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栽培优化对长江下游水稻灌浆期根系特征和稻米淀粉特性的影响

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作物学报 2024年第2期50卷 478-492页

作者：吴昊张瑛王琛顾汉柱周天阳张伟杨顾骏飞刘立军杨建昌张耗扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

为研究不同栽培管理技术下长江下游水稻灌浆期根系特征与稻米淀粉特性的关系,以甬优2640、武运粳24号、扬稻6号和金香玉1号品种为材料进行大田试验,设置氮空白区(0N)、当地常规(对照)、增密减氮、干湿交替灌溉和增施饼肥5种栽培模式处... 详细信息

为研究不同栽培管理技术下长江下游水稻灌浆期根系特征与稻米淀粉特性的关系,以甬优2640、武运粳24号、扬稻6号和金香玉1号品种为材料进行大田试验,设置氮空白区(0N)、当地常规(对照)、增密减氮、干湿交替灌溉和增施饼肥5种栽培模式处理。结果表明,与当地常规处理(对照)相比,甬优2640在增密减氮、干湿交替灌溉和增施饼肥处理下的产量增幅分别为6.49%、11.06%和12.72%,武运粳24号分别增加1.92%、11.10%和17.05%,扬稻6号增幅分别为9.30%、18.50%和22.89%,金香玉1号产量增幅分别为6.92%、14.72%和17.89%。同时我们也观察到随着栽培技术的集成和优化,根系形态生理特征(根干重、根长、根直径、根系氧化力、根系伤流强度、根系和根系伤流液中玉米素+玉米素核苷含量和根系分泌物中有机酸总量)以及籽粒淀粉合成关键酶(可溶性淀粉合成酶和颗粒结合型淀粉合成酶)活性、淀粉峰值黏度、热浆黏度、崩解值、最终黏度、溶解度和膨胀度逐渐提高。相关分析表明,灌浆期根系形态生理特征与产量和稻米淀粉特性关系密切。表明栽培技术的集成和优化可能通过调节地下部根系生长来改善稻米品质,最终实现高产优质高效的目标。

关键词：水稻栽培策略产量米质根系特性

控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响

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麦类作物学报 2024年第4期44卷 472-484页

作者：肖治林王琛张瑛景文疆张伟杨顾骏飞刘立军王志琴杨建昌张耗扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

为探究控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响,在大田条件下,以小麦品种扬麦16和扬麦20为材料,设置不施氮(T1)、常规速效氮肥分次施用(T2,对照)、常规控释氮肥一次性基施(T3)、速效氮肥减量分次施用(T4)、控释氮肥减量一... 详细信息

为探究控释氮肥施用策略对稻茬小麦产量和氮肥吸收利用的影响,在大田条件下,以小麦品种扬麦16和扬麦20为材料,设置不施氮(T1)、常规速效氮肥分次施用(T2,对照)、常规控释氮肥一次性基施(T3)、速效氮肥减量分次施用(T4)、控释氮肥减量一次性基施(T5)、控释+速效氮肥一次性基施(T6)、控释+速效氮肥配合分次施用(T7)共7种氮肥处理,比较分析了不同处理下稻茬小麦产量、叶面积指数(LAI)、叶绿素相对值(SPAD值)、干物质积累量、氮素积累量、根系吸收面积和根系氧化力等性状的差异。结果表明,两个品种的产量均表现为T6>T7>T3>T5>T2>T4>T1。与T2处理相比,两个品种的平均产量在T3、T6和T7处理下分别增加17.9%、30.3%和25.1%,平均氮肥农学效率(AE)分别增加40.0%、84.8%和72.4%,平均氮肥偏生产力(PFP)分别增加22.2%、52.3%和45.6%。与单一施用速效氮肥(T2、T4)或控释氮肥(T3、T5)处理相比,在控释氮肥与速效氮肥配施(T6、T7)处理下两个品种的地上部农艺性状(干物质积累量、LAI和SPAD值)显著改善,氮素积累量、根干重、根冠比、根系氧化力、根系总吸收表面积和活跃吸收表面积均显著增加。因此,控释氮肥配施速效氮肥策略可以同步促进稻茬小麦地上部与地下部生长,最终实现高产与氮肥高效吸收利用。

关键词：小麦产量控释氮肥速效氮肥根系特性

不同栽培措施下水稻基肥氮素利用率的15N示踪分析

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作物杂志 2024年第1期 90-96页

作者：谢昊薛张逸束晨晨张伟杨张耗刘立军王志琴杨建昌顾骏飞扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农学院江苏扬州225009

通过15N示踪分析研究基肥氮素去向,旨在为水稻氮肥高效栽培提供理论和实践依据。以武运粳24号为试验材料,采用2年田间定点试验,通过增密减氮、前氮后移、轻干湿交替灌溉、增施饼肥等栽培措施,设置5种处理(氮空白区、当地常规栽培、综合... 详细信息

通过15N示踪分析研究基肥氮素去向,旨在为水稻氮肥高效栽培提供理论和实践依据。以武运粳24号为试验材料,采用2年田间定点试验,通过增密减氮、前氮后移、轻干湿交替灌溉、增施饼肥等栽培措施,设置5种处理(氮空白区、当地常规栽培、综合管理措施1~3),研究不同栽培措施对水稻基肥氮素利用率的影响。结果表明,25.76%基肥氮素被植株吸收,24.46%残留在土壤中,49.78%损失到环境中。与当地常规栽培相比,综合管理措施能够显著提高作物对基肥氮的吸收比例(38.8%~61.3%),降低土壤中的残留比例(10.3%~24.8%),减少基肥氮向环境中的损失比例(1.8%~18.1%)。与当地常规栽培措施相比,综合管理措施在各生育期皆具有较高的氮素积累量;显著提升了植株对基肥氮素的吸收,减少了氮素损失,显著增加了氮素向籽粒中转运,且综合管理措施能改善土壤质量,具有较高的土壤脲酶及过氧化氢酶活性。综合研究结果表明,通过优化栽培措施能够显著提高植株对氮素的吸收,改善土壤质量,增加土壤氮素库容,提高基肥氮素利用率,增加作物产量。

关键词：水稻基肥氮素产量氮肥利用率

干湿交替灌溉与硝化抑制剂对水稻产量及土壤性状的影响

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作物杂志 2022年第2期 222-229页

作者：韩丽君薛张逸谢昊顾骏飞江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学江苏扬州225009

探明干湿交替灌溉与硝化抑制剂对水稻产量以及土壤性状的影响,以期为水稻高效栽培提供理论依据和技术参考。采取干湿交替灌溉方式,以“金香玉1号”和“扬稻6号”为试验材料,设置4个处理,分别为尿素(CK)、尿素+双氰胺(DCD)、尿素+3,4-二... 详细信息

探明干湿交替灌溉与硝化抑制剂对水稻产量以及土壤性状的影响,以期为水稻高效栽培提供理论依据和技术参考。采取干湿交替灌溉方式,以“金香玉1号”和“扬稻6号”为试验材料,设置4个处理,分别为尿素(CK)、尿素+双氰胺(DCD)、尿素+3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)、尿素+DCD+DMPP。DCD和DMPP为硝化抑制剂。结果表明,在相同灌溉方式下,与CK处理相比,硝化抑制剂的添加有利于获得较高的产量,提高了穗粒数和结实率。与CK处理相比,添加DCD、DMPP以及DCD与DMPP配施,均提高了水稻生育时期的土壤脲酶和蔗糖酶活性,降低了水稻生育时期土壤硝酸还原酶活性。另外,各硝化抑制剂处理均显著提高了水稻生育时期土壤铵态氮含量,降低了硝态氮含量,在此基础上增加了土壤有效态氮含量。其中DMPP抑制效果优于DCD,且2种抑制剂同时配施作用效果优于其单独施用。在干湿交替灌溉方式下,硝化抑制剂处理在水稻关键生育期有利于产生较高土壤养分,能进一步增加水稻产量。

关键词：水稻硝化抑制剂土壤性状产量

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秸秆快腐剂对水稻产量和土壤理化特性的影响

中国稻米 2022年第3期28卷 20-25页

作者：韩丽君谢昊薛张逸严管钰彤顾骏飞江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学农学院江苏扬州225009

为探究快腐剂对水稻产量、秸秆腐解及土壤理化特性的影响,在秸秆还田条件下设置了5种不同用量的秸秆快腐剂处理(0、0.1、0.2、0.3和0.4 g/pot)试验。结果表明,秸秆腐解数量随快腐剂用量增加而增加,秸秆腐解率以0.4 g/pot的处理最大,较... 详细信息

为探究快腐剂对水稻产量、秸秆腐解及土壤理化特性的影响,在秸秆还田条件下设置了5种不同用量的秸秆快腐剂处理(0、0.1、0.2、0.3和0.4 g/pot)试验。结果表明,秸秆腐解数量随快腐剂用量增加而增加,秸秆腐解率以0.4 g/pot的处理最大,较不施快腐剂的处理提高13.0%~18.0%。与不施快腐剂处理相比,添加快腐剂处理的水稻具有较高的每穗粒数和结实率,最终产量显著提高1.3%~11.1%,其中以0.2 g/pot的处理表现最好;施用快腐剂可促进水稻干物质积累,成熟期水稻植株氮素积累量较不施快腐剂的处理显著增加,以0.2 g/pot处理增幅最大;施用快腐剂有助于水稻对土壤有机质、全氮含量和速效养分的吸收利用,提高土壤供肥水平。研究结果对高效利用秸秆资源有借鉴意义。

关键词：水稻秸秆还田秸秆快腐剂产量土壤性状

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籼粳杂交稻甬优2640氮素吸收利用特点

中国水稻科学 2022年第1期36卷 77-86页

作者：袁锐周群王志琴张耗顾骏飞刘立军张伟杨杨建昌江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/扬州大学农学院江苏扬州225009 扬州大学江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

【目的】探明籼粳杂交稻甬优2640的氮素吸收利用特点。【方法】籼粳杂交稻甬优2640、常规粳稻连粳7号和常规籼稻扬稻6号种植于大田,设置6种施氮量处理(0、100、200、300、400、500 kg/hm^(2))和^(15)N示踪微区试验。【结果】在0~400 N k... 详细信息

【目的】探明籼粳杂交稻甬优2640的氮素吸收利用特点。【方法】籼粳杂交稻甬优2640、常规粳稻连粳7号和常规籼稻扬稻6号种植于大田,设置6种施氮量处理(0、100、200、300、400、500 kg/hm^(2))和^(15)N示踪微区试验。【结果】在0~400 N kg/hm^(2)范围内,甬优2640的稻谷产量随施氮量的增加而提高;连粳7号和扬稻6号的产量则是先增加后降低,在施氮量300 kg/hm^(2)时产量最高;相同施氮量下,甬优2640的产量均高于连粳7号和扬稻6号。甬优2640产量较高,这得益于地上部较高的干物质量和库容量(总颖花量)。适量增施氮肥提高了籽粒中^(15)N积累量,但其在籽粒中的分配比例却随施氮量的增加而降低。甬优2640穗中的^(15)N分配比例高于连粳7号和扬稻6号。高施氮量降低水稻氮收获指数。增施氮肥明显提高3个水稻品种穗分化期、抽穗期和灌浆中期叶片的硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶和谷氨酸合酶活性;相同施氮量下,甬优2640的各种酶活性显著高于连粳7号和扬稻6号。【结论】籼粳杂交稻甬优2640较常规水稻品种具有更强的氮素吸收与利用能力。

关键词：水稻 ^(15)N示踪技术施氮量吸收分配

基于QTL的作物生长模型在育种中的应用及展望

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作物杂志 2014年第1期 14-18页

作者：顾骏飞扬州大学/江苏省作物遗传生理重点实验室江苏扬州225009

概述了作物模型的发展历史和现状,并着重介绍了作物模型的新发展─基于QTL的作物生长模型。作者介绍了基于QTL的作物生长模型的原理,应用前提与基本步骤,并以一个光温发育模型准确预测大麦重组自交系的开花期为例,介绍基于QTL的作物生... 详细信息

概述了作物模型的发展历史和现状,并着重介绍了作物模型的新发展─基于QTL的作物生长模型。作者介绍了基于QTL的作物生长模型的原理,应用前提与基本步骤,并以一个光温发育模型准确预测大麦重组自交系的开花期为例,介绍基于QTL的作物生长模型在从基因型到预测表型中的应用和发展。结合这些研究进展,总结了基于QTL的作物模型对提高分子辅助育种效率和进行分子育种设计的帮助:模型可以去除环境误差,提高遗传分析精度;模型可以把复杂的产量性状分解为不同的生理组成部分,进而分析每一个生理组分的遗传变异,并利用模型来优化组合各生理过程,设计出最佳植株;作物生长模型可以预测复杂环境因子变化与植株性状之间的反馈调控与协变趋势,预测"QTL-环境互作"。最后作者结合基因组技术的发展,展望了结合全基因组连锁分析的"基于基因的作物模型"的发展前景。

关键词：基于QTL的作物生长模型育种基因型表现型 QTL

穗肥施氮量对不同穗型超级稻品种产量的影响及其机制

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作物学报 2022年第8期48卷 2028-2040页

作者：刘昆黄健周沈琪张伟杨张耗顾骏飞刘立军杨建昌扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室江苏扬州225009

施用氮素穗肥是水稻增产的一项重要管理措施,但其用量对不同穗型超级稻品种的增产效应及其机制尚不明确。本研究选用3个穗型(以每穗粒数表示)差异较大的超级稻品种南粳9108(小穗型)、扬两优6号(中穗型)和甬优1540(大穗型)为材料,在基蘖... 详细信息

施用氮素穗肥是水稻增产的一项重要管理措施,但其用量对不同穗型超级稻品种的增产效应及其机制尚不明确。本研究选用3个穗型(以每穗粒数表示)差异较大的超级稻品种南粳9108(小穗型)、扬两优6号(中穗型)和甬优1540(大穗型)为材料,在基蘖肥用量相同(162 kg N hm^(-2))的情况下,研究了0、54、108、162和216 kg km^(-2)五种穗肥施氮量对上述水稻品种产量的影响,并观察了其对颖花分化退化及抽穗后相关形态生理指标的调控效应。结果表明:(1)在0~216 kg hm^(-2)穗肥施氮量范围内,随施氮量增加,水稻每穗粒数均逐渐增加,结实率和粒重逐渐降低,且穗肥施氮量越高结实率和千粒重下降越明显。南粳9108、扬两优6号和甬优1540三个水稻品种在穗肥施氮量分别为162~216、108~162和54~108 kg hm^(-2)时产量最高。依据产量与穗肥施氮量曲线方程计算出上述3个品种高产最适穗肥施氮量分别为177.6~182.0、134.3~136.3和109.9~125.7 kg hm^(-2)。(2)总体而言,穗型大的品种产量高,穗型小的品种穗肥增产效应大。施用穗肥后小穗型品种二次颖花分化数和现存数增加幅度大是其增产效应高于中、大穗型品种的主要原因。(3)3个水稻品种在高产的穗肥施氮量条件下,高效叶面积率、粒叶比(颖花/叶、实粒/叶和粒重/叶)、非结构性碳水化合物(non-structural carbohydrate,NSC)转运量、糖花比、抽穗后0~40 d根系氧化力、颖花根活量和籽粒与根系玉米素(zeatin,Z)和玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)含量高。相关分析表明,不同穗型超级稻品种产量与以上指标基本呈显著或极显著正相关关系。上述结果表明,穗肥施氮量应根据穗型大小进行调节。适宜的穗肥施氮量有助于在较高总颖花量的前提下,保持抽穗后较高的高效叶面积率、粒叶比、NSC转运量、糖花比、根系氧化力、颖花根活量和籽粒与根系中Z+ZR含量,这有利于维持较高的结实率和粒重,从而提高水稻产量。

关键词：水稻穗肥施氮量穗型高产形态生理

2011—2020年长江中下游地区主要粮食作物生产碳足迹

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应用生态学报 2023年第12期34卷 3364-3372页

作者：张瑛顾嘉怡王琛王伟露张伟杨顾骏飞刘立军杨建昌张耗扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省作物栽培生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心江苏扬州225009

长江中下游是我国粮食生产区之一,对粮食安全保障有重要意义。解析主要粮食作物生产的碳足迹,有助于发展丰产低碳农业。本研究基于2011—2020年长江中下游地区6个省份(江苏省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省和浙江省)主要粮食作物(水... 详细信息

长江中下游是我国粮食生产区之一,对粮食安全保障有重要意义。解析主要粮食作物生产的碳足迹,有助于发展丰产低碳农业。本研究基于2011—2020年长江中下游地区6个省份(江苏省、安徽省、江西省、湖北省、湖南省和浙江省)主要粮食作物(水稻、小麦和玉米)的产量、播种面积、农田生产投入等数据,对该区域上述3种主粮作物的生产碳足迹进行估算。结果表明:2011—2020年间,江苏省的水稻、小麦和玉米不论在单产、种植面积或总产上均居首位。在单位面积碳足迹上,长江中下游地区的水稻最高,平均达到2.0 t CE·hm^(-2),小麦次之,玉米最低,且3种主粮作物的单位面积碳足迹不断升高。在单位籽粒产量碳足迹上,水稻最高,平均达到0.8 kg CE·kg^(-1),小麦次之,玉米最低。在碳投入结构上,灌溉用电、化肥和农药的投入占比较高,灌溉用电分别占水稻、小麦和玉米总碳投入的35.0%、36.3%和33.2%,化肥分别占28.8%、32.5%和32.5%,农药分别占24.2%、13.3%和11.5%。在碳效率上,玉米最高,为3.9 kg·kg^(-1) CE,水稻次之,小麦最低。随着农业绿色发展的推进,通过提高灌溉效率、化肥利用效率、农药利用率和机械化作业效率,以及秸秆还田多样化、新品种培育和政策杠杆等多种途径,能够合力降低长江中下游地区主要粮食作物生产过程中的碳排放。

关键词：主粮作物碳排放碳足迹碳效率