不同水分条件下旱稻磷效应及水分生产率

研究了4种灌溉水平的旱稻磷素效应和水分生产率,结果表明：水分胁迫并未降低旱稻根系含磷量,而且在严重水分胁迫下有所增加,但根系磷素累积量在营养生长阶段-30 kPa水分胁迫处理显著低于-10 kPa处理,中后期随水分胁迫程度加深而降低.在营养和生殖生长阶段旱稻茎含磷量和磷素累积量随水分胁迫程度加深而降低.分蘖期-10 kPa处理叶片含磷量最高,分蘖期、幼穗分化期和乳熟期-10 kPa处理叶片磷素累积量最大.穗含磷量以-10 kPa处理最高.与其他处理相比,-30 kPa处理产量虽然稍低,但可以提高水分生产率和磷素效率.     

施磷量和灌溉方式对水稻磷素吸收利用的影响

【目的】探明施磷量和灌溉方式对水稻分蘖期、拔节孕穗期磷素吸收利用的影响。【方法】以杂交稻C两优608为材料进行盆栽试验,分别设置P_1(0 g/kg)、P_2(0.18 g/kg)、P_3(0.36 g/kg)、P_4(0.54 g/kg)4个施磷水平,及干湿交替灌溉(AI)、增氧+干湿交替灌溉(AO)2种灌溉方式,系统研究了分蘖期及拔节孕穗期水稻土壤有效磷量、植株磷素吸收特性的变化及其相关性。【结果】无论是分蘖期还是拔节孕穗期,地上部磷吸收量均高于地下部,拔节孕穗期各器官磷吸收量、植株磷累积量均高于分蘖期。施磷、灌溉方式对水稻各器官磷吸收量、植株磷累积量、土壤有效磷量及磷吸收利用率影响极显著;施磷与灌溉互作对各器官磷吸收量、植株磷累积量、土壤有效磷量及分蘖期磷吸收利用率影响极显著,增氧+干湿交替灌溉下拔节孕穗期P3水平水稻磷累积量、磷吸收利用率均最高,分别为0.218 g/株、19.33%。干湿交替灌溉下土壤有效磷量与植株磷累积量、各器官磷吸收量极显著正相关;灌溉方式显著提高水稻根系对磷的吸收量;增氧+干湿交替灌溉方式下拔节孕穗期土壤有效磷量与磷吸收利用率显著负相关。【结论】增氧+干湿交替灌溉方式配施磷量0.36 g/kg时,水稻拔节孕穗期植株磷累积量最高。     

不同水肥模式下水稻光合光响应特性研究

为揭示不同水肥模式对水稻分蘖期和拔节孕穗期叶片光合作用光响应特征的影响,在2种灌溉模式、2种施肥次数和4个施氮量水平下,开展了不同水肥模式的水稻叶片光合作用的光响应特征研究。结果表明,在水稻分蘖期和拔节孕穗期,间歇灌溉水稻的净光合速率高于淹灌,且随着施氮量的提高,这种由于灌溉模式引起的差异将被弱化。在施氮量较低时,淹灌水稻很快就达到了光饱和,而在间歇灌溉下,光饱和点则明显后移。这表明低氮水平下,间歇灌溉的水稻对光的适应能力比淹灌的水稻强。灌溉模式和设计施氮量相同时,由于3次施肥在时间尺度上施肥分布更均匀,尽管其在分蘖期净光合速率较小,但在拔节孕穗期净光合速率较大,与2次施肥相比,其水稻产量更高。这表明,提高拔节孕穗期作物的净光合速率有利于作物干物质的积累,从而获得更高的产量。     

寒地黑土区节水灌溉下水稻对基肥氮素的吸收分配

【目的】进一步揭示寒地黑土区稻作节水灌溉模式下水稻对基肥氮素的吸收分配情况,以明确不同水氮管理模式下水稻对基肥氮素的吸收利用率。【方法】在田间小区中原位设置15N示踪微区,并施用带有15N标记的基肥,对比分析了淹水灌溉模式和控制灌溉模式下水稻对基肥氮素的吸收及分配以及被水稻吸收的基肥氮素在水稻地上部各器官的累积情况。【结果】与淹水灌溉相比,虽然稻作控制灌溉模式可以有效提高水稻地上部干物质及氮素积累量,但水稻内对基肥氮素的吸收利用量较低。控制灌溉模式下,水稻分蘖期基肥回收率为0.86%～2.60%;拔节孕穗期基肥回收率为1.17%～3.27%;抽穗开花期基肥回收率为15.18%～33.50%;成熟期基肥回收率为10.91%～24.39%,除水稻抽穗开花期和成熟期施氮量为85 kg/hm~2处理外,不同施氮量下控制灌溉模式水稻生育期内地上部植株的基肥氮素积累量和回收率均低于淹水灌溉,基肥氮素的损失量较大。不同施氮量下控制灌溉水稻成熟期时地上部植株吸收的基肥氮素总量的63.99%～72.95%存在于水稻穗部,高于淹水灌溉模式。【结论】稻作控制灌溉模式可以有效提高水稻吸收的基肥氮素,向水稻穗部的运移量,保证了基肥氮素的高效利用。     

水氮调控对水稻氮素吸收与利用的影响

合理的水肥运筹对提高水稻氮素利用效率和水稻产量有很大影响。根据大田试验资料,分析了不同水分管理和氮肥管理对水稻氮素吸收利用及在植株体内分布的影响。结果表明:控制灌溉模式显著改善了水稻对氮素的吸收,促进氮素在籽粒中的积累;实地氮肥管理(SSNM)模式有效控制了生育前期营养器官对氮素的吸收,有效促进了水稻秸秆中累积的氮素参与再分配与再利用;控灌与SSNM联合调控有效地控制无效分蘖,显著降低秸秆氮素含量,提高了水稻营养器官氮素的转运量。控灌和SSNM处理节省了水肥的投入,提高了水肥利用效率,为南方灌区实现合理的水肥管理提供了依据。     

节水灌溉稻田水肥调控技术试验研究

水和肥是制约水稻生长的重要因素,合理的灌溉和施肥有利于提高水肥利用效率和减轻农田面源污染。根据田间试验资料,分析了不同灌溉和施肥方式对水稻产量和水肥利用效率的影响。结果表明,与淹水灌溉相比,控制灌溉水稻节水45.9%,减产7.8%,水分利用效率提高了6.3%~79.8%,群体水平和产量水平下达到显著差异,氮肥利用率增加5.2%~38.4%。与农民习惯施肥相比,实地氮肥管理和控释肥水稻施氮量减少59.8%和55.4%,减产2.4%和13.7%,氮肥利用率增加40.8%~70.8%,叶片水平和群体水平下水分利用效率提高了4.8%~22.8%。水肥综合调控表明,控制灌溉和实地氮肥管理可以作为节水、控污、高效的稻田水肥管理措施。     

基于Δ13C的不同水氮管理对水稻水分利用效率的影响

为揭示不同水氮管理的水稻叶片水分高效利用机理,基于作物生长发育过程中发生的碳同位素分馏效应对作物的长期水分利用效率的指示特性,研究了不同水氮管理对水稻叶片气体交换参数、叶片瞬时水分利用效率(LWUEins)、内在水分利用效率(LWUEint)和碳同位素分辨率(Δ~(13)C)的影响,分析了不同水氮管理下水稻叶片Δ~(13)C与叶片水分利用效率关系。结果表明:稻作控制灌溉模式下配施适量氮肥可以提高水稻叶片气孔导度(Gs),促进叶片胞间与外界气体交换,提高叶片净光合速率(Pn),维持较高的LWUEins、LWUEint,过量施氮会增加水稻对水分亏缺的敏感性,使水稻Gs降低,不利于叶片尺度水分的高效利用;抽穗开花期控制灌溉模式下施氮量较高时叶片水分利用效率较大,同一施氮量处理控制灌溉水稻LWUEins、LWUEint和WUE均高于淹水灌溉,起到了节水高产的效果。通过统计分析可知,不同水氮管理下抽穗开花期水稻叶片Δ~(13)C与LWUEins、LWUEint和WUE均呈负相关,叶片Δ~(13)C对LWUEint的指示性优于LWUEins,且在控制灌溉下叶片Δ~(13)C与LWUEins、LWUEint的相关性较淹水灌溉更为显著;拔节孕穗期及抽穗开花期水稻叶片Δ~(13)C可以很好地表征水稻WUE。结果表明,通过测定水稻不同时期叶片Δ~(13)C能够为预测不同水氮调控下水稻水分利用效率提供参考。     

水氮耦合对黑土稻作产量与氮素吸收利用的影响

为探明不同水氮耦合模式下黑土区水稻产量形成和氮素吸收利用的规律,设置常规淹灌（F）、浅湿灌溉（W）和控制灌溉（C）3种灌溉模式,0、85、110、135kg/hm2（N0、N1、N2、N3）4个施氮量水平,共12个处理,研究不同水氮耦合模式对水稻干物质、产量、氮素吸收转运、水氮利用效率的影响。结果表明：常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部各器官干物质累积量随施氮量的增加而增大,而控制灌溉模式随施氮量的增加先增大后减小;水稻地上部不同器官氮素累积量随施氮量的增加而增大,相同施氮水平,控制灌溉模式的叶、茎鞘和穗氮素累积量较常规淹灌提高了27.80%~43.42%、18.32%~24.97%、13.85%~24.25%,较浅湿灌溉提高了0.96%~13.18%、10.73%~12.86%、10.53%~12.61%;3种灌溉模式下,水稻地上部干物质、氮素累积速率均随施氮量的增加而增大,且控制灌溉模式高于浅湿灌溉和常规淹灌模式,干物质、氮素累积始盛期随施氮量增加而提前;水稻植株平均氮素累积速率达到峰值时间比平均干物质累积速率达到峰值时间提前11.39d;相较于常规淹灌和浅湿灌溉模式,控制灌溉模式更有利于提高水稻产量,其中CN2处理产量最大,为10272.57kg/hm2;控制灌溉模式显著提升氮肥农学利用效率和氮肥偏生产力;相同灌溉模式下,叶、茎鞘氮素转运率以及穗部氮素转运贡献率随施氮量增加而减小。水稻产量与灌溉水分利用效率、水分生产效率、氮肥农学利用效率、百千克籽粒吸氮量之间呈极显著正相关（P<0.01）,与氮素籽粒生产效率之间呈极显著负相关（P<0.01）。适宜水氮耦合模式可提高水稻产量和氮素吸收利用,综合考虑CN2处理为最佳水氮耦合模式。     

控制灌溉稻田土植系统Cd,Cr迁移转化

为研究不同灌溉模式下稻田土壤Cd,Cr淋失量差异及其对Cd,Cr迁移转化的影响,基于田间小区试验对土壤和水稻植株中Cd,Cr含量进行了分析.研究结果表明:与淹水灌溉相比,控制灌溉可减少水稻全生育期稻田土壤Cd,Cr淋失量53.3%和19.3%.控制灌溉降低了稻田土壤Cd,Cr含量,但处理间稻田土壤Cd,Cr含量不具有统计学意义.与淹水灌溉相比,控制灌溉0～20 cm土壤Cd,Cr含量分别下降了1.2%和0.6%.由于水分管理不同,导致控制灌溉表层土壤Cd,Cr的赋存形态与淹水灌溉的差异.大部分时间里控制灌溉的稻株地上部和地下部Cd,Cr累积量均高于淹水灌溉,说明控制灌溉增大了土壤Cd,Cr在植株体内的吸收.无论是控制灌溉还是淹水灌溉,稻穗Cd含量低于我国食品安全国家标准(0.2 mg/kg),而稻穗Cr含量略高于我国食品安全国家标准(1.0 mg/kg),存在着Cr超标的潜在风险.因此,这2种灌溉方式在预防重金属污染方面不可取,会影响人类健康.     

水稻拔节孕穗期淹水对产量要素的影响

采用测桶移位受淹试验,研究了淹水条件下水稻拔节孕穗期生理性状与产量要素响应特征。结果表明,淹水深度占株高的2/4时,历时3、6d的处理略有增产,淹水深度占株高的3/4和没顶淹水是随淹水历时增加水稻减产程度加剧。拔节孕穗期淹水导致水稻结实率降低、穗长变短、秕粒数和植株干质量增加。根据淹水试验资料,建立水稻分蘖期淹水胁迫条件产量损失预测模型,综合指标模型:Ry=-0.000 8SSW+1.122 1(r2=0.937,P0.05),最为适用。水稻在拔节孕穗期的蓄滞雨洪深度上限为40~50cm,高于水稻常规灌溉的蓄水上限。     

水氮耦合下黑土稻作碳氮磷累积分配和化学计量特征

为阐明黑土稻作碳氮磷吸收累积分配对水氮耦合模式的响应机制并解析氮磷养分限制状况,设置常规淹灌（F）、浅湿灌溉（S）和控制灌溉（C）3种灌溉模式,0、85、110、135kg/hm2（N0、N1、N2、N3）4个施氮量水平,共计12个处理,研究不同水氮耦合模式对水稻各生育期植株碳氮磷含量、累积量、分配比例、化学计量比以及氮磷养分限制状况的影响。结果表明：不同水氮耦合处理下,生育期内茎鞘碳氮磷含量分别为35.87%~39.43%、0.44%~2.19%、0.14%~0.32%,叶碳氮磷含量分别为36.34%~40.83%、0.76%~3.70%、0.14%~0.36%,穗碳氮磷含量分别为37.05%~41.72%、0.82%~1.63%、0.24%~0.39%。控制灌溉可提高拔节孕穗期至成熟期碳氮累积量,常规淹灌生育期内磷累积量始终高于浅湿灌溉和控制灌溉。3种灌溉模式下,成熟期N1、N2、N3处理较N0处理碳累积量分别提高31.46%、52.55%、57.37%,氮累积量分别提高52.98%、117.63%、144.88%,磷累积量分别提高50.28%、79.85%、93.89%。水稻茎鞘碳氮磷分配比例先增后减,叶碳氮磷分配比例持续减小,穗碳氮磷比例持续增加。与常规淹灌和浅湿灌溉相比,控制灌溉模式对水稻植株碳含量影响较小,但能提升水稻植株生长中后期氮含量,并降低植株磷含量,从而降低水稻植株C/N,提高水稻植株C/P和N/P。施氮处理显著提高水稻植株氮含量,小幅提升水稻植株磷含量,对水稻植株碳含量影响相对较小,进而降低水稻植株C/N、C/P,提高水稻植株N/P。常规淹灌和浅湿灌溉模式下,水稻地上部植株从磷限制过渡到氮磷共同限制再到氮限制状态,控制灌溉模式下,水稻地上部植株仅从磷限制过渡到氮磷共同限制状态。总体上,控制灌溉可促进氮素吸收并提升水稻产量,综合考虑CN2为最佳水氮耦合模式。     

基于无人机高光谱影像的水稻叶片磷素含量估算

为快速获取水稻叶片磷素含量信息,采用无人机搭载高光谱成像仪获取水稻冠层高光谱影像,并采样检测叶片磷素含量（质量分数）（Leaf phosphorus content, LPC）。分析了水稻LPC在无人机高光谱影像上的光谱特征,使用连续投影算法提取对磷素敏感的特征波长,通过任意波段组合构建并筛选与磷素高度相关的光谱指数,基于特征波长反射率和光谱指数建立水稻LPC的估算模型,利用最佳模型对高光谱影像进行反演填图,得到LPC空间分布信息。结果表明：全生育期内LPC与462~718 nm范围内光谱反射率显著负相关,负相关最大处相关系数达到-0.902;LPC的特征波长为670、706、722、846 nm,基于特征波长、使用偏最小二乘回归建立的LPC估算模型精度最高,验证R2达到0.925,RMSE为0.027%;在任意波段组合构建的3种类型的光谱指数中,NDSI(R498,R606)、RSI(R498,R606)和DSI(R498,R586)与LPC的相关性最高,相关系数分别为0.913、0.915和0.938;基于3个光谱指数、使用神经网络构建的LPC估算模型精度较高,验证R2为0.885,RMSE为0.029%;对各生育期水稻LPC空间分布的反演结果与实测数据相一致,说明利用无人机高光谱遥感可以实现田间水稻LPC的快速无损监测。     

钝化修复对不同水稻品种镉累积效应及土壤特性的影响

为了探讨坡缕石钝化修复下不同水稻品种(T优272和丰优9号)吸收累积Cd差异,采用盆栽试验,研究了酸性Cd污染稻田土(PL1、PL2和PL3处理)对2种水稻品种重金属Cd累积效应,以及对土壤酶活性、氮磷有效性的影响。结果表明,种植的常规水稻品种T优272稻谷干物质量比低Cd吸收品种丰优9号高7.91%。坡缕石钝化修复下,T优272与丰优9号稻谷干物质量无显著差异,但土壤p H值分别较CK增加了0.33~0.46和0.40~0.53。与CK相比,PL1F、PL2F和PL3F处理土壤有效态Cd质量分数最大降低13.59%,稻米Cd质量分数降幅达20.51%~51.28%,其中PL3F处理的稻米Cd质量分数为0.19 mg/kg,低于食品安全国家标准限量值(0.20 mg/kg);PL1T、PL2T和PL3T处理土壤有效态Cd质量分数最大降低25.08%,糙米Cd质量分数最大降低37.50%,其中PL3T处理糙米Cd质量分数为0.35 mg/kg。土壤酶活性随着坡缕石添加量的增加而逐渐升高,而且种植T优272品种的土壤酶活性总体上高于丰优9号。随着坡缕石添加量的增加,钝化修复各处理间土壤碱解氮质量分数无显著差异,但土壤有效磷质量分数呈逐渐降低趋势;与CK相比,种植丰优9号和T优272品种的土壤有效磷质量分数分别降低了7.08%~18.08%和9.02%~19.59%。研究结果可为重金属Cd污染酸性水稻田土壤坡缕石钝化与低Cd吸收水稻品种联合修复提供一定的科学依据。     

灌溉方式与生物炭对花生根系、磷素利用及产量的影响

为确定花生最佳灌溉方式和生物炭用量,于2018-2019年连续2年在辽西北阜新蒙古族自治县实验站开展大田试验.以小白沙1016花生为材料,采用2因素裂区设计,主区设置沟灌(F)、滴灌(D)和膜下滴灌(M)3种灌溉方式,副区设置0 t/hm2(B0)、10 t/hm2 (B10)、20 t/hm2(B20)、40 t/h...     

节水灌溉对水稻磷素营养的影响

研究了节水灌溉条件下、不同施肥制度水稻植株对磷的吸收状况。结果表明 :灌溉方式和施肥制度对水稻磷的吸收状况均会造成极显著的影响。节水灌溉能显著的降低水稻植株含磷量。因此 ,水稻进行节水灌溉应注意水稻的磷素营养     

不同尺度稻田氮磷排放规律试验

为研究不同尺度稻田氮磷负荷排放规律及其原因,在湖北省漳河灌区选取封闭性较好且逐级嵌套的6个尺度,于2009年5－9月水稻生育期监测各尺度试区进出口水量,并采集排水水样进行氮磷浓度化验。结果表明,稻田氮磷排放负荷随着尺度的增大而降低,即存在尺度效应。总氮、铵态氮、硝态氮、总磷、颗粒态磷、可溶磷的排放负荷从田间尺度到小流域尺度分别下降80.5%、73.4%、39.7%、73.8%、75.0%、50.0%。氮磷排放负荷产生尺度效应的原因是：塘堰、沟渠对氮磷的去除和排水的重复利用。因此,对于农田氮磷排放对下游水体污染的评价应考虑其尺度效应。     

分蘖期旱涝交替胁迫对水稻叶片性状的影响

采用盆栽试验,设置2个旱涝交替胁迫处理(旱-涝-旱连续胁迫,其中涝为保持水深10 cm;轻旱(T-LD)和重旱(T-HD)),并以常规灌溉(CK)为对照,研究了分蘖期旱涝交替胁迫对水稻叶片含水率、叶面积、叶倾角和不同叶位叶片形状的影响。结果表明,水稻分蘖期受旱后叶片含水率降低,且胁迫程度越大叶片含水率越低;分蘖期旱涝交替胁迫抑制水稻叶片的叶面积增加,在后期复水后叶面积仍处于较低水平(T-LD、T-HD处理仅为CK的42.43%、53.90%),但黄熟期T-HD处理叶片比叶质量比CK低1.01%。旱涝交替胁迫下水稻上层叶倾角表现出大于CK的趋势,在抽穗开花期,水稻剑叶和倒二叶生长迅速。     

适雨灌溉下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及产量的影响

【目的】探讨江汉平原地区适雨灌溉条件下不同施肥模式对机插稻稻田水环境及水稻生长的影响,为当地机插稻水肥管理措施的改善提供理论和数据支撑。【方法】采用田间小区试验,研究了适雨灌溉条件下,农民习惯施肥(FFP)、70%控释掺混肥+30%尿素(70%CRF+30%N)和有机无机复混肥(OIF)对稻田降雨利用率、田面水氮磷质量浓度的动态变化与径流流失量、干物质积累及水稻产量的影响。【结果】适雨灌溉下,返青期、分蘖期、拔节孕穗期和灌浆成熟期的降雨利用率分别为17.5%、100%、100%和84.2%;基肥和分蘖肥施用过后,FFP、70%CRF+30%N和OIF处理田面水TN、NH4+-N和TP质量浓度迅速提高,在第1天达到峰值,水稻移栽后30 d内70%CRF+30%N处理田面水TN、NH4+-N和TP的平均质量浓度较FFP处理分别降低40.4%、47.4%和0.5%;稻田氮磷径流流失量的90%左右在返青期,10%左右在灌浆成熟期,70%CRF+30%N处理TN、NH4+-N和TP径流损失量较FFP处理分别降低31.4%、30.9%、1.9%;70%CRF+30%N处理在返青期干物质积累量显著低于FFP和OIF处理,移栽-返青期阶段干物质积累量占总积累量比例表现为FFP处理>OIF处理>70%CRF+30%N处理,成熟期OIF处理干物质积累量显著高于70%CRF+30%N和FFP处理,实际产量表现为OIF处理>70%CRF+30%N处理>FFP处理。【结论】适雨灌溉条件下,70%CRF+30%N处理有助于减少稻田氮素流失,OIF处理有助于机插稻干物质积累与产量的增加。     

锌在水稻各生育时期不同器官的分布规律

以吉林省中部地区水稻土为试验土壤,通过不同施锌量的盆栽试验,研究了锌在水稻各生育时期不同器官的运转规律。结果表明,各器官含锌量均随施锌水平的提高而增加,施锌可以改变同一生育时期锌在各器官的分配比例,锌在各器官的积累存在明显的相关性,成熟期锌在植株体内的分布由高到低依次为:根、叶、茎、穗、稻谷、糙米、颖壳。