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水分及水氮互作对水稻库容的影响效应及其机制研究

作　者: 李磊
导　师: 赵全志
学　校: 河南农业大学
专　业: 作物栽培学与耕作学
关键词: 水稻产量充实度灌浆速率液流强度颖壳蒸腾可溶性糖
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

针对水稻产量低、充实度差的问题,本试验于2007至2009年在河南农业大学科教园区进行,防雨棚试验和大田试验相结合。以水分处理和水氮互作相结合：水分处理,抽穗后一直保持田间持水量的85%(W1)和保持田间相对持水量的65%(W2)；水氮互作为,抽穗前三个氮素处理,即穗肥总量一定的条件下,倒4叶期一次施入穗肥(N1),倒2叶期和4叶期两个时期等量施入穗肥(N2),倒2叶期一次施入穗肥(N3)。抽穗后保持水层(W1),保持干旱(W2,土壤水势-30kpa左右)和浅湿交替(W3,土壤水势-8kpa以内),从库容数量和质量两个方面着手,分析不同水分和水氮互作条件下植株液流、灌浆速率、籽粒灌浆、叶片衰老和可溶性糖的变化,探讨水分及水氮互作对水稻库容的影响效应及其机制,研究结果如下：1、水稻灌浆期水分处理对最终产量有较大影响,W1的产量显著高于W2,而W1的有效穗数、穗粒数、结实率、强势粒的千粒重和充实度与W2的都没有达到显著差异,W1的弱势粒充实度和千粒重与W2的达到了显著或极显著差异。两个水分处理间的产量差异主要是由弱势粒的充实度和千粒重引起的。2、通过分析不同水分条件下籽粒千粒重、灌浆速率、液流强度和颖壳蒸腾的变化,来研究水分处理对水稻充实影响的作用机理。弱势粒的灌浆速率与充实度呈极显著正相关,弱势粒的灌浆速率可以代表弱势粒的充实度。强势粒的千粒重在灌浆前中期增加较快,而弱势粒的千粒重在灌浆中后期增加较快；W2相对于W1减小了强弱势粒在灌浆期的灌浆速率,增加了灌浆后期一天中19：00-次日1：00和次日1：00-次日7：00两个时段弱势粒的灌浆速率。对于植株的液流强度,基部节间和穗颈节间的液流强度在不同灌浆期的变化趋势不一致,基部节间的规律性较强,而穗颈节间的变化趋势相对较大。基部节间和穗颈节间的液流强度与土壤含水量呈正相关的关系,随着土壤含水量的降低,基部节间和穗颈节间的液流强度减小。水分处理对灌浆中期白天和灌浆后期晚上的平均液流强度影响较大。W2相对于W1提高了基部节间灌浆中期一天内7：00-13：00、13：-19：00两个时段和穗颈节间灌浆后期一天内19：-次日1：00、次日1：00-次日7：00两个时段的液流强度；在水稻灌浆中后期,基部节间液流强度白天很大,而晚上接近于零；穗颈节间液流强度白天和晚上都较高。基部节间和穗颈节间的液流强度随着土壤含水量的降低、灌浆时间的向后推移,保持较高液流强度的时间缩短。提高中后期白天穗颈节间的液流强度,能够提高弱势粒的灌浆速率,增加灌浆,提高弱势粒的充实度及千粒重。因此,利用液流计活体监测水稻灌浆,适时掌握水稻灌浆进程是一种很好的的方法。对于水稻颖壳蒸腾,随着水稻灌浆向后推移,颖壳蒸腾的平均速率逐渐减小,在灌浆后期,W2减小了全穗、强势粒、弱势粒的颖壳蒸腾平均速率。W1的穗颈节间液流、颖壳蒸腾以及全穗、弱势粒对穗颈节间液流的利用量,都大于W2,尤其是弱势粒的穗颈节间液流利用量在两个处理的差别最大。3、水氮互作条件下,N3W3的产量最高,为最佳组合方式。在特定的水分处理和穗肥氮素总量的情况下,随着穗肥施入时期的推迟及比例的增大,稻穗的千粒重及籽粒的充实度逐渐增大。N3W3显著提高水稻的千粒重和充实度。水氮互作的三个处理之间,分蘖数和穗数均没有差异；穗粒数在N2W2、N1W1之间达到了显著差异；与对照N1W1相比,N2W2降低了产量,N3W3提高了产量。三个水氮互作处理之间产量的差异是通过影响水稻的籽粒充实度和千粒重实现的。N2W3显著提高了强势粒品质,N3W3显著提高了弱势粒的品质。4、强势粒的起始灌浆速率大于弱势粒的,而灌浆后期的灌浆速率则为弱势粒大于强势粒；强势粒一次枝梗起始灌浆速率大于二次枝梗,灌浆后期强势粒一次枝梗的灌浆速率小于二次枝梗的；弱势粒在不同的水氮互作处理下,一次、二次枝梗的起始灌浆速率,灌浆后期的灌浆速率不一致。对于弱势粒二次枝梗的灌浆速率,三个氮素处理之间,N3提高了灌浆后期的灌浆速率,延长了较高灌浆速率的持续时间；在N3处理下,W3明显提高了强弱势粒的起始灌浆速率,延长了弱势粒较高灌浆速率速率持续的时间,.有利于弱势粒的灌浆,能够改善品质和提高产量。因此,N3W3对于产量的提高主要是,提高了强弱势粒的起始灌浆速率,延长了弱势粒较高灌浆速率持续的时间,提高了弱势粒灌浆后期的灌浆速率。通过分析叶片衰老、可溶性糖含量、籽粒灌浆之间的相互关系发现,强势粒的灌浆速率与上三叶MDA含量呈极显著负相关,与上三叶的SPAD值和CAT活性呈显著或极显著正相关；弱势粒的灌浆速率与剑叶SPAD值呈显著正相关,而与倒二叶、倒三叶的SPAD值呈正相关,与上三叶的MDA含量、CAT活性呈负相关。保持剑叶较高的叶绿素含量、延缓叶片衰老能够提高弱势粒的灌浆速率。叶、茎、弱势粒的可溶性糖含量对籽粒充实影响较大,降低叶片和弱势粒的可溶性糖含量及提高茎中的可溶性糖含量,能够提高强势粒的灌浆速率；降低叶片和鞘的可溶性糖含量及提高强势粒的可溶性糖含量能够提高弱势粒的灌浆速率；增加叶片和弱势粒的可溶性糖,降低茎中的可溶性糖,能够提高强弱势粒的籽粒充实度。水稻叶、鞘中的可溶性糖向茎中转运,促进强弱势粒灌浆。尤其是弱势粒可溶性糖转化,可以延缓叶片衰老,降低MDA含量,提高CAT活性。因此,正确处理叶片衰老、可溶性糖含量和籽粒灌浆的关系,对于提高弱势粒灌浆后期灌浆速率和充实度,提高整体水稻产量,改善品质具有重大的现实意义。

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致谢 4-7摘要 7-91 文献综述 9-17 1.1 有关水稻分蘖成穗的研究 9-11 1.1.1 施肥对水稻分蘖成穗的影响 9 1.1.2 水分对分蘖成穗的影响 9-10 1.1.3 化控对分蘖成穗的影响 10 1.1.4 其它因素对水稻分蘖成穗的影响 10-11 1.2 有关水稻成大穗的研究 11-12 1.2.1 施肥对水稻成大穗的影响 11 1.2.2 水分对水稻成大穗的影响 11-12 1.3 有关水稻籽粒灌浆的研究 12-15 1.3.1 施肥对水稻籽粒灌浆的影响 12-13 1.3.2 水分对水稻籽粒灌浆的影响 13 1.3.3 液流对水稻籽粒灌浆的影响 13-14 1.3.4 颖壳蒸腾对水稻籽粒灌浆的影响 14 1.3.5 叶片衰老对水稻籽粒灌浆的影响 14-15 1.3.6 物质运转对水稻籽粒灌浆的影响 15 1.4 水氮互作对水稻库容的影响 15-16 1.5 存在问题及展望 16-172 引言 17-183 材料与方法 18-21 3.1 试验设计 18 3.1.1 棚栽试验 18 3.1.2 大田试验 18 3.2 测定项目与方法 18-21 3.2.1 取样方法 18-19 3.2.2 测定项目 19-214 结果与分析 21-47 4.1 水分处理对水稻库容的影响 21-34 4.1.1 水分处理对水稻库容的影响 21-22 4.1.2 水分处理对水稻籽粒充实影响的作用机理 22-34 4.1.2.1 水分处理对籽粒灌浆的影响 22-25 4.1.2.1.1 水分处理对籽粒增重动态变化的影响 22-23 4.1.2.1.2 水分处理对灌浆速率的影响 23-25 4.1.2.2 水分处理对液流强度和颖壳蒸腾的影响 25-34 4.1.2.2.1 水分处理对液流灌浆期变化及昼夜变化的影响 25-28 4.1.2.2.2 水分处理对液流强度日变化的影响 28-30 4.1.2.2.3 液流强度与强、弱势粒灌浆速率的关系 30-32 4.1.2.2.4 水分处理对颖壳蒸腾的影响 32-33 4.1.2.2.5 颖壳蒸腾与弱势粒灌浆的关系 33-34 4.2 水氮互作对水稻库容的影响 34-47 4.2.1 水氮互作对水稻库容的影响 34-37 4.2.1.1 水氮互作对水稻库容数量的影响 34 4.2.1.2 水氮互作对水稻库容质量的影响 34-36 4.2.1.3 水氮互作对稻米品质的影响 36-37 4.2.2 水氮互作对水稻籽粒充实影响的作用机理 37-47 4.2.2.1 水氮互作对籽粒灌浆的影响 37-42 4.2.2.1.1 水氮互作对籽粒增重变化趋势的影响 37-39 4.2.2.1.2 水氮互作对强弱势粒灌浆速率的影响 39-42 4.2.2.2 水氮互作对水稻叶片衰老的影响 42-44 4.2.2.2.1 水氮互作对叶片叶绿素含量的影响 42-43 4.2.2.2.2 水氮互作对叶片MDA含量、CAT活性的影响 43-44 4.2.2.2.3 叶片衰老与弱势籽粒充实度的关系 44 4.2.2.3 水氮互作对水稻可溶性糖的影响 44-47 4.2.2.3.1 水氮互作对可溶性糖的影响 44-45 4.2.2.3.2 可溶性糖与弱势粒籽粒充实的关系 45-46 4.2.2.3.3、叶片衰老与可溶性糖含量的关系 46-475 结语与讨论 47-52 5.1 水分及水氮互作对水稻库容的影响 47 5.2 液流强度及颖壳蒸腾与籽粒充实的关系 47-49 5.3 叶片衰老及可溶性糖与籽粒灌浆的关系 49-51 5.4 存在问题 51-526 参考文献 52-657 英文摘要 65-67

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