水稻冠層的生態(tài)生理特性及其影響因素研究.pdf

1、冠層既是水稻產(chǎn)量源庫交匯之處，又是水稻冠層病蟲害滋生之所，系統(tǒng)了解水稻冠層的生態(tài)生理特性，對于建立水稻健康冠層、實(shí)現(xiàn)健康栽培，促進(jìn)水稻持續(xù)高產(chǎn)和減輕對環(huán)境的污染具有重要意義。本項(xiàng)研究在2003年預(yù)備試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于2004年旱季和雨季在菲律賓國際水稻所的大田條件下進(jìn)行。采用田間群體培育，小氣候連續(xù)觀測和紋枯病人工接種試驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了品種和氮肥用量對水稻生長發(fā)育的影響，水稻群體冠層結(jié)構(gòu)、冠層小氣候、冠層紋枯病病情、稻谷產(chǎn)量、產(chǎn)量損失相互

2、之間的關(guān)系，提出了健康群體的概念及其指標(biāo)。主要的研究結(jié)果如下： (1)以品種和施氮量構(gòu)建不同群體，采用田間試驗(yàn)條件下分期取樣，研究了冠層性狀值在群體之間的差異。表明株高、分蘗、葉面積指數(shù)(LAI)、地上部冠層干重(TDW)、生長速率(CGR)等在品種間、氮(N)肥用量間存在顯著差異。施N量越高，所構(gòu)成的群體越大，其株高、分蘗數(shù)、LAI、TDW越大。雜交組合的株高、LAI顯著高于常規(guī)品種，但分蘗數(shù)低于常規(guī)品種，使TDW在品種類型上

3、的差異較小。產(chǎn)量與LAI、株高、莖蘗數(shù)、TDW、CGR等冠層性狀值極顯著正相關(guān)，且均呈二次曲線關(guān)系。在開花期達(dá)到最大產(chǎn)量的最適LAI為5.1，最適TDW為1170g/m2，旱季與雨季之間高度一致；但最適株高和最適CGR在旱季和雨季之間差異較大。各冠層性狀值受季別影響。雨季提高了未施N處理的性狀值，降低了高N處理的性狀值，使群體之間的差異雨季小于旱季。 (2)以微型溫濕度自動(dòng)記錄儀HOBODatalogger記錄和冠層取樣測定相結(jié)

4、合，研究了水稻冠層內(nèi)的溫度和相對濕度變化，發(fā)現(xiàn)：a.水稻冠層內(nèi)的溫、濕度受冠外大氣的影響，但晝夜變化趨勢與冠外大氣一致。溫度在夜間(19：00-7：00)低而穩(wěn)定，白天(7：00-19：00)高且變化幅度大，至13：30左右達(dá)最高值。冠內(nèi)最高溫度與冠外大氣最高溫度之間呈顯著線性相關(guān)關(guān)系，群體越大，冠層的升溫越小。在旱季，冠外大氣每升高1℃，使N1(0kg·hm-2N)、N2(75kg·hm-2N)、N3(135kg·hm-2N)、N4(

5、215kg·hm-2N)群體的冠內(nèi)溫度分別升高1.1℃、0.93～0.95℃、0.65～0.67℃、0.64～0.52℃。冠層相對濕度在夜間高而穩(wěn)定(達(dá)90～100％)，白天小且變幅大，至13：30左右達(dá)最低值。但冠內(nèi)最低相對濕度與冠外大氣之間沒有線性相關(guān)關(guān)系。b.水稻冠層內(nèi)溫度、濕度的晝夜變化幅度受群體大小的明顯影響，處理組合間溫度變化的差異，主要表現(xiàn)為晝溫的差異，以日最高溫度的變異最大，處理間可達(dá)3～6℃。冠內(nèi)晝溫在處理之間的變化規(guī)

6、律表現(xiàn)為：隨施N量的增加晝溫依次降低，品種間、季別間表現(xiàn)一致。冠內(nèi)氣溫可能低于冠外氣溫，尤其在高N大群體(N3、N4)條件下，也可能高于冠外氣溫，如旱季的低N(N1、N2)小群體。處理組合間冠層內(nèi)相對濕度變化的差異，主要表現(xiàn)為晝濕的差異，以日最低相對濕度的差異最大，處理之間相差可達(dá)25％。冠內(nèi)晝濕在處理之間的變化規(guī)律表現(xiàn)為：隨施N量增加晝濕依次增大，與群體大小相對應(yīng)；冠內(nèi)日相對濕度總是大于冠外大氣。c.冠內(nèi)溫、濕度大小受季別和生長時(shí)期的

7、影響。處理之間的差異，以旱季大于雨季。從最高分蘗期至蠟熟期，處理之間以在最高分蘗期差異最小，開花期前后差異最大。d.水稻株高、莖數(shù)、LAI與冠層內(nèi)日最高溫度顯著負(fù)相關(guān)，與冠層內(nèi)日最低相對濕度顯著正相關(guān)，但雨季顯著性程度低于旱季。在旱季，冠層晝溫、冠層晝濕與LAI和莖蘗數(shù)的多元線性回歸關(guān)系極顯著，開花期單位LAI的冠層降溫效應(yīng)為0.87℃，增濕效應(yīng)為2.5％。 (3)以Sunscan冠層分析系統(tǒng)和冠層定期取樣測定相結(jié)合，研究了冠層

8、透光率在不同群體間的差異，結(jié)果表明，透光率隨N肥施用量增加而顯著降低，在旱季開花期，未施N空白處理冠層的透光率可達(dá)60％以上，而高氮N4處理僅為10％左右。冠層透光率以旱季明顯大于雨季。水稻株高、莖數(shù)、LAI與冠層透光率負(fù)相關(guān)。冠層透光率在旱季與冠層莖蘗數(shù)、株高，在雨季與LAI、莖蘗數(shù)分別存在極顯著多元回歸關(guān)系。 (4)對紋枯病感染株率(Inc)、病斑相對高度(RLH)、發(fā)病指數(shù)(SHBI)、葉片病斑面積SL、葉鞘病斑面積SS等

9、病情指數(shù)的比較分析表明，SL和本研究建立的SHBI是衡量水稻紋枯病發(fā)病病情的較好指標(biāo)，通常情況下以SHBI評價(jià)水稻紋枯病發(fā)病情況，可以達(dá)到快速、準(zhǔn)確和客觀的要求。 (5)以人工接種方式鑒定了各群體冠層對水稻紋枯病的感病情況，表明：a.水稻紋枯病病情僅在品種間而非品種類型間存在顯著差異，本試驗(yàn)以PSBRc52和PSBRc72H的病情指數(shù)較低，IR75217H和IR72發(fā)病最重。b.病情指數(shù)SHBI隨施N量增加極顯著增加，水稻群體越

10、大，紋枯病發(fā)病越重。病情指數(shù)SHBI、SL與群體植冠結(jié)構(gòu)性狀LAI、莖數(shù)TN、株高PH極顯著正相關(guān)，并存在極顯著的多元相關(guān)和多元回歸關(guān)系，齊穗開花期(FL)群體LAI每增加1，SHBI將提高約3％；TN每增加100株/m2，SHBI將提高2.4-6.7％。c.葉片含N量與SHB、SL極顯著相關(guān)，但與莖鞘病斑面積SS相關(guān)不顯著，即N素主要影響到水稻紋枯病發(fā)生流行的葉傳階段(leafbornephase)，而對第一階段(soilbornep

11、hase)影響不大。d.水稻冠層葉片相交頻率LCF與齊穗期紋枯病病情指數(shù)極顯著正相關(guān)，幼穗分化始期(PI)或開花期(FL)單株每增加10個(gè)交點(diǎn)，將使FL期的SHBI提高4％，病斑相對高度RLH提高3％。e.冠層低溫、高濕和弱光強(qiáng)有利于紋枯病的病情發(fā)展，各紋枯病病情指標(biāo)與冠層內(nèi)晝溫、透光率呈極顯著負(fù)相關(guān)，與晝濕大小呈極顯著正相關(guān)，并存在極顯著的多元回歸關(guān)系。在開花期(FL)，冠層晝濕每增加10％，發(fā)病指數(shù)SHBI將提高3.6％；群體透光率

12、每減少10％，冠層晝溫每降低1℃，開花期SHBI將分別提高1.5％和2.4％。f.對水稻群體植冠性狀、冠層小氣候指標(biāo)和植株?duì)I養(yǎng)狀況指標(biāo)的綜合分析表明，對于紋枯病病情，發(fā)病前期以植冠性狀直接影響較大，以后轉(zhuǎn)向受冠層小氣候性狀的較大影響。 (6)水稻健康冠層的目標(biāo)應(yīng)是豐產(chǎn)低險(xiǎn)，節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)。同時(shí)水稻健康冠層應(yīng)同時(shí)包括一個(gè)健康的植冠層和一個(gè)健康的氣冠層。水稻健康冠層的指標(biāo)除了與高產(chǎn)群體質(zhì)量有關(guān)的LAI、粒葉比等以外，冠層結(jié)構(gòu)指數(shù)