水稻抗倒伏生理机制与评价方法研究

论文摘要

倒伏不仅影响水稻的产量而且影响水稻的品质。矮化育种的结果是水稻品种的抗倒性明显增强,经济系数提高。但就生物产量而言,并无大的改变。当产量达到一定水平以后,进一步高产必须在生物产量上有所突破。增加生物产量的重要途径之一是增加株高,这样就带来倒伏的危险。非株高的抗倒因素就成为水稻进一步高产的重要研究内容。在影响倒伏的各种因素中,茎秆的物理性状是影响倒伏的主要因素,茎秆的机械强度是抗倒伏最重要的育种选择指标。从力学角度出发,本试验选51个生产和研究中常用的品种(组合),测量了基部茎秆的抗折力、节间长、壁厚、基部节间干重和茎秆干重等,进行了相关性状的相关分析和通径分析,初步建立水稻抗倒伏评价体系,并进行倒伏指数的聚类分析和不同抗倒类型品种的茎秆性状特征比较和差异分析。结果表明:对提高水稻倒伏指数贡献大的因素有基节弯矩、基部第1节间长等,对降低倒伏指数贡献大的因素有基节折断弯矩、基节干重、秆型指数等。基部节间折断弯矩是代表茎秆强度的指标,通过非株高因素提高茎秆抗倒伏性的关键是增强茎秆强度。对折断弯矩有较大正效应的因素有基部10cm干重、维管束数目和壁厚等;对折断弯矩有较大负向效应的因素有基部第1节间长、基部第2节间长、弯曲力矩等。根据各茎秆性状指标对倒伏指数的决定系数得出其对倒伏指数的决定程度从大到小依次是:折断弯矩(26.16%)、基节弯矩(16.13%)、株高(13.65%)、基部节间10cm干重(9.75%)、单茎干重(8.86%)、弯曲应力(7.57%)、小维管束数(7.07%)、大维管束(6.38%)、重心高度(6.19%)、基部第1伸长节间长(5.89%)、断面模数(5.80%)、髓腔面积(3.8%)、秆型指数(3.64%)、基部第3伸长节间(0.12%),其中折断弯矩的决定程度最大,基部第3伸长节间长的决定程度最小;共同决定系数中株高与秆型指数对倒伏指数的共同决定程度最大,达9.76%,这可以作为水稻抗倒伏的初步评价方法。根据倒伏指数将供试品种(系)划分为三种类型,高抗型、普通型、倒伏型。高抗型的茎秆在抗倒性状明显优于其他类型。在本试验中,高抗型品种的茎秆粗壮,基部节间折断弯矩大,干物质积累能力强,基部节间维管束多,表现出强的抗倒伏性。基部节间的维管束总数与二次枝梗数和千粒重呈极显著和显著正相关,与有效穗数呈极显著负相关,大维管束数目与千粒重和二次枝梗呈极显著和显著正相关,与有效穗数呈显著负相关。小维管束与二次枝梗呈极显著正相关,与一次枝梗和穗总粒数呈显著正相关。维管束多不仅对穗粒数和千粒重的增加有利,而且对提高水稻抗倒性有重要作用。本研究认为,茎秆基部节间短,茎秆基部干物质积累多,基部维管束数多的品种(组合)抗折断力强,不易发生倒伏,因此,可以通过筛选基部节间短干重大维管束多的品种(组合),来提高水稻抗倒伏性,使倒伏与株高和生物产量的矛盾在更高水平上得到统一。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 文献综述
• 1.1 水稻超高产育种
• 1.2 倒伏对水稻的影响
• 1.2.1 倒伏导致植株衰老
• 1.2.2 倒伏导致米质变劣
• 1.3 水稻倒伏现象及其分类
• 1.3.1 根据稻株倒伏发生的位置分类
• 1.3.2 依据倒伏状态不同分类
• 1.4 影响水稻倒伏的因子
• 1.4.1 植株高度与抗倒伏
• 1.4.2 水稻茎秆的形态特征
• 1.4.3 茎秆的物理特性
• 1.4.4 茎科的解剖结构
• 1.4.5 茎杆的物质特性
• 1.4.6 茎秆的化学组成
• 1.4.7 环境和栽培措施
• 1.5 评价水稻抗倒伏能力的指标
• 1.5.1 倒伏指数
• 1.5.2 倒伏系数
• 1.5.3 倾斜角度
• 1.5.4 茎秆系数
• 1.5.5 抗折力矩
• 1.5.6 其它的评价指标
• 1.6 水稻倒伏的实质
• 1.7 水稻倒伏的力学研究
• 2 引言
• 3 材料与方法
• 3.1 试验材料
• 3.2 试验设计
• 3.3 测定项目及方法
• 3.4 数据处理
• 4 结果分析
• 4.1 不同生育时期抗倒性能的动态变化
• 4.2 水稻茎秆倒伏性的构成因素分析
• 4.2.1 水稻茎秆有关性状与抗倒伏相关分析
• 4.2.1.1 水稻茎秆外部形态特性与抗倒伏相关分析
• 4.2.1.2 基部茎秆内部组织结构与抗倒伏相关分析
• 4.2.2 水稻茎秆物质生产特性与抗倒伏性相关分析
• 4.2.3 水稻茎秆物理特性与抗倒伏性相关分析
• 4.2.4 与水稻抗倒伏性状有关的性状的通径分析
• 4.2.4.1 影响水稻倒伏的性状对倒伏指数的通径分析
• 4.2.4.2 影响茎秆折断弯矩因素分析
• 4.2.5 水稻抗倒伏评价方法
• 4.3 水稻茎秆抗倒性与产量构成因素间的关系
• 4.3.1 茎秆抗倒指标与产量构成因素的关系
• 4.3.2 基部茎秆的维管束与产量构成因素的关系
• 4.4 水稻品种抗倒性聚类分析
• 4.4.1 水稻品种抗倒性聚类分析
• 4.4.2 不同抗倒类型品种茎秆形态特征
• 4.4.2.1 高抗类型品种茎秆茎秆形态特征
• 4.4.2.2 普通类型品种茎秆形态特征
• 4.4.2.3 倒伏类型品种茎秆形态特征
• 4.4.3 不同抗倒类型品种茎秆形态特征的差异性
• 4.4.4 不同抗倒类型间茎秆物质生产特性差异
• 5 讨论
• 5.1 水稻倒伏敏感期
• 5.2 水稻抗倒伏构成因素
• 5.3 水稻抗倒性的品种间差异
• 5.4 抗倒伏与产量的关系
• 5.5 抗倒性综合评价
• 5.6 非株高抗倒因素对抗倒的影响及应用
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介