干湿交替灌溉水稻根系形态生理和土壤生物学性状的变化及其互作机制

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671614
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1309.稻类作物栽培学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Alternate wetting and soil drying irrigation (AWD) is an important method for increasing grain yield and saving water in rice production. However, the changes of morphological and physiological traits in rice root and biological traits in paddy soil under AWD and their interaction mechanisms have not been very clearly understood. Four rice cultivars (two indica and two japonica cultivars) with different responses to soil moisture will be used as materials, three types of irrigation regimes, including wetting and moderate soil drying irrigation, wetting and severe soil drying irrigation, and conventional irrigation (CK) are designed to investigate:.(1) The changes of morphological (root number, root length, root density, root diameter, root weight, root surface area and ultrastructure of root tip cells) and physiological (the root oxidation activity, total and active absorption area, hormones contents in root and the contents of hormones, organic acids, amino acids in root bleedings and the concentrations of ions and organic acids exuded from roots) traits in rice root at main growth stages (mid-tillering stage, panicle initiation, heading stage and maturity) and before and after rewetting stage..(2) The dynamic changes of biological traits (microbial biomass and main enzymes activities) in paddy soil at main growth stages and before and after rewetting stage..(3) The regulating effects of nutrient management (including wheat straw returning to the paddy field) and soil types (sandy soil, loam soil and clay soil) on morphological and physiological traits in rice roots and biological traits in paddy soil..This study is expected to elucidate the effect of AWD on morphological and physiological traits in rice root and biological traits in paddy soil and their interaction mechanisms, and put forward the cultivating approaches to regulating root growth and yield formation through the regulation of morphological and physiological traits in rice roots and biological traits in paddy soil.
干湿交替灌溉是水稻高产节水栽培的重要措施之一,但干湿交替灌溉条件下水稻根系形态生理和土壤生物学性状的变化及其相互作用机制尚不清楚。本项目拟以对水分反应敏感性有明显差异的水稻品种(籼稻和粳稻各两个)为材料,设置轻度干湿交替灌溉和重度干湿交替灌溉,并以常规高产灌溉方式为对照,研究 :(1) 主要生育期(分蘖盛期、穗分化期、抽穗期和成熟期)和稻田复水前后水稻根系形态和生理的变化特点。(2) 主要生育期和稻田复水前后土壤生物学性状(微生物量和土壤主要酶类活性等)的变化特征。(3) 养分管理(含麦秸秆还田)和土壤类型(沙土、壤土和粘土)对水稻根系形态生理和土壤生物学性状的调控。以期明确干湿交替灌溉对水稻根系形态生理和土壤生物学性状的影响,阐明根系生长与土壤生物学性状的互作机制,提出调控水稻根系生长和土壤生物学性状提高水稻产量的栽培技术途径,为水稻高产节水栽培提供理论和实践依据。

结项摘要

本项目以不同类型水稻品种为材料,以常规水层灌溉为对照,研究了水分胁迫、全生育期以及关键生育期干湿交替灌溉对水稻根系形态生理、土壤性状和产量的影响,并观察了不同来源土壤、氮肥管理和麦秸秆还田对其的调控效应。主要结果如下:.(1) 根系活性强、叶片细胞分裂素含量和光合速率高、籽粒中蔗糖-淀粉代谢途径关键酶活性强是抗旱性较强水稻品种的基本生理特征。.(2) 全生育期轻度干湿交替灌溉(WMD)对不同来源土壤和不同水稻品种均有一定的增产效应。关键生育期(分蘖期、穗分化期和结实期)轻度干湿交替灌溉不同程度提高了水稻产量(南粳9108分蘖期轻度干湿交替灌溉除外),重干湿交替灌溉(WSD)使产量降低。穗肥减半结合WMD可达与正常穗肥用量相似的产量水平。秸秆还田配合WMD有利于进一步提高水稻产量。.(3) 关键生育期WMD显著改善水稻根系主要形态指标和活力,WSD则相反。穗肥减半配合WMD后与正常穗肥下根系形态生理无明显差异。秸秆还田可改善穗分化期水稻根系形态生理,与WMD结合后进一步促进根系生长。.(4) WMD显著改善土壤理化性质,提高部分土壤酶活性,使氨氧化细菌物种多样性增加,反硝化细菌物种多样性降低,WSD则相反。穗肥减半使土壤养分含量和酶活性均降低。秸秆还田处理下土壤养分、有机质含量和土壤主要酶(脲酶除外)活性提高。相同水分、穗肥和秸秆处理下水稻根际土壤中养分含量以及脲酶活性低于非根际土壤,土壤有机质含量以及其余酶活性均高于非根际土壤。.(5) 分蘖期根系氧化力与土壤蔗糖酶活性显著正相关;根表面积和根体积与土壤蔗糖酶活性显著负相关;根系通气组织与土壤硝态氮含量显著正相关,与土壤蔗糖酶活性显著负相关。穗分化和结实期根系主要形态指标与根际和非根际土壤硝态氮含量、有机质含量和酶活性呈不同程度正相关,与土壤铵态氮含量呈不同程度负相关。.上述研究结果表明,WMD可改善土壤环境和水稻根系形态生理,有利于在提高水稻产量的同时降低灌溉水量。研究结果对水稻高产节水栽培和抗旱品种筛选有重要的参考价值。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(4)
稻田常用节水灌溉方式对水稻产量和米质影响的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国稻米
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张宏路;朱安;胡昕;姚磊;方烨琦;夏仕明;刘立军
  • 通讯作者:
    刘立军
Advances in the Effects of the Ability of Axillary Bud Germination on Grain Yield in Ratoon Rice
  • DOI:
    10.16819/j.1001-7216.2020.9097
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    Chinese Journal of Rice Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wang Hao;Zhang Qiang;Liu Lijun
  • 通讯作者:
    Liu Lijun
细胞分裂素对植物生长发育的调控机理研究进展及其在水稻生产中的应用探讨
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国水稻科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李志康;严冬;薛张逸;顾逸彪;李思嘉;刘立军;张耗;王志琴;杨建昌;顾骏飞
  • 通讯作者:
    顾骏飞
Changes in starch quality of mid-season indica rice varieties in the lower reaches of the Yangtze River in last 80 years
近80年来长江下游中籼稻品种淀粉品质变化
  • DOI:
    10.1016/s2095-3119(20)63431-1
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Journal of Integrative Agriculture
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhang Hao;Jing Wenjiang;Xu Jingju;Ma Bingju;Wang Weilu;Zhang Weiyang;Gu Junfei;Liu Lijun;Wang Zhiqin;Yang Jianchang
  • 通讯作者:
    Yang Jianchang
水分养分管理对稻田温室气体排放影响的研究进展
  • DOI:
    10.16872/j.cnki.1671-4652.2019.06.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    扬州大学学报(农业与生命科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李思宇;陈云;李婷婷;朱安;黄健;汪浩;刘立军;杨建昌
  • 通讯作者:
    杨建昌

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其他文献

麦秸还田与实地氮肥管理对水稻氮磷钾吸收利用的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨建昌;刘立军;杨立年;王志琴;徐国伟
  • 通讯作者:
    徐国伟
作物秸秆还田对稻田温室气体排放效应的研究进展
  • DOI:
    10.16267/j.cnki.1005-3956.20210107.004
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    杂交水稻
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张杏雨;李思宇;余锋;成大宇;高捷;顾希;刘立军
  • 通讯作者:
    刘立军
他克莫司治疗IgA肾病的疗效及安全性的观察研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    临床药物治疗杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘立军;陈育青;吕继成;张宏
  • 通讯作者:
    张宏
超级稻花后强、弱势粒多胺浓度变化及其与籽粒灌浆的关系
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王志琴;付景;张耗;刘立军;杨建昌;谈桂露
  • 通讯作者:
    谈桂露
晶硅铸锭过程中硅锭热应力场的模化与模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    太阳能学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵文翰;齐小方;刘立军
  • 通讯作者:
    刘立军

其他文献

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刘立军的其他基金

根系形态生理与水稻大穗形成的关系及其生理机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
水稻根系形态生理对稻田甲烷排放的调控及其生理机制
  • 批准号:
    31871557
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
水稻品种根系改良特征及其与稻田甲烷排放的关系
  • 批准号:
    31371562
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    74.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
水稻根系代谢活性与氮素利用率的关系及其生理机制
  • 批准号:
    31171481
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    59.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
中籼水稻品种米质演进特征及其生理机制
  • 批准号:
    30800670
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    18.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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