直立穗型和彎曲穗型水稻群體小氣候環(huán)境的研究

直立穗型和彎曲穗型水稻群體小氣候環(huán)境的研究

收獲取決于集體產(chǎn)量。群體結(jié)構(gòu)和群體生態(tài)環(huán)境不僅受外界氣候環(huán)境以及人為栽培措施的制約,而且受作物自身遺傳性的影響。作物株型育種就是通過改良形態(tài)性狀來改善群體生態(tài)環(huán)境,從而改變?nèi)后w功能,以便充分利用自然條件,達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。水稻株型育種經(jīng)過矮化和葉性狀改良后,于80年代初通過秈粳雜交育成了生產(chǎn)上第一個(gè)大面積推廣的直立穗品種遼粳5號,以后又育成了遼粳326、遼粳454等。直立穗品種的推廣,使遼寧水稻單產(chǎn)大幅度提高。近年在長江下游、河北和黑龍江等地也出現(xiàn)了直立穗品種。生產(chǎn)實(shí)踐證明,直立穗品種生產(chǎn)潛力較大,那么直立穗為什么能增產(chǎn),它的群體生態(tài)環(huán)境的依據(jù)是什么,本文就這個(gè)問題做進(jìn)一步研究。1材料和方法1.1遼縣埋單株為基本品種,選擇合適的栽培品種試驗(yàn)于1998年在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)實(shí)驗(yàn)田進(jìn)行。試材選擇生育期和株型基本一致的4個(gè)品種,其中2個(gè)直立穗型品種,選擇沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)新育成的沈農(nóng)265和生產(chǎn)中推廣面積較大的遼粳454-17;2個(gè)彎曲穗型品種選擇遼寧省區(qū)試對照品種鐵粳4號和生產(chǎn)中應(yīng)用品種遼開79。1.2下穴施肥,打漿試驗(yàn)設(shè)2種氮肥量(硫酸銨900kg和500kg/hm2)、2個(gè)密度(30cm×14cm和30cm×20cm),2次重復(fù),9行區(qū),行長5.2m。4月11日育苗,5月21日插秧,每穴2苗;插秧前施底肥硫酸鉀150kg/hm2,過磷酸鈣300kg/hm2,拔節(jié)期追施硫酸鉀100kg/hm2。氮肥分4個(gè)時(shí)期,即底肥、蘗肥、穗肥、粒肥按4∶3∶2∶1的比例施入。井水灌溉,其它管理同生產(chǎn)田。1.3各層高度的光照度于8月20日、8月28日和9月8日用GI-1型棍式照度計(jì),測定群體在25cm、40cm、55cm、70cm和85cm各層高度的光照度。9月8～10日測定自然光照度和不同群體75cm高度的光照度日變化,同時(shí)還測定空氣和群體中的溫、濕度日變化。用301光合儀(美國產(chǎn))的雙通道法同時(shí)測定直立穗和彎曲穗群體CO2濃度日變化,以及群體中不同高度CO2垂直分布。2結(jié)果與分析2.1水稻垂直分布2.1.1葉片形態(tài)的變化表1列出的是自然光照度日變化和直立穗與彎曲穗水稻群體行間、行內(nèi)的光照度日變化。從中可以看出,無論是自然光照度,還是群體內(nèi)光照度變化都是隨著太陽高度角的增加而增大,8～9時(shí)光照度迅速增加,11時(shí)達(dá)到最大值;9～14時(shí)變化相對較小,以后又逐步下降,16～17時(shí)下降迅速,18時(shí)光非常弱。自然光照射到物體的形式或角度不同,光照度亦不同。由此可考慮,葉片形態(tài)對光的接收量問題。當(dāng)早晨或傍晚時(shí),太陽高度角小,光較弱,相對直立的葉片與太陽照射角相對較大,所以接收的光較強(qiáng),這樣就有利于光合物質(zhì)生產(chǎn)。當(dāng)太陽高度角升高時(shí),光照度增加,照射在水平葉上的光照度往往超過光飽和點(diǎn)以上,這是對光的浪費(fèi),然而直立葉片可減小太陽與葉片照射的角度,從而減弱光照度,同時(shí)又有利于光向中下部群體分布,這樣就避免了光的浪費(fèi)。從這個(gè)意義上說,葉片直立和穗的直立都有利于光的吸收和利用。直立穗品種在晝間群體內(nèi)光照度始終高于彎穗品種,9～14時(shí)差異更大,尤其是行間光照度差異更明顯,說明直立穗確實(shí)可以改善群體后期的光環(huán)境,有利于群體光合物質(zhì)的積累,同時(shí)也有利于穗自身光合效率的提高。2.1.2鐵縣4號測定結(jié)果我們測定了不同群體的光分布情況,由于各種群體中直立穗和彎曲穗品種光分布的規(guī)律是一致的,所以只將多肥區(qū)、高密度(30cm×14cm)中的直穗品種沈農(nóng)265和彎穗品種鐵粳4號測定結(jié)果列入表2。由表2可見:(1)所有測量結(jié)果都因高度不同,由上至下光照度逐漸減弱;(2)直立穗群體透光率從上至下均高于彎穗品種,尤其上部更明顯,說明直穗品種不僅改善了群體上部光環(huán)境,下部光環(huán)境也有所改善;(3)不同時(shí)期測定群體光分布表明,直立穗群體內(nèi)光分布變化較小,彎穗品種由于穗隨灌漿進(jìn)程彎曲度逐漸增大,影響群體透光率,使光照度減弱;(4)相同群體中,行間和行內(nèi)光照度也不同,直穗品種行間比行內(nèi)透光率高,而彎曲穗品種上部行內(nèi)比行間透光率高,下部相差不大,但行間比行內(nèi)光略強(qiáng)些。2.2標(biāo)準(zhǔn)穗組的溫度和濕度日變化2.2.1群體內(nèi)溫度分布夜間各群體內(nèi)溫度差異不大,故只列出晝間溫度變化情況(見表3)。從表3可以看出,群體溫度的變化是隨空氣溫度變化而變化,空氣溫度升高,群體內(nèi)溫度亦升高,反之則降低;但是空氣溫度在14時(shí)達(dá)到最高,而群體內(nèi)溫度12時(shí)前后最高,這與太陽照射角度有關(guān),此時(shí)太陽升至最高點(diǎn),陽光直接射入群體,光較強(qiáng),所以溫度也高;當(dāng)太陽高度角傾斜時(shí),溫度也下降。早晨和傍晚直立穗群體溫度略高于彎曲穗群體,中午前后高2～3℃。群體內(nèi)溫度的升高有利于群體的光合作用,這不但在一定程度上緩解北方寒冷地區(qū)秋季低溫的影響,還可延遲衰老,有利于光合產(chǎn)物的積累。2.2.2濕度變化的特征無論是空氣濕度,還是群體內(nèi)濕度夜間相差不大,晝間濕度隨溫度升高而下降(表3)。晝間空氣濕度下降的速度快,13時(shí)達(dá)到最低點(diǎn);群體內(nèi)濕度在12時(shí)左右達(dá)到最低點(diǎn),以后又迅速上升。直立穗群體濕度比彎曲穗群體濕度小,尤其是中午濕度差異更大,相差10個(gè)百分點(diǎn)左右。水稻紋枯病的發(fā)生與群體濕度大小有關(guān),直立穗群體濕度小,對抑制紋枯病有一定作用。2.3co濃度在垂直穗組中的變化2.3.1空氣中co含量的影響在植株高度75cm處測得群體內(nèi)CO2濃度晝間變化情況(表4)。結(jié)果表明,直立穗品種CO2濃度高于彎曲穗品種,這可能與穗彎曲影響通透性有關(guān)。隨著光照度的增加,CO2濃度下降,群體中CO2濃度低于空氣中CO2濃度,這是由于當(dāng)陽光充足時(shí)稻田光合吸收大量CO2,使群體內(nèi)CO2減少,空氣中CO2濃度也隨之遞減;當(dāng)傍晚時(shí),隨著太陽光減弱,光合作用也隨之減弱,并逐步停止,同時(shí)呼吸作用釋放大量CO2,使群體內(nèi)CO2濃度增加,造成群體CO2濃度高于空氣CO2濃度。2.3.2直穗群體與彎曲穗、氣力比較上午11～12時(shí)測定了不同群體不同高度的CO2濃度(表5)。從表5看出,群體內(nèi)上部CO2濃度最高,其次是下部,中部最低。高度在80cm以上時(shí),直立穗群體CO2濃度高于彎曲穗群體;高度在70cm以下時(shí),群體內(nèi)部受外界條件影響相對較小,直立穗群體光合速率高,CO2濃度低于彎穗群體,說明直穗群體下部光合比彎穗群體強(qiáng)。這種差異主要是由于穗彎曲造成群體郁蔽,光合減弱呼吸增強(qiáng)。下部CO2濃度高于中部原因:一是由于土壤釋放CO2,二是呼吸釋放CO2,也說明群體30cm以下高度時(shí),群體呼吸大于光合。3立地條件和品種的改進(jìn)彎曲穗型品種至生育后期,隨著穗彎曲度的增加,穗的遮光面積迅速擴(kuò)大,容易造成穗封行,穗位以下光照條件惡化,這對群體光能利用是很不利的。本試驗(yàn)結(jié)果表明,直立穗水稻不僅改善了群體上部光環(huán)境,也改善了群體中下部的光環(huán)境,同時(shí)使群體溫度提高,濕度降低,改善了直立穗群體的生育環(huán)境,使中下部葉片光合作用加強(qiáng),呼吸減弱,積累干物質(zhì)增加,供給根部的有機(jī)物也增加,從而使根系活力旺盛,吸收足夠的礦物質(zhì)和水分供給葉片,這樣相互促進(jìn),達(dá)到以葉養(yǎng)根,以根保葉的目的。這可能是直立穗水稻在生育后期保持綠葉時(shí)間長的原因之一。目前水稻生產(chǎn)在大面積上實(shí)現(xiàn)了7500kg/hm2,隨著產(chǎn)量水平的提高,改善群體結(jié)構(gòu)和群體生態(tài)環(huán)境,特別是改善群體生育后期生