本文是一篇农业论文，本研究基于抗ALS除草剂水稻配合甲氧咪草烟除草剂的“种药”一体化栽培达到了较好的田间除草效果，较大程度发挥水稻产量潜力，减少劳动力投入，从而降低了水稻种植成本，提高了效益。
第一章绪论
1研究背景
水稻（Oryza sativa L.）是全球最重要的粮食作物之一，根据联合国粮食及农业组织（FAO）统计数据，2021年全球水稻收获面积达1.65亿公顷，产量达7.87亿吨。我国是全球第一大水稻生产国，2021年我国水稻种植面积为2992.12万公顷，产量可达2.13亿吨，占全球水稻总产量的27.06%，我国南方稻区双季亩产在2021年更是达到1603.9公斤，创下历史新高。目前，常见的水稻种植方式主要为手栽、抛秧、机插秧与机直播等。在亚洲，育秧移栽是一项传统的水稻种植方式[1]，由于过去精耕细作的需要而一度受到热捧。随着机械化的发展，传统的人工移栽开始向机插秧转变，作业效率得到前所未有的提升。但是水稻移栽过程中的各个环节都需要大量劳动力投入，随着当前社会劳动力成本不断提高[2]，越来越多地区将水稻种植方式由移栽改为直播[3-5]。水稻直播技术省时省力、节约成本，可以有效避免移栽对幼苗造成伤害导致的大田缓苗期长和死苗黄苗等缺陷，为水稻生长建立良好基础。机械化直播技术在全球多个国家快速发展，其中包括日本、韩国、印度以及我国[6]。随着全球机械化水平不断提高，直播稻种植面积也在不断增加[6]，截至2021年，我国长江中下游地区直播稻面积已达300多万公顷[7]。
直播稻田杂草早发、多发、频发，防治难，成为公认的生产性难题。在直播稻田中，杂草可以与水稻同时发芽和出苗，前期长势有甚于水稻，展现出更强的生长竞争力[1]。当前，稗草（Echinochloa crus-galli(L.)P.Beauv.）、千金子（Leptochloachinensis(L.)Nees）、鸭舌草（Monochoria vaginalis(Burm.f.)C.Presl ex Kunth）等是水稻田中的主要杂草品种[8]。田间杂草与水稻植株争夺生长空间、水分、阳光和营养，增加病虫害的发生，释放有毒物质，抑制水稻生长，对水稻生长构成极大威胁。试验证明草害严重时水稻减产可达15%～30%[9]。
2研究进展
2.1水稻机直播技术
人工移栽和直播为传统的水稻种植方式，在人类社会中已有上千年的历史。然而，这两种种植方式都费时费力，且需要大量的劳动力投入，不符合现代农业的发展趋势，伴随着全球机械化水平的不断进步，水稻机械化种植技术应运而生。数据显示2020年我国水稻种植机械化率达56.30%[12]。农业农村部印发的《“十四五”全国农业机械化发展规划》提出到2025年，水稻种植机械化率达65%[13]。其中机械化种植技术主要有毯苗机插、钵苗机插、机直播、无人机飞播等。毯苗机插是最早投入生产的机械插秧技术，移栽前将稻种催芽后按一定密度撒播在特制硬盘中，待水稻叶龄3.5叶左右时，放入插秧机，由插秧机栽入田地中[14]，能够实现直行、宽行、早栽、浅栽、定穴、定苗、密植栽插，可充分利用温光资源，提升秧苗抗病抗灾能力，在我国多个水稻种植区投入生产使用。钵苗机插最早由日本学者宫坂昭等设计，于上个世纪末引入我国，钵苗移栽能实现带土钵移栽，减少对幼苗根部的伤害，较毯苗机插增产显著[15]。根据水稻种植环境的不同，机直播可分为机械旱直播和机械水直播，根据作业模式的不同，机直播又可分为机械穴播、机械条播和机械撒播。早期机直播播种不均匀、种子用量大、作业效率低，且直播机制造成本居高不下，这给机直播的推广造成了巨大阻碍。2003年，华南农业大学成功研究出水稻精量穴直播技术，并成功研制出相应穴播器具，攻克了机直播的技术难题。后来，我国科学家团队对水稻精量穴直播机不断改进[16]，并研发出新型直播机[17-18]。在我国机直播发展道路上，无人机产业给未来农业发展指出了一条可行的道路。无人机飞播正逐渐成为我国水稻直播机械化的主要发展方向，与地面播种机械相比，无人机播种具有灵活性、效率高、节约人工等优点。刁友等[19]研究发现，在最终产量无差异情况下，无人机直播较机械精量穴直播作业效率可提升5倍以上，且节本优势突出；童纪氚等[13]研究发现，无人机直播的作业效率较机插秧可提升32倍以上，且产量保持较高水平。
第二章抗除草剂水稻突变体抗性分析
1材料与方法
1.1供试材料
供试水稻材料（对照）为粳糯稻镇糯19号（Z19-WT）、籼稻华占（HZ-WT）、常规粳稻镇稻18号（Z18-WT）、软米K6（K6-WT）；上述水稻材料的抗除草剂甲氧咪草烟突变体株系由江苏省农业科学院卓越创新中心提供，分别为Z19-T4、HZ-47、Z18-43和K6-1。试验所用除草剂甲氧咪草烟（4%）购自江苏中旗科技股份有限公司，酶活检测所用试剂由江苏省农业科学院卓越创新中心提供，试验中所用的PCR酶等生物试剂购自南京诺维赞生物科技有限公司。
1.2试验方法
1.2.1抗除草剂水稻ALS序列分析
将对照群体和抗性株系种子进行催芽后放置于托盘内，在人工气候室内生长（白天温度27℃，夜间温度22℃，光照时间16 h）。待生长至二叶期时，各试验材料分别取24株突变体和3株对照种群叶片提取DNA，水稻总DNA提取采用CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）法[2]，具体方法如下：（1）取适量叶片于干净的1.5 mL离心管中，向离心管中加入1-2颗小钢珠，并用液氮进行冷冻，待冷冻完全后于研磨仪上进行研磨（上海净信实业发展有限公司生产的TI-48样品快速研磨仪），研磨仪架子提前放入液氮中进行冷冻，破碎条件为60 Hz，1 min。（2）研磨后加入600μLCTAB（北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司），65℃水浴30 min，期间充分混匀；（3）水浴结束加入600μL氯仿（国药集团化学试剂有限公司），摇匀后于12000rpm离心10 min；（4）离心结束后吸取上清液至新的1.5 mL收集管中，加入上清液2倍体积的无水乙醇（无锡市亚盛化工有限公司），摇匀；（5）摇匀后静置30 min，静置结束后于12000 rpm离心15 min；（6）离心结束后底部出现白色沉淀，弃上清，并于超净工作台内晾干；（7）晾干后，向离心管中加入30-50μL ddH2O，混匀并测定浓度，于4℃冰箱保存待用。
2结果与分析
2.1抗除草剂水稻ALS序列分析
对水稻抗性群体和对照群体的DNA进行比对分析表明（图2-1），抗性品种的ALS基因片段中，第1880位点的核苷酸发生突变（AGT-AAT），导致第627号位点的Ser突变为Asn（S627N），为已报道的突变类型，未发现其他核苷酸的突变。前人研究表明，第1880位点的G/A突变导致ALS基因功能发生改变，使得咪唑啉酮类除草剂不能作用于ALS蛋白，植株进而对除草剂表现出抗性[8]。
第三章不同控草方式对不同类型水稻田间杂草防控与产量形成的影响...............28
1材料与方法.............................28
1.1供试地点及供试材料..........................28
1.2试验设计......................29
第四章不同控草方式对不同类型水稻光合物质生产的影响....................39
1材料与方法................................39
1.1供试地点及供试材料..............................39
1.2试验设计..................................39
第五章不同控草方式对不同类型水稻籽粒品质影响.....................50
1材料与方法....................................50
1.1试验地点和供试材料...........................50
1.2试验设计..................................50
第四章不同控草方式对不同类型水稻光合物质生产的影响
1材料与方法
1.1供试地点及供试材料
参见第三章。
1.2试验设计
参见第三章。
1.3测定项目与方法
1.3.1茎蘖动态
播种出苗后，每小区定点10穴，在水稻关键生育时期调查群体茎蘖消长动态。
1.3.2叶面积
分别于拔节期、抽穗期和成熟期，根据各小区每穴平均茎蘖数取具有代表性的植株10株，用比叶重法测定植株绿叶面积及其相应群体的LAI。
2结果与分析
2.1茎蘖数和成穗率
方差分析表明（表4-1），不同除草方式、不同类型品种、品种和处理互作对水稻分蘖盛期、拔节期、抽穗期和成熟期茎蘖数，及茎蘖成穗率影响均达到极显著水平。
第五章不同控草方式对不同类型水稻籽粒品质影响
3小结与讨论
3.1不同控草方式下不同水稻品种的稻米品质特征
稻米品质的形成主要是碳、氮和脂肪代谢的过程，石春海等[6]和郭银燕等[7]认为，稻米的糙米率、精米率主要受品种效应的影响，虽然整精米率受环境效应影响最大，但是多数品种的整精米率同样受基因型与所处环境互作的影响；石春海等[8]还指出，稻米的直链淀粉含量同样受基因型的控制，与环境的作用不大；Fan等[9]认为，垩白的形成与籽粒的灌浆动态密切相关，稻米的垩白粒率、垩白度主要受水稻数量性状的控制。在本试验中，在人工除草（T1）、甲氧除草（T2）和常规除草（T3）三种不同的除草方式下，直播稻田的杂草危害依次降低，给水稻提供了更好的生长环境，但是各品种最终收获的稻米，无论是抗性群体还是对照群体，品质性状均并没有发生明显变化，这与前人的研究相一致，也证明了S627N变化并不
