夜间温度升高对双季早晚稻产量的影响

温度是影响水稻生长发育的重要因素,但夜间温度升高对双季水稻产量的影响还不清楚。利用两间玻璃室内夜间不同的温度条件,研究了水稻生长期间夜温升高对双季早、晚稻产量的影响。结果表明,夜间最低温度每升高1℃早稻产量降低5.42%-9.48%,而夜间最低温度每升高1℃晚稻产量提高8.99%-11.28%。夜温升高有利于早、晚稻的分蘖,增加有效穗数,但不利于颖花分化,使每穗粒数减少;夜温升高使早稻结实率下降,但提高晚稻的结实率。     

不同生育阶段夜温升高对双季水稻物质生产与养分吸收的影响

利用2间玻璃室内夜间不同的温度条件,研究了水稻生长期间夜温升高对双季早、晚稻物质生产和养分积累的影响.结果表明:播种-幼穗分化期夜温升高增加早稻的干物质积累,而减少晚稻的干物质积累;幼穗分化期-抽穗的夜温升高对早、晚稻的干物质积累均有一定的负作用;抽穗后的夜温升高对早稻物质生产影响较小,但降低其茎鞘物质的转运,而晚稻的干物质生产和茎鞘物质的转运均提高.在早稻幼穗分化前夜温适度升高有利于提高根系活力,促进植株养分的积累,但不利于晚稻植株养分的积累;幼穗分化-抽穗期间的夜温升高均不利于早、晚稻植株的养分积累;灌浆结实期的夜温升高会造成早稻根系早衰,不利于养分吸收,但有利于保持晚稻根系较高活力,促进养分吸收.试验证明,不同生育阶段的夜温升高对双季水稻不同生育阶段的干物质生产和养分吸收的影响是不同的.     

中科发早粳1号分子设计育种

双季早稻生产是粮食产业的重要组成部分。近期，双季早粳稻品种培育取得了重要进展，育成了兼具高产、优质、高抗的中科发早粳1号等双季早粳稻新品种/系。中科发早粳1号是利用分子设计育种体系，针对双季早稻生产中长期难以解决的经济效益低、稻米品质差、早期耐寒差和易穗萌等问题，选取含有不同优异基因的空育131、南方长粒粳与吉粳88为亲本，通过关键基因筛选聚合培育而成。中科发早粳1号株型紧凑，株高90厘米，每穗粒数120粒，结实率85%，千粒重26克，每公顷产量8.25吨，主要米质指标达到部颁粳稻品种品质等级二级及以上。中科发早粳1号的成功培育将为双季早稻产业发展提供新的思路与动力。     

氮肥和密度对双季杂交稻干物质积累和产量的影响

以早稻“陆两优996”,晚稻“Y两优86”为试验品种,设4个氮肥水平、3个栽插密度,研究了双季超级杂交稻在不同氮肥水平和栽插密度条件下的干物质积累、冠层光能截获率和产量及其构成因素的特性.结果表明:早晚稻产量与氮肥水平呈现单峰曲线关系,以中氮处理产量最高,分别为10245.04和11015.37 kg· hm-2,有效穗随施氮量的增加而增加,但每穗实粒数以中氮处理(早N135、晚N180)最高,分别达143.92和142.80粒·穗-1;3个栽插密度之间早晚稻产量差异不显著,且对早稻产量构成因子无显著影响,但对晚稻有效穗、结实率的影响有极显著差异,高密度处理有效穗高、结实率低,低密度处理有效穗低、结实率高;氮肥与密度互作对早晚稻产量均无显著影响,但从高产高效节氮栽培综合考虑,双季早稻“陆两优996”和晚稻“Y两优86”的适宜施氮量分别为135和180 kg· hm-2,栽插密度为45×104和30×l04穴·hm-2.     

幼穗分化期喷施磷钾肥对早稻抵御低温及产量和生理特性的影响

以超级杂交早稻品种淦鑫203为材料,以叶面喷清水为对照(CK),设置0.1%(P1)、0.3%(P3)和0.5%(P5)3个浓度的磷酸二氢钾以及撒施草木灰(MH)处理,研究了双季早稻幼穗分化期遭遇低温条件下喷施磷钾肥对水稻叶温、产量和生理特性的影响.结果表明: 低温期间6:00—18:00所有时间段,喷施磷酸二氢钾和草木灰的稻株叶片温度均高于CK;低温胁迫下各处理稻株叶片叶绿素含量和净光合速率均逐渐降低,以P3处理降低幅度最小;各处理抗氧化酶活性产生不同程度的变化,P3处理的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性上升幅度均高于其余处理,而过氧化氢酶(CAT)活性降低幅度低于其余处理;低温处理结束后,以CK处理的丙二醛(MDA)含量最高;低温胁迫下喷施磷酸二氢钾和草木灰处理均能不同程度提高植株干物质积累,达到减缓产量降低的效果,其中以P3处理最佳;从产量结构上看,各处理较CK每穗总粒数、结实率、千粒重均有明显改善.叶面喷施0.3%磷酸二氢钾是增强双季超级杂交早稻幼穗分化期低温抵御能力的较为实用的农艺措施.     

籼型常规早稻穗分化期低温对颖花形成和籽粒充实的影响

以籼型常规早稻中嘉早17为材料,于盆栽条件下采用人工气候箱控温,在水稻穗分化一次枝梗原基分化期(Ⅱ)与花粉母细胞减数分裂期(Ⅵ)进行17和20 ℃的低温胁迫处理,研究不同低温对水稻枝梗、颖花分化与退化及籽粒充实的影响.结果表明： 与对照相比,不同低温处理均显著降低每穗枝梗及颖花分化数和现存数,颖花现存数降幅为7.2%～12.4%,同时增加了枝梗和颖花的退化数,影响了花粉活性、花药开裂等花器官发育,导致籽粒充实不良,以17 ℃低温胁迫效应更明显.穗分化Ⅵ期低温处理总枝梗和颖花分化数与现存数低于穗分化Ⅱ期,但二次枝梗和颖花退化数较多,颖花退化数较穗分化Ⅱ期高11.6%;穗分化Ⅱ期低温处理穗部籽粒结实率显著低于穗分化Ⅵ期,降幅达3.7%,主要与花粉粒活性、柱头花粉散落数、花药开裂系数和籽粒充实度受低温影响较大有关.另外,穗分化Ⅱ、Ⅵ两时期受17 ℃低温胁迫效应大于20 ℃.综合穗分化两时期低温胁迫效应的差异,生产中需加强相应栽培措施的调控.     

籼稻颖花分化与退化对不同播期温光的响应

试验以三系杂交籼稻‘五优308’和‘天优华占’以及常规籼稻‘黄华占’为材料,在大田条件下,设置10个播期,研究田间不同温光条件对籼稻生育期天数、颖花分化和退化数的影响.结果表明: 温度对3个籼稻品种生育期的影响比日照长度大,平均温度升高1 ℃,播种-穗分化始期天数平均减少1.5 d,而穗分化历期天数与光照和温度的关系均不密切.不同播期间每穗颖花数和颖花分化数存在显著差异.穗分化期间平均温度、最高温度和最低温度升高,有效积温增加,昼夜温差扩大,光辐射增强,有利于穗分化期干物质积累和颖花分化,各品种趋势一致.穗分化期间有效积温增加50 ℃,颖花分化数增加10.5朵,昼夜温差扩大1 ℃,颖花分化增加14.3朵,总光辐射量增加50 MJ·m^-2,颖花分化数增加17.1朵.颖花退化率与温度呈现二次项相关,极端高温或极端低温的自然条件不利于颖花形成,但低温天气对颖花退化的影响大于高温.温度低于临界温度,颖花退化率大幅增加,穗分化期临界积温为550～600 ℃,日平均温度为24.0～26.0 ℃,日最高温度为32.0～34.0 ℃,日最低温度为21.0～23.0 ℃.适宜高温、昼夜温差大、光照辐射强的自然条件利于颖花分化,并减少颖花退化.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO₂浓度增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响.结果表明,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响,但使水稻生育进程加快,全生育期显著缩短,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度;FACE处理能显著增加分蘖数,极显著增加穗数,提高结实率,但使每穗颖花数显著减少;FACE处理能显著提高水稻产量,在高N条件下增产幅度更大;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施.     

云南不同类型一季稻产量形成及其与气象因子的关系

利用云南省14个不同海拔农业气象观测站1994-2010年水稻大田发育期和产量观测资料,研究水稻产量形成及气象因子对低产水稻产量构成因素的影响;根据14个站点水稻产量构成因素的系统聚类分析结果和水稻类型,将水稻分为低产粳型、低产籼型、高产粳型和高产籼型4个类型.对这4类水稻产量构成因素的分析结果表明,单位面积颖花量与产量呈极显著正相关,低产粳型水稻产量主要受结实率和颖花量影响,其他3类颖花量对产量影响较大.低产粳型水稻主要受低温的影响,孕穗期低温降低颖花量和有效穗数,孕穗期和抽穗开花期低温增加空壳率,以平均气温、平均最高气温和冷积温的影响较大;乳熟前期较低的平均气温增加秕谷率,同时降低千粒重.低产籼型水稻产量构成因素受多种气象因子的综合影响明显;分蘖期和拔节期一定程度的增温不利于增加低产籼型水稻有效穗数,而分蘖期较多的日照时数和较大的平均气温日较差有利于有效穗数的增加,分蘖期和拔节期气温和日照时数与每穗粒数的关系呈“抛物线型”;低产籼型水稻空壳率一定程度上受抽穗开花期低温的影响,而乳熟前期高温少雨不仅增加秕谷率,还导致千粒重明显下降.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下 ,研究开放式空气CO2 浓度增加 (FACE) 2 0 0 μmol·mol-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响 .结果表明 ,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响 ,但使水稻生育进程加快 ,全生育期显著缩短 ,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度 ;FACE处理能显著增加分蘖数 ,极显著增加穗数 ,提高结实率 ,但使每穗颖花数显著减少 ;FACE处理能显著提高水稻产量 ,在高N条件下增产幅度更大 ;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量 ,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施 .     

异季条件下稻穗枝梗和颖花分化、退化及其形成的差异性研究

以19个水稻杂交组合为试验材料,通过大田条件下的分期播种,于抽穗期调查了稻穗枝梗、颖花分化、退化及形成有关性状,分析了各性状不同季节的变异及其相互关系。结果表明,单穗一次枝梗分化数、二次枝梗分化数、颖花分化数、一次枝梗退化数、二次枝梗退化数、颖花退化数、一次枝梗退化率、二次枝梗退化率、颖花退化率、一次枝梗形成数、二次枝梗形成数、一次枝梗颖花形成数、二次枝梗颖花形成数和单穗颖花总形成数等性状均存在较大的组合间差异和季节间变异,其中19个组合单穗颖花总形成数异季差异率变幅为5.12%~93.59%,平均变异率为34.19%;总体上,不同季节下二次枝梗各性状的变异性强,颖花性状其次,一次枝梗各性状变异性最小;根据异季条件下稻穗枝梗和颖花分化、退化及其形成性状的变异性,从大穗角度讨论了杂交稻新组合育种资源选择与利用问题。     

广东早稻高产的适宜气温指标

选取了广东典型生态区的曲江、高要、广州、汕头和湛江5个代表性试验点进行地理分期播种试验,各试验点均采用3个主栽品种、设置6个播期,观测早稻不同发育期、测定其产量及其产量构成因子。结合附近气象站同期观测资料,采用数理统计和变异系数等方法,分析平均气温对早稻产量及产量构成因子的影响,确定了广东早稻高产不同生育期的适宜气温指标。结果表明:全生育期平均气温为23～24℃,其中出苗-分蘖期为18～21℃、分蘖-孕穗期为21～25℃、孕穗-齐穗期为24～28℃、齐穗-成熟期为27～30℃。     

不同生态环境下水稻基因型产量形成与源库特性的比较研究

以日本和IRRI的9个水稻品种为材料,分别以武香粳9号和两优培九为对照,在江苏南京和云南丽江研究了不同水稻基因型干物质积累与源库形成特征及其在不同生态环境下的差异.结果表明,生态环境对水稻产量和干物质积累量影响显著.高产水稻品种积累了高额干物质量,且干物质生产优势在中后期.高产品种的总颖花量、LAI及群体生长速率(CGR)都较高.稻谷产量随干物质积累总量的增加而提高,与齐穗后干物质积累量、总颖花量和LAI呈极显著正相关,与粒叶比呈显著正相关.与云南丽江点相比,群体LAI、单位面积颖花量和抽穗后干物质积累量少及生长速率(CGR)低是南京点稻谷产量低的关键因素.     

A Pyramid Breeding of Eight Grain-yield Related Quantitative Trait Loci Based on Marker-assistant and Phenotype Selection in Rice （Oryza sativa L.）

1000-Grain weight and spikelet number per panicle are two important components for rice grain yield.In our previous study,eight quantitative trait loci(QTLs)conferring spikelet number per panicle and 1000-grain weight were mapped through sequencing-based genotyping of 150 rice recombinant inbred lines(RILs).In this study,we validated the effects of four QTLs from Nipponbare using chromosome segment substitution lines(CSSLs),and pyramided eight grain yield related QTLs.The new lines containing the eight QTLs with positive effects showed increased panicle and spikelet size as compared with the parent variety 93-11.We further proposed a novel pyramid breeding scheme based on marker-assistant and phenotype selection(MAPS).This scheme allowed pyramiding of as many as 24 QTLs at a single hybridization without massive cross work.This study provided insights into the molecular basis of rice grain yield for direct wealth for high-yielding rice breeding.     

Tolerance and compensatory response of rice to sugarcane borer (Lepidoptera: Crambidae) injury

A 3-yr field experiment was conducted to evaluate the tolerance and compensatory response of rice (Oryza sativa L.) to injury caused by sugarcane borer, Diatraea saccharalis (F.), as affected by cultivar (Cocodrie, Francis, and Jefferson), stage of crop growth during which the injury occurred (third tiller stage, panicle differentiation stage, and heading stage), and sugarcane borer density. The proportion of rice tillers with sugarcane borer injury (leaf and leaf sheath injury and/or stem injury) was lower when injury occurred at the third tiller stage (0.05) than at panicle differentiation (0.19) and heading (0.18). When injury occurred at the two latter stages, both the proportion of tillers with injury and the proportion of tillers with stem injury were negatively correlated with rainfall. Rainfall resulted in dislodgement and mortality of sugarcane borer eggs and larvae before the larvae entered the stems. Rice plant density in this study (111.1 plants/m2) was higher than recorded for previous research on rice compensation using potted rice or conducted in low-density hill production systems (26.7-51.3 plants/m2). Two mechanisms of within-plant tolerance/compensation were observed. Stem injured plants produced approximately 0.69 more tillers than uninjured plants, whereas tillers with leaf and leaf sheath injury produced larger panicles, up to 39.5 and 21.0% heavier than uninjured tillers, when injury occurred at third tiller stage and at panicle differentiation, respectively. Rice yield was not reduced with up to 23% injured tiller and up to 10% injured stems at the third tiller stage, 42% injured tillers and 17% injured stems at panicle differentiation, and 28% injured tillers and 14% injured stems at heading. Significant between-plant compensation was not detected, suggesting competition between adjacent plants is not significantly reduced by injury. Our results suggest that rice can tolerate and/or compensate for a level of stem borer injury previously considered to be economically damaging.     

Brassinosteroids function in spikelet differentiation and degeneration in rice

Brassinosteroids(BRs) play crucial roles in many aspects of plant development. However, their function in spikelet differentiation and degeneration in rice(Oryza sativa L.) remains unclear. Here, we investigated the roles of these phytohormones in spikelet development in fieldgrown rice subjected to five different nitrogen(N)fertilization treatments during panicle differentiation. BR levels and expression of genes involved in BR biosynthesis and signal transduction were measured in spikelets. Pollen fertility and the number of differentiated spikelets were closely associated with 24-epicastasterone(24-epiCS) and28-homobrassinolide(28-homoBL) levels in spikelets.Enhanced BR biosynthesis and signal transduction, in response to N treatment, enhanced spikelet differentiation, reduced spikelet degeneration, and increased grain yield. Increases in proton-pumping ATPase activity, ATPconcentration, energy charge, and antioxidant system(AOS) levels were consistent with 24-epiCS and28-homoBL concentrations. Exogenous application of24-epiCS or 28-homoBL on young panicles induced a marked increase in endogenous 24-epiCS or 28-homoBL levels, energy charge, AOS levels, spikelet differentiation, and panicle weight. The opposite effects were observed following treatment with a BR biosynthesis inhibitor. Our findings indicate that, in rice, BRs mediate the effects of N fertilization on spikelet development and play a role in promoting spikelet development through increasing AOS levels and energy charge during panicle development.     

田间增温对半干旱区春小麦生长发育和产量的影响

在中国气象局兰州干旱气象研究所定西气象和生态环境试验站,利用开放式红外增温系统设置增加0 ℃(对照)、1 ℃、2 ℃3个温度梯度,模拟田间增温对春小麦生长发育、产量及产量构成因素的影响.结果表明: 冠层温度增加1～2 ℃,春小麦的全生育期比对照缩短7～11 d.生育前期增温使株高增高,叶面积指数增大;从拔节期开始增温使株高和叶面积指数降低,且增温2 ℃处理的效应大于增温1 ℃处理.温度升高导致叶绿素含量降低,尤其是灌浆后期到乳熟期.增温1～2 ℃,产量较对照降低25.4%～45.5%,主要是由于穗粒数和穗粒质量显著减少.增温处理明显降低了春小麦田间土壤贮水量,0～100 cm土壤贮水消耗量随温度的增加呈逐渐增加趋势,而在100 cm以下深层土壤变化趋势不明显.     

生育前期遮光对水稻灌浆期剑叶生理特性及籽粒生长的影响

通过盆栽试验研究了生育前期（插秧至孕穗期）遮光对水稻分蘖、灌浆期剑叶生理特性、籽粒生长、产量及其构成因素的影响.结果表明：前期遮光使水稻分蘖数明显降低（降低26.72%）,齐穗期与成熟期发生延迟;遮光结束后,水稻灌浆期剑叶叶面积、可溶性糖含量分别比对照增加了33.86%和30.23%;每穗实粒数、千粒重、籽粒终极生长量、最大灌浆速率、平均灌浆速率分别比对照降低了8.65%、4.81%、9.74%、20.22%和19.13%;有效穗数与产量分别降低了25.26%和39.56%,差异显著;灌浆速率峰值的出现时间提前了1.66 d,实际灌浆时间延长了6.80 d.与弱耐荫水稻品种相比,耐荫品种灌浆前中期的剑叶叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)含量增加,灌浆期的剑叶叶面积增加幅度大,蛋白氮、可溶性糖含量及叶绿素 a/b升高,籽粒终极生长量及千粒重接近对照,减产幅度相对较低.