水稻品種根系改良特徵及其與稻田甲烷排放的關係

《水稻品種根系改良特徵及其與稻田甲烷排放的關係》是依託揚州大學，由劉立軍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻品種根系改良特徵及其與稻田甲烷排放的關係
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉立軍
• 依託單位：揚州大學

項目摘要

水稻品種改良對根系形態生理的影響及其與稻田甲烷排放的關係尚不清楚。本項目擬以我國水稻品種改良過程中24個代表性品種（秈稻和粳稻品種各12個）為材料，研究：（1）水稻品種改良過程中稻田甲烷總排放量和主要生育時期（分櫱中期、穗分化期、抽穗期、乳熟期和成熟期）甲烷排放通量的變化規律；（2）品種改良過程中水稻主要生育時期根系形態（根數、根長、根長密度、根直徑、根重、根重密度、根表面積、根體積和根系超微結構）和生理（根系氧化力、根系總吸收表面積和活躍吸收表面積、根系激素濃度、根系傷流液中激素、有機酸和胺基酸組分和濃度以及根系分泌物濃度）的變化特點及其與稻田甲烷產生與排放的關係；（3）營養管理（含小麥秸稈還田）和水分管理對水稻根系形態生理和甲烷排放的調控作用。通過上述研究，闡明水稻根系形態生理的改良特徵及其與稻田甲烷形成與排放的關係，提出通過調控根系形態生理來調控稻田甲烷排放的栽培途徑和技術。

結題摘要

水稻品種改良對根系形態生理的影響及其與稻田甲烷排放的關係尚不清楚。本項目以我國水稻品種改良過程中24個代表性品種（秈稻和粳稻品種各12個）為材料，研究了其根系形態生理變化及其與稻田甲烷排放的關係，主要結果如下。 （1）品種改良顯著提高了水稻產量。產量提高主要得益於總穎花量的大幅度提高，而每穗粒數增加是總穎花量提高的主要原因。現代超級稻品種的結實率較之前品種有所降低，這是限制其產量水平進一步發揮的主要原因。 （2）中粳水稻品種改良逐步提高了根乾重、根冠比、根長、根數、根直徑、根系傷流量、根系氧化力、根系總吸收表面積、根系活躍吸收表面積。孕穗期和抽穗期根系分泌物中蘋果酸、琥珀酸和乙酸的濃度均隨品種改良顯著提高，酒石酸、檸檬酸的濃度則顯著降低。品種改良改善了中粳水稻品種的根系形態和根系生理。 （3）不同年代水稻品種全生育期稻田甲烷排放通量的變化趨勢基本一致。稻田甲烷排放總量隨品種改良逐步降低。在水稻生長早期，稻田甲烷排放的品種間差異不明顯。品種改良顯著降低了水稻生育中後期稻田甲烷排放通量。 （4）孕穗至抽穗水稻根系主要形態和生理指標以及根系分泌有機酸濃度與稻田甲烷排放總量及對應時期的甲烷排放通量有密切關係。水稻根系形態生理演進與稻田甲烷排放密切相關。 （5）氮肥通過影響水稻根系形態（根重、根長和根數）、根系氧化力以及根系分泌有機酸濃度來影響水稻產量和稻田甲烷排放。輕度乾濕交替灌溉有利於提高水稻產量並降低稻田甲烷排放。麥秸稈覆蓋和麥秸稈掩埋還田可維持較高直播水稻產量並有利於稻田溫室氣體減排。採用實地氮肥管理和和玉米秸稈製成的沼渣，可獲得較高水稻產量和較好的環境效益。 上述研究結果對闡明稻田甲烷排放的品種間差異及其機理有參考價值，對水稻高產栽培與稻田溫室氣體減排有一定的指導作用。