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水稻根系和土壤性状与稻田甲烷排放关系的研究进展

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中国水稻科学 2024年第3期38卷 233-245页

作者：陈浩田秦缘钟笑涵林晨语秦竞航杨建昌张伟杨扬州大学农学院/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 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

甲烷(CH_(4))是大气中最主要的温室气体,对全球气候变暖具有重要影响。稻田是农业生态系统中CH_(4)的主要排放源,水稻根系与土壤是影响稻田CH_(4)排放的关键因素。因此,探究水稻根系和土壤性状与稻田CH_(4)排放的关系对于缓解温室效应... 详细信息

甲烷(CH_(4))是大气中最主要的温室气体,对全球气候变暖具有重要影响。稻田是农业生态系统中CH_(4)的主要排放源,水稻根系与土壤是影响稻田CH_(4)排放的关键因素。因此,探究水稻根系和土壤性状与稻田CH_(4)排放的关系对于缓解温室效应具有重要的意义。本文综述了稻田CH_(4)产生和排放的机理及其与水稻根系和土壤性状间的内在关系,并展望了进一步探究水稻和土壤性状与稻田CH_(4)排放关系的研究方向,为实现水稻丰产与固碳减排协同提供参考。

关键词：水稻根系特征土壤性状甲烷排放

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一体化旱耕整地泡田模式对稻田还原性物质和机插秧早期生长的影响

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作物学报 2024年第7期50卷 1762-1775页

作者：程爽邢志鹏田超胡群魏海燕张洪程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/扬州大学水稻产业工程技术研究院扬州大学江苏扬州225009

针对稻麦轮作地区稻田耕整地质量不高以及还原性物质积累不利于机插秧早期生长等问题,探讨了应用一体化旱耕整泡田模式促进机插秧早期高质量生长的可行性。于2021—2022年在江苏省宿迁市泗洪县试验基地设置3种耕整地模式:一体化旱耕整地... 详细信息

针对稻麦轮作地区稻田耕整地质量不高以及还原性物质积累不利于机插秧早期生长等问题,探讨了应用一体化旱耕整泡田模式促进机插秧早期高质量生长的可行性。于2021—2022年在江苏省宿迁市泗洪县试验基地设置3种耕整地模式:一体化旱耕整地+泡田模式(Treatment 1,T1)、旱旋+泡田+水旋整地模式(Treatment 2,T2)、泡田+水旋整地模式(Treatment 3,T3),测定了稻田土壤氧化还原电位、不同土层还原性物质含量和机插稻生长早期根系和地上部性状。结果表明,土壤氧化还原电位以T1最高,在最低点较T2和T3分别提高19.3%~24.7%和31.6%~41.1%。不同耕整地模式显著影响了0~5 cm和5~10 cm土层内还原性物质总量、活性还原性物质、亚铁离子和二价锰离子的含量。其中,相较于T2和T3的均值,T1在0~5 cm和5~10 cm土层内活性还原性物质含量分别降低31.9%~37.6%和22.6%~23.5%,亚铁离子含量分别降低30.5%~40.3%和25.3%~27.3%。这一结果主要与T1显著降低了0~5 cm和5~10 cm土层的土壤容重,并提高了相应土层的土壤总孔隙度有关。机插秧根系性状(总根数、根干重、根系氧化力)和地上生长(茎蘖数、干物质积累量)均以T1最高,T2次之,T3最低。相比较于T2和T3的均值,移栽后30 d条件下T1的总根数增加9.6%~32.9%,根干重增加19.5%~53.8%,根系氧化力增加27.3%~34.7%,茎糵数增加9.0%~15.4%,干物质积累量增加30.7%~44.7%。相关性分析表明,T1条件下机插秧早期的高质量生长主要是由于0~5 cm土层内还原性物质含量的降低,特别是活性还原性物质和亚铁离子含量的显著降低(P<0.05)。综上,在稻麦轮作地区应用一体化旱耕整地泡田模式有助于降低稻田土壤中还原性物质含量,促进机插秧早期高质量生长。

关键词：机插秧耕整地模式还原性物质秧苗生长

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

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稻米脂质与稻米品质间关系及其影响因素

中国粮油学报 2024年第4期39卷 180-188页

作者：周诚曾鑫章岩黄涵语徐继伟朱昌进蒲天宇李国辉许轲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扬州225009

脂质作为稻米中的第三大物质组分,对稻米品质具有显著影响,其含量受到环境和遗传因素共同调控。文章综述了稻米脂质的组成以及含量特征,分析了脂质影响稻米品质的作用机理以及影响稻米脂质含量的遗传和环境等因素,并展望了未来研究方向... 详细信息

脂质作为稻米中的第三大物质组分,对稻米品质具有显著影响,其含量受到环境和遗传因素共同调控。文章综述了稻米脂质的组成以及含量特征,分析了脂质影响稻米品质的作用机理以及影响稻米脂质含量的遗传和环境等因素,并展望了未来研究方向,以期为优质水稻品种选育和稻米食味品质改良提供参考。

关键词：脂质稻米品质水稻

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吡啶甲酸类除草剂应用研究进展

植物保护 2024年第1期50卷 9-14,30页

作者：安楷林雨婷陈国奇扬州大学农学院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225009

吡啶甲酸类除草剂属合成激素类,目前登记使用的有效成分包括氨氯吡啶酸、二氯吡啶酸和氯氨吡啶酸,分别于1963年、1977年和2005年上市,主要用于阔叶杂草和灌木的茎叶处理防控,其中氯氨吡啶酸具有土壤封闭活性。吡啶甲酸类除草剂的作用靶... 详细信息

吡啶甲酸类除草剂属合成激素类,目前登记使用的有效成分包括氨氯吡啶酸、二氯吡啶酸和氯氨吡啶酸,分别于1963年、1977年和2005年上市,主要用于阔叶杂草和灌木的茎叶处理防控,其中氯氨吡啶酸具有土壤封闭活性。吡啶甲酸类除草剂的作用靶标仍未明确,有可能来自生长素结合蛋白家族。全世界报道的抗吡啶甲酸类除草剂杂草共涉及7种8个生物型。目前,我国登记的除草剂品种中共有13个复配剂含氨氯吡啶酸和二氯吡啶酸,1个含氨氯吡啶酸、氯氨吡啶酸和二氯吡啶酸;国外登记的吡啶甲酸类除草剂复配剂主要为与其他激素型除草剂、ALS(乙酰乳酸合酶)抑制剂、ACCase(乙酰辅酶A羧化酶)抑制剂的组合。该类除草剂仍然具有较好的应用前景,在主要应用场景下常见杂草对氨氯吡啶酸、二氯吡啶酸、氯氨吡啶酸的敏感性仍需系统研究,该类除草剂主要靶标杂草种群的抗药性水平也亟须检测。

关键词：氨氯吡啶酸二氯吡啶酸氯氨吡啶酸除草剂抗性除草剂复配剂

不同耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳和稻麦周年产量的影响

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中国土壤与肥料 2024年第3期 15-22页

作者：王杰鞠梦倩李心月刘世平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

为探索不同耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳含量及稻麦周年产量的影响,从2001年秋播开始在扬州大学校内实验农场开始长期定位试验。试验共设置6个处理,分别为稻麦连续免耕秸秆覆盖还田(NTS)、稻季免耕麦季翻耕(RT1)、麦季免耕稻季翻耕(R... 详细信息

为探索不同耕作方式与秸秆还田对土壤有机碳含量及稻麦周年产量的影响,从2001年秋播开始在扬州大学校内实验农场开始长期定位试验。试验共设置6个处理,分别为稻麦连续免耕秸秆覆盖还田(NTS)、稻季免耕麦季翻耕(RT1)、麦季免耕稻季翻耕(RT2)、稻麦连续翻耕秸秆还田(CTS)、稻麦连续少耕秸秆还田(MTS)、稻麦连续翻耕秸秆不还田(CT),在水稻成熟后,对土壤有机碳含量进行测定。结果表明:(1)秸秆还田可以显著增加土壤耕层有机碳含量,与CT处理相比,20年NTS、RT1、RT2、CTS和MTS处理土壤有机碳含量平均分别提高13.29%、4.76%、8.18%、19.88%和21.34%;(2)NTS处理对土壤表层有机碳含量影响更大,比其他耕作方式提高14.49%~39.02%,RT1、RT2、CTS、MTS处理则可以均衡提高耕层有机碳含量;(3)CTS和MTS处理稻麦产量较高,与CT处理相比平均分别增产3.68%和4.09%,NTS处理则减产3.48%。综合以上结果表明,适量秸秆还田与少耕相结合对土壤耕层有机碳含量和产量的提升效果最显著,是最适宜本地区的耕作方式。

关键词：耕作方式秸秆还田土壤有机碳产量

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小麦秸秆还田后不同水稻品种对简化穗肥施用的响应及其成因

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中国农业科学 2024年第10期57卷 1961-1978页

作者：舒小伟王树深伏桐王子涵丁周宇杨英赵士茹周娟黄建晔姚友礼王余龙董桂春扬州大学农学院/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

【目的】探讨小麦秸秆还田条件下不同水稻品种产量、颖花分化和退化、土壤微生物活性及碱解氮对简化穗肥施用响应的差异及其原因。【方法】以迟熟中粳南粳9108和中籼扬稻6号两个品种为试材，研究秸秆还田方式（全量还田和不还田）和简... 详细信息

【目的】探讨小麦秸秆还田条件下不同水稻品种产量、颖花分化和退化、土壤微生物活性及碱解氮对简化穗肥施用响应的差异及其原因。【方法】以迟熟中粳南粳9108和中籼扬稻6号两个品种为试材，研究秸秆还田方式（全量还田和不还田）和简化穗肥处理（0﹕0，不施穗肥；2﹕0，全施促花肥；1﹕1，促花肥和保花肥各施一半；0﹕2，全施保花肥）互作条件下产量、颖花分化和退化等的差异及其相互关系。从秸秆腐解和养分释放、土壤微生物量和酶活性变化、土壤碱解氮含量等角度分析水稻颖花分化和退化的机制。【结果】（1）秸秆还田后，南粳9108和扬稻6号的产量分别平均增加4.2%和3.2%。穗肥处理中，两品种分别以2﹕0和1﹕1处理的产量最高；而秸秆不还田处理下，两品种产量均以1﹕1处理最高。在施氮量180—360 kg N·hm-2范围内穗肥处理的产量趋势一致；（2）秸秆还田后0—30 d为快速腐解期，秸秆中的碳和氮迅速释放，30 d时土壤中的细菌、真菌和放线菌的数量平均增加179.2%，脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶的活性平均增加88.8%;40—60 d秸秆腐解和碳氮释放速率变缓，微生物数量和酶活性迅速降低；60—90 d秸秆腐解和碳氮释放基本停滞，微生物数量和酶活性缓慢下降。秸秆还田后10—40 d，土壤碱解氮含量平均降低4.8%,50—90 d平均增加5.2%;（3）秸秆还田后，土壤碱解氮的增加使供试水稻的颖花分化数平均增加1.4%，颖花退化数平均降低12.3%，颖花现存数平均增加4.4%，每穗粒数（每穗颖花现存数）的增加是水稻增产的主要原因。南粳9108和扬稻6号2﹕0处理下颖花退化率秸秆还田较不还田处理分别降低23.5%和7.6%。南粳9108在2﹕0处理下的颖花分化数和退化数较1﹕1处理分别增加8.9和5.7朵/穗，扬稻6号分别增加6.8和11.6朵/穗。由于颖花分化数的增幅大于颖花退化数的增幅，故南粳9108的颖花现存数以2﹕0处理最多，而扬稻6号则以1﹕1处理最多。【结论】秸秆还田提高了水稻产量，全施促花肥南粳9108产量最高，扬稻6号则是促保均施处理的最高。产量提高的原因主要通过显著降低颖花退化率和退化数，增加每穗粒数实现的。南粳9108颖花退化率下降的幅度大于扬稻6号，是两个品种颖花现存数对不同穗肥处理响应差异的主要原因。

关键词：秸秆还田穗肥水稻颖花分化和退化产量土壤微生物活性

高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控

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中国水稻科学 2024年

作者：叶苗张耗顾骏飞张祖建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

提高水稻的光合效率被认为是进一步提高水稻产量的有效途径之一。然而，关于高光效水稻品种的生理生态特征还不清楚，无论是在单叶还是群体冠层水平上。本文综述了叶片Rubisco酶含量和活性、叶片含氮量、叶片形态解剖结构包括气孔性状... 详细信息

提高水稻的光合效率被认为是进一步提高水稻产量的有效途径之一。然而，关于高光效水稻品种的生理生态特征还不清楚，无论是在单叶还是群体冠层水平上。本文综述了叶片Rubisco酶含量和活性、叶片含氮量、叶片形态解剖结构包括气孔性状、叶脉性状和叶肉解剖结构以及结构性物质与功能性物质之间的平衡对单叶光合作用，冠层结构和冠层光氮匹配对群体冠层光合作用的影响及其受氮素调控的状况，总结了高光效水稻品种的叶片和冠层生理生态特征及其氮素调控效应。我们得出，高光效水稻品种具有叶片Rubisco酶和氮含量高，气孔密度和孔径大，细胞间隙比例大、叶绿体覆盖比例大、叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积大、细胞壁薄，叶脉密度大、叶脉维管直径大，根系表面积大、根直径大，叶片挺、叶色深，冠层下部叶片多、冠层光氮匹配程度高等特征；增施氮肥可以增加叶片Rubisco酶含量和活性、提高叶肉层厚度、增加叶绿体覆盖率、增加叶肉细胞和叶绿体面向细胞间隙的比表面积、降低细胞壁厚度，提高叶绿素含量，减少细胞壁含量等增强叶片光合作用，但是过量施氮会降低氮肥利用效率，造成氨挥发、水体富营养化、N2O排放增加等一系列环境问题。研究结果可为高光效水稻育种及水稻绿色生产的施肥策略提供理论指导。

关键词：水稻光合作用 Rubisco酶叶片氮素叶片形态解剖结构冠层光氮匹配

氮素粒肥对长江中下游粳稻产量、氮肥利用率和品质的影响

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核农学报 2024年第8期38卷 1585-1594页

作者：沈炘垭李思宇刘立军扬州大学农学院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扬州225009

为探究可协同提高粳稻产量和品质的合理粒肥施氮量,本试验以长江中下游稻区广泛种植的金香玉1号、南粳46和淮稻5号三个粳稻品种为材料,在基肥、分蘖肥、保花肥施氮量分别为135、27和54 kg N·hm^(-2)的基础上,于抽穗期设置0、27、54和81... 详细信息

为探究可协同提高粳稻产量和品质的合理粒肥施氮量,本试验以长江中下游稻区广泛种植的金香玉1号、南粳46和淮稻5号三个粳稻品种为材料,在基肥、分蘖肥、保花肥施氮量分别为135、27和54 kg N·hm^(-2)的基础上,于抽穗期设置0、27、54和81 kg N·hm^(-2)四种粒肥施氮量处理,研究粒肥施氮量对上述粳稻品种产量、氮肥利用率和稻米品质的影响。结果表明,三个粳稻品种产量均随粒肥施氮量增加呈先增加后减少趋势,以粒肥施氮量为27或54 kg N·hm^(-2)时的产量最高,两施氮处理间产量无明显差异。施用粒肥下结实率提高是产量增加的主要原因,但过高的粒肥施氮量会对结实率和千粒重造成不利影响,进而减产。三个粳稻品种粒肥吸收利用效率、农学利用效率和生理利用效率均随粒肥施用量的增加而降低。与不施肥相比,施用粒肥提高了稻米的糙米率、精米率、整精米率、蛋白质含量和米粉消解值,降低了垩白度、垩白粒率、稻米直链淀粉含量、胶稠度、食味值和米粉崩解值。综上,在前期施氮量相同的基础上,粒肥施氮量为27~54 kg N·hm^(-2)可协同提高粳稻产量和稻米品质。本试验结果可为粳稻高产高效优质栽培提供理论和实践依据。

关键词：粳稻粒肥用量产量稻米品质