农艺学

//大豆三熟套作体系中根系分泌特性及氮素吸收研究

雍太文，陈小容，杨文钰，等

小麦/玉米/大豆三熟套作体系中小麦根系分泌特性及氮素吸收研究

雍太文，陈小容，杨文钰，等

目的：植物的根系是从土壤中吸收养分的重要器官，可通过自身旺盛的代谢活动不断的向根际土壤分泌大量的有机物质，而根系分泌物对土壤微环境、土壤理化特性、土壤养分及土壤中有益或有害生物的生长繁殖等都有重要作用。小麦/玉米/大豆模式相对传统小麦/玉米/甘薯模式具有明显的增产节肥优势，是我国西南地区近几年发展的一种旱地新型高效多熟种植模式，但该模式中作物氮素高效利用特性与套作系统中根际微生态效应的关系尚不明确。本文在2006—2008年连续两个生长季采用田间定位试验探讨小麦/玉米/大豆多熟套作体系下小麦根系分泌物的特性及其对根系生长环境和植株氮素吸收的影响。方法：本研究通过2年田间定位试验，采用单因素（种植模式）随机区组设计，以小麦/玉米/大豆模式为研究对象，设小麦-大豆和小麦-甘薯两个连作模式，及小麦/玉米/大豆和小麦/玉米/甘薯两个套作模式。于小麦拔节期、开花期和成熟期采样并使用1100 Serzes型高效液相色谱仪（Agilent公司，美国）测定根系分泌物中有机酸的种类及含量、用INTEGRAL Futura连续流动分析仪（ALLIANCE公司，法国）测定土壤含量、用凯式定氮法测定土壤总氮及植株全氮的含量变化特征，并探讨了小麦/玉米/大豆套作体系下小麦根系分泌物与其氮素吸收特性的关系。结果：小麦根系分泌物受到种植模式的影响，与小麦-大豆和小麦-甘薯两种净作模式及小麦/玉米/甘薯套作模式相比，小麦/玉米/大豆套作增加了根系分泌的有机酸总量和可溶性糖含量，表现为套作＜净作，大豆茬口＜甘薯茬口，边行＜中行，其中以小麦边行处理的分泌量最高。在拔节期根系分泌的有机酸，净作处理以乙酸含量较高，占总量的47.8%～51.6%，套作处理以柠檬酸含量较高，占总量的31.7%～55.1%；开花期根系分泌的有机酸，净作和套作处理均以乙酸含量较高，占总量的33.3%～78.3%。根系分泌物通过改变植物根系的生长环境，进而提高土壤养分的吸收利用，与小麦-大豆和小麦-甘薯两种净作模式及小麦/玉米/甘薯套作模式相比，小麦/玉米/大豆套作降低了开花期和成熟期小麦生长区的土壤湿度、pH值及的含量，提高了小麦根系活力和根干重、土壤总氮含量及植株地上部总吸氮量，并且，在开花期小麦根系分泌有机酸总量和可溶性糖含量分别与小麦植株吸氮量、土壤总N含量呈极显著正相关（r为0.899**、0.815**；0.925**、0.836**），与含量呈显著负相关（r为－0.733**、－0.770**；－0.822**、－0.810**），而植株吸氮量又与根系活力、根系干重及土壤总氮含量呈显著正相关（r为0.781*、0.935**、0.934**），与含量呈显著负相关（r为－0.900**、－0.962**）。结论：小麦/玉米/大豆套作体系较小麦/玉米/甘薯、小麦-大豆、小麦-甘薯种植方式更有利于小麦根系分泌有机酸及可溶性糖，并通过根系的分泌作用改善小麦根际土壤的微环境，提高小麦根系的活力与干重，最终促进小麦植株对氮素的吸收，增强作物对环境的生态适应性。

来源出版物：作物学报, 2010, 36(3): 477-485

入选年份：2015

水氮互作对水稻氮磷钾吸收、转运及分配的影响

孙永健，孙园园，李旭毅，等

摘要：目的：水、肥是调控水稻养分利用及产量形成的2个重要因子。而水氮互作条件下杂交稻主要生育期氮、磷、钾的吸收利用、转运及分配特征并与产量间关系的研究鲜见报道。本研究设置不同的灌水方式和施氮量处理，研究水氮互作下水稻对氮、磷、钾吸收利用的特点，并探讨各养分吸收、转运间及其与产量间的关系，从而丰富水稻水肥调控机理，达到既节水节肥又高产高效的目的，为发展节水丰产型水稻生产提供理论基础和实践依据。方法：以杂交水稻组合冈优527为材料，采用灌水方式（W）×施氮量（N）两因素裂区试验，灌水方式为主区，施氮量为副区，五叶一心移栽，行株距为33.3 cm×16.7 cm，单株插秧。设3种灌水处理：淹灌（W1），水稻移栽后田面一直保持1～3 cm水层，收获前1周自然落干；“湿、晒、浅、间”灌溉（W2），湿润灌溉（移栽至孕穗前）＋够苗”晒田（无效分蘖期）＋浅水灌溉（孕穗期）＋干湿交替灌溉（抽穗至成熟期）。浅水（1 cm左右）栽秧，移栽后5～7 d田间保持2 cm水层确保秧苗返青成活，之后至孕穗前田面不保持水层，土壤含水量为饱和含水量的70%～80%（灌水控制期用美国生产的TDR300测定土壤含水量），无效分蘖期“够苗”晒田，晒至田中开小裂口（2～3 mm）；孕穗期土表保持1～3 cm水层；抽穗至成熟期采用灌透水、自然落干至土壤水势（用中国科学院南京土壤研究所生产的真空表式土壤负压计测定）为－25 kPa时灌水的干湿交替灌溉；旱种（W3），移栽前浇透底墒水，移栽后5～7 d浇水确保秧苗返青成活，以后全生育期旱管理，仅在分蘖盛期、孕穗期、开花期和灌浆盛期各灌一次透水，灌水量分别为340.0、327.0、351.0和342.0 m3·hm－2，以田间不积水为准。4种施氮（尿素）水平为纯氮0（N0）、90（N90）、180（N180）和270（N270）kg·hm－2。肥料施用按基肥：分蘖肥：孕穗肥＝5︰3︰2；分蘖肥在移栽后7 d施用，孕穗肥在穗分化期（枝梗分化期）施用，P2O590 kg·hm－2，K2O 180 kg·hm－2，全部作基肥施用。对比研究水氮互作对水稻主要生育时期氮（磷、钾）吸收利用、氮（磷、钾）收获指数，抽穗至成熟期叶片、茎鞘氮（磷、钾）的转运与分配，以及稻谷产量的影响，并探讨各养分吸收、转运间及其与产量间的关系。结果：灌水方式与施氮量对水稻主要生育时期氮、磷、钾的累积、转运、分配及产量均存在显著的互作作用。从氮、磷、钾素在生育时期累积量来看，相同灌水方式下，随施氮量的增加，稻株氮累积量增幅、氮回收率和农艺效率均呈先增后降的变化趋势，施氮量为N180时达最大值，之后再增加施氮量会导致氮回收率和农艺效率的下降。稻株磷、钾积累量在各生育时期则均随施氮量的增加而增加，钾累积量在抽穗至成熟期显著增加。同一施氮量下，3种灌水方式对各时期稻株各养分累积量影响趋势基本一致，W3处理显著低于其他处理。从结实期氮、磷、钾素的转运及分配来看，在0～180 kg·hm－2施氮量内，穗部来源于叶片及茎鞘各养分转运的贡献率随施氮量的增加而降低，但N270处理会导致抽穗至成熟期叶及茎鞘各养分转运的贡献率均较N180处理显著降低。各灌溉方式对叶片及茎鞘各养分转运的影响，均以W2处理各养分转运量最高。水氮互作下各生育期氮、磷、钾的吸收与累积均有显著或极显著的相关性（r＝0.650*～0.987**），且抽穗期氮、磷、钾的累积与各养分在结实期转运总量间、以及各养分转运间均有极显著正相关性（r＝0.859**～0.966**），各处理稻株氮、磷、钾总累积量与产量间呈极显著相关（r＝0.779**～0.888**）；氮、磷、钾累积量与产量的相关性最大时期分别在抽穗期（r＝0.897**）、抽穗期（r＝0.924**)、分蘖盛期（r＝0.889**），且抽穗期氮、磷吸收间相关性也达极显著水平（r＝0.933**）。结合产量与稻株氮、磷、钾吸收及转运关系间的表现，W2灌溉方式与施氮量为180 kg·hm－2组合是本试验最佳的水氮耦合运筹方式，而施氮过多（N270）和W3处理均会导致产量的下降；淹灌条件下，施氮量以180 kg·hm－2为宜；旱种条件下，施氮量以90～180 kg·hm－2为宜。结论：水氮互作条件下，水稻各生育期对氮、磷、钾的吸收及结实期各养分转运间均存在协同性，且与产量呈显著正相关。适当的水氮管理措施可以促进水稻各器官对氮、磷、钾的有效积累，促进水稻结实期各养分的运转比例，提高对籽粒的转运贡献率，最终到达促产的目的。“湿、晒、浅、间”灌溉方式与施氮量为180 kg·hm－2组合是最佳的水氮耦合运筹方式，而淹灌及旱作条件下，施氮量分别以180 kg·hm－2和90～180 kg·hm－2为宜。

来源出版物：作物学报, 2010, 36(4): 655-664

入选年份：2015

种植密度对不同玉米品种叶片光合特性与碳、氮变化的影响

陈传永，侯海鹏，李强，等

摘要：目的：探索不同基因型玉米品种的叶片光合特性与碳、氮代谢动态变化规律，研究不同品种在不同密度条件下、不同生育阶段叶片可溶性糖含量、全氮含量、C/N值以及灌浆期间光合速率变化，揭示不同密度条件下不同玉米品种在吐丝后的叶片光合特性及碳氮代谢的动态变化特点。方法：以先玉335、郑单958、吉单209为供试品种，设置60000、75000、90000和105000株·hm－2密度处理。裂区设计，其中密度为主区，品种为副区。分别在出苗后35、46、66、88、108和124 d 测定玉米叶片叶绿素含量、可溶性糖含量与全氮含量（出苗后46 d前测定最后一片全展叶片，出苗66 d后测定穗位叶）；在吐丝后5、20和40 d上午9：00—12：00测定光合速率。利用可溶性糖含量与全氮含量的比值计算碳氮比（C/N）。收获后考种，测定穗粒数、千粒重、秃尖长并计算产量。结果：玉米植株在60000～105000株·hm－2范围内，玉米品种的穗数、秃尖长度增加，穗粒数、千粒重下降，先玉335的单位面积粒数、产量随密度增加而增加；郑单958的单位面积粒数、产量在60000～90000株·hm－2范围为随密度增加而增加，但当密度达到105000株·hm－2后，单位面积粒数与产量下降；吉单209的单位面积粒数随密度增加而增加，产量随密度增加而下降。各品种间相同密度条件下产量高低表现为先玉335＞郑单958＜吉单209；在整个生育期，3个品种的叶片叶绿素含量在灌浆期最高，可溶性糖含量在吐丝期最高，碳氮比分别在吐丝期与成熟期达到高峰；叶绿素含量、灌浆期光合速率、叶片可溶性糖、全氮、碳氮比均随密度增加而降低；吐丝后生育期长短与叶绿素含量、光合速率、可溶性糖、C/N符合y＝ax2＋bx＋c关系，与全氮含量符合y＝bx＋c关系；高密度主要影响叶片碳代谢；叶绿素含量不是影响吐丝后光合速率的主要因素；耐密性表现为先玉335＜郑单958＜吉单209。结论：种植密度对光合性能、可溶性糖及全氮的调控主要发生在籽粒有效灌浆期（吐丝到吐丝后40 d）且随着生育进程的推进，其影响程度增大。在高密条件下，玉米叶片叶绿素含量与可溶性糖含量降低、导致光合速率下降；高密度主要影响叶片碳代谢，而玉米氮代谢受密度影响较小，因而C/N值下降。碳代谢产物供应不足，氮代谢消耗的光合产物相对较高，叶片衰老加快，影响吐丝后光合速率，进而影响玉米产量。

来源出版物：作物学报, 2010, 36(5): 871-878

入选年份：2015

苗期低温胁迫对扬麦16叶片抗氧化酶和渗透调节物质的影响

李春燕，陈思思，徐雯，等

摘要：目的：在小麦生产中，苗期遇低温寒潮天气易造成小麦不同程度冻害，影响产量形成。小麦品种的抗寒性与其细胞膜的流动性有着密切的关系，冷胁迫下超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等主要保护酶对清除活性氧提高植株抗寒性起重要作用，产生渗透调节也是对逆境的一种适应性的反应。前人关于小麦冻害的生理原因虽有研究，但关于苗期低温逆境条件下小麦受冻程度、低温致死临界温度及相关逆境生理研究报道较少。因此，本研究利用人工气候模拟低温逆境，研究扬麦16苗期低温受冻程度与逆境生理，为小麦抗逆高产栽培提供理论依据与技术支撑。方法：2009—2010年选用扬麦16进行盆栽试验，小麦苗期（5.5～6.5叶期）进行低温处理，设－4℃、－6℃和－8℃低温胁迫，其中－4℃和－6℃的处理时间为1、3、6、12、18和24 h，另设－8℃极值试验，处理时间为24 h和48 h，均以自然生长为对照，处理结束当天取主茎展二叶分析酶活性与渗透物质含量变化，处理结束后5 d调查小麦受冻程度。结果：小麦苗期随着处理温度的降低、胁迫时间的延长，受冻植株比例和等级增加，由叶尖萎蔫变黄的2、3级冻害加重至叶片全枯的4级冻害，甚至大部分茎蘖冻死的5级冻害，－4℃和－6℃处理24 h没有发生4级及以上冻害。－8℃处理24 h和48 h后，植株开始出现整株冻死现象，植株5级冻害比例显著增加，植株死亡率分别为16.7%和39.6%。低温胁迫初期小麦叶片中SOD、POD和CAT活性均呈上升趋势，呈现应激效应，不同低温处理的酶活性表现为－8℃＜－6℃＜－4℃。随胁迫程度加重，SOD最先表现出下降趋势，POD和CAT在－4℃和－6℃低温处理呈上升趋势，－8℃处理CAT活性变化趋缓，POD活性下降，而MDA含量呈显著上升趋势，胁迫越重，MDA含量上升越高。苗期低温胁迫使叶片中游离脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量明显高于对照，且随温度的降低和处理时间的延长呈上升趋势，－6℃处理渗透调节物质含量上升幅度大于－4℃处理，说明抗氧化酶活性的增加和渗透调节物质含量的提高有利于增强小麦植株抗寒性。结论：扬麦16苗期（5.5～6.5叶期）随着处理温度的降低、胁迫时间的延长，小麦植株冻害程度加重，－8℃是瘦弱苗低温致死临界温度。随胁迫程度加重SOD最先表现出下降趋势，POD、CAT变化趋缓，MDA含量呈增加趋势，叶片中游离脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量明显升高，表现出对低温逆境的适应性。

来源出版物：作物学报, 2011, 37(12): 2293-2298

入选年份：2015

水稻氮肥精确后移及其机制

张洪程，吴桂成，戴其根，等

摘要：目的：本研究旨在明确水稻氮肥后移到集中作穗肥施用最高产、高效叶龄期（在长江中下游稻区旱育稀植栽培条件下），以此为基础构建氮肥精确后移模式，并阐明其高产、高效机理。方法：在明确了长江中下游地区，中苗（6.5叶期左右）旱育稀植手栽方式下，中、上等地力水平（前茬小麦5250 kg·hm－2以上、不施氮区稻谷产量6000 kg hm－2以上）上的最适宜施氮量（用斯坦福方程精确确定）与最佳氮肥运筹（基蘖肥︰穗肥比例5︰5）的基础之上，2005—2006年，以常规早熟晚粳稻武运粳7号、武香粳14和杂交晚粳稻常优1号为材料，通过搁田后穗肥一次性追肥试验（穗肥分别于15.0、16.0、17.0、18.0、19.0叶期一次性追施，各处理分别以D5、D4、D3、D2、D1表示），来精确确定高产高效的氮肥后移施用叶龄期；在此基础之上，2007—2008年，以武香粳14和常优1号为材料，开展了氮肥精确后移施用模式研究（就氮肥运筹与穗肥施用时期2因素设计精确后移模式、平衡模式、前促模式3种施用模式），并探讨了其高产、高效机理。结果：（1）从产量构成因素看，倒4、倒3叶追肥群体穗数足、穗型大，群体颖花量高，且结实率与千粒重均可稳定在正常水平；从群体生长发育来看，倒4、倒3叶追肥群体茎蘖消长平缓，高峰苗适中，成穗率高（80%左右），生育中、后期氮肥累积量大，适宜叶面积指数高，群体光合势强，干物质积累多，最终产量高，氮素当季利用率亦高。（2）较之常规施氮模式，氮肥精确后移模式产量显著高，氮素当季利用率、生理利用率、施氮增产力以及表观生产力均显著高，百公斤籽粒需氮量则略低，在大面积生产上应用表现显著增产增效。（3）对氮肥精确后移模式高产、高效机理分析表明：该模式既能巩固穗数，又能有效控制无效（低效）分蘖，获取高成穗率，形成足量的群体有效穗数；既能攻取大穗，又能防止群体叶面积过度增长，于生育中期形成较高且适宜的叶面积指数与配置良好的冠层结构，具有较高粒叶比，使抽穗期群体干物质数量足且质量优；既能提高抽穗后群体干物质积累量，又能协调群体茎鞘物质输出与运转，以强源畅流促进群体库容的有效充实。结论：（1）长江中下游地区早熟晚粳稻生育中期最利于高产、高效的施肥叶龄期为倒4叶、倒3叶期。（2）水稻氮肥精确后移施用模式，指在长江中下游单季稻地区，中上等地力上（前茬小麦5250 kg·hm－2以上或不施氮空白区稻谷产量6000 kg·hm－2以上），早熟晚粳稻（19张叶片，6个伸长节间）旱育壮秧栽培条件下，以斯坦福方程确定目标产量总施氮量，基蘖肥︰穗肥＝5︰5，穗肥于倒4（16叶露尖）、倒3叶（17叶露尖）2次施用（在群体发展动态正常条件下）。（3）水稻氮肥精确后移施用模式高产高效的机理：巩固有效分蘖，以高成穗率争足穗；攻取大穗，优化中期群体结构，至抽穗期既有足量干物质积累，又具有较高粒叶比；强化抽穗后光合物质生产与积累，协调物质运转，以强源畅流促充实。

来源出版物：作物学报, 2011, 37(10): 1837-1851

入选年份：2015

不同灌溉方式下的水稻群体质量

张自常，徐云姬，褚光，等

摘要：目的：塑造高质量群体是获取作物高产的重要前提，灌溉则是调控水稻群体质量的最重要技术之一。畦沟灌溉和干湿交替灌溉是近年发展起来的水稻节水新技术，但有关在节水技术下水稻群体质量形成特点尚不清楚。深入研究不同灌溉方式下的水稻群体质量，对指导水稻高产节水栽培具有重要意义。方法：本研究以扬稻6号（籼稻）和扬粳4038（粳稻）为材料，种植于大田。于水稻移栽后10 d至成熟进行3种灌溉方式处理：（A）习惯灌溉（对照），除分蘖中期搁田外，全生育期保持2～3 cm水层，收获前一周断水；（B）畦沟灌溉，水稻移栽后的10 d内畦面保持浅水层，10 d后仅畦沟里保持有水；（C）干湿交替灌溉，在移栽后的10 d内田间保持浅水层，10 d后干湿交替灌溉，由浅水层自然落干至土壤水势为－15 kPa时，灌水1～2 cm。测定了水稻茎蘖动态、干物质积累量、叶面积指数、抽穗期顶三叶叶基角和群体透光率、粒叶比、叶片光合速率、根系氧化力和产量等农艺和生理性状。结果：（1）与习惯灌溉相比，畦沟灌溉的增产幅度为9.4%～11.8%；干湿交替灌溉的增产幅度为6.2%～9.9%，均达显著水平。畦沟灌溉增产的原因主要是结实率和千粒重的显著增加；干湿交替灌产量增加的原因主要得益于每穗粒数、结实率和千粒重的显著提高。（2）与习惯灌溉相比，畦沟灌溉和干湿交替灌溉均显著降低了水稻最高分蘖数，但最终分蘖数在各处理间无显著差异。畦沟灌溉和干湿交替灌溉的最终分蘖成穗率较习惯灌溉增加了15.3%～22.5%。分蘖中期、穗分化始期和抽穗期的叶面积指数，畦沟灌溉和干湿交替灌溉与习惯灌溉的差异不显著，但畦沟灌溉和干湿交替灌溉显著增加了抽穗期顶三叶的叶片长度，致使高效叶面积比率分别较对照提高了5.3%～8.6%和4.0%～5.0%。畦沟灌溉和干湿交替灌溉显著增加了粒叶比、群体透光率和抽穗期至成熟的干物质积累量。（3）与习惯灌溉相比，畦沟灌溉显著增加了水稻抽穗后的剑叶光合速率，增加幅度为5.1%～4.2%；在干湿交替灌溉的土壤落干期，剑叶光合速率在干湿交替灌溉与习惯灌溉间无显著差异，但在复水期，干湿交替灌溉显著增加了剑叶光合速率，增加幅度为7.0%～13.8%。畦沟灌溉和干湿交替灌溉显著增加了水稻抽穗后的根重和根系氧化力，根干重较习惯灌溉增加15.5%～26.8%，根系氧化力提高了8.2%～10.5%。结论：畦沟灌溉和干湿交替灌溉均可较常规灌溉显著提高水稻产量。产量的增加得益于群体质量的改善。主要表现在：畦沟灌溉和干湿交替灌溉显著提高了分蘖成穗率、顶部3叶叶面积占总叶面积的比率、剑叶光合速率、根系活力和粒叶比；改善了冠层叶片受光姿态，提高了群体透光率；增加了花后干物质积累量。

来源出版物：作物学报, 2011, 37(11): 2011-2019

入选年份：2015

不同氮肥模式对夏玉米冠层结构及部分生理和农艺性状的影响

徐丽娜，黃收兵，陶洪斌，等

摘要：目的：我国北方玉米产区氮肥投入超量使用不合理，大部分氮素以不同途径损失，造成环境造成严重污染。提高氮肥利用效率，采取措施势在必行，作物肥效因施肥量和时期而异，本文从这两方面着手，系统研究了冠层形态结构和生理特性的垂直变化，探讨前期适当控氮对玉米植株生长发育和产量的影响。方法：以郑单958为试验材料，设基肥低氮、基肥高氮、第1次氮肥在拔节期施入和不施氮4个处理，研究了施氮模式对冠层结构及部分生理和农艺性状的影响。人工测量植株形态指标，并在灌浆前期（吐丝15 d），采用LAI-2000冠层分析仪测定顶部、穗位层和底层透光率。用手持式SPAD-502型叶绿素计测定植株从上到下每片叶叶绿素相对含量，取样烘干保存测定全氮。收获时考种测产，计算实际产量。采用Microsoft Excel 2007和SAS 8.0 GLM（General Linear Model）程序统计分析数据。结果：前期控氮处理（N1：基肥30 kg·hm－2＋大口120 kg·hm－2＋吐丝30 kg·hm－2；N3：拔节期30 kg·hm－2＋大口120 kg·hm－2＋吐丝30 kg·hm－2）使千粒重增加，减少秃尖长度，但由于N3处理第1次施肥在拔节期，前期控氮时间相对较长，使植株拔节以前矿质元素无法满足正常生理需求，另外，N、P、K营养元素失衡，苗期植株发育不良，不利于产量形成；而N1处理，既能保证苗期正常发育，而且能通过控肥达到蹲苗作用，使植株壮而不旺，为丰产提供了基础。N2处理（基肥120 kg·hm－2＋大口120 kg·hm－2＋吐丝30 kg·hm－2），由于前期施氮过多，造成苗期植株生长旺盛，在玉米籽粒形成期氮代谢旺盛，消耗过多的光合产物，不利于产量的提高。综上所述，适当减少基肥氮量，具有以下优势：（1）在保证苗期氮肥供给的同时，每公顷节肥90 kg；（2）改善了冠层结构，增加了群体底层的透光率，使穗上叶和整株的茎叶夹角更紧凑，与基肥高氮处理相比分别减少4.33°和4.67°，同时降低了株高和穗位高，缩短了基部节间长度，有效防止茎秆倒伏；（3）与前期高氮处理相比，基肥低氮在灌浆初期叶片的叶绿素相对值和全氮含量均处于较高水平；（4）基肥低氮处理提高了单位面积的株数，并减少了秃尖长度，同时千粒重和穗粒数有所增加，最终获得较高产量。结论：适当减少基肥中氮肥的投入，可节省肥料90 kg·hm－2，与前期促氮处理相比节约氮肥33.3%，但生育后期（灌浆期）并没有影响籽粒灌浆期叶片中氮素含量，冠层中叶绿素含量和前期促氮处理并没有显著性差异。基肥低氮能减小穗位以上叶片的茎叶夹角，使得光线在冠层内分布更均匀；能缩短基部节间的长度，增强植株的抗倒能力。最终产量由于减少了秃尖长度，增加了有效穗数和千粒重而得到提高。前期控氮时间过长（第1次氮肥在拔节期施入），营养元素失衡，导致苗期植株发育不良，在同等施肥量的情况下不利于提高产量。

来源出版物：作物学报, 2012, 38(2): 301-306

入选年份：2015

钵苗机插密度对不同类型水稻产量及光合物质生产特性的影响

朱聪聪，张洪程，郭保卫，等

摘要：目的：水稻钵苗机插作为南方稻区一种新兴的机插秧技术，在日本、我国黑龙江垦区多年生产试验示范中，已初步证明其增产稳产优势。栽插密度作为水稻栽培调控最关键的技术途径之一，在品种类型多样、生态条件复杂的南方稻区，研明钵苗机插密度对不同类型水稻品种产量及光合物质生产特性的影响，对钵苗机插水稻在生产实践中大面积平衡高产稳产的形成具有重大指导意义。方法：试验在扬州大学农学院试验农场进行，在南方稻区常用的3种水稻类型中，各选2个推广面积较大的当家品种为材料，分别是常规粳稻南粳44、武运粳24，杂交粳稻甬优8号、常优5号，杂交籼稻两优培九、II优084。试验设置3种不同穴距，高密度为12 cm、中密度为14 cm、低密度为16 cm，常规粳稻每穴栽插4苗，杂交稻每穴2苗。由机插专用钵盘实施旱育秧，RX-60AM钵苗乘坐式高速插秧机进行本田移栽，秧龄30 d，机插行距均为33 cm。设置普通盘育毯状秧机插为对照（CK）对照，秧龄20 d，机插行距为30 cm，株距为13 cm。小区面积20 m2，重复3次，其他肥水管理按高产要求统一进行。通过对不同密度处理干物质生产及转运、叶面积、光合势、群体生长率、净同化率、剑叶光合特性、产量结构等比较，研究不同类型水稻钵苗机插最适密度。结果：由于群体起点的差异，不同类型品种茎蘖数全生育期均呈现高密度＜中密度＜低密度的趋势。由于低密度的基本苗少，群体内竞争减小，最终成穗率显著和极显著高于其他处理。成熟期LAI常规粳稻随密度降低而极显著减小，杂交粳稻和杂交籼稻以中密度最高，高密度次之，低密度最低。6个品种叶面积衰减率均随密度降低而极显著减小，高密度分别较中、低密度高7.5%和10.8%。各类型品种剑叶叶绿素含量均随密度降低而升高，叶绿素含量衰减率表现出相反趋势，净光合速率、气孔导度、蒸腾速率低密度＜中密度＜高密度＜对照，差异达极显著水平。抽穗期和成熟期单茎叶片重、表观转运量、表观转运率及单茎茎鞘物质转运量表现为低密度＜中密度＜高密度，群体干物质量随着生育进程推移，成熟期常规粳稻表现为随密度升高而升高，杂交粳稻和杂交籼稻以中密度最高，高密度次之，低密度最低。阶段积累量和群体生长率常规粳稻各阶段均随密度的升高而降低，杂交粳稻和杂交籼稻在中后期以中密度最高。抽穗至成熟阶段光合势常规粳稻高密度极显著高于中低密度，杂交粳稻和杂交籼稻以中密度最高，净同化率在各生育阶段呈现随密度减小而升高的趋势。同一品种穗数均随密度的减小而极显著减少，每穗粒数呈相反趋势。机插方式和密度处理对结实率和千粒重影响较小，处理间差异不显著。常规粳稻高密度实产分别较中低密度高2.7%和11.5%，杂交粳稻和杂交籼稻以中密度产量最高，分别较对照增产13.7%和16.4%。结论：常规粳稻抽穗后干物质积累量、群体生长率和光合势等指标表现为随栽插密度的增加极显著增加，最终产量以高密度的处理最高，产量增加主要原因是每穗粒数的提高。杂交籼稻、杂交粳稻中密度在中后期群体生长率大，干物质积累多，穗粒结构更加协调，产量也最高。钵体旱育机插中苗较毯状机插小苗物质生产能力强，抽穗后衰减慢，平均增产10.8%。各类型品种栽插密度的明确为生产上钵苗机插水稻高产优质栽培技术的推广应用及品种合理选用提供了参考依据。

来源出版物：作物学报, 2014, 40(1): 122-133

入选年份：2015

甘蓝型油菜分枝数QTL定位及其候选基因预测

张凤启，程晓辉，刘越英，等

摘要：目的：甘蓝型油菜是重要的食用油料作物，其分枝数与菜籽产量极显著正相关。由于分枝数性状受多基因控制，需要了解环境与QTL（数量性状位点，quantitative trait loci）之间的互作效应，尤其需要在多个环境下开展研究，发掘对表型变异贡献率较高的位点，预测候选基因。本研究的目的是通过研究甘蓝型油菜分枝数的SNP（单核苷酸多态性，single nucleotide polymorphism）分型，调查RIL（重组自交系，recombinant inbred lines）群体在4个环境下分枝数的QTL定位，以预测候选基因，为油菜理想分枝数的分子标记辅助育种提供依据。方法：材料为RIL群体［888-5（多分枝）和M083（少分枝）］的F10（实验室前期构建）。2012—2013年，从中随机选取了206个株系用于油菜分枝数的QTL定位。2011—2013年连续两个油菜生长季，选取长江中游油菜种植区——武汉中国农业科学院油料所实验基地（武汉-2012、武汉-2013）和长江下游-扬州农科所实验基地（扬州-2012、扬州-2013）对群体各单株分枝数进行了4个环境的考察。随机区组，3个重复。每小区收获10株，统计分枝数（单株上所有有效分枝数目，标准参考我国油菜品种审定标准）。利用Illumina公司出品的油菜60K SNP芯片对RIL群体进行高通量SNP分型，结合MadMapper（http：//cgpdb.ucdavis.edu/XLinkage/MadMapper/）和RECORD遗传作图软件，构建出了一张含有9278个SNP标记，长度为4071.1cM的高密度SNP遗传图谱。在该图谱上SNP标记之间平均距离为0.44cM。采用Windows QTL Cartographer 2.5软件中复合区间作图（composite interval mapping，CIM）法，分别检测4个环境下分枝数QTL。另外，考察分枝数QTL与环境的互作效应，利用GenStat v16软件中的混合线性模型（http://www.genstat.co.uk/）对4个环境下分枝数进行多环境QTL检测。利用SNP标记侧翼序列（100～200 bp）和Blast软件，与甘蓝型油菜基因组进行比对作图，利用已有的甘蓝型油菜和拟南芥信息筛选候选基因。结果：（1）双亲和RIL群体分枝数表型变异：亲本888-5和M083的分枝数在4个环境下（武汉-2012、扬州-2012、武汉-2013、扬州-2013）差异明显。双亲分枝数差异在4个环境下均达到极显著水平（P＜0.01）；888-5的分枝数在4个环境下的平均值为13.84±0.44个，明显多于M083。RIL群体分枝数在4个环境下表现出广泛的变异，呈连续性分布，有超亲分离现象。株系间分枝数差异均达到极显著水平。4个环境下分枝数均呈极显著正相关。（2）分枝数QTL定位及其与环境互作：利用Windows QTL Cartographer 2.5软件检测在4个环境下分枝数QTL有16个，分布于A2、A6、A7、C1和C4连锁群，单个QTL可解释的表型变异为4.58%～20.6%。其中主效QTL qBN2-3效应较高，在3个环境下可解释表型变异分别为20.60%、17.68%和13.12%。qBN2-1对表型变异贡献率也较高，并在2个环境下重复检测到。其余14个效应较小的QTL中，有6个QTL在2个环境下重复检测到。加性效应分析发现，双亲对表型变异均有贡献，但存在明显差异；其中有6个QTL的高值等位基因来源于M083，而有10个QTL的高值等位基因来源于888-5。使用GenStat v16软件对RIL群体的分枝数进行多环境QTL检测，获得4个分枝数QTL，分布于A2、A6、A7和C1连锁群。其中主效QTL qBNE2-1和qBNE7-1与环境互作；qBNE2-1效应最大。加性效应分析显示：2个QTL的高值等位基因来源于888-5，而另外2个QTL的高值等位基因来源于M083。（3）分枝数候选基因预测：从3个QTL的基因组区段内筛选出4个候选基因。与它们同源的拟南芥基因分别为PIN3、F23N20.8、CUC2和PIN4。CUC2和PIN4同源基因与前人报道的定位不同。结论：本研究通过使用高通量SNP标记，获得了大量与油菜分枝数连锁的标记，与以往报道相比，标记数目明显增多，贡献率也较高，为油菜分枝数的分子标记辅助育种提供了帮助。

来源出版物：中国油料作物学报, 2015, 37(1): 15-21

入选年份：2015