搜档网
当前位置:搜档网 › 水稻节水灌溉及其影响研究进展(洪林)

水稻节水灌溉及其影响研究进展(洪林)

水稻节水灌溉及其影响研究进展(洪林)
水稻节水灌溉及其影响研究进展(洪林)

[论文摘要]:本文在总结国内外相关研究的基础上,对水稻节水灌溉及其影响研究进展进行了分析。首先,根据我国和谐灌区建设的需要,提出开展水稻节水灌溉及其影响研究的必要性;然后,对国内外水稻节水灌溉及其影响研究进展进行阐述。在此基础上,分析了水稻节水灌溉的社会经济、生态环境、农业政策和工程技术等多方面影响的研究进展状况。最后,探讨了水稻节水灌溉影响的今后研究发展前景和方向。

[论文关键词]:水稻;节水灌溉;影响;研究;进展

一、引言

当前,我国正致力于两型社会和社会主义新农村建设。其中一项重要的任务就是和谐灌区建设。一个和谐的灌区应该实现:水土资源供需平衡,灌区水利基础建筑物和渠系运行良好,管理体制合乎时代要求,运行机制满足社会主义市场经济要求,有很强的自我运行能力;此外,灌区农民生活富足,社会安定,生态环境适合人民生活和动植物生长;灌区灌溉水利用效率相对较高,节水灌溉技术得到普遍采用,并发挥巨大作用,从而保证灌区内的资源、环境、经济和谐发展。只有这样,才能保证我国的粮食安全和人民的安居乐业,才会促进我国在和平崛起的道路上稳步向前。和谐的灌区建设离不开农业节水灌溉,而农业节水灌溉的关键是实行水稻节水灌溉。因此,开展节水灌溉及其影响研究是十分必要的。

中国是世界上最主要的种稻国家之一,水稻面积为世界第二,水稻的总产量在世界各国中居首位。水稻是中国最主要的粮食作物之一,其种植面积约占全国种植面积的30%,产量约占全国粮食种植面积40%,水稻的灌溉用水量占1/3以上。但中国水资源紧缺,且时空分布不均,特别是工业用水、城镇供水大幅度增长,农业用水紧缺问题日益严重。农业是我国第一用水大户,发展高效节水型农业是我国的基本国策[1]。

二、水稻节水灌溉研究进展

在全球用水量中,农业灌溉占到了72%,在发展中国家,这一比例更高达87%。随着非农业用水(包括城镇供水、工业用水和环境用水)需求的不断增加,Barker(1998)等人预计,到2020年,发达国家的农业用水量将下降到62%而发展中国家为73%。20世纪70年代,随着水资源紧缺的矛盾越来越突出,水稻节水灌溉的研究必要性越来越明显。Tabbal等人(1992)和Bhuiyan等人(1995)分

析大量关于亚洲水稻灌溉水管理的研究表明,由于缺乏有效管理和工程配套,相当多的一部分灌溉用水在渠道输配以及田间灌水过程中损失掉了。在许多大型灌区,每生产1kg的稻谷要消耗大约4~5m3的水,其中只有25~30%是作物生长必须的,而大部分的水是通过无效蒸发和渗漏损失了。Guerra等人(1998)指出水量损失主要表现在两个方面:(a)泡田期农户的灌水量常常要比作物实际需水量(150~250mm)高好几倍;(b)作物生长阶段农户的灌水量也常比作物实际需水量大,从而导致地表径流和深层渗漏。Tuong等人(1996)的试验发现,泡田期浸泡干燥得开裂的土地时,41~57%的水形成地表径流,其中有66-74%的地表径流通过排水设施损失了。IWMI(国际水管理研究所)Seckler(1998)的一项研究表明,世界上越来越多的国家和地区面临用水短缺,不单是西亚和北非,还包括像印度彭加木(Punjab)地区和我国华北平原这样的粮食主产区,用水都越来越紧张。Dawe(1998)等人的调查认为亚洲拥有世界上大约60%的灌溉土地,其中有一半种植水稻,而水稻的用水量最大[2]。

国外在水稻节水灌溉研究方面起步较早,20世纪90年代以来更是受到普遍重视。但是,对水稻节水灌溉研究多集中在采用土地激光平整、喷微滴灌、直播以及田间土壤墒情监测等先进技术领域,大多还停留在试验阶段,目前还很难在水稻生产中加以推广应用(更多有关节水灌溉资料请参考:《浅谈节水灌溉》)。

目前在我国开展了形式多样的水稻节水灌溉技术的研究,取得了很多成功的经验。根据我国多年的试验研究与实践,符合水稻节水、丰产的田间水分控制方式,基本可归纳为以下4类模式,亚洲许多国家的实践与试验结果也与此类似[1]。

(1)“浅、湿、晒”模式:该模式是我国应用地域最广,时间较久的节水灌溉模式。如广西壮族自治区大面积推广的“薄、浅、湿、晒”灌溉,北方推广的“浅湿”灌溉。(2)“间歇淹水”模式:又称水稻“间歇式灌溉”,目前在我国南方的湖北、安徽、浙江等省成功地采用了这种模式。(3)“半旱栽培”模式:这一模式与前述两类模式有较大差别,除在返青期建立水层,或是返青与分蘖前期建立水层外,其余时间则不建立水层。(4)蓄雨型节水灌溉模式:

为了充分地利用降雨,在不影响水稻高产的前提下尽可能多蓄雨水以提高降雨利用率。

三、水稻节水灌溉影响研究现状

3.1水稻节水灌溉经济及环境影响研究

节水灌溉包括水资源的合理开发利用、输配水系统节水、田间灌溉系统节水、管理节水以及农艺节水技术措施等方面,社会和国民经济效益显着,但是影响因素众多、计算复杂、难于精确定量。而水稻节水灌溉又是节水的关键,必须加以深入研究。另外,水稻节水灌溉的影响分析与一般节水灌溉影响分析不同,除了经济影响外,更多地涉及到资源、环境、生态、政策、技术和工程等多方面影响,必须依据其特点加以分析。

节水灌溉的目的是:在不危及作物产量的前提下,通过优化作物的灌水次数、灌水定额和灌水延续时间,减少总的灌溉用水量。水稻间歇式灌溉(AlternateWetandDry,简称AWD)正是基于这个目的而研发的节水灌溉技术。与传统的持续淹灌方式不同,水稻间歇式灌溉要求农户在水田田面无水层甚至土壤不饱和时才灌溉。VanderHoek等(2000)的调查发现,在中国和日本已经有许多农户使用了间歇式灌溉技术,应用结果表明:中期晒田能够促进水稻有效分蘖,提高产量。但是,采用这种技术要求有供水可靠的灌溉系统[3]。

Guerra等人(1998)、Bouman等人(2000)所做的水稻节水灌溉田间试验结果显示:

即使减少20~70%的灌溉用水,也可能不会引起水稻产量的显着下降[4]。不过在试验中,研究人员可以及时得到灌溉供水,以保证作物正常生长。但是,如果没有及时、可靠的灌溉供水保证,农户就很难实施间歇式灌溉技术。这是因为:如果农户不能及时灌溉,作物将面临水分亏缺,导致作物减产。在使用间歇式灌溉时,还必须调整其他方面的管理措施。例如,由于田间水分状态的改变而导致水田杂草滋生,农民就要增加除草用工或使用除草剂,由此而增加农民的投入。事实上,尽管很多研究成果表明间歇式灌溉可以增加产量,但是由于农户传统的种植观念和种植习惯影响,又缺乏适当的培训和指导,目前间歇式灌溉的推广还很慢,中国的许多农户还在延续传统的持续淹灌的灌水模式[5~7]。即使在节水程度比较高的灌区,例如湖北漳河灌区,更多的农户采用的是间歇式灌溉与传统的持续淹灌相结合的混合式灌溉模式,而不是纯粹的节水灌溉模式,这样农民可以根据水源的情况灵活地控制灌溉过程[8]。

邓莉等人(2000)通过对节水灌溉与非节水灌溉两试验区农民各种投入与产出的问卷调查,并作定量分析比较得到:在田间尺度,在施肥水平大致相同、产量不减少的情况下,节水灌溉区比非节水灌溉区灌水量减少了1170m3/hm2,节水率32%,杀虫剂、除草剂方面费用减少了28%,机耕雇工费用虽增加了20%,但农民的产出还是增加了8.5%[9]。

在此基础上,时训柳等(2001)在湖北漳河灌区系统尺度开展农户调查,分析灌溉系统(分别为三干渠和四干渠)采用不同的节水灌溉程度对农户投入产出影响,得出了节水灌溉程度不同,农户投入产出也有所不同,但是节水程度的提高可以大大减少灌溉成本,同时不会显着影响产量[10]。

Hong等人(2000)从分析湖北漳河灌区水量分配、种植面积及农业产量变化入手,分析了湖北漳河灌区节水灌溉的影响[11]。李远华等人(2001)对湖北省漳河灌区高效用水情况进行分析,总结了湖北漳河灌区几十年来坚持以提高灌溉水利用率和水分生产率为目标,不断改进和完善蓄水、取水、输水、配水和灌溉水系统,逐步形成了大、中、小,蓄、引、提相结合的灌溉体系的节水经验,得出了:科学的管理、合理的调度,可使水资源的综合利用率和单位水量的产值大幅度提高的启示[12]。崔远来等人(2002)对湖北漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化进行分析,根据历史资料,揭示了由于灌溉系统和灌区尺度水的重复利用程度逐渐提高,使从田间、灌溉系统到灌区灌溉水分生产率逐渐提高的规律。此外,通过分析灌溉水利用率及水分生产率提高的原因,得出了湖北漳河灌区节水效应中节水灌溉技术的推广应用以及通过各类调蓄设施提高水的重复利用率

等占一半,农业结构的调整及作物品种改进使粮食单产提高等占另一半的结论[13]。Hong等(2007)对河南省开封市柳园口引黄灌区农户利用地下水的经济效益和水分生产率进行了调查研究,通过分析灌区农业生产投入和产出,将地下水利用的经济效益和水分生产率与地表水进行比较。研究结果表明:相对于地表水灌溉,地下水灌溉的运行成本较高。因此井灌区农户采用节水灌溉,可以大大降低灌溉成本,提高灌溉水分生产率[14]。

上述研究结果表明:采用节水灌溉技术不仅能够节约灌溉用水量,还可以大大减少农民投入,增加农民收入[9~14]。通过研究节水灌溉对农户投入产出的影响,将节水与农业经济联系起来。从而了解:节水灌溉如何与农民的意愿相一致?发展节水灌溉应该如何考虑农民增收?发展节水灌溉应该如何考虑农民的生产

生活习惯?

在节水灌溉对环境的影响方面也有很多学者进行了大量研究。茆智(2002)的田间试验研究结果表明:推广节水灌溉模式,特别是推广间歇式灌溉,由于田间无水层的时间较长,对稻田水土环境有较大改变,须注意并防治其带来的不利影响。与深水条件相比,土壤干干湿湿条件下养分挥发损失加大,宜用多次追肥来降低这种影响。此外,要注意解决的主要问题还有:防虫除草,在无水层条件下的追肥、补肥,防低温或高温危害等。这些都会直接或间接地影响水稻的投入产出[1]。此后,尤小涛等(2006)以常规粳稻品种9325为材料,研究了大田条件下不同灌溉方式和氮素水平对水稻氮素利用及稻米产量和品质的影响。节水灌溉显着降低了单位面积有效穗数、整精米率、粗蛋白含量以及胶稠度,提高了垩白性状指标和直链淀粉含量,中高氮水平对产量影响不显着;同一灌溉方式下增

施氮肥,显着提高了稻米整精米率、粗蛋白含量、垩白米率及垩白度,增加了胶稠度,减少了直链淀粉含量。节水灌溉下氮素干物质生产效率和氮素运转效率提高,氮素产谷效率则对水分反应不敏感;施氮量增加,水稻氮素积累总量及氮素转运

效率与施氮量呈单峰曲线关系,随施氮量提高,氮素干物质生产效率、氮素产谷效率及氮素收获指数下降[15]。

彭世彰等(2007)基于水稻节水灌溉技术和密闭静态箱技术田间原位采集甲烷气样,试验研究了水稻节水控制灌溉模式对稻田CH4排放规律的影响。结果表明,控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的下午极大值型日变化,CH4排放高峰主要出现在下午13:00,淹水处理CH4排放峰值在1d中各个时刻的出现具有一定的随机性。控制灌溉稻田CH4排放呈现明显的单峰型季节排放规律,排放高峰发生在分蘖前期,比淹水处理提前了10d。由此说明:控制灌溉模式在水稻返青期后的水分调控及生产性用水等水管理措施对稻田CH4排放的影响至关重要。控制灌溉水稻全生育期的稻田CH4排放总量为24146g?m-2,比淹水稻田减少了39%,平均排放率为7196mg?(m2?h)-1,但返青期和分蘖前期的CH4平均排放率比淹水稻田高,在以后的各个生育阶段均低于淹水稻田[16]。

3.2农业政策及灌溉水管理对水稻节水灌溉的影响AndreuJ,等(1996)进行了水资源规划与管理综合决策支持系统的研究,分析了改善水资源规划与管理的策略对水资源利用效率的提高作用[17]。JeanClaudeMailhol等(1999)通过考虑入渗过程的空间和时间变异性,建立了田间灌水优化模型,并以此分析了不同参数的变化对田间灌水效率的影响[18]。Hong等(2000)对湖北漳河灌区节水灌溉的主要影响因素进行分析的结果表明:实行按方收费等农业政策,可以促进

灌区农业节水,说明了农业政策对灌区节水的推动作用[11]。D.F.Tabbal等(2002)在进行大量田间试验的基础上,探索了节水高产的农业技术及其相应的水管理措施[19]。谌芸等(2005)在对某灌区的主要农业作物--水稻生产实行费改税前后灌溉成本和产量的变化情况进行调查的基础上,分析了农业政策的改变给灌区农业生产带来的正面和负面影响,说明了农业政策对灌区节水及农业经济的影响[20]。EnriquePlayan等(2006)分析了一系列优化灌水措施,提出了相对于改善灌排设施,改善灌溉水管理能够带来更大的经济效益[21]。谌芸等(2005)还对某灌区的干渠范围内36口塘堰所在的村组、管理员、农户分别进行了问卷调查,并对调查结果进行了统计分析。结果表明:税费改革后,塘堰在灌溉中发挥着越来越重要的作用。充分利用塘堰水可以减少渠系渗漏、降低灌溉成本。既能节约灌溉成本,又能提高灌区抗旱能力[22]。此外,ShahbazMushtaq 等(2007)还对农民在塘堰水管理中的作用进行分析,结果表明:塘堰容量大小、位置和水源条件是影响农户参与灌溉水管理的重要因素,而塘堰的管理权限和农户对塘堰的依赖程度是影响农户参与塘堰水管理积极性的前提条件[23]。

蔡守华,张展羽(2007)对节水灌溉发展现状与管理模式研究加以综合分析。指出:中国在节水灌溉发展方面取得了巨大的成绩,然而也存在重建轻管、农业土地制度僵化、产业结构调整滞后、产权不清晰、管理模式粗放等问题。综述了节水灌溉工程管理领域的研究进展,提出节水灌溉工程管理中迫切需要研究的农业土地制度改革、建立激励机制、建立科学管理模式和制定规范化管理方法等关键问题[24]。

3.3喷微灌和塘堰工程及渠道防渗对水稻节水灌溉影响研究J.Nogues等(2003)研究表明:从传统的灌溉模式转变为节水灌溉(喷灌),虽然节约的水量不多(7%),但是可以大大提高农业产量,改善生态环境[25]。N.Maisiri等(2005)将滴灌与传统的灌溉方式加以比较,得出:与传统的地面灌溉相比,滴灌可以节约65%的灌溉用水;另外,滴灌与合理施肥结合可以大大增加蔬菜产量,增加农民收入[26]。MuhammadAkramKahlown等(2007)对水稻和小麦采用喷灌的用水效率和经济可行性进行了分析。结果表明:相对于传统的畦灌,水稻喷灌可以增加18%的产量,节约35%的灌溉用水量;并且,小麦采用喷灌可以大大提高灌溉用水效率,使得灌溉水分生产率从1.38kg/m3提高到5.21kg/m3[27]。

ShahbazMushtaq等(2006)对影响塘堰工程的节水效果的主要因素进行分析,得出如下结论:农户耕地面积、塘堰与农田距离远近、塘堰的高低位置和水

源条件是影响农户采用节水灌溉程度的最主要的因素;随着水资源矛盾加剧,农户越来越依靠塘堰进行灌溉,塘堰的灌溉作用越来越重要[28]。

宋伟等(2007)对渠道防渗的节水效果进行研究,结果表明:渠道采用混凝土防渗,可以大大节约灌溉用水量。以北方某水稻灌区为例,该灌区在渠道防渗后可以节水60万~100多万m3,而相应的工程造价为10万~31万元。按照10年运行期计算,节水平均造价只有0.2~0.3元/m3;如果按照30年运行期计算,节水平均造价还可以大大降低。由此可见,渠道防渗年节水量相当可观,效益极为明显[29](另外,关于更多节水灌溉的模式可参考:《哈尼族梯田灌溉管理系统探析》)。

四、展望

目前,节水灌溉的蓬勃发展对缓解我国水资源紧缺、扩大灌溉而积、推动社会经济发展等方面发挥了巨大作用。但是只有对节水灌溉的发展给社会、环境带来的影响给以精确定量评估,才能揭示制约节水灌溉发展的主要因素和发展节水灌溉过程中存在的主要问题,正确客观评价节水灌溉综合效益,探索适合我国不同地区的节水灌溉模式,为节水灌溉的科学决策和节水型社会的建立产生积极作用[30]。

由于节水灌溉的影响因素众多、机制复杂,今后在如下几方面有待开展进一步的研究:

(1)节水灌溉条件下农田排水模拟理论和技术;(2)节水灌溉条件下水肥联合调控作物补偿效应、矿质营养与同化物分配转移规律、光能截获转化效率的影响机理及最优的水肥光调控模式;(3)节水灌溉模式下稻田温室排放规律及机理;

(4)农业高效灌溉一农田生态环境一水环境效应综合评价理论和技术[31]。

五、结语

本文对国内外节水灌溉影响及其进展进行分析,并指出今后的发展方向:为了适应节水灌溉不断发展需要,在节水灌溉影响的模拟理论和技术、节水灌溉综合评价等方面有待开展进一步的研究。

参考文献

[1] 茆智. 节水潜力分析要考虑尺度效应. 中国水利,2005(15)14-15

[2] Piedad Moya, Lin Hong, David Dawe, Chen Chongde. The impact of on-farm water saving irrigationtechniques on rice productivity and profitability in Zhanghe Irrigation System, Hubei, China. Paddy and WaterEnvironment ? Springer-Verlag 2004

[3] Van der Hoek Wim, Sakthivadivel R, Renshaw M, Silver JB, Birley MH, Koradsen F (2000) Alternate wet anddry irrigation in rice cultivation: Saving water and controlloing malaria and Japanese encephalitis? IWMI ResearchReport 47, Colombo Sri Lanka, International Water Management Institute (IWMI), 39 pp

[4] Bouman BA, Tuong TP (2000) Field water management to save water and increase its productivity in irrigatedlowland rice. Agricultural Water Management 1615:1-20

[5] Hong L, Li YH, Deng L, Chen CD, Dawe D, Loeve R, Barker R (2001) Analysis of changes in water allocationand crop production in the Zhanghe Irrigation System and District-1966 to 1998. In: Barker, R.; Loeve, R.; Li,Y.H.; Tuong, T.P. (Eds). 2001. Water-Saving Irrigation for Rice: Proceedings of an International Workshop heldin Wuhan, China 23-35 March 2001. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute. pp.11-23.

[6] Cabangon RJ, Castillo EG, Lui G, Cui YL, Tuong TP, Bouman BAM, Li Y., Chen, Wang CJ, Liu X (2001)Impact of alternate wetting and drying irrigation on rice growth and resource-use efficiency. In: Tuanlin, Hubei,China. Proceedings of the Workshop on Water Saving Irrigation for Paddy rice, Wuhan, China, 21 pp

[7] Belder P, Bouman BAM, Spiertz JHJ, Lu Guoan, Quilang EJP (2002) Water Use of Alternatively Submerged and Nonsubmerged Irrigated Lowland Rice. In: Bouman BAM, Hengsdijk H, Hardy B, Bindraban PS, Tuong TP,Ladha JK (eds) Water Wise Rice Production. Proceedings of the International

Workshop on Water Wise Rice Production, 8-11 April 2002, International Rice Research Institute (IRRI), 356 pp

[8] Piedad Moya, Lin Hong, David Dawe, Chen Chongde. Comparative Assessment of on-farm Water Management Strategies in Zhanghe Irrigation Systems In: Barker, R.; Loeve, R.; Li, Y.H.; Tuong, T.P. (Eds). 2001.Water-Saving Irrigation for Rice: Proceedings of an International Workshop held in Wuhan, China 23-35 March 2001. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute.

[9] 邓莉,王小林,洪林,李远华,陈崇德. 节水灌溉对农民投入与产出的影响. 中国农村水利水电, 2000年第9 期

[10] 时训柳,洪林,袁宏源. 漳河灌区水稻节水灌溉对农业投入产出的影响分析. 中国农村水利水电, 2001年第9 期

[11] Hong L, Li YH, Deng L, Chen CD, Dawe D, Loeve R, Barker R (2000) Impact of water-saving irrigation techniques in China. Annual Report 1999-2000, Colombo Sri Lanka, International Water Management

Institute(IWMI), pp 27-35

[12] 李远华,蒋国建,陈崇德,董斌,洪林,邓莉. 漳河灌区高效用水经验及启示. 中国水利, 2001.1

[13] 崔远来,董斌,邓莉.漳河灌区灌溉用水量及水分生产率变化分析.灌溉排水, 2002年12月第21卷第4期

[14] Hong Lin, Li Minggang, Li Yuanhua (2007) Profitability and Water Productivity of Groundwater Use in the Agricultural Production of Irrigation Districts—A Case Study of the Yellow River Diversion Districts in Kaifeng,Henan, China. In: Zhang Zhanyu, Guo Xiangping, Wang Weimu (Eds). 2007. Effective Utilization of Agricultural Soil & Water Resources and Protection of Environment: Proceedings of an International Workshop held in Nanjing, China 16-18 August 2006. Nanjing, China: Huhai University Press. pp. 530-537.

[15] 尤小涛,荆奇,姜东,戴廷波,周冬琴,曹卫星. 节水灌溉条件下氮

肥对粳稻稻米产量和品质及氮素利用的影响. 中国水稻科学, 2006 , 20

(2) :199~204

[16] 彭世彰,李道西,徐俊增,丁加丽,何岩,郁进元. 节水灌溉模式对

稻田CH4 排放规律的影响. 环境科学, 2007 , 28(1)9-13

[17] Andreu J, Capilla J, Sanchis E. 1996. AQUATOOL, a generalized decision-support system for water-resources planning and operational management. Journal of Hydrology, 177, 269-291.

[18] Jean Claude Mailhol, Morgan Priol, Mohamed Benali. A furrow irrigation model to improve irrigation practices in the Gharb valley of Morocco. Agricultural Water Management 42 (1999) 65~80

[19] D.F. Tabbal, B.A.M. Bouman, S.I. Bhuiyan, E.B. Sibayan, M.A. Sattar. On-farm strategies for reducing water input in irrigated rice; case studies in the Philippines. Agricultural Water Management 56 (2002) 93–112

[20] 谌芸,洪林. 漳河灌区实行费改税对水稻用水的影响. 中国农村水利

水电, 2005年第2期

[21] Enrique Playan, Luciano Mateos. Modernizati on and optimization of irrigation systems to increase water productivity. Agricultural Water Management 80 (2006) 100–116

[22] 谌芸,洪林,李远华,李惠伶,陈崇德. 漳河灌区塘堰作用研究. 灌

溉排水学报, 2005年第2期

[23] Shahbaz Mushtaq, David Dawe, Hong Lin, Piedad Moya. An assessment of collective action for pond management in Zhanghe Irrigation System (ZIS), China. Agricultural Systems 92 (2007) 140–156

[24] 蔡守华,张展羽. 节水灌溉发展现状与管理模式研究综述. 水利经济, 2007,25(4):38-40,67,82

[25] J. Nogues, J. Herrero. The impact of transition from flood to sprinkler irrigation on water district consumption[J]. Journal of Hydrology, 2003, (276): 37–52

[26] N. Maisiri, A. Senzanje , J. Rockstrom, S.J. Twomlow. On farm evaluation of the effect of low cost drip irrigation on water and crop productivity compared to conventional surface irrigation system. Physics and Chemistry of the Earth 30 (2005) 783–791

[27] Muhammad Akram Kahlown, Abdur Raoof, Muhammad Zubair, W. Doral Kemper, Muhammad Akram Kahlown, Abdur Raoof, Muhammad Zubair, W. Doral Kemper. Water use efficiency and economic feasibility of growing rice and wheat with sprinkler irrigation in the Indus Basin of Pakistan. agricultural water management 87(2007)292–298

[28] Shahbaz Mushtaq, David Dawe, Hong Lin, Piedad Moya. An assessment of the role of ponds in the adoption of water-saving irrigation practices in the Zhanghe Irrigation System, China. Agr icul -tural water management 83(2006)100–110

[29] 宋伟,高春燕. 渠道防渗的节水效果和经济效益分析.吉林水利, 2007年第6期

[30] 王景雷,吴景社,齐学斌,杨保中,赵辉,樊向阳. 节水灌溉评价研究进展.水科学进展, 2002(4): 521-525

[31] 彭世彰,徐俊增,丁加丽,缴锡云. 节水灌溉与控制排水理论及其农田生态效应研究.水利学报, 2007增刊, 504-510

植物抗旱机理研究进展

植物抗旱机理研究进展 水资源短缺以及土壤盐渍化是目前制约农业生产的一个全球性问题,全球约有20%的耕地受到盐害威胁,43%的耕地为干旱、半干旱地区。干旱与盐害严重影响植物的生长发育,造成作物减产,并使生态环境日益恶化。在我国,仅2001年华北、西北和东北地区的466.7万hm2稻的种植面积就因为缺水而减少了53.3万hm2。在自然条件下,由于环境胁迫而严重影响了作物生长发育,其遗传潜力难以发挥,干旱、盐渍不仅影响了作物的产量,而且限制了植物的广泛分布,因此,提高作物的抗旱、耐盐能力已经成为现代植物研究工作中急需解决的关键问题之一。现将植物特殊生理结构功能综述如下。 1植物形态结构特征对其耐旱机制的影响 1.1根系 植物根系是植物直接吸收水分的重要器官,它对植物的耐旱功能具有至关重要的作用。纵深发达的根系系统可使植物充分吸收利用贮存在土壤中的水分,使植物度过干旱期。对高粱的根系解剖学研究发现,高粱根系吸水每天以3.4 cm的稳定速率下伸,直到开花后约10 d,在有限水分条件下,吸水的多少由根系深度决定,深层吸水差是由于根长不够所致。此外,根水势能也能反映根系的吸收功能。根水势低,吸水能力强。据报道,高粱根水势一般为-1.22~1.52 Mbar,而玉米仅为-1.01~1.11 Mbar,高粱的吸水能力约是玉米的2倍(Cnyxau,1974),对干旱的耐受能力也强于玉米。一般认为抗旱性强的植物,根水势低,利于水分吸收。 1.2叶片 作为同化和蒸腾器官的叶片,在长期干旱胁迫下,叶片的形态结构会发生变化,其形态结构的改变与植物的耐旱性有着密切的关系。主要表现在:叶片表皮外壁有发达的角质层,角质层是一种类质膜,其主要功能是减少水分向大气散失,是植物水分蒸发的屏障。厚的角质层可提高植物的能量反射与降低蒸腾,从而增强植物的抗旱性;具有表皮毛,可以保护植物避免强光照射,减少蒸腾;具有大的栅栏组织/海绵组织比和小的表面积/体积比,发达的

水稻节水灌溉及其影响研究进展(洪林)

[论文摘要]:本文在总结国内外相关研究的基础上,对水稻节水灌溉及其影响研究进展进行了分析。首先,根据我国和谐灌区建设的需要,提出开展水稻节水灌溉及其影响研究的必要性;然后,对国内外水稻节水灌溉及其影响研究进展进行阐述。在此基础上,分析了水稻节水灌溉的社会经济、生态环境、农业政策和工程技术等多方面影响的研究进展状况。最后,探讨了水稻节水灌溉影响的今后研究发展前景和方向。 [论文关键词]:水稻;节水灌溉;影响;研究;进展 一、引言 当前,我国正致力于两型社会和社会主义新农村建设。其中一项重要的任务就是和谐灌区建设。一个和谐的灌区应该实现:水土资源供需平衡,灌区水利基础建筑物和渠系运行良好,管理体制合乎时代要求,运行机制满足社会主义市场经济要求,有很强的自我运行能力;此外,灌区农民生活富足,社会安定,生态环境适合人民生活和动植物生长;灌区灌溉水利用效率相对较高,节水灌溉技术得到普遍采用,并发挥巨大作用,从而保证灌区内的资源、环境、经济和谐发展。只有这样,才能保证我国的粮食安全和人民的安居乐业,才会促进我国在和平崛起的道路上稳步向前。和谐的灌区建设离不开农业节水灌溉,而农业节水灌溉的关键是实行水稻节水灌溉。因此,开展节水灌溉及其影响研究是十分必要的。 中国是世界上最主要的种稻国家之一,水稻面积为世界第二,水稻的总产量在世界各国中居首位。水稻是中国最主要的粮食作物之一,其种植面积约占全国种植面积的30%,产量约占全国粮食种植面积40%,水稻的灌溉用水量占1/3以上。但中国水资源紧缺,且时空分布不均,特别是工业用水、城镇供水大幅度增长,农业用水紧缺问题日益严重。农业是我国第一用水大户,发展高效节水型农业是我国的基本国策[1]。 二、水稻节水灌溉研究进展 在全球用水量中,农业灌溉占到了72%,在发展中国家,这一比例更高达87%。随着非农业用水(包括城镇供水、工业用水和环境用水)需求的不断增加,Barker(1998)等人预计,到2020年,发达国家的农业用水量将下降到62%而发展中国家为73%。20世纪70年代,随着水资源紧缺的矛盾越来越突出,水稻节水灌溉的研究必要性越来越明显。Tabbal等人(1992)和Bhuiyan等人(1995)分

水稻根系分泌物对镉吸收、积累影响机理研究进展

作物研究(CROP RESEARCH)2018,2(3) :244 -248,64 水稻根系分泌物对镉吸收、积累影响机理研究进展 黄亚男,傅志强1^ (湖南农业大学农学院,长沙41018) 摘要:综述了水稻根系分泌物的种类、产生机制以及对水稻镉吸收、积累的影响机理,分析了水稻根分泌物、土 壤镉以及两者间的关系,对稻田镉污染下水稻根系分泌物的研究进行了展望,以为水稻镉污染防治研究提供 参考。 关键词:水稻;根系;分泌物;镉;机理 中图分类号:S511.01 文献标识码:A 文章编号= 1001-5280(2018)03^0244-05 DOI :10. 16848/j. cnki. issn. 1001-5280. 2018. 03. 17 Study Progress about the Mechanism of Cadmium Uptake and Accumulation in Rice Root Exudates HUANG Yanan,FUZhiqiang* (College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128 , China) Abstract: The exudates types of rice root , t h e mechanism of rice root exudation , and the mechanism of and accumulation were revie'wed. The rice root exudates, soil cadmium, and their relationship were analyzed. The study pro-gress about rice root exudates under cadmium pollution in paddy fields was expected. The outlook provi the research to prevent and control the rice cadmium pollution. Keywords : rice ; root ; exudates ; cadmium ; mechanism 水稻是我国最主要的粮食作物,大约60%的人 口以水稻为主食[1]。水稻具有富集重金属镉(Cd)的习性,极易在籽粒中积累,是吸收镉能力最强的大 宗谷类作物[]。目前,稻田重金属污染已经十分严 重,特别是重金属元素镉,已成为危害我国水稻生产 安全的主要污染物之一,稻米镉含量超标的问题广 受关注[3]。因此,加强水稻镉污染防治研究对我国 粮食安全生产具有重要意义。 水稻根系向根际释放一些无机离子和有机化合 物,可能影响到根际重金属的表现形态。根系分泌 物对土壤重金属活化的机理、根系分泌物在植物修 收稿日期=2018-03 -28 作者简介:黄亚男(1993 -),女,硕士研究生,Email:1135203401@ 究,Email:zqf_cis@126. com。 基金项目:湖南省农业委科技项目。 复污染土壤中的作用以及农艺调控措施、有机肥和 栽培条件对水稻镉积累的影响等方面皆有许多研究 报道,但水稻根系分泌物与土壤镉之间的相互影响 报道少见。本文对这方面的研究进展进行分析与探 讨,旨在为开展相关研究提供参考。 1根系分泌物及其对根际的作用 l.i根系分泌物的种类 根系分泌物是植物在生长过程中向外界环境分 泌的各种有机物和无机物的总称。其在土壤和植物 之间承担着信息传递和物质交换的重要作用,是响 c m。*通信作者:傅志强,博士,主要从事耕作制度与碳氮循环研

(技术规范标准)节水灌溉技术规范

节水灌溉技术规范Technical standard for water saving irrigation SL207—98 主编单位:水利部农村水利司 水利部农田灌溉研究所 批准部门:中华人民共和国水利部 网页制作:CWSnet1998-04-04发布1998-05-01实施 目次主页 前言 1 总则 2 工程规划 3 灌溉水源 4 灌溉用水量 5 灌溉水利用系数 6 工程与措施的技术要求 7 效益 8 节水灌溉面积 附录A 名词解释 附录B 有关参数的计算测 定方法 条文说明 前言 基于生产实践的需要和对节水灌溉形势的正确分析,1990年水利部农村水利司布置了节水灌溉标准的研究任务,旨在进行探索,积累经验。1994年又组织全国27个省、自治区、直辖市水为厅(局)就节水灌溉标准问题开展共同研究、讨论,形成规范战雏形,1996年底完成规范编写提纲。1997年初,编制任务正式下达之后,在水利部农村水利司主持下,编写组立即开始工作,1997年4月底完成初稿,经两次征求意见补充修改后,于1997年12月初完成征求意见稿,12月底完成送审稿,并于1998年1月召开审查会议,通过了专家审查。 SL207—98(节水灌溉技术规范》分总则、工程规划、灌溉水源、灌溉用水量、灌溉水的利用系数、工程与措施的技术要求、效益、节水灌溉面积,共8

章40条和2个附录。它既反映中国现阶段水平,又借鉴国外先进技术;既坚持高起点、高要求,又注重实用性与可操作性;既重视水利建设规范的共性,又突出节水灌溉的特点,充分吸收了我国节水灌溉发展中的先进技术和成功经验。 本规范解释单位:水利部农村水利司 本规范主编单位:水利部农村水利司 水利部农田灌溉研究所 本规范参编单位:中国灌溉排水技术开发培训中心 华北水利水电学院北京研究生部 水利部科学技术司 黑龙江省水利厅 广西自治区水利厅 甘肃省水利厅 河北省水利厅 本规范主要起草人:李英能黄修桥沈秀英窦以松赵乐诗王晓玲 李赞堂马济元袁辅恩陈杰臣武福学宋伟 1 总则 1.0.1为了使节水灌溉工程建设有一个合理、可行、统一的衡量尺度,促进节水灌溉事业的健康发展,制定本规范。 1.0.2节水灌溉工程建设必须注重效益、保证质量、加强管理,做到因地制宜、经济合理、技术先进、运行可靠。 1.0.3本规范适用于新建、扩建或改建的大田、菜地、果园、苗圃和草场等节水灌溉工程的规划、设计、施工、验收、管理和评价。 1.0.4承担节水灌溉工程的设计单位必须持有丙级(含)以上水利工程设计资质证书。承担工程的施工安装单位必须持有省级水利行政主管部门颁发的施工安装许可证。节水灌溉工程应选用经过法定检测机构检测合格的材料及设备,不得使用无生产厂家、无生产日期、无产品使用说明的产品。 1.0.5节水灌溉工程应建立健全管理组织和规章制度,切实发挥节水增产作用。 1.0.6节水灌溉工程建设除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 工程规划 2.0.1节水灌溉工程的规划应收集水源、气象、地形、土壤、作物、灌溉试验、能源、材料、设备、社会经济状况与发展规划等方面的基本资料。 2.0.2节水灌溉工程规划应符合当地农业区划和农田水利规划的要求,并应与农村发展规划相协调,采用的节水技术应与农作物品种、栽培技术相结合。

秸秆还田对土壤质量影响研究进展_叶丽丽

[4]朱校奇,邓启云,陈春光,等.再生稻及超级杂交稻再生利用研究进展[J].杂交水稻,2007,22(3):6-9. [5] 马绪亮,李合松,刘莉莉.应用14 C 示踪技术研究超级杂交稻同化产物转运分配及其与早衰关系的研究[J].激光生物学报,2008,(6):142-146.[6] 任天举,李经勇,邹亚兰,等.头季稻后期光合产物对再生稻的 影响[J].再生稻,1997,(2):17-21.[7] 徐富贤.杂交中稻抽穗后再生芽生长与头季稻茎鞘物质积累的关系[J].中国水稻科学,1997,11(3):160-164. (责任编辑:高国赋 ) 秸秆还田对土壤质量影响研究进展 叶丽丽1,王翠红1,彭新华2,王丽慧1 (1.湖南农业大学资源环境学院,湖南长沙410128;2.中国科学院南京土壤研究所,江苏南京210008) 摘要:为正确评价农业生产中秸秆还田的作用,本文从土壤肥力质量、土壤健康质量、土壤环境质量三个方面综述了秸秆还田 对土壤质量的影响,并展望了秸秆还田的前景。 关键词:秸秆还田;土壤肥力质量;土壤健康质量;土壤环境质量中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:1006-060X (2010)19-0052-04 Effect of Straw Returning on Soil Quality YE Li-li 1,WANG Cui-hong 1,PENG Xin-hua 2,WANG Li-hui 1 (1.College of Resources and Environment,HNAU,Changsha 410128,PRC;2.Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,PRC) Abstract:In order to correctly evaluate t he effect of straw returning in agricultural production,the effect of straw returning on soil quality was introduced from three aspects (soil fertility quality,soil health quality and soil environmental quality),and the prospects of straw returning were viewed. Key words:straw returning;soil fertility quality;soil health quality;soil environmental quality 秸秆因含有一定的氮、磷、钾等多种元素,同时富含大量的纤维素、木质素和蛋白质等有机物质而一直受到农业科学工作者的高度关注,人们在秸秆 还田的技术、 作用以及产生的问题等方面进行了大量研究。早期研究表明,秸秆还田对于改善土壤结构、提高土壤养分等具有重要作用,因此世界一些发达国家已将秸秆还田作为农业生产中土壤培肥的一项有效措施来实施,甚至有的国家如日本还将此当作法律来执行。然而近十几年研究表明,秸秆还田可能带来如温室气体排放、土壤重金属污染等环境问题。我国是秸秆产量较丰富的国家,据不完全统计,我国秸秆年产量约7.9亿t 左右,约占全世 界的39.5%,但目前这些秸秆除小部分用作燃料、 造纸、畜牧饲料外,大部分秸秆被就地焚烧,还田率极低,仅占总产量的1/4。由此可见,我国的秸秆还 田措施有大量发展空间。 本文从近十年来提出的土壤质量概念,即土壤肥力质量、土壤健康质量以及土壤环境质量3个方面综述了由秸秆还田带来的影响,旨在为农业生产中实施秸秆还田措施提供一定参考。 1秸秆还田对土壤肥力质量的影响1.1 土壤物理指标 1.1.1土壤结构土壤结构是调控土壤物理、生物过程和土壤有机质分布的重要因素之一,土壤团聚体是土壤结构的基本单元。多数研究表明,秸秆覆盖还田具有良好的改土培肥、改善土壤结构、增加0.05~0.25mm 的粗粒级团聚体含量的作用。秸秆还 收稿日期:2010-07-24 作者简介:叶丽丽(1983-),女,四川内江市人,在读硕士,研 究方向为土壤物理。通讯作者:王翠红 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 湖南农业科学2010,(19):52~55Hunan Agricultural Sciences

水稻根系的空间分布及其与产量的关系

收稿日期:2002-07-11 作者简介:蔡昆争(1970-),男,助理研究员,博士. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(39770138和30100107);教育部博士点基金资助项目(2000065402);广东省自然科学 基金资助项目(980145和20000636) 水稻根系的空间分布及其与产量的关系 蔡昆争1,骆世明1,段舜山2 (1华南农业大学农学院,广东广州510642;2暨南大学水生态研究所,广东广州510632) 摘要:选择9个水稻品种,在水稻生长根系最旺盛的抽穗期进行取样,研究高产水稻群体的根系空间分布特征.结果表明:不同水稻品种的根系体积和质量的总量存在差异.各品种水稻根系的体积和质量均随土层深度增加而下 降,但主要分布在土壤耕作层(0~20cm ),且表层(0~10cm )占80%以上.其垂直分布可用指数模型、乘幂模型、对数函数、多项式函数表示,相关系数都在0.9以上.上层根(0~10cm )质量与产量之间没有显著的相关关系,而下层根质量(10cm 以下)与产量之间呈显著正相关关系,相关系数达017258.研究认为,从整株根系和高产的角度来看,适当减少表层根系,培育和增加深层根系的比例有利于促进水稻产量的提高.关键词:水稻;根系;空间分布;产量 中图分类号:S181;S314 文献标识码:A 文章编号:1001-411X (2003)03-0001-04 理想株型结构是作物高产的重要基础[1,2].良好的株型必须保证植株充分利用光能,有利于群体内气体的交换,以及减少个体之间的竞争[3].D on 2ald [4]提出了理想株型(Ideotype )的概念,他指出禾谷类作物理想株型的特征应该是在同类植株间相互干扰最小.松岛省三[5]从水稻高产栽培的角度提出了理想稻的形态要求,即多穗、矮秆、短穗,上部2~3叶要短、厚、直立,抽穗后叶色褪淡缓慢,绿叶较多.我国在株型育种上曾先后经历了矮化育种阶段、理 想株型育种阶段、超高产育种阶段[6~9] .对水稻株型分布的研究主要集中在地上部,而关于水稻根系的空间分布研究相对较少,Y oshida [10]使用1081个水稻品种,在温室中用根箱观察了不同品种的株高、分蘖和根系生长的关系,发现根系分布较深的品种植株较高,分蘖也很少[10].凌启鸿[11]采用水培实验研究了叶角与根系分布的关系认为,根系分布较深且多纵向时,叶角较小,叶片趋向于直立;根系分布较浅且少纵向时,叶角较大,叶片趋向于披垂[11].这些研究大都在个体条件(单株)或水培条件下进行,而系统研究大田高产群体条件下根系的空间分布规律较少.本研究通过选择目前生产上推广的品种进行研究,试图寻找高产水稻群体的根系分布特征,并建立描述根系空间分布的模型,从而为培育优良根型提供依据. 1 材料与方法 1.1 材料 水稻品种选用培杂72、丰矮占1号、特三矮、二 青矮、七山占、粳籼89、华粳籼74、华航1号、七华占.其中培杂72、二青矮、华粳籼74、华航1号、七华占由华南农业大学农学院植物育种系提供,丰矮占1号、特三矮、七山占、粳籼89由广东省农业科学院水稻研究所提供.1.2 方法 1998~1999年在华南农业大学试验农场进行.本田每公顷施N 150kg ,P 2O 590kg ,K 2O 150kg.插植规格为20cm ×20cm ,每穴插两苗,设3个重复,随机区组排列,小区面积为24m 2,田间管理同一般大田.根系取样采用田间土柱法.在水稻根系最旺盛的抽穗期取样,以水稻植株为中心,先割取地上部分,然后借助铁铲挖取20cm 长×20cm 宽×40cm 深的土柱,沿垂直方向上每5cm 切割为1个层次,重复3~4次.取出的土样,小心用水漂洗干净,将泥土和根系分离,带回实验室测定.根系体积采用排水法、根质量用烘干法测定.成熟期进行测产和考种. 2 结果与分析 2.1 根系体积的空间分布 从表1可看出,不同水稻品种的根系体积总量存在差别,比较大的品种有华航1号、七华占、华粳籼74、二青矮,单株根系体积都超过20cm 3,而不同水稻品种根系在土壤不同层次的分布差异较大,根系体积都随着土层深度增加而逐渐减少,主要分布在耕作层(0~20cm ),而耕作层以下则根较少.在同一层中,不同品种在上层(0~10cm )和下层(10cm 以 第24卷第3期 2003年7月 华南农业大学学报(自然科学版)Journal of S outh China Agricultural University (Natural Science Edition ) V ol.24,N o.3 Jul.2003

中国杂交水稻研究进展

中国杂交水稻研究进展 作者:** 指导老师:*** 摘要:中国是世界上第一个利用水稻杂种优势的国家,1984年杂交水稻的种植面积达820万公顷, 占全国水稻总面积的四分之一。中国在生产上成功推广杂交水稻之后,才引起全世界的足够重视。目前我国应用的杂交水稻生产方法有两种:三系法和两系法。本文综述了近年来这两种方法的发展现状,并对当前存在的问题提出了一些建议。 关键词:杂交水稻;三系法;两系法 Advances in hybrid rice in China Author:** Tutor:*** Abstract:China is the first country in the world to exploit heterosis in rice commereially.In 1984 cultivation area of hybrid rice reached 8.2 million hectares, accounting for one fourth of the total area of rice. Heterosis caused enough attention around the world only after the successful promotion of hybrid rice production in China.There are two ways to produce hybrid rice in China at present: three-line method and two-line method. This paper reviews the development status of these two methods, and put forward some suggestions for current problems. Key words:hybrid rice;three-line method;two-line method 中国自袁隆平于1964年从洞庭早籼、胜利籼等品种中发现雄性不育株后开始杂交稻的选育研究。1970年,李必湖从海南崖县普通野生稻群落中,找到花粉败育株(简称野败)[1]。1972年利用野败这一材料育成珍籼97A、二九南1号A等不育系[1]。1973年测得IR244、IR661、泰引1号等恢复系,从而实现三系配套[1]。后石明松、张自国等人均发现了光(温)敏感核不育水稻[1]。在低温或长日照处理下表现不育,高温短日照处理又能正常结实。从而做到一系两用,省去了三系法中的保持系。育种工作者成功育成了N5088S(农垦58S/农虎26)、7001S(农垦58S/917)、培矮64S(农垦58S/培矮64)等一批光温敏不育系[1]。两系法因此而诞生,并开始普及使用。本文介绍了三系法和两系法各自的优缺点,以及它们的发展中的机遇和挑战。 1 三系法 三系法制种所指的三系是:不育系、保持系、恢复系。水稻的雄性生殖器官花粉发生退化或败坏,甚至引起花药的退化、猥琐、畸形和丧失开裂能力等,使水稻不能自花授粉、结实,具有这一不育性能的叫水稻雄性不育系(简称不育系)。将其花粉授给雄性不育系,使不育系能结实,并能保持雄性不育的父本就是这个雄性不育系的保持系。通过授粉杂交,使不育系雄性器官能恢复生育能力的父本材料,叫恢复系。袁隆平早在1964年就发现了水稻雄性不育株,但是直到1973年才成功地实现了三系配套[2]。三系法制备杂交种的思路是:不育系与保持系杂交,不育系植株上收到的种子是不育系,保持系植株上收到的种子仍然是保持系,这一环节称为不育系的繁殖。不育系与恢复系杂交,不育系植株上所结种子作为生产田的杂交种,恢复系植株上收到的种子仍是恢复系[3]。 1.1 三系法育种几个阶段 我国三系杂交稻以其强大的生命力普及全国,走向世界, 一直居国际领先地位[4]。在类型上一直以杂交中籼为主。从应用面积最大的杂交籼稻育种看, 22年来进行了三次较大的组合更新。第一次是当家组合筛选阶段。1973-1980年, 以二九南1号A、二九矮4号A、珍汕97A、V20A、71-72A 这5个不育系。这是我国利用野败株育成的第一批野败细胞质不育系[5]。同时,育种工作者于1973年育成一批恢复系品种,如IR661、泰引1号、IR24等强恢复系[3],1974年育成IR26[6]。1976-1980 年。以二九矮4号A、珍汕97A、V20A等不育系和IR24等恢复系为主配组十多个组合,1980年曾推广到46.66多万hm2,这是我国选配的第一批杂交稻组合。由于有的组合丰而不抗或丰而不稳(不耐高低温) , 其中南优、四优、矮优2、3号及其不育系逐步被淘汰,至1981年后形成以汕优、威优2、6号及其不育系珍

水稻抗旱基因调控机制及其分子育种利用_王莉

分子植物育种,2014年,第12卷,第5期,第1027-1033页 Molecular Plant Breeding,2014,Vol.12,No.5,1027-1033 评述与展望 Review and Progress 水稻抗旱基因调控机制及其分子育种利用 王莉1,2钱前1*张光恒1* 1中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室,杭州,310006;2中国农科院研究生院,北京,100081 *通讯作者,qianqian188@https://www.sodocs.net/doc/449636362.html,;zhangguangheng@https://www.sodocs.net/doc/449636362.html, 摘要稻米是中国最主要的粮食作物之一,多途径提高水稻单产和稻米总量,对解决我国粮食安全上具有十分重要的意义。而如何解决日益增长的水稻总产需求和干旱缺水环境之间的矛盾是中国21世纪将面临的最严重的粮食问题之一。本文从水稻抗旱种质资源及耐旱基因的功能角度出发,对抗旱育种的种质资源,耐(抗)旱基因调控机理及其分子育种应用等研究进展进行综述。综合分析认为,水稻抗旱特性调控基因主要包括功能基因和调节基因两大类:功能基因的调控作用主要表现在蛋白酶的调节、糖类物质积累、渗透调节、有毒物质降解和水稻细胞机构调节等五个方面;而调节基因则主要参与编码信号转导相关的信号因子和响应胁迫的转录因子家族。这些基因的克隆为水稻抗旱性研究和抗旱育种奠定了理论基础。此外,中国抗旱分子育种还处于起始阶段,受种植区域、生产成本、稻米品质及病虫害抗性等方面影响,旱稻推广面积偏小。在中国转基因水稻尚未全面放开背景下,目前转基因旱稻品种选育和技术研究还处于技术储备层面。在现阶段抗旱育种实践重点是提高旱稻育种效率和选育技术创新,同时兼顾高产、抗病虫害农艺特性,结合分子技术聚合或导入外源抗旱基因,选育高产、耐旱、优质旱稻品种,充分挖掘旱稻增产潜力。这将为我国缓和粮食生产与淡水资源缺乏之间的矛盾提供新思路,为确保我国粮食安全、调整优化农业结构、促进节水农业持续发展开辟一条新途径。 关键词水稻,抗旱基因,调控机理,分子育种 Regulation Mechanism of Drought-resistance Genes and its Molecular Breeding Utilization in Rice(Oryza sativa L.) Wang Li1,2Qian Qian1*Zhang Guangheng1* 1State Key Laboratory of Rice Biology,China National Rice Research Institute,Hangzhou,310006;2Graduate School of Chinese Academy of Agri-cultural Sciences,Beijing,100081 *Corresponding authors,qianqian188@https://www.sodocs.net/doc/449636362.html,;zhangguangheng@https://www.sodocs.net/doc/449636362.html, DOI:10.13271/j.mpb.012.001027 Abstract Rice is one of the main food crops in our country,and it is very important to improve rice yield and total rice product by multiple pathways for food security.But how to solve the contradiction between the require-ment of increasing total amount of rice and the environment of water shortage is the most serious problem we will face in the21st century.The paper expounds the advance in germplasm resources in drought-resistance breeding, regulation mechanism of drought-resistance genes and its molecular breeding application from the point of the drought-resistance germplasm resources and the functions of drought-tolerance genes in rice.The comprehensive analysis comes to the conclusion that drought resistance regulation mechanism mainly consist of functional genes and regulatory genes.The regulating effects of functional genes mainly reflect in protease adjustment, carbohydrate accumulation,osmotic adjustment,toxic material degradation and rice cell machinery regulation; regulatory genes are primarily participate in coding signal factors related to transduction and transcription factors 收稿日期:2014-01-07接受日期:2013-03-27网络出版日期:2014-07-15 URL:https://www.sodocs.net/doc/449636362.html,/index.php/mpbopa/article/view/1983 基金项目:本研究由国家自然科学基金重大研究计划培育项目(91335105)和国家自然科学基金面上项目(31171531)共同资助

水稻节水灌溉技术读本

水稻栽培节水灌溉技术读本 铁岭市水利局科技推广中心 二○一○年五月三十日

编写单位 铁岭市水利局科技推广中心 铁岭市农业综合开发办公室 编委会名单 主编:陈凤君 副主编:赵成奇刘军方洋 参加人员: 王笑海刘宝昌胡文波李波 黄永周琳琳黄占瑞刘芳 弓宇博吴迪杨思迪 责任编辑:刘宝昌

前言 大力发展农业节水是缓解农业和经济社会用水矛盾的根本途径,是建设节水型社会的重要组成部分。党中央、国务院对节水灌溉工作十分关心和重视,先后提出了“要大力普及节水灌溉技术”,“把节水灌溉作为一项革命性措施来抓”等一系列重要指示,为我国节水灌溉事业的发展指明了方向。 铁岭是农业地区,也是水资源短缺地区。然而现实存在农业用水浪费和水资源短缺的矛盾,尤其在水稻生产上,因灌溉工程老化失修严重,渠道缺少防渗技术,灌溉用水的有效系数仅为0.5左右.农田灌溉有一半的水在输水和田间灌水过程中浪费掉,因此,解决这一矛盾,是我们水利科研人员的责任和使命。 多年来,在各级政府的组织领导和广大农民群众的参与下,我市的节水灌溉技术已经应用到农业各项生产实践中,但是推广的还不普遍。为了加快节水灌溉技术的推广步伐,认真落实市委关于发展节水型农业的号召,更好的为“三农”服务,加快节约型社会建设,更扎实的在农村地区普及稻田节水灌溉技术,我们编印了《水稻栽培节水灌溉技术读本》,旨在“读本”的印发能够为想学习和了解水稻灌溉知识的广大基层工作者和农民提供一些指导和帮助。我们相信,在基层农业、水利工作者和农民的共同努力下,水稻栽培节水灌溉技术一定会深入田间地头,为水稻增产和农民增收做贡献。 由于水平有限,“读本”中难免有错误或不当之处,敬请同行和读者批评指正。 铁岭市水利局科技推广中心 二○一○年五月三十日

2020-2021专科《节水灌溉技术》期末试题及答案(试卷号2705)

2020-2021专科《节水灌溉技术》期末试题及答案(试卷号2705) 一、单选题(每题3分.共15分) 1.适用于各种地形、气候和运行条件的大、中、小型渠道的防渗方法是( )。 A.土料防渗 B.混泥土防渗 C.砌石防渗 D.水泥土防渗 2.属于随播种、随灌水的地面灌溉节水新技术的是( )。 A.膜上灌溉 B.波涌灌溉 C.间歇灌溉 D.坐水种 3.适用于分散的小地块,特别是山区丘陵的复杂地形的轻、小型喷灌机组是( )。 A.手抬式轻型机组 B.手推式小型机组 C.与手扶拖拉机配套的小型机组 D.滚移式喷灌机 4.以下最节水的水稻节水灌溉模式是( )。 A.“浅、湿、晒”模式 B.“间歇灌溉”模式 c.“半旱栽培”模式 D.“薄、浅、湿、晒”模式 5.雨水的集蓄利用,最关键的问题是( )。 A.提高集流效率 B.管道安装 C.灌溉设备齐全 D.确定灌溉作物 二、选择填空题(每空3分.共15分) 6.农业节水技术包括抗旱节水作物品种、覆盖技术、____、调整作 物种植结构以及抗旱、保墒、保水剂的应用等。(节水灌溉技术;节水栽培技术;节水管理技术) 7.按降水量多少我国大致可分为五个降水带,其中,____是我国主要小麦、棉花和其它旱作物产区。(湿润带;半湿润带;干旱带) 8.渠道防渗工程技术是指____或____渠道输水损失的各种工程技术和方法。 (杜绝;缓解;减少;增加) 9.微灌系统通常由水源工程、____、输配水管网和灌水器四部分组成。(首部枢纽;量测系统;施肥装置) 三、名词解释(每题5分,共25分) 10.开源 11.低压管道输水技术 12.局部水头损失 13.滴灌

水稻基因组学的的研究进展

基因组学课程论文 所在学院生命科学技术学院 专业14级生物技术(植物方向) 姓名金祥栋 学号2014193012

水稻基因组学的研究进展 摘要:随着模式植物——拟南芥和水稻基因组测序的完成,近年来关于植物基因组学的研究越来越多。水稻是世界上重要的粮食作物之一,养活着全世界近一半的人口。同时南于水稻基冈组较小、易于转化及与其他禾本科植物基因组的同线性和共线性等特点,一直被作为禾本科植物基因组研究的模式作物。水稻基因组测序的完成及种质资源的基因组重测序,为水稻功能基因组研究奠定了基础。现综述我国水稻基因组测序和功能基因组研究历史,重点介绍了近年来在水稻基因组序列分析中获得的几项最新的研究结果。 关键词:水稻;基因组测序;功能基因组;研究历史;基因组学;研究进展 The recent progress in rice genomics research Abstract: With the completion of genome sequencing ofthe model plant-- Arabidopsis and rice,more and more researches on plant genomics emerge in recent years. Rice i s one of the most important crops in the world, raised nearly half of the world popul ation. At the same time in south rice Keegan group is smaller, with linear and linear features such as easy transformation and other gramineous plant genome, has been use d as a model crop for plant genome research of Gramineae. Genome sequencing and germplasm resources the rice genome sequencing completed laid the foundation for ric e functional genomics research. This article reviews the history and function of our ge nome sequencing of rice genome research, introduces several latest research results in recent years in the analysis of rice genome sequences. 前言 基因组是1924年提出用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念,是研究生物基因结构与功能的学科,是在遗传学的基础上发展起来的一门现代生物技术前沿科学,也是现代分子生物学和遗传工程技术所必要学科,是当今生物学研究领域最热门、最有生命力、发展最快的前沿科学之一。基因组学的主要任务是研究探索生物基因结构与功能,生物遗传和物理图谱构建,建立和发展生物信息技术,为生物遗传改良及遗传病的防治提供相关技术依据。 进入21 世纪,随着全球化、市场化农业产业发展和全球贸易一体化格局的逐步形成,我国种业正面临前所未有的严峻挑战,主要表现在:依靠传统育种技术难以大幅度提高粮食单产;土地资源短缺,农业环境污染日益突出;种质资源发掘、基因组育种技术亟需创新等。水稻不仅是重要的粮食作物,由于其基因组较小且与其他禾本科作物基因组存在共线性,以及具有成熟高效的遗传转化体系,已成为作物功能基因组研究的模式植物。因此,水稻基因组研究对发展现代农作物育种技术、提升种业国际竞争力和保障粮食有效供给具有重大战略意义。 基因组研究主要包括三个层次:①结构基因组学,以全序列测序为目标,构建高分辨率的以染色体重组交换为基础的遗传图谱和以DNA 的核苷酸序列为基础的物理图谱。②功能

水稻根系研究进展

环境因子对水稻根系的影响 报告人:邓亚萍导师:王忠 水稻根系既是吸收养分和水分的重要器官,又是多种激素、有机酸和氨基酸合成的重要场所,其形态和生理特性与地上部的生长发育、产量和品质形成均有着密切的关系。自1919年Weaver 首先报道根系与生态关系的研究结果以来,人们开始对植物根系进行了广泛的研究。其中,根系的形态结构与活性及其与产量的关系一直是水稻根系研究的一个热点,其核心问题是高产水稻应该具有什么样的根系形态生理特征及高产水稻根系在不同的环境条件下的应答。 在由于自然状态的根系生长在黑暗条件下以及研究方法的局限,过去国内从事根系形态结构及环境因子对水稻根系影响的研究较少,近二十年来不少学者已陆续开展了环境因子水稻根系影响的研究,积累了众多经验,本文对已有的结果进行了总结。 1.温度因子 温度几乎影响着植物所有的生物学过过程,在植物的生长发育过程中起着重要的作用。对 于根系而言,根际温度更是影响着根系的生长发育、形态结构及根中各种代谢过程。 水稻根系大部分集中在0~20cm耕层中,土壤温度变化也以0~20cm土层内最为明显。因此,这个层次的温度变化对水稻根系影响最大。水稻根系的生长受温度的影响主要表现在生长前期根系的形成和生长后期的衰竭,水稻根系生长的最适温度是28~32℃,当水温在16℃以下时,根的生长几近停滞,当温度上升到28℃时,支根生长良好,地上部与地下部均可得到最大限度的协调增长。在此界限以内,温度越高,地上部发育越好;温度低时,则根部的生长量增大。Neilsen(1974)认为,在根系生长的最适温度或较高温度下, 有利于根系的发生伸长, 相反较低的土壤温度则可以延缓根系细胞的衰老, 延长根系生理活性。吴岳轩(1995)研究也证实了高温有利于根系发生伸长这一结论。同时他也指出, 后期高温会加速根系衰老进程。由此可见, 水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是不同的。根系生长时期不同, 根系着生位置不同, 温度的影响也不同。总之,水稻根系发育和根系生理活性对温度高低的需求是有差异的,不同时期、不同着生位置的根系对温度的要求也各不一样。王忠(2003)的研究表明在供试的4个温度处理中,10℃时水稻发生冷害,根系停在生长,看不到负向光性反应;20℃时水稻根系生长,有负向光性反应;在30℃时稻根的生长和负向光性反应最快;40℃时稻根的生长量和根负向光性倾斜度降低。 目前有关温度对水稻根的内部形态,及生理生化方面的研究还不是很多,主要有:S.B.Varade 的研究指出在提高温度及光照强度,加能量输入,促使稻根中孔隙度的增加。而温度对水稻根系生理代谢的影响,主要是通过影响各种酶的活性以及促进或抑制某些植物激素的合成和运输来调节根系代谢。Lakkakula(2004)认为温度对水稻根中谷氨酰胺合成酶(GS)活性具有相反的作用,23℃下生长的水稻根的GS活性明显高于32℃下生长的活性。低的根区温度常会减少作物根系CTK、GA的合成和向上运输,同时增加根系ABA的合成和向上运输。 2.水分因子 水稻根系对土壤水分的反应非常敏感。田间持水量的不同会对根系的生长发育及分布产生影响。吴志强(1992)的研究表明淹水田根系主要分布在土壤上层,密集成网,而湿润灌溉和旱田栽培的稻田上层根较少,根系主要分布在中下层。张玉屏等(2001)认为土壤水分为田间持水量的70%~75%时最有利根系的生长发育,土壤水分过多或过少,都会导致根干重、根系吸收面积的全面下降;而且生育时期不同,根系对土壤水分的敏感程度也不同,如分蘖期干旱对根系生长发育影响较小,

水稻转座子研究进展

植物学通报Chinese Bulletin of Botany 2007, 24 (5): 667?676, https://www.sodocs.net/doc/449636362.html, 收稿日期: 2006-11-08; 接受日期: 2007-04-09基金项目: 国家自然科学基金(No. 30471066) * 通讯作者。E-mail: gao -dongying@https://www.sodocs.net/doc/449636362.html, .专题介绍. 水稻转座子研究进展 高东迎*, 何冰, 孙立华 江苏省农业科学院粮食作物研究所, 南京 210014 摘要 转座子是植物基因组的重要组成部分, 对于研究植物基因组进化等具有重要意义。随着水稻全基因组测序计划的开展和完成, 水稻转座子研究取得了极大进展, 目前已经在水稻基因组中发现了几乎所有类型的转座子, 约占水稻基因组的35%。在正常情况下, 大多数水稻转座子不具有转座活性, 但是在特定的条件下(如组织培养或辐射等), 水稻基因组中沉默的转座子可以被激活, 从而可能导致插入突变并影响基因的表达。在水稻中已鉴定出6个有活性的转座子, 其中Tos17已被应用到水稻功能基因组研究中。转座子序列的新的分子标记转座子展示(transposon display, TD)现已被开发, 并在水稻遗传作图和遗传分化研究中得到应用。 关键词 基因表达, 水稻, 转座子, 转座子展示 高东迎, 何冰, 孙立华 (2007). 水稻转座子研究进展. 植物学通报 24, 667?676. 转座子(transposable elements 或 transposons)是指基因组中那些能够移动或复制自己并整合到新位点的DNA 片段(Curcio and Derbyshire, 2003), 其对于研究植物基因组的组成、进化和基因的表达调控等都具有重要意义(Feschotte et al., 2002)。水稻是世界重要粮食作物, 禾本科植物分子生物学研究的模式植物。近年来, 水稻转座子研究受到越来越多学者的重视, 并已取得较大进展。本文将对水稻转座子研究所取得的一些新进展进行归纳。 1 水稻基因组中转座子的种类 传统观念认为, 水稻基因组中不存在转座子, 但随着水稻分子生物学的发展, 特别是水稻全基因组测序的开展和完成, 科学家们意外发现, 在水稻基因组中不仅有转座子,而且几乎包括所有类型转座子(Mao et al., 2000;Turcotte et al., 2001; Jiang et al., 2004b; International Rice Genome Sequencing Project, 2005)。转座子约占水稻基因组组成的35%, 其中第1类转座子(Class I, 也称反转录转座子)和第2类转座子(Class II, 也称DNA 转座子)分别占19.4%和14.0%, 但从数目上讲,第2类转座子要远多于第1类转座子, 这是因为第2类转座子包括了大量微小转座子 (表1)(International Rice Ge-nome Sequencing Project, 2005)。现对水稻的主要类型转座子介绍如下。 1.1 MITEs 微小反向重复转座子(miniature inverted repeat trans-posable element, MITEs)是水稻基因组中数量最多的一类转座子, 大约有90 000个(Jiang et al.,2004b)。MITEs 为非自主DNA 类转座子, 但是其序列小(一般为100-500 bp)且拷贝高, 具有插入位点偏爱性, 使得其与一般非自主DNA 类转座子又有明显不同。由于MITEs 不编码转座酶(transposase), 其分类主要依据非编码区的相似性, 如MITEs 的末端反向重复(terminal inverted repeats, TIRs)及其插入到基因组后所形成的2-3 bp 的同向重复序列(target site duplications, TSDs)。根据这个标准, 大多数水稻MITE 被分为Tourist (3 bp 的TSD,

相关主题