超級稻超高產(chǎn)的生理、形態(tài)特征及其途徑.pdf

1、本研究以最新認定的超級雜交中秈稻品種為試驗材料,一般產(chǎn)量的雜交中秈稻為對照,布點于江蘇、安徽兩省的不同生態(tài)區(qū),研究超級稻的產(chǎn)量潛力、庫容特征以及形態(tài)生理特性,在此基礎(chǔ)上探索超高產(chǎn)栽培途徑,旨在闡明超級稻超高產(chǎn)形成規(guī)律及其生理、形態(tài)基礎(chǔ),揭示超高產(chǎn)本質(zhì),提出超高產(chǎn)栽培途徑,并明確進一步高產(chǎn)的調(diào)控方向,以期為超級稻育種與超高產(chǎn)栽培提供理論依據(jù)與實踐指導。主要結(jié)果如下:
　　 1、超級稻最大庫容可達870kg/667m2以上,實際產(chǎn)量

2、可達750 kg/667m2以上。超級稻群體穎花量增加直接導致產(chǎn)量的提升,超高產(chǎn)對應(yīng)的群體穎花量為3500×104/667m2左右;穗、粒共同作用促進了群體穎花量的擴增,但對于不同產(chǎn)量等級,兩者的貢獻是不同的,從中產(chǎn)→高產(chǎn),靠穗數(shù)和粒數(shù)的協(xié)同貢獻(穗數(shù)的貢獻率為47％、粒數(shù)為53％),從高產(chǎn)→超高產(chǎn),主要依賴于穗型增大(粒數(shù)的貢獻率78.8％,穗數(shù)為21.1％)。培育大穗是通過兩種途徑協(xié)調(diào)實現(xiàn)的:一是增加一次枝梗數(shù)及其上的平均著粒數(shù);二

3、是增加二次枝梗數(shù)并穩(wěn)定二次枝梗上的平均著粒數(shù),以后者為主。超級稻具有極強的穎花形成能力,同時還具有充實度高的優(yōu)勢,并集中體現(xiàn)在單穗重上(超級稻單穗重≥4.0 g,比對照增加10.9％)。大穗和單穗重高是超級稻庫容構(gòu)成特點。
　　 2、超級稻干物質(zhì)生長與積累具有明顯優(yōu)勢,產(chǎn)量隨成熟期物質(zhì)積累量的增加而提高(r=0.886*,R0.05=0.811),而收獲指數(shù)相對穩(wěn)定在0.50～0.55的范圍。超級稻的物質(zhì)生長優(yōu)勢始于拔節(jié)期,并隨

4、生育進程而逐漸增強,開花以后群體生長率(CGR)明顯提高,使得花后的干物質(zhì)積累極顯著提高;超級稻中后期群體葉面積指數(shù)(LAI)下降慢,顯著提高了群體光合勢(LAD);超級稻的葉面積指數(shù)(LAI)及群體光合勢(LAD)的提高促進群體生長率(CGR)的顯著提高,大田期平均群體生長率(CGR)比對照高出302.8 gm-2·d-1。
　　 3、超級稻劍葉硝酸還原酶活性(NR)高,具有明顯的N素吸收利用的優(yōu)勢,大田期N素吸收積累總量較對

5、照增加11.3％。超級稻N素吸收利用優(yōu)勢始于拔節(jié)期,并隨著生育進程而擴大,抽穗以后吸收N素能力顯著高于對照,穗后25d以后仍具有一定的吸收能力(24 g N·667m-2·d-1)。超級稻拔節(jié)—孕穗階段對N吸收速率最強,平均為245.3 gN.667m-2·d-1?；ê笪绽肗素能力增強,提高了花后功能葉的含N率,減緩了葉面積的衰減,延長了的葉片光合功能期和高值持續(xù)期。適應(yīng)超級稻后期氮代謝活躍、吸收量大的這種特性,超高產(chǎn)栽培更應(yīng)注意增

6、加其后期的N素供應(yīng)。
　　 4、超級稻孕穗期群體最大葉面積指數(shù)達7.5-8.0,比對照提高3.4％,而且花后葉面積衰減慢,比較優(yōu)勢擴大,灌漿中期和成熟期分別比對照提高13.8％和16.9％。抽穗后功能葉光合色素含量提高,這可能與超級稻后期N吸收能力較強有關(guān);整個灌漿期葉綠素Chla+b的含量均高于對照,而且Chla/b的值在灌漿早期明顯低于對照,這是超級稻光合生理的一個明顯特征指標。生育后期超級稻葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性

7、較高,清除氧自由基能力增強,減緩了葉片表面有害物質(zhì)(MDA)的積累而延緩了葉片早衰。功能葉后期的凈光合效率(Pn)有所提高,因而超級稻生育后期的葉源量(LSC)顯著提高,群體光合生產(chǎn)能力也得以顯著提高。
　　 5、超級稻具有與生理特性相協(xié)調(diào)的形態(tài)特征—理想的株形、優(yōu)化的冠層結(jié)構(gòu)及強勁穩(wěn)健的支撐系
　　 (1)超級稻具有較為理想的株型劍葉適中短偏、倒2葉、倒3葉加長,功能葉葉長排列有序,寬而內(nèi)卷,上三葉葉基角和披垂角小;葉

8、干重和比葉重也明顯提高,保證了葉形和葉姿的穩(wěn)定;葉片形態(tài)指標隨時間后移而與對照的比較優(yōu)勢擴大;良好的株型提高群體內(nèi)部葉層透光率,降低了群體消光系數(shù)。據(jù)此提出了超級稻更高產(chǎn)的理性株型指標。
　　 (2)超級稻的冠層結(jié)構(gòu)優(yōu)化超級稻單莖最大葉面積達330-350cm2(比對照高出10％),其中高效葉面積占70％;基部葉片因為株型的改善,壽命延長,光合功能期增加26.6％。葉面積和干重均高于對照,花后下降平緩,與對照的比較優(yōu)勢隨著時間而

9、擴大,灌漿中后期比葉重(SLW)提高。莖稈基部節(jié)間短、而穗下節(jié)長,株高適度增加,為群體生物學產(chǎn)量的提高奠定形態(tài)基礎(chǔ),并優(yōu)化了葉系配置。鞘包莖度高、鞘壁增厚,增粗了莖稈,且比較優(yōu)勢隨時間的后移而擴大。明確了超級稻更高產(chǎn)的冠層形態(tài)指標。
　　 (3)超級稻具有結(jié)構(gòu)與功能相協(xié)調(diào)的穩(wěn)健支撐系抽穗期以后超級稻鞘和莖的干重均明顯高于對照;花前儲藏在莖、鞘中的干物質(zhì)在灌漿過程中的輸出以鞘為主,莖較穩(wěn)定,鞘和莖的表觀輸出率分別為44.9％和14

10、.3％,同比對照降低6個和5個百分點;但鞘輸出量的絕對量超級稻高于對照。超級稻鞘和莖的充實度高,基部節(jié)間的充實度顯著高于對照,且隨著時間的后移比較優(yōu)勢加大;鞘的充實度高,有利于其上葉系面積和光合功能的穩(wěn)定,也增強了包莖壯稈作用,是支撐系一個更為重要的構(gòu)件。灌漿后期鞘的充實度及包莖度可以作為更高產(chǎn)超級稻選擇的形態(tài)依據(jù)之一。穩(wěn)健的支撐系既增強了承重、抗倒伏能力,又有利于后期光合功能的穩(wěn)定提高,是超級稻最重要的形態(tài)生理特征。
　　 6

11、、比較分析了不同栽培模式對產(chǎn)量形成及群體質(zhì)量的影響,提出了“補償”途徑,并系統(tǒng)分析了補償途徑的栽培原理及增產(chǎn)機理。
　　 (1)通過基本苗和氮肥試驗,探明了超級稻超高產(chǎn)的適宜群體起點結(jié)構(gòu)為稀植適苗、適宜施氮量為17.5kg/667m2;通過途徑試驗并經(jīng)示范驗證,比較不同栽培途徑對超級稻產(chǎn)量形成及群體質(zhì)量的影響,提出了補償超高產(chǎn)栽培途徑。
　　 (2)闡述了補償途徑的栽培原理,揭示了補償途徑的增產(chǎn)機理,明確了“補償”的核心