- 相關(guān)推薦
高溫脅迫對水稻生長發(fā)育及經(jīng)濟性狀的影響論文
為探討高溫對水稻的危害，以常規(guī)秈稻品種“玉針香”和“湘晚秈12號”為材料，研究了抽穗開花期高溫脅迫(37℃)對水稻干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運、光合速率、花粉生活力和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟性狀的影響。結(jié)果表明：高溫阻礙了水稻的干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運，供試水稻在高溫處理下的單株輸出量、輸出率、轉(zhuǎn)換率和光合速率均顯著低于對照(田間溫度)處理;隨著高溫脅迫時間的延長，玉針香和湘晚秈12號的花粉生活力分別下降了11.4～23.7個百分點和12.3～26.8個百分點，花粉萌發(fā)率也分別下降了15.6～23.7個百分點和12.2～22.8個百分點;高溫處理7 d的水稻結(jié)實率和每穗實粒數(shù)都顯著低于高溫處理1 d的。在試驗設(shè)計的高溫脅迫(37℃)下，水稻的結(jié)實率和每穗實粒數(shù)與田間對照相比差異顯著。因此，37℃可以作為水稻的耐熱性指標。
隨著全球氣候逐漸變暖，高溫天氣出現(xiàn)的頻率增加，高溫脅迫已成為水稻生產(chǎn)的主要災(zāi)害因子之一。開展水稻高溫適應(yīng)性研究已成為當前的研究熱點，對促進水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)有極其重要的意義。適宜的高溫能促進感溫性水稻品種的生長發(fā)育進程，縮短生育期;但是不適宜的高溫將阻礙水稻正常生長發(fā)育，導(dǎo)致減產(chǎn)。孕穗至抽穗楊花期是水稻對高溫最敏感的時期，此時最適日平均溫度在25～30℃之間。若水稻穗分化期的日均溫超過32℃或日最高氣溫超過35℃，其穎花與枝梗的發(fā)育將受阻，穎花數(shù)明顯減少，并延遲抽穗。而孕穗期遇高溫將嚴重阻礙花粉發(fā)育，導(dǎo)致花粉敗育;開花期遇持續(xù)高溫天氣，不利于開花，表現(xiàn)為柱頭和花粉的生活力下降，花藥開裂散粉、花粉萌發(fā)以及花粉管伸長均將受到影響，從而受精不良而形成空粒，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)下降。周百萬[1]的研究表明，開花時段若遇35℃以上高溫，且持續(xù)時間超過60 min，穎花受害最重。在開花結(jié)實期間日均溫在27.4～31.3℃之間，不實率達9.9%～14.9%;當日最高溫度在34.6～35.2℃之間時，不實率達18.3%～21.3%，且隨高溫持續(xù)時間的延長，空秕率顯著增加[2]。成熟期如遇32℃以上的高溫天氣，千粒重明顯減輕。
在自然高溫條件下，對結(jié)實率影響最大的時期是開花當日，其次是開花后1～3 d。當日均溫在27～30℃時，水稻的結(jié)實率隨著溫度的升高而提高;反之，則降低[3]。水稻灌漿成熟期是產(chǎn)量和品質(zhì)形成的重要時期，適當高溫可促進灌漿速度，縮短灌漿時期;但如遇35℃以上高溫，灌漿速率明顯下降，籽粒充實度不夠，粒重和產(chǎn)量均顯著下降[4]。
“玉針香”是湖南省水稻研究所選育的常規(guī)秈稻品種，2006年被評為湖南省一等優(yōu)質(zhì)稻品種，在湖南省區(qū)域試驗中平均產(chǎn)量為443.97 kg/667m2，在生產(chǎn)示范基地的產(chǎn)量為461.56 kg/667 m2，2009年通過湖南省品種審定委員會審定。該品種在產(chǎn)量水平較高的基礎(chǔ)上，使我國稻米品質(zhì)上了新的臺階，產(chǎn)量與品質(zhì)達到了較好的統(tǒng)一，具有良好推廣前景。
試驗以“玉針香”為供試水稻品種，在生長發(fā)育中后期設(shè)計高溫逆境，主要研究抽穗期高溫脅迫對“玉針香”產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在深入了解“玉針香”對生產(chǎn)環(huán)境的生態(tài)適應(yīng)性，為該品種的迅速推廣提供技術(shù)支持，并為水稻產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆性在育種上的有效統(tǒng)一提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 供試品種
優(yōu)質(zhì)水稻品種“玉針香”，對照品種湘晚秈12號，種子均由湖南省水稻研究所提供。
1.2 試驗設(shè)計
試驗于2011年在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所進行。4月30日播種，5月26日選取生長一致的秧苗144株，移栽于盆缽，每盆6株。將另一部分秧苗移栽于大田，作對照。盆栽和大田栽培按照常規(guī)肥水管理。
分別在孕穗期、抽穗期、灌漿成熟期將盆缽置于人工氣候室，人工氣候室白天8︰30～16︰30，溫度37℃，光照強度為1 000～1 100 Lx，相對濕度為70%～80%;而 16︰30～翌日8︰30為通風(fēng)常溫狀態(tài)，3個時期分別連續(xù)處理7 d(其中抽穗期的高溫處理時間分別為1、4、7 d)，以各時期的田間自然氣溫(孕穗期、抽穗期和灌漿成熟期的田間日均溫分別為36.5、35.7和35.2℃)為對照，每次處理8盆。處理結(jié)束后，將盆栽搬至自然條件下培養(yǎng)至成熟期。
1.3 測定項目與方法
1.3.1 干物質(zhì) 各處理分別于孕穗期、抽穗期、成熟期高溫處理前、高溫處理后選取生長整齊一致的3株水稻，按葉、莖鞘和穗3個部位取材，將材料于105℃下殺青后，在85℃下烘干至恒重，測定各部位干物重及總干物重，分別計算莖鞘物質(zhì)輸出率和莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率，公式如下：
莖鞘物質(zhì)輸出率(%)=(抽穗期莖鞘干重-成熟期莖鞘干重)/抽穗期莖鞘干重×100
莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)換率(%)=(抽穗期莖鞘干重-成熟期莖鞘干重)/(成熟期穗干重-抽穗期穗干重)×100
1.3.2 光合速率 光合速率采用LI-6400光合測定儀測定。于始穗期高溫處理的第1、4、7天測定光合速率，每個處理選3片劍葉，重復(fù)測定3次。測定時間為晴天的9︰00～11︰30。
1.3.3 花粉活力 花粉萌發(fā)率采用瓊脂人工萌發(fā)法測定。在抽穗期分別于高溫處理前、處理中、處理后的上午10︰00，取當日開花稻穗的上中下部各3枚小花，各取3個穗，共27枚小花，取每枚小花中全部花藥混樣，觀察花粉可染率和花粉活力，在顯微鏡下觀察統(tǒng)計花粉萌發(fā)情況。
1.3.4 經(jīng)濟性狀 于成熟期取5蔸具有代表性的水稻，考查每蔸水稻的有效穗、每穗實粒數(shù)及千粒重等性狀。
用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理及相關(guān)性分析，用DPS統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 高溫脅迫對干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運的影響
作物干物質(zhì)的生產(chǎn)及其向經(jīng)濟器官運轉(zhuǎn)的能力是作物產(chǎn)量形成的兩個關(guān)鍵因素，產(chǎn)量的高低取決于干物質(zhì)的積累與分配。從表1中看出，孕穗期、抽穗期、灌漿成熟期的高溫脅迫都會使玉針香、湘晚秈12號的干物質(zhì)積累明顯低于對照處理;其中，玉針香以孕穗期干物質(zhì)積累的下降幅度最大，為49.33%，湘晚秈12號以抽穗期干物質(zhì)積累的下降幅度最大，為43.96%;灌漿成熟期的干物質(zhì)積累下降幅度較小;齊穗后，高溫對水稻干物質(zhì)積累的影響相對減弱。這說明高溫對水稻孕穗期和抽穗期的干物質(zhì)積累影響較大。從莖鞘物質(zhì)轉(zhuǎn)運來看，兩個品種高溫處理的單株輸出量、輸出率、轉(zhuǎn)換率分別比對照低77.38%～77.57%、11.89～11.92個百分點、4.83～4.98個百分點。由此可見，高溫阻礙了水稻的干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運，從而導(dǎo)致減產(chǎn)。
2.2 高溫脅迫對始穗期光合速率的影響
從表2中看出，高溫處理的光合速率均低于對照處理，其中玉針香品種高溫處理前中后的光合速率分別比對照處理前中后的低6.60%、9.67%、15.16%;而湘晚秈12號品種高溫處理前中后的光合速率分別比對照處理前中后的低3.55%、8.95%、15.59%。此外，兩個品種在處理前至處理后的這一段時間內(nèi)，光合速率均表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，在處理中其光合速率達到最大值。這種趨勢可能是因為高溫脅迫破壞了葉綠體結(jié)構(gòu)，使葉綠體酶鈍化，呼吸速率增大，從而導(dǎo)致光合速率下降造成的。
2.3 抽穗期高溫脅迫對水稻花粉生活力的影響
水稻對高溫脅迫最敏感的時期是抽穗開花期。抽穗開花期遭遇持續(xù)高溫，花藥極易受到傷害，從而引起花粉不育，造成嚴重減產(chǎn)[5]。由表3可知，隨著高溫脅迫時間的延長，玉針香和湘晚秈12號的花粉生活力分別下降了11.4～23.7個百分點和12.3～26.8個百分點，花粉萌發(fā)率也分別下降了15.6～23.7個百分點和12.2～22.8個百分點。這說明高溫將影響花粉管的伸長和正常散粉，使花藥不開裂或散粉量減少，導(dǎo)致花粉不能進行正常的授粉受精，從而空秕粒增加。
2.4 抽穗期高溫脅迫對經(jīng)濟性狀的影響
水稻的主要經(jīng)濟性狀包括單位面積的有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、結(jié)實率及千粒重。在這幾個因素中，千粒重是比較穩(wěn)定的遺傳性狀，主要受品種差異的影響，而受外界環(huán)境的影響較小[6]。由表4可知，高溫處理1 d，水稻的結(jié)實率和每穗實粒數(shù)都顯著高于高溫處理7 d的水稻，但與高溫處理4 d的水稻結(jié)實率和每穗實粒數(shù)差異不顯著;隨著高溫脅迫時間的延長，千粒重變化不顯著。在同一處理水平下，根據(jù)產(chǎn)量計算公式，玉針香的產(chǎn)量低于湘晚秈12號，說明湘晚秈12號耐高溫的能力可能優(yōu)于玉針香品種。
3 討 論
關(guān)于高溫脅迫對水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響已有較多報道[7-8]。高溫脅迫發(fā)生在水稻的不同生長發(fā)育時期，因此對水稻產(chǎn)量的影響也有所不同[9-10]。試驗結(jié)果表明，高溫阻礙了水稻的干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運，玉針香和湘晚秈12號高溫處理的單株輸出量、輸出率、轉(zhuǎn)換率分別比對照低77.38%～77.57%、11.89～11.92個百分點、4.83～4.98個百分點;高溫處理的光合速率顯著低于對照處理;隨著高溫脅迫時間的延長，玉針香和湘晚秈12號的花粉生活力分別下降了11.4～23.7個百分點和12.3～26.8個百分點，花粉萌發(fā)率也分別下降了15.6～23.7個百分點和12.2～22.8個百分點;高溫處理7 d的水稻結(jié)實率和每穗實粒數(shù)都顯著低于高溫處理1 d的。
試驗結(jié)果還表明：在抽穗開花期遇高溫脅迫，水稻的光合速率先迅速上升，隨后達到最大值，然后再降低;而灌漿成熟期高溫脅迫，水稻結(jié)實率顯著下降，每穗空秕率增加，同時千粒重也受到一定的影響，并且隨著脅迫時間的延長影響加劇。
另外，試驗設(shè)計的高溫脅迫為37℃，在該逆境下，水稻的結(jié)實率和每穗實粒數(shù)與田間對照相比差異顯著。因此，37℃可以作為水稻的耐熱性指標。例如，在相同高溫處理水平下，湘晚秈12號的結(jié)實率和每穗實粒數(shù)都明顯高于玉針香，這說明湘晚秈12號耐高溫能力優(yōu)于玉針香品種。
由于人工氣候室的溫度可以人為控制，所以該試驗設(shè)計的高溫逆境持續(xù)時間長且穩(wěn)定，而在田間自然條件下是不大可能出現(xiàn)這樣環(huán)境的。因此，大田自然條件下的高溫對水稻的影響有待進一步研究。目前，預(yù)防高溫危害的主要途徑還是選育耐熱型品種;同時，還應(yīng)注重栽培管理，選擇適宜的播期;一旦遇到高溫，采取合理的栽培管理應(yīng)急措施，如噴施外源化學(xué)物質(zhì)進行調(diào)控，或多施磷鉀肥等，以減輕熱害造成的損失。
【高溫脅迫對水稻生長發(fā)育及經(jīng)濟性狀的影響論文】相關(guān)文章：
發(fā)展高速鐵路對我國經(jīng)濟的影響經(jīng)濟學(xué)論文10-09
農(nóng)村金融對農(nóng)村經(jīng)濟的影響論文06-06
研究經(jīng)濟虛擬化對通貨膨脹與經(jīng)濟增長的影響及思路論文08-09
分析工商管理對經(jīng)濟發(fā)展的影響的論文08-30
電子商務(wù)對經(jīng)濟貿(mào)易的影響研究論文06-26
淺析影響建筑經(jīng)濟發(fā)展的阻礙因素論文09-23