研究人员进行了产量对比实验来调节停滞不前的绿色性状。
■ 本报记者李晨 通讯员王一凡
五月,水稻陆续进入“旺季”,秧田里绿叶摇曳。
那么,水稻叶子越绿越好吗? 在实际生产中,一些田间管理不当,会造成水稻叶片“长青”苹果的生长过程,延缓灌浆紧实,严重限制高产潜力。 这种现象被称为“停滞绿色”。 如何科学调控水稻滞绿性状,促进水稻高产成为农业研究的热点。
扬州大学农学院本科生臧玉光组成的学生团队,在学院科技导师、教授顾俊飞的指导下,成功发现了改善青滞性状的生理机制,水稻增产3年。 灌溉技术有效提高了水资源管理的准确性。
该研究为提高水稻产量和品质奠定了研究基础,实现了规模化生产的节水增产和绿色效果。 相关研究论文发表于《中国农业科学(英文)》等期刊。
水稻生长并非越绿色越好
在水稻生产和种植过程中,人们常通过叶色判断植株生长情况。 叶色深绿色表示植株营养生长旺盛,浅绿色(俗称黄色)则表示营养生长不足。
在生产中,农民经常采用增施氮肥等方法使叶片保持绿色,以促进水稻生长,获得高产。 但是,这样的田间管理弄巧成拙,导致绿叶青滞。
为什么叶子颜色不是越绿越好? 顾俊飞对《中国科学报》解释说:“水稻在生长过程中,不能简单地认为绿色植株的产量和品质都很好。相反,如果叶子长期保持绿色,就会有趋于青晚。”
研究表明苹果的生长过程,停滞绿化会使水稻在开花后保持较高的光合速率,增强籽粒灌浆的物质来源,但会严重阻碍水稻中光合化合物的运输,这也是导致包括超级米饭。 灌浆效果差,高产潜力无法发挥的重要原因。
多数农户为追求高产,往往选择加大密度和施肥,反而导致水稻营养生长与生殖生长不协调,生长中后期出现绿色停滞,不仅达不到高产,严重时还会引起倒伏。
如何在生产中进行科学调控,防止出现水稻青滞现象? 师生团队从栽培生理学、遗传分子等多路径进行探索性研究。
“多管齐下”破解停滞不前的绿色“密码”
在研究初期,团队采用了“多管齐下”的研究思路。
叶绿素退化相关基因的过表达和抑制,喷洒脱落酸、细胞分裂素等激素调控,采用光-干-湿交替灌溉技术进行水分管理……经过一系列实验对比后,该团队最终证实,通过轻干湿交替灌溉的水分管理能够有效调控滞绿性状,且促进水稻增产的效果最好。
“我们对叶片停滞与物质运输的关系、物质运输的酶促机制、源库关系进行了研究。我们在江苏扬州、徐州、盐城等地进行了田间试验,最终证明,通过这个该技术可降低水稻开花后叶绿素含量,有效改善滞绿现象,提高物质转移效率,达到节水、增产、绿色的效果。” 臧玉光告诉《中国科学报》。
轻干湿交替灌溉技术是一种在水稻种植过程中不断循环的水,灌水到达浅水层后停止灌水,等待土壤自然干燥到一定程度,再灌水至浅水层。 也是一种行之有效的节水灌溉技术。
团队骨干、研究所本科生吴高照进一步解释说,这个过程中最关键的技术环节是准确掌握土壤干涸时的水势,从而更好地发挥作用在改善停滞的绿色特性。
然而,目前市场上的一些土壤水势测量仪器价格昂贵,操作复杂,难以大规模推广应用。
为帮助农户更科学便捷地应用轻干湿交替灌溉技术,该团队创新发明了土壤水势可视化装置,制作了《水稻轻干湿土壤埋藏水深指数清晰图》。湿交替灌溉法”,使农户能够快速、准确地掌握土壤水势变化范围,在规模化生产实践中实现11.22%的增产。
让科研成果走出实验室
为了将最新的科技成果传递给农民,师生团队带着项目下基层、走进企业,引导农民研发灌溉新技术,走进农村一线遍及江苏省20多个县市。
徐州市新沂市七雪粮食家庭农场主王民学说,2021年以来,他在师生团队的指导下,不断改进水稻灌溉技术。 他承包的600亩水田,不仅节水效果非常显着,而且有效促进了水稻增产提质,两年总收入增加了近20万元。
截至目前,该技术已在江苏省推广20万亩,累计增产近900万公斤养花知识,节水3600多万吨,节氮肥36万多公斤,农民储蓄4865.3万元。
中国工程院院士张洪成对团队师生的科研创新和实践推广工作给予了高度评价。 他认为,该团队的研究揭示了水稻滞绿性状对籽粒灌浆的影响及调控机制,不仅在理论研究上极具创新性,而且具有良好的生产和应用前景。
“下一步,团队将进一步开发基于叶色相对值的氮肥施肥技术,根据田间叶色调整施肥量,结合光干湿交替灌溉技术,追求最佳水肥管理方式,精准调控水稻青滞性状,实现增产,为用‘中国粮食’填满‘中国碗’作出新的贡献。” 顾俊飞说道。
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