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科技部创新团队--水稻高产优质高效与机械化生产创新团队

水稻高产优质高效与机械化生产创新团队长期从事水稻栽培学研究,队伍中现有高级职称9人,副高级职称1人,中级职称2人,大部分成员具有海外留学经历。

团队率先提出不同生态条件水稻适宜群体的基础指标,明确生态条件对水稻生理、株型和群体构建的影响,为水稻高产栽培理论研究和技术应用提供科学的理论依据。在此基础上提出高产水稻群体构建的基本特征,提出了超高产群体的质量指标体系,为水稻超高产育种和栽培研究提供具体指标参数。初步探明氮素对水稻大穗形成、籽粒灌浆启动影响,提出适宜的氮素穗肥运用有利于提高NSC,促进二次枝梗分化,缩短开花和灌浆周期,为均衡性高产群体构建提供理论基础。

在超高产水稻群体均衡性理论研究方面。团队明确了水稻群体均衡性与产量的关系,为高产群体构建提供理论和实践依据。明确了栽培方式及株行距配置对群体均衡性的调节效应,为进一步探明产量提高途径提供了现实参考。对不同叶龄同生分蘖成穗规律和抽穗后群体透光情况进行调查,从而明确了栽培方式和株行距配置对水稻群体均衡性差异的机制。

在水稻高产设计栽培研究与应用方面。团队系统研明了水稻不同栽培方式不同品种类型高产群体形成的共性规律和个性特征,突出有效分蘖临界期、拔节期和穗分化期等调控群体质量的关键期,系统提出了高产群体形成的定量化形态生理指标体系及诊断方法。建立了以精确肥水管理为核心的水稻丰产精确定量栽培技术体系。提出根据叶色(SPAD值)诊断穗肥施用的理论和技术方法;科学解决了差减法施肥公式应用参数的确定方法,提出了穗肥高效施用叶龄期,突破了高产、优质、高效协调的施肥技术难题,氮肥利用率提高了20%以上。配套研明了不同栽培方式高产群体精确定量技术。将创立的栽培模式运用实践,指导大面积水稻生产,在江苏、云南、贵州、河南、四川等省市不同生态区均创造典型高产纪录,其中在云南永胜刷新了单季稻特高产稻攻关田(亩产1287公斤)世界高产纪录。

在机插水稻等轻型稻作方式技术研究方面。团队通过对水稻不同种植方式(人工手栽稻、机直播、抛秧、机插秧)的对比分析,明确机插稻的优势和特点,为栽培方式的选择提供依据。明确总颖花数是机插粳稻高产的决定因素;探明大面积机插水稻产量不高的限制因子是有效穗数不足,而高产或超高产的途径则是稳定穗数基础上攻大穗,提高后期的干物质积累。形成了机插粳稻壮秧技术;明确了基本苗定量计算参数值;探讨了机插粳稻养分吸收与分配特征,明确了氮素定量计算参数值,并形成氮素高产高效运筹技术。

在稻米品质形成的生理生化机制方面。团队从淀粉精细结构、蛋白质组分、氨基酸组成、矿质元素和脂类等生化组分的变化规律及相互之间关系的角度解析氮素影响稻米品质的生理生化基础,为稻米品质的优质栽培奠定了坚实的理论基础。

在水稻防灾减灾机理研究与全球气候变化对水稻影响生态机理方面。团队工作对明确了水稻穗分化期、籽粒灌浆期白天、夜间以及全天温度升高对干物质积累、灌浆物质启动等产量形成生理基础影响,以及对水稻淀粉粒结构、蛋白含量等品质因素的影响机制。

在水稻研究材料创新方面。利用化学诱变剂甲基磺酸乙酯(EMS)处理武育粳3号种子,通过多年的筛选和鉴定,总共获得了七大类236份性状稳定的突变体。特别是获得了仅有腹白的高腹白突变体2份,仅有心白的高心白1份,涵盖低垩白、高心白和高腹白等三种垩白代表性类型。利用这套垩白相关突变体材料,能有效克服现有研究在材料上多利用主栽品种而很难排除遗传背景干扰的局限,又能进行低垩白和高垩白突变体之间以及高腹白和高心白突变体之间的比较,借以揭示腹白和心白在形成机制上的异同。以上突变体的获得,为水稻产量、品质形成的遗传、生理机制与环境调控机理研究提供了有价值的新材料。

团队负责人丁艳锋是作物遗传与种质创新国家重点实验室主任,农业部南方作物生理生态重点开放实验室主任,中国作物学会常务理事;农业部水稻专家组专家,江苏省水稻高产创建专家组副组长;全国水稻生产机械化专家组副组长,江苏省粳稻机插精确定量栽培创新团队首席科学家。丁艳锋先后获得国家科技进步奖二等奖1项,江苏省科技进步一等奖1项,江苏省、教育部、农业部科技进步二等奖各1项。先后入选全国高校优秀青年教师资助计划、江苏省普通高等学校"青蓝工程"优秀青年骨干教师和江苏省高校"青蓝工程"中青年学术带头人培养对象,获得全国粮食生产先进个人标兵、江苏省第九届青年科技奖、江苏省第四届青年科技标兵等荣誉称号。