水稻
针对水稻生产过程中化肥施用过量、养分吸收利用率低和面源污染风险高等问题，通过研究化肥减量配施有机肥对植株养分吸收量、肥料偏生产力、土壤养分平衡以及水稻产量的影响，提出稳产条件下适宜的化肥施用量以及有机无机肥配比措施，以期为水稻化肥减量增效与土壤培肥提供理论依据。本研究于2021年在粤西地区早稻生长季开展田间试验，研究了当地4种优化施肥方式：优化施肥处理(OPT)、增有机肥处理+化肥减量处理1 (OM1)、增施有机肥处+化肥减量处理2 (OM2)、增施有机肥处+化肥减量处理3 (OM3)对水稻产量、肥料偏生产力以及养分平衡的影响，从生产目标、环境效应和土壤肥力进行综合评价。结果表明：不同施肥方式下水稻籽粒产量和谷杆比分别在5667~5967 kg/hm2和1.09~1.31之间，氮肥、磷肥、钾肥偏生产力分别在30.4~47.2、96.0~122.1、47.2~105.9 kg/kg之间；农田氮素、磷素、钾素表观平衡在54.2~115.3、17.1~29.8、1.2~67.0 kg/hm2之间。4种施肥措施氮素、磷素和钾素平衡均处于盈余状态。在增施有机肥的处理中，随着化肥施用量的降低，水稻籽粒产量、谷杆比、氮肥、磷肥、钾肥偏生产力、磷素吸收率、钾素吸收率逐渐增加，氮素、磷素、钾素表观平衡逐渐降低。各有机肥替代处理秸秆钾素含量、钾肥偏生产力均显著高于OPT处理(P<0.05)。与农户常规施肥措施相比，优化施肥和增施有机肥措施均可以起到稳产效果，并且谷杆比、籽粒和秸秆含磷量、含钾量均较农户常规施肥措施提高。结合谷杆比、磷、钾肥偏生产力考虑，OM3处理效果最好；从氮肥偏生产力、氮素吸收率、土壤中氮素表观盈余率和产投比考虑OPT处理效果最好。
探究不同市售土壤改良剂在镉(Cd)污染稻田中的应用效果，保障水稻的安全生产。选用6种市售土壤改良剂（“特贝钙”、“土沃宝”、“鲁西”、“康源邦尔”、“育壤康”、“初养”），在Cd中度污染稻田中开展田间试验，测定了土壤理化性质，有效态Cd含量，水稻各器官中Cd含量以及水稻产量。结果表明：施用土壤改良剂后土壤pH平均提高0.22个单位，碱解氮、有效磷、速效钾和有机质分别平均提高7.27%、7.44%、7.39%、2.99%；水稻株高、穗重、千粒重和产量分别平均提高4.72%、4.54%、3.50%、4.26%；土壤有效态Cd含量显著下降0.17 mg/kg，降幅为36.59%，糙米Cd含量显著下降57.72%。供试的6种市售土壤改良剂对于Cd中度污染农田中水稻产量的增加有一定的效果，对吸收和积累Cd具有明显的抑制作用，其中“土沃宝”土壤改良剂在降低土壤有效态Cd和糙米中的Cd含量作用效果最好，可进行推广应用。
为探明0.02%二氢卟吩铁可溶粉剂浸种后对水稻生长、产量的影响及使用剂量。以‘南粳9108’为供试水稻品种，将水稻种子在不同浓度0.02%二氢卟吩铁SP浸种处理，以0.0016% 28-表高芸苔素内酯AS和0.136%赤·吲乙·芸苔SP为对照药剂，清水浸种为空白。分别在水稻苗期、分蘖期和成熟期调查其生长状况，并在收获期测定产量。结果表明：0.02%二氢卟吩铁浸种不影响水稻发芽，但浓度升高会降低水稻出苗率；0.02%二氢卟吩铁浸种可提高水稻秧苗鲜重、根数及水稻分蘖率；0.02%二氢卟吩铁稀释15000~10000倍浸种能增加水稻穗长、实粒数，提高水稻产量。因此，采用0.02%二氢卟吩铁15000~10000倍液浸种，可促进水稻生长，提高水稻产量，水稻生产中可扩大示范应用。
选择湘中烟稻轮作区2种典型水稻土，比较分析了土壤团聚体分布及其稳定性、有机碳组分及其相关关系，旨在揭示烟稻轮作的2种土壤团聚体稳定性的差异及有机碳的影响。结果表明：红壤性水稻土(RPS)>0.25 mm大团聚体含量、团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)显著高于紫色水稻土(PPS)，分形维数(D)则较小，因此烟稻轮作的红壤性水稻结构及团聚体稳定性显著好于PPS；RPS总有机碳(TOC)及颗粒有机碳(POC)含量均显著高于PPS，而易氧化有机碳(EOC)含量变化不明显；RPS和PPS的MWD及GMD均与TOC、EOC和POC呈显著正相关关系，D则与前者呈显著负相关；>0.25 mm团聚体含量虽均与TOC、EOC和POC呈显著正相关关系，但RPS有机碳对>0.25 mm团聚体影响大于PPS，且2种土壤的POC对>0.25 mm团聚体的影响均大于EOC。在培育烟稻轮作的RPS和PPS团聚体和改善其结构中，需提高土壤有机碳及活性有机碳组分含量。
襄阳地区是湖北省重要的粮仓地，稻-麦轮作是当地主要的栽培模式。农户多年自留种后水稻生产上出现落粒和穗腐，为了探讨引起水稻不良生长的原因，进行现场取样和调查分析。采用形态特征观察以及分子生物学鉴定，以市场所购‘黄华占’作对照、经41对水稻分子特异性标记检测，以及使用生长速率法测定化学药剂对分离到的病原菌的毒力。结果表明：病样分离获得4种致病菌，分别为稻黑孢菌、层出镰孢菌、木贼镰孢菌和禾谷镰孢菌；显示农户连续6年自留的‘黄华占’种子未发生变异，连续6年自留的稻种播于免耕田中，所获的稻谷有12个指纹不同于对照，表明自留6年的‘黄华占’稻种在田间生长中出现变异；70%唑醚·丙森锌WG和23%醚菌·氟环唑SC对致病菌的生长均有抑制作用。多年连续留种会引起稻种生命力衰减，导致田间水稻长势衰弱，易遭受病害侵袭，出现异常生长现象。正确用种、科学管理及适期药剂防治是保障水稻安全生产的重要举措。
为了解决长江中下游中低产稻田产能提升应用，在湖北当阳开展大田试验，设置当地常规施肥(T1)、常规复合肥+3000 kg/hm2生物有机肥(T2)、有机无机复混肥(T3)、生物炭基肥(T4)、水稻专用配方肥(T5)及不施肥(CK)共6个处理，在同等施肥量下研究了不同施肥模式对水稻产量及养分利用率的影响。结果表明：不同施肥处理下，水稻产量及产量构成因素均呈现为T4>T5>T3>T2>T1>CK，与T1处理相比，T2~T5处理分别增产4.27%~19.27%；在相同施氮处理下，T2~T5处理氮素累积量较T1处理增加了4.08%~32.03%，T2~T5处理在生产100 kg穗吸氮量、氮肥贡献率、氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、氮肥表观利用率较T1处理分别增加1.96%~9.15%、11.26%~44.86%、4.26%~19.27%、16.23%~72.79%、7.80%~61.22%；在相同施磷处理下，T2~T5处理磷素累积量较T1处理增加了4.60%~26.67%，T2~T5处理在生产100 kg穗吸磷量、磷肥偏生产力、磷肥表观利用率较T1处理分别增加4.28%~19.27%、3.33%~10.00%、12.48%~71.90%。在氮磷钾施肥总量相同的情况下，选择适合且具有缓释性的肥料进行基施，分蘖肥合理配施，既能提高养分吸收利用率，还可以增加水稻产量。
为提高肥料利用率，追求水稻增产效益，本试验以籼粳杂交水稻品种‘甬优12’为材料，探究不同类型缓释肥对‘甬优12’产量以及群体结构的影响。结果表明：汉枫缓释肥对‘甬优12’有明显增产效应，较配方肥增产2.7%~3.5%；六国网缓释肥和丰筑缓释肥无明显增产效应。汉枫缓释肥处理下的水稻成穗率和每穗粒数均高于其他处理，弥补了有效穗数较低的不足。各生育期内的叶面积指数和干物质量均以汉枫缓释肥处理最高。综合产量以及群体特征的表现，汉枫缓释肥的经济效益优于六国网缓释肥和丰筑缓释肥，可为‘甬优12’的因种施肥提供依据。
灵芝是一种优秀的传统中药材，在亚洲等地区一直具有巨大的市场需求。但传统的集约式栽培流程导致灵芝产量和品质低下，而水旱轮作则被认为是一种切实有效的可持续农业措施，但灵芝—水稻轮作方面的研究却极其稀少。为探讨灵芝—水稻轮作不同阶段土壤微生物群落的演替规律，采用了高通量测序对不同阶段（DAF，L1和L2）土壤细菌与真菌群落结构进行分析。结果表明：自DAF到L2，细菌的丰富度及多样性指标逐渐降低，真菌的丰富度多样性指标先下降随后上升。灵芝—水稻轮作对细菌与真菌群落结构有显著影响，DAF的罗河杆菌属与芽单胞菌属的相对丰度显著高于L1与L2；而MND1属、大肠杆菌志贺菌、Dongia属、链霉菌属、Ellin6067属相对丰度显著低于L1或L2。而在真菌属水平，L1的小脆柄菇属的相对丰度显著高于DAF与L2，而被孢霉属则相反。相关性分析表明大多数的土壤化学养分与真菌的多样性指标显著负相关，而与细菌丰富度、细菌多样性及真菌丰富度无显著相关关系。RDA分析表明SOM是影响细菌群落的主要环境因子，而AP和AK是影响真菌群落的主要因子。水稻—灵芝轮作有利于改善土壤的微生物群落结构，提高灵芝的产量及品质，对灵芝的可持续农业生产具有显著的积极作用。
为了研究不同浓度的镉胁迫对耐盐水稻生长及昆虫解毒酶的影响，以耐盐水稻品种‘海红-12’为材料，用不同浓度(1.5、3、6、15 mg/kg)的氯化镉溶液分别处理4、7、12、17、22 d，测定了不同浓度、不同时间镉处理下耐盐水稻幼苗株高、根长、叶绿素含量以及以处理水稻植株为食的斜纹夜蛾幼虫乙酰胆碱酯酶和羧酸酯酶的活性。结果表明，镉胁迫下，耐盐水稻株高、根长受镉浓度和时间效应的双重影响，较低浓度(1.5、3 mg/kg)镉溶液对水稻生长的抑制作用在处理期间间歇性呈现，较高浓度(6、15 mg/kg)镉溶液的抑制作用则持续出现。随着镉处理浓度的升高，耐盐水稻的叶绿素含量随时间的推移持续降低。取食不同浓度镉处理水稻幼苗的斜纹夜蛾幼虫，乙酰胆碱酯酶活性随镉处理浓度的升高而降低，但羧酸酯酶活性升高。镉溶液抑制耐盐水稻幼苗的生长，且抑制作用随镉溶液浓度的增大而增强，取食受镉处理的耐盐水稻幼苗，植食性害虫体内解毒酶活性产生不同趋势的变化。研究结果可为优化耐盐水稻种植栽培条件提供数据支撑，为进一步研究耐盐水稻-昆虫对重金属富集的反应机制提供理论依据。
为了解稻田常用的生物农药或杀虫剂对红螯螯虾大规格幼虾的毒性效应，测定了中生菌素、氯虫·噻虫嗪、噻唑锌和井冈霉素A对其的急性毒性反应。结果表明：4种农药对红螯螯虾大规格幼虾96 h半致死浓度分别为19.66、1.65、1132.83、2092.07 mg/L。安全浓度分别为5.65、1.27、260.40、248.11 mg/L，根据耐受性和行为特征观察发现，4种药物对于4 cm左右的红螯螯虾幼虾的毒性大小依次为氯虫·噻虫嗪>中生菌素>噻唑锌>井冈霉素A，根据国家标准(GB /T16310.5—1996)，噻唑锌和井冈霉素A对于4 cm红螯螯虾幼苗属于无毒农药，中生菌素属于微毒农药，而氯虫·噻虫嗪为中毒农药。本试验明确了红螯螯虾幼虾对水稻常用农药的耐受性，为红螯螯虾-水稻综合种养过程中的病害防治工作提供参考。
为了探索不同种植方式对寒地水稻抗倒伏能力的影响，以‘龙粳21’和‘龙稻18’为试材，比较研究了水直播、旱直播和插秧栽培模式下水稻的抗倒伏特性。种植方式对寒地水稻的抗倒伏特性有显著影响，但两品种表现不一致。其中，‘龙粳21’N1至N4节间的倒伏指数为插秧>水直播>旱直播，单茎抗推力为旱直播>插秧>水直播。‘龙稻18’N1、N3和N4节间的倒伏指数为插秧>旱直播>水直播，N2节间为旱直播>插秧>水直播，单茎抗推力均为水直播>插秧>旱直播。相关分析表明，提高寒地水稻抗倒伏能力应适当降低株高、重心高度和N1、N2节间的长度，不宜攻大穗。在寒地稻区，通过选择适宜的品种及合理地构建多穗和小穗的群体结构，既利于直播稻获得较高的产量，也有利于提高抗倒伏性。
垩白是评价水稻外观品质的重要指标之一，是一种严重影响稻米碾磨、外观及食味品质的不良性状，对水稻的市场价值评估起到重要作用。本研究主要总结了水稻垩白的形成受生理机制、遗传机制和环境因素的影响，同时指出目前育种工作中改良垩白性状所存在的难点问题，并根据目前的研究成果与相关技术的发展，提出一些改良意见，为优质稻米的生产提供一定的研究基础。
环境温度对于水稻生产具有重要影响，冠层温度反映了水稻冠层各器官表面温度的平均值，由其热学特性及对环境的生理反应构成，与环境温度显著关联，可以表征水稻内部生理活动变化，是环境条件与作物遗传特性相联系的产物。研究水稻冠层温度的影响机理和相关调控机制，可以更好地解释水稻植株和外界环境的能量物质交换，具有很高的研究价值。本文综述了水稻冠层温度的基本特征、对环境温度的相应调控机制，并对未来的水稻冠层温度研究提出一些建议，以期更好地将冠层温度应用到水稻生长监测工作中。
为了解缓混肥侧深减氮施用对水稻氮肥利用效率及产量品质的影响，以2个不同熟期类型的水稻为材料，设置空白(N0)处理，常规施肥处理（施氮量240 kg/hm2）为对照(CFM)，侧深施肥分别设置氮肥不减量(FM1)、减量7% (FM2)、减量14% (FM3)和减量21% (FM4) 4个处理，研究旨在为大面积机插缓混肥使用提供理论和技术指导。结果表明：不同施肥方式影响不同生育阶段水稻干物质积累，生育中前期（拔节—抽穗期），常规施氮量处理(CFM)干物质积累量显著高于其他处理，孕穗后直至成熟期侧深施肥处理FM1显著高于其他处理；水稻植株氮含量亦因不同生育阶段而已，分蘖—拔节期植株氮含量均表现为CFM>FM1>FM2>FM3>FM4>N0，孕穗—成熟期表现为FM1、FM2>CFM>FM3>FM4>N0；侧深施肥下适度减氮对穗数影响不大，每穗粒数以FM1或FM2最多，侧深施肥处理的结实率高于对照，千粒重和籽粒产量表现为FM1或FM2较高，不同类型品种间存在差异；与对照相比，侧深施肥处理提高水稻吸氮量，氮肥农学利用率表现为FM2>FM1、FM3>CFM>FM4，氮肥生理利用率CFM最低，FM2或FM3最高，氮肥吸收利用效率均表现为FM2>FM1>FM3>CFM>FM4，稻谷生产力表现为FM4>FM3>FM2>FM1>CFM。侧深施肥处理有利于降低垩白粒率、垩白度和消碱值，增加整精米率、直链淀粉含量、蛋白质含量、胶稠度和崩解值，适量减施氮肥可以调优米质。生产上建议采用减氮7%~14%的缓混肥侧深施肥技术有利于实现减氮节本和优质丰产。
探讨不同栽培行向对水稻光能利用率和产量的影响，以提升江苏稻区水稻光资源利用效率。以‘南粳9108’为材料，依据当地地理纬度和太阳高度角，设置水稻种植行向为常规南北行向，即磁南0o(CK)、磁南偏东30o(SE30)和磁南偏西30o(SW30)。水稻灌浆期测定冠层光辐射强度、光合特征参数，收获期测定生物量和产量。结果表明：调整行向对冠层底部光辐射强度影响显著，8:00—17:00时段，水稻冠层下部叶片接收光辐射总强度为SE30<SW30<CK，且SE30处理水稻冠层下部叶片光辐射峰值提前到11:00，而SW30处理高光辐射强度维持在12:00—16:00。SW30处理因获得较高的光辐射总强度，且高辐射强度持续时间较长，水稻冠层叶片光合速率、蒸腾速率和气孔导度较对照分别增加了17.3%、28.0%和34.0%，然而，SE30处理相应地降低了9.9%、10.3%和26.0%。收获后，与对照处理相比，SW30处理显著提高了水稻地上部生物量，且产量提高了10.2%，而SE30处理生物量没有明显变化，却导致产量降低了3.5%。最终，SW30处理水稻光能利用效率最高，比CK和SE30分别增加了11.2%和12.4%。综上所述，行向调整为磁南偏西30o能显著提高水稻光能利用效率，从而促进生物量积累和产量形成。可见，通过调整水稻种植行向是不增加经济投入前提下，挖掘水稻绿色高效生产潜力的有效途径。
为了探明当前漳州市种植的水稻品种稻谷对铅的富集特性及其质量安全，以当地15个水稻主栽的品种为试材，采用添加铅源的盆栽试验及大田试验，考察稻谷对铅积累特性及评价其质量安全风险。结果表明，在弱酸性(5.5<pH≤6.5)水田土壤中，盆栽试验土壤铅全量分别为22.4、103.5、204.8 mg/kg时，15个品种稻谷铅含量变幅分别为0.016~0.061 mg/kg、0.061~0.198 mg/kg和0.157~0.606 mg/kg；大田试验土壤铅全量分别为23.4 mg/kg、26.4 mg/kg、23.5 mg/kg时，15个品种稻谷铅含量变幅为0.016~0.056 mg/kg、0.024~0.069 mg/kg和0.014~0.056 mg/kg；同一品种稻谷铅含量与土壤铅全量呈正相关性直线关系(P<0.01)。不同品种稻谷对铅的富集能力有明显的差异(P<0.05)，盆栽试验和大田试验的富集系数分别为0.059%~0.296%和0.060%~0.261%；聚类分析得出有4个品种为高富集、6个品种为中富集和5个品种为低富集。依据GB2762—2017规定的稻谷中铅含量限量标准(0.2 mg/kg)，低富集、中富集和高富集水稻品种，水田土壤(5.5<pH≤6.5)铅全量风险临界值分别为204.1~274.7 mg/kg、113.5~180.0 mg/kg、82.7~107.1 mg/kg。漳州市15个水稻品种，稻谷对铅的积累特性有明显差异；在土壤铅全量≥风险临界值的水田上种植，稻谷中铅含量将存在着高于0.2 mg/kg的质量安全高风险。
为了培育健康的水稻秧苗，提高水稻秧苗素质，本试验以‘津育粳22’为试材，应用药液浸种的方法，研究了4种植物生长调节剂不同浓度和不同浸种时间对水稻种子萌发和对水稻秧苗素质的影响，试验药剂分别为5%吲哚丁酸·萘乙酸可溶液剂(A)、1%吲哚丁酸·诱抗素可溶液剂(B)、0.25%S-诱抗素水剂(C)、0.136%赤·吲乙·芸可湿性粉剂(D)。试验结果表明，20 mg/kg药剂A浸种24 h和0.4 mg/kg药剂C浸种24 h和48 h后，水稻种子发芽势高于清水对照，各药剂处理对种子发芽指数和发芽率影响不明显。水稻种子25℃药液浸种24 h后，筛选出20 mg/kg药剂A、10 mg/kg药剂B、0.4 mg/kg药剂C和1000倍液药剂D能显著提高水稻秧苗的壮苗指数，壮苗指数增加率分别为19.14%、17.68%、34.55%和23.80%。综上，生产中推荐使用20 mg/kg 5%吲哚丁酸·萘乙酸可溶液剂、10 mg/kg 1%吲哚丁酸·诱抗素可溶液剂、0.4 mg/kg 0.25% S-诱抗素水剂和1000倍液0.136%赤·吲乙·芸可湿性粉剂浸种24 h，可提高种子出苗率和秧苗的壮苗指数。
在杂交籼稻制种过程中，若混入粳稻花粉就会产生籼粳交杂株，这种类型的杂株常表现为大青棵而使得杂交稻纯度降低，最终影响产量。为避免因配组亲本选择不当或在粳稻区制种因隔离不严格而产生大青棵，找到能准确区分籼稻与粳稻的分子标记可为育种和制种生产提供参考。以三系杂交籼稻粤泰A/R2020和田间表现为大青棵的杂株为试验材料，利用两个亲本间的多态性SSR标记对疑似杂株进行基因型分析，并通过18对特异性的InDel标记对其进行籼粳属性鉴定。结果表明：在行业标准《水稻品种鉴定技术规程 SSR标记法》(NY/T1433—2014)推荐的48对引物中，不育系‘粤泰A’与恢复系‘R2020’之间有22个位点差异；在6对标记下（RM72、RM85、RM224、RM253、RM424、RM481），8个疑似杂株全为串粉带型；13对籼粳间特异性InDel标记检验结果证明了8个串粉杂株均来源于籼粳亚种间杂交。本研究初步筛选出13对InDel标记可用于籼粳属性鉴定，为避免大青棵的产生提供了分子依据。
倒伏是制约水稻生产的重要因素之一，优质稻倒伏现象更为突出。为了完善优质稻抗倒栽培技术，本研究以广东省的代表优质稻品种‘美香占2号’作为试验材料，设置了3个不同的施氮量，采用两因素随机区组设计，探究抗倒剂‘不倒汉’的抗倒伏效果。结果表明，抗倒剂降低了齐穗期和成熟期的茎叶重和总干物质重，增加了经济系数，具有增产效果。降低了水稻整个生育期的株高，均达到显著水平，在低肥下，降株高效果更显著。降低了蜡熟期第二和第三基节的长度和倒伏指数，其中第三基节达到了显著水平，还显著降低了成熟期各节间的长度、田间倒伏指数、倒三节和倒四节的弯曲力矩，对倒三和倒四节间的抗折力和倒伏指数也有一定的降低，没有达到显著水平。综上，抗倒剂‘不倒汉’能显著增强优质稻的抗倒伏能力，同时具有增产效果，可以推广应用。
锌(Zn)是动物植物所必需的微量营养素，缺锌或锌过量会严重影响水稻的生长发育。水稻锌含量维持在一定范围有助于提高其产量和品质，并且可以提高籽粒的锌含量，一定程度上可以解决目前人体缺锌的问题。因此研究水稻锌的吸收、转运和分配，和其他调控锌稳态分子机制至关重要。基于近年来国内外研究报道，简要概述了锌在植物体内的重要性，重点介绍了水稻中的离子转运体和目前已经报道的分子机制。总结了这些离子转运体参与了锌从土壤的吸收，从根部向地上部的转运，以及分配到水稻各部位，还总结了一些和离子转运体相关的分子机制。以期为水稻锌稳态调控基因的挖掘、分子机制的研究和富锌水稻种质的创制提供参考。
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