抽穗開(kāi)花期高溫對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及生態(tài)避熱技術(shù)途徑.pdf

1、由于人類(lèi)對(duì)地球的干擾加劇，20世紀(jì)全球平均氣溫已經(jīng)上升了0.6℃，而且預(yù)計(jì)到本世紀(jì)末全球氣溫仍將上升1.4～5.8℃。同時(shí)，極端性天氣現(xiàn)象(如夏季高溫等)在全球許多區(qū)域?qū)⒊霈F(xiàn)得更加頻繁，且持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。因此種植業(yè)系統(tǒng)將面臨更為頻繁的高溫?zé)岷μ魬?zhàn)。水稻是中國(guó)最重要的糧食作物之一，其高溫敏感期遭遇夏季高溫的機(jī)率非常高，高溫?zé)岷︼L(fēng)險(xiǎn)大。近年來(lái)中國(guó)南方稻作區(qū)尤其是江淮流域水稻熱害日益加劇，如2003年武漢市和安徽江淮地區(qū)在中稻揚(yáng)花時(shí)節(jié)遭遇35℃

2、以上的持續(xù)高溫，成災(zāi)面積共達(dá)280萬(wàn)畝，水稻減產(chǎn)達(dá)20億kg以上。因此研究水稻熱害發(fā)生規(guī)律，探明水稻抗熱避熱機(jī)制及其調(diào)控途徑，對(duì)保障中國(guó)糧食安全意義重大。 本試驗(yàn)于2004～2006年分別在江蘇南京、揚(yáng)州進(jìn)行，研究了抽穗期高溫對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素和稻米品質(zhì)的影響及其基因型差異、水稻抽穗后不同發(fā)育階段穎花的花粉活力和結(jié)實(shí)對(duì)高溫的響應(yīng)特征、施肥水平對(duì)抽穗期水稻穗部溫度的影響、抽穗期田間灌水深度對(duì)水稻穗部溫度的影響，來(lái)探討水稻抗熱避熱的

3、生理生態(tài)機(jī)制和技術(shù)途徑，為抗熱品種的選育、高溫?zé)岷Πl(fā)生的機(jī)率與程度的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、抗熱避熱栽培技術(shù)的研制提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下： 1、抽穗期高溫對(duì)水稻產(chǎn)量構(gòu)成要素和稻米品質(zhì)的影響及其基因型差異水稻抽穗期極端高溫顯著降低了水稻結(jié)實(shí)率。高溫處理下6個(gè)水稻品種的結(jié)實(shí)率比常溫對(duì)照下平均降25％以上，但對(duì)穗粒數(shù)和千粒重影響不顯著。高溫也顯著(p<0.05)降低稻米的整精米率，提高稻米的堊白率和堊白度，但對(duì)糙米率影響不顯著。盡管各品種對(duì)高溫

4、的響應(yīng)表現(xiàn)出顯著的基因型差異，但是高溫對(duì)所有品種的產(chǎn)量和品質(zhì)均產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。因此，培育耐熱、抗熱品種是解決熱害的技術(shù)途徑之一，近期內(nèi)，關(guān)鍵在于種植制度與栽培技術(shù)的創(chuàng)新，以提高植株生態(tài)避熱和生理抗熱能力。 2、水稻抽穗后不同發(fā)育階段穎花的花粉活力和結(jié)實(shí)對(duì)高溫的響應(yīng)特征隨開(kāi)花日序的后移，常溫對(duì)照的花粉活力呈逐步下降趨勢(shì)，高溫處理后花粉活力均顯著低于同期常溫對(duì)照(p<0.05)，高溫處理與常溫對(duì)照相比，兩者的差距呈現(xiàn)逐步縮小的趨勢(shì)，

5、下降幅度最大的為第1天或第2天開(kāi)花的穎花花粉。高溫處理后4個(gè)品種第1天或第2天柱頭花粉的萌發(fā)率、花粉在培養(yǎng)基上的萌發(fā)率和花粉I-KI溶液的可染率與常溫對(duì)照相比降幅最大，分別平均降低了16.00、25.85和11.74個(gè)百分點(diǎn)，而第5 d的降幅最小，僅為8.49、6.63和6.02個(gè)百分點(diǎn)。相同趨勢(shì)也表現(xiàn)在同期開(kāi)花穎花的籽粒結(jié)實(shí)特征上，與常溫相比，高溫對(duì)4個(gè)品種的結(jié)實(shí)率、空粒率和秕粒率影響最大和最小的均分別為第1天和第5天。四個(gè)品種在第1

6、天和第5天結(jié)實(shí)率的平均值分別下降了14.04和5.95個(gè)百分點(diǎn)，空粒率分別增加了10.06、3.98個(gè)百分點(diǎn)，秕粒率也分別提高了3.98、1.97個(gè)百分點(diǎn)。另外還發(fā)現(xiàn)，高溫處理下品種間存在一定差異，其中汕優(yōu)559的花粉活力和籽粒結(jié)實(shí)特征受高溫的影響最小。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)結(jié)實(shí)率、空粒率和秕粒率與柱頭花粉的萌發(fā)率、花粉在培養(yǎng)基上的萌發(fā)率均呈直線顯著相關(guān)(p<0.05)，而花粉I-KI溶液的可染率僅與空粒率存在顯著相關(guān)。 3、施肥水平對(duì)

7、抽穗期水稻穗部溫度的影響及其原因分析穗部與大氣的溫度變化趨勢(shì)基本一致，揚(yáng)稻6號(hào)、揚(yáng)粳9538在3個(gè)施肥水平下穗部溫度比氣溫平均低3.58℃和3.04℃。施肥水平的高低顯著影響大氣．穗部的溫度差，高肥和中肥處理下兩個(gè)品種的平均值分別比低肥的高1.54℃和0.90℃。品種間大氣．穗部溫度差也有差異，揚(yáng)稻6號(hào)平均比揚(yáng)粳9538高0.85℃。相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，不同施肥水平下大氣．穗部溫度差與總?cè)~面積指數(shù)、穗上葉面積指數(shù)、生物量的相關(guān)系數(shù)呈極顯著正相

8、關(guān)，與穗部透光率呈極顯著負(fù)相關(guān)。這說(shuō)明通過(guò)優(yōu)化田間管理例如合理的施肥來(lái)建立良好的群體結(jié)構(gòu)，對(duì)降低穗部溫度，提高水稻抗熱避熱的能力具有重要作用。 4、抽穗期田間灌水深度對(duì)水稻穗部溫度的影響及其原因分析試驗(yàn)選用3個(gè)水稻品種(揚(yáng)稻6號(hào)、揚(yáng)粳9538和武香粳14)，于2004～2005年在江蘇南京和揚(yáng)州進(jìn)行。在水稻抽穗開(kāi)花期，田間環(huán)境下設(shè)置無(wú)水(0cm)、淺水(2cm-4cm)和深水(10cm以上)3個(gè)水分處理，來(lái)監(jiān)測(cè)氣溫與水稻不同部位

9、的溫度差異。結(jié)果顯示，在10：30～15：00間，田間灌水深度顯著影響植株不同部位溫度。田間水位越高，水稻各部位的溫度越低，大氣與植株不同部位的溫度差值就越高。深水管理下，3個(gè)品種的大氣與水稻穗部、植株中部和田面的溫差的平均值分別比無(wú)水的高1.38℃、2.97℃和4.11℃，比淺水的高0.66℃、1.57℃和2.14℃；而淺水管理下大氣與穗部、中部和田面的溫差的平均值分別比無(wú)水高0.72℃、1.40℃和1.97℃。分析田面．植株中部．穗