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、實現(xiàn)健康栽培，促進水稻持續(xù)高產和減輕對環(huán)境的污染具有重要意義。本項研究在2003年預備試驗的基礎上，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，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，水稻群體冠層結構、冠層小氣候、冠層紋枯病病情、稻谷產量、產量損失相互

2、之間的關系，提出了健康群體的概念及其指標。主要的研究結果如下： (1)以品種和施氮量構建不同群體，采用田間試驗條件下分期取樣，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。產量與LAI、株高、莖蘗數(shù)、TDW、CGR等冠層性狀值極顯著正相關，且均呈二次曲線關系。在開花期達到最大產量的最適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)以微型溫濕度自動記錄儀HOBODatalogger記錄和冠層取樣測定相結

4、合，研究了水稻冠層內的溫度和相對濕度變化，發(fā)現(xiàn)：a.水稻冠層內的溫、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左右達最高值。冠內最高溫度與冠外大氣最高溫度之間呈顯著線性相關關系，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90～100％)，白天小且變幅大，至13：30左右達最低值。但冠內最低相對濕度與冠外大氣之間沒有線性相關關系。b.水稻冠層內溫度、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3～6℃。冠內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25％。冠內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；冠內日相對濕度總是大于冠外大氣。c.冠內溫、濕度大小受季別和生長時期的

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與冠層內日最高溫度顯著負相關，與冠層內日最低相對濕度顯著正相關，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)的多元線性回歸關系極顯著，開花期單位LAI的冠層降溫效應為0.87℃，增濕效應為2.5％。 (3)以Sunscan冠層分析系統(tǒng)和冠層定期取樣測定相結合，研究了冠層

8、透光率在不同群體間的差異，結果表明，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與冠層透光率負相關。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，通常情況下以SHBI評價水稻紋枯病發(fā)病情況，可以達到快速、準確和客觀的要求。 (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與群體植冠結構性狀LAI、莖數(shù)TN、株高PH極顯著正相關，并存在極顯著的多元相關和多元回歸關系，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，但與莖鞘病斑面積SS相關不顯著，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，幼穗分化始期(PI)或開花期(FL)單株每增加10個交點，將使FL期的SHBI提高4％，病斑相對高度RLH提高3％。e.冠層低溫、高濕和弱光強有利于紋枯病的病情發(fā)展，各紋枯病病情指標與冠層內晝溫、透光率呈極顯著負相關，與晝濕大小呈極顯著正相關，并存在極顯著的多元回歸關系。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、冠層小氣候指標和植株營養(yǎng)狀況指標的綜合分析表明，對于紋枯病病情，發(fā)病前期以植冠性狀直接影響較大，以后轉向受冠層小氣候性狀的較大影響。 (6)水稻健康冠層的目標應是豐產低險，節(jié)約資源和環(huán)境保護。同時水稻健康冠層應同時包括一個健康的植冠層和一個健康的氣冠層。水稻健康冠層的指標除了與高產群體質量有關的LAI、粒葉比等以外，冠層結構指數(shù)