地水稻生育后期高温的研究和耐高温品种的选育。

利用F_(2∶3)家系群体分析寒地水稻穗部性状间的关系

为深入剖析寒地水稻穗部性状之间的关系,为寒地水稻穗部性状改良提供参考,本研究以高产品种东农415(二次枝梗集中于穗中上部)和优质品种龙稻18(二次枝梗集中于穗下部)及其杂交衍生的包含464个株系的F_(2∶3)家系分离群体为材料,对穗重、穗数、穗长、每穗颖花数、着粒密度、一次枝梗数、二次枝梗数等20个穗部相关性状进行方差分析、相关分析和通径分析。结果表明:这些性状在F_(2∶3)家系分离群体中均存在双向超亲分离,分布频率接近正态分布。相关分析表明,除穗数、一次枝梗结实率与其他各穗部性状之间无显著相关性外,其余穗部性状之间均具有显著或极显著相关性。其中,穗重与大多穗部性状均呈显著或极显著的相关关系,且每穗粒数、每穗颖花数、二次枝梗数、二次枝梗粒数及二次枝梗实粒数与穗重的相关系数较大。通径分析表明,每穗粒数、每穗颖花数和千粒重对穗重作用较大。

利用龙稻5号/中优早8号RIL群体定位粒形QTL

【目的】粒形是决定稻米产量、品质和商品价值的重要数量性状之一。本研究旨在利用水稻重组自交系群体鉴定控制粒形的QTL,为水稻粒形基因的挖掘和长粒形粳稻育种应用奠定基础。【方法】以短圆粒形的粳型超级稻品种龙稻5号(LD5)为母本和细长粒形的早熟籼稻品种中优早8号(ZYZ8)为父本构建包含176个家系的重组自交系群体测定粒长、粒宽、长宽比和粒厚等粒形性状,分析粒形性状间的关系并进行QTL定位和比较分析。【结果】利用区间作图法共检测到8个粒形QTL,分布在3、5、6、7和11号染色体上,表型贡献率范围为4.69%~18.89%,LOD值范围为2.52~8.74。这8个QTL包括3个粒长QTL qGL3、qGL7和qGL11,2个粒宽QTL qGW3和qGW5,2个粒厚QTL qGT3和qGT6,1个长宽比QTL qLWR3。其中,qGL3、qGL7、qGW3、qGW5和qLWR3可以在3个年份稳定检测到。利用多环境联合分析共检测到14个粒形QTL,包括qGL2、qGL3、qGL7和qGL11共4个粒长QTL;qGW3和qGW5共2个粒宽QTL;qGT3、qGT5和qGT6共3个粒厚QTL;qLWR3a、qLWR3b、qLWR5、qLWR7和qLWR11共5个长宽比QTL,分布在2、3、5、6、7和11号染色体上,表型贡献率范围为2.28%~15.78%,LOD值范围为4.20~20.90。与已克隆的粒形基因进行染色体位置比较发现,qGL3/qLWR3区间包含已克隆的GL3.1;qGW5区间包含已克隆的GW5;qLWR3b/qGT3区间包含已克隆的TGW3。【结论】利用区间作图法和多环境联合分析的方法从龙稻5号和中优早8号的重组自交系群体中共鉴定了14个粒形QTL,其中8个QTL是两种方法重复检测到的。这些QTL定位区间内包含已克隆的GL3.1、TGW3和GW5等粒形基因。

基于高密度SNP遗传图谱的粳稻芽期耐低温QTL鉴定

水稻直播由于省时、省工和节约成本而备受农户关注。然而,芽期耐冷性不强致使现行推广的许多优良水稻品种不适于直播生产。因此,挖掘鉴定芽期耐冷位点,为后续的辅助育种提供基因资源就日益受到重视。本研究利用丽江新团黑谷和沈农265构建的重组自交系群体及其重测序构建的包含2818个bin标记的遗传图谱对水稻芽期的耐冷性进行QTL定位分析。共检测到5个芽期耐冷QTL,分布在水稻的1号、3号、9号和11号染色体上,增效等位基因均来自耐冷亲本丽江新团黑谷。这些QTL的LOD值的范围从3.05到24.01,表型贡献率为8.0%~53.5%。其中,表型贡献率最大的主效QTL是qCTB11b,位于11号染色体长臂端的21.24 Mb^22.03 Mb之间,物理图谱区间为790 kb。随后利用"选择作图"的策略进行了QTL验证和累加效应分析,明确了可以通过QTL的累加聚合实现芽期耐冷能力的遗传改良,聚合的增效QTL越多,耐冷能力提升越明显。上述研究结果不仅可以增强人们对芽期水稻耐冷能力遗传基础的认识和理解,也可以为后续直播品种的遗传改良提供理论依据和技术指导。

减氮增密对寒地水稻产量及氮素吸收利用的影响

基于2017年开始的秸秆还田下寒地水稻减氮增密长期定位试验[CK:常规密度(30 cm×13.3 cm),不施氮肥;T1:常规密度(30 cm×13.3 cm),常规施氮量(180 kg/hm^(2));T2:增加密度32%(30 cm×10 cm),常规施氮量(180 kg/hm^(2));T3:增加密度32%(30 cm×10 cm),穗肥减少常规施氮总量的20%(总施氮量144 kg/hm^(2));T4:增加密度32%(30 cm×10 cm),基肥减少常规施氮总量的20%(总施氮量144 kg/hm^(2))],利用2023年监测的试验数据,研究减氮增密对水稻产量及氮素吸收利用的影响。结果表明,T4处理产量最高,显著高于CK、T1、T2处理,增幅分别为39.6%、9.8%、13.3%;T3处理次之,与T4处理差异不显著。二者产量的提高主要归因于有效穗数的提高,其中T4处理有效穗数分别较CK、T1处理显著提高64.0%、18.5%。T3、T4处理收获指数较高,两者差异不显著,但均显著高于其他处理,其中,T4处理分别较CK、T1、T2处理提高30.4%、53.3%、15.6%。拔节期—成熟期,总体上以T4处理叶片SPAD值最高,SPAD衰减率最低,地上部干物质积累量较高。T1—T4处理植株总吸氮量较CK显著增加53.6%~94.2%,以T4处理增幅最大。与T1处理相比,T4处理氮肥吸收利用率、氮素吸收率、氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别显著提高36.1%、30.1%、82.4%、37.3%,而土壤氮素表观盈亏量和氮素盈余率则分别显著降低87.5%和103.8%;T3处理氮肥吸收利用率显著降低22.5%,而氮肥农学利用率、氮肥偏生产力分别显著提高71.2%、34.9%。氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、氮素吸收率与产量均呈极显著正相关,而氮素盈余率和土壤氮素表观盈亏量与产量均呈显著或极显著负相关。综上所述,在减少基肥中氮肥施用量的同时增加移栽密度可提高水稻产量及氮素吸收利用率,适合寒地水稻生长。

东北粳稻区秸秆还田下无驱动搅浆的综合效果分析

秸秆还田是东北地区水稻秸秆综合利用的一种主要方式,对盐碱地改良起到重要的作用。在秸秆粉碎均匀抛撒以及合理整地的基础上,搅浆环节对于防止水稻秸秆漂浮起到至关重要的作用。为促进水稻生产中秸秆还田条件下搅浆平地机具的合理选择,本文在秸秆还田和秋整地的基础上,通过完全随机区组试验比较了有动力搅浆和无驱动搅浆方式对水稻产量及土壤物理性质的影响。结果表明:与有动力搅浆相比,无驱动搅浆的土面下降高度和秸秆漂浮量分别显著降低37.9%和33.7%,秧苗的新生白根数显著增加16.2%,>2000μm和250~2000μm土壤大团聚体所占的比例分别显著提高了17.7%和75.0%,土壤微团聚体(53~250μm)的比例显著提高了50.6%,而土壤粘粉粒(<53μm)的比例显著降低了17.0%。与有动力搅浆相比,无驱动搅浆可使0~40 cm土层的土壤容重降低2.1%~7.8%,但差异均不显著,降低土壤穿透阻力,但可提高0~30 cm土层的砂粒所占比例。有动力搅浆与无驱动搅浆的水稻籽粒产量无显著性差异。综上所述,无驱动搅浆可以有效抑制搅浆后的秸秆漂浮,改善土壤物理性质,且不影响水稻产量,是秸秆还田下稻田搅浆方式的理想选择。

克盐碱水溶肥对松嫩平原苏打盐碱地水稻产量和品质的影响

盐碱地水稻种植是松嫩平原苏打盐碱土利用的一种主要方式.为明确克盐碱水溶肥缓解水稻盐碱危害的效果,在秸秆还田下,分别于水稻移栽前和分蘖期施用克盐碱水溶肥,调查其对东北松嫩平原苏打盐碱地水稻产量和品质的影响.结果表明,与常规对照相比,在分蘖期施用克盐碱水溶肥的水体pH和EC分别显著降低3.80%和4.93%,土壤EC显著降低11.65%,在灌浆期施用克盐碱水溶肥的水体pH、EC和土壤pH、EC变化不大;施用克盐碱水溶肥的水稻籽粒产量较常规对照显著增加21.94%,有效穗数显著增加26.51%,结实率增加2.51%,每穗粒数降低8.18%,千粒重显著降低3.68%;施用克盐碱水溶肥的水稻糙米率、精米率和整精米率较常规对照均呈下降趋势,垩白粒率和垩白度分别显著降低33.49%和54.95%,食味值略有增加,直链淀粉含量和蛋白质含量均有所降低;施用克盐碱水溶肥的纯收益为813.86元hm-2.综上所述,施用克盐碱水溶肥可以显著降低生育前期水体的pH和EC以及土壤EC,显著提高水稻产量,获得较好的经济效益,有利于提高稻米的外观品质和蒸煮食味品质.

农业有机废弃物发酵CO2施肥对生菜产量及品质的影响

以美国"大速生菜"为试验材料,鸡粪和稻草为发酵原料,采用农业有机废弃物发酵CO2施肥技术研究CO2加富对生菜生物学性状、产量和品质的影响。结果表明:利用农业有机废弃物发酵进行CO2施肥可维持温室内CO2浓度725 mg·L^-1左右,提高冬季温室白天温度0.80℃,夜间温度0.38℃,显著提高生菜的株高、叶片数和SPAD,总产提高92.23%,并可提早7 d上市;与对照温室相比,显著增加了生菜中的可溶性蛋白质、可溶性糖和维生素C含量,明显降低硝酸盐含量。因此,该项技术在寒地设施蔬菜生产中应用既可解决大量农业有机废弃物对环境的污染,又可解决温室CO2亏缺、提高作物产量和品质,并可产生较高的经济和社会效益。

1961-2019年松嫩平原盐碱地区域水稻生长季气候资源的时空变化特征分析

基于1961-2019年松嫩平原盐碱地区域的13个气象站的逐日气象资料,分析了松嫩平原全年及水稻生长季内的平均气温、活动积温、昼夜温差、降水量和日照时数等农业气候资源的时空变化特征。结果表明,与第Ⅰ阶段(1961-1990年)相比,第Ⅱ阶段(1991-2019年)松嫩平原盐碱地区域的热量资源明显增加,年均气温升高了1.1℃,年均气温的气候倾向率分布在0.23℃/10a~0.41℃/10a,5℃等值线向北推移了约2.2°。最冷月和最热月的平均气温分别增加了1.4℃和0.7℃。水稻生长季内≥10℃的活动积温增加了248.7℃·d,活动积温3000℃·d等值线北移了约2.6°,昼夜温差降低了0.6℃。年日照时数和生长季内日照时数均呈降低趋势,分别降低了184.0和17.4h。以松花江为界,吉林省部分地区的降水量减少,黑龙江省部分地区的降水量略增加。该区域农业气候资源的整体变化特征表现为暖湿趋势,这必然会对该区域的盐碱地水稻生产产生一定的影响。