水分胁迫对水稻产量和品质的影响及其生理机制研究进展

综述了水分胁迫对水稻产量和品质的影响,从激素、多胺、酶活性、光合特性和蛋白质组学等方面阐明其生理机制,并对其研究进行了展望。     

分蘖期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响

采用盆栽方法研究了分蘖期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响。结果表明：分蘖期水分胁迫对水稻分蘖数、叶面积指数(LAI)和株高都有较大的影响,影响的严重程度与水分胁迫水平相一致。处理组水稻平均分蘖数、LAI、株高分别比对照低28％、26．6％、14．4％。由于分蘖期水分胁迫抑制了水稻的生长发育,影响了水稻分蘖的发生与生长,最终导致单位面积的有效穗不足、穗粒数低而严重影响产量,处理组平均产量比对照低29．5％。     

结实期水分胁迫对两系杂交稻产量及品质的影响

以6个两系杂交水稻为材料,研究结实期水分胁迫处理(-50kPa)对水稻产量及稻米品质的影响。结果表明;大多数品种的结实率、千粒重和产量处理都显著低于对照(浅水层)。剑叶的叶绿素含量和光合速率灌浆初期处理与对照无明显差异．但灌浆中后期明显比对照下降快．且籼型两系杂交稻比粳型两系杂交稻下降更快;根系活力在灌浆初期处理高于对照,灌浆中后期下降趋势与叶绿素和光合速率一致。干物质积累量处理低于对照．而茎鞘物质输出率和转换率都高于对照．成熟期茎、鞘中可用性糖的含量明显低于对照,说明水分胁迫处理加快了植株衰老,减少了抽穗后干物质积累,但促进了茎鞘储藏非结构性碳水化合物的输出。水分胁迫处理对稻米品质的影响表现为对出糙率、长宽比、糊化温度、直链淀粉和蛋白质含量无显著影响．精米率和整精米率表现因品种而异,垩白米率、垩白度和胶稠度均高于对照。     

不同时期土壤水分胁迫对水稻产量及食味品质影响的研究

采用盆栽试验,以沈农265为试材,在分蘖期、穗分化期、抽穗后1-15 d、抽穗后15-30 d、抽穗后30-45 d分别进行土壤水势为-35--40 kPa的水分胁迫处理。结果表明,各生育时期水分胁迫使经济产量普遍降低,其顺序为穗分化期<分蘖期<抽穗后1-15d<抽穗后15-30 d<对照<抽穗后30-45 d。穗分化期主要是降低了总颖花数,分蘖期主要是降低了有效穗数,而抽穗后1-15d主要是降低了结实率和千粒重。在粒形上,水分胁迫使粒厚变小,而对长、宽及长宽比影响无明显规律。在垩白性状上,各生育时期水分胁迫使稻米的垩白粒率、垩白大小和垩白度增加,但抽穗后1-15 d受影响最明显,增加最大,这一时期是垩白性状形成的关键时期。各时期水分胁迫均使蛋白质和脂肪含量增加,增加幅度分别为7.69%-9.89%和1.44%-8.91%,使直链淀粉含量降低,降低幅度为-11.63%-0。总体上,水分胁迫使稻米的食味值升高,整精米率下降。此外,水分胁迫使抽穗前各时期叶绿素含量升高,使抽穗后的灌浆结实期叶绿素含量降低。     

拔节孕穗期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响

试验研究了拔节孕穗期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响。结果表明：拔节孕穗期水分胁迫对水稻有效穗、叶面积指数和株高都有较大的影响，影响的严重程度与水分胁迫水平一致，水分胁迫处理有效穗平均比对照低26．7％。由于拔节孕穗期水分胁迫抑制了水稻的生长发育，影响了水稻分蘖穗的形成，最终导致单位面积有效穗不足、穗粒数少、千粒重低而严重影响水稻经济产量水分胁迫。处理平均产量比对照低63．8％，水份胁迫处理平均生物产量比对照低25．9％，水分胁迫处理平均茎、叶重比对照高8．3％。     

开花期水分胁迫对水稻产量构成及产量的影响

采用盆栽人工控制水分方法,研究了开花期水分胁迫对水稻生长发育及产量的影响。结果表明:土壤湿润处理(H1)水稻千粒重27.1 g,比对照重12.9%,差异极显著(P<0.01),处理H1每盆产量152.1 g,高于对照(146.6 g),但差异不显著;中度水分胁迫处理(H2)每盆产量124.4 g和重度水分胁迫处理(H3)每盆产量118.6 g均低于对照,差异极显著(P<0.01)。水稻开花期保持土壤湿润有利于籽粒增重,提高产量又节约水资源。     

苗期水分胁迫对花生产量、品质和水分利用效率的影响

采用防雨池栽的方法,在花生苗期造成不同程度的水分胁迫,然后再正常供水,研究苗期水分胁迫对花生     

不同水分管理方式对水稻生长、产量及品质的影响

为探讨提高水稻产量和稻米品质的水分管理方式,通过盆栽试验,以中优849为材料,研究了常规淹水灌溉、干湿交替灌溉和湿润灌溉3种水分管理方式对水稻分蘖动态、生长、产量、产量构成和稻米外观品质的影响。结果表明,与常规淹水灌溉处理相比,干湿交替灌溉能促进分蘖,分蘖发生早,对株高无明显影响,而湿润灌溉不仅造成前期茎蘖增长慢,茎蘖数下降,而且还会影响地上部干物质积累。干湿交替灌溉能增加有效穗数和结实率,使产量提高12.63%,而湿润灌溉的结实率较低,产量降低8.71%。不同水分管理对穗长、千粒质量影响不大。干湿交替灌溉下稻米的精米率和整精米率均高于常规淹水和湿润灌溉,但垩白率和垩白度低于常规淹水和湿润灌溉。在水稻生产中以干湿交替灌溉取代常规淹水灌溉不仅可促进水稻生长、提高产量,而且还可以改善稻米品质。     

不同生育时期追施有机肥对有机水稻产量及品质的影响

以稻花香2号为试验材料,基肥采用隔年腐熟的农家肥,追肥使用石家庄希望肥业科技有限公司生产的商品有机肥。在常规施肥(翻地前施有机肥15 000 kg/hm~2)的基础上,分别在分蘖初期(6月8日)、分蘖高峰期(6月23日)、孕穗期(7月8日)、齐穗期(8月5日)追施1875 kg/hm~2商品有机肥。试验结果表明:分蘖高峰期~齐穗期追施有机肥,可以增加产量4.33%~12.17%。分蘖高峰期追肥单穴平均穗数比对照增加12.00%;分蘖高峰期和孕穗期追肥穗粒数比对照增加17.00%、19.00%;孕穗期和齐穗期追肥饱满粒率比对照提高2.60%、6.53%。各生育时期追施有机肥的作用表现为:分蘖高峰期追肥可以提高有效分蘖数量;分蘖高峰期和孕穗期追肥可以提高每穗平均粒数;孕穗期和齐穗期追肥可以提高混合千粒重和饱满粒率。各生育阶段追施有机肥对稻米品质无明显的不良影响,并且还有助于提高精米率、整精米率,并随着施肥期的后延,垩白粒率也有所降低。     

杂交水稻组合在不同生育时期对水分胁迫的响应及聚类分析

以50个两系(三系)杂交水稻组合为供试材料,以旱稻1255和旱稻297为对照材料,分别在发芽期用20%的聚乙二醇6000(PEG6000,-0.49MPa水势)模拟水分胁迫,在4叶期进行干旱和复水处理,在抽穗期田间晒田条件下无损测定叶片的最大光化学效率(Fv/Fm),平行测定超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)3种抗氧化酶活性,并在收获后考察其结实率。结果表明:不同水稻材料在不同生育期耐旱性表现不相同,通过聚类分析,结合发芽率、抽穗期田间晒田条件下Fv/Fm值以及后期结实率的联合筛选,将水稻耐旱表现型分为3类,即耐旱型、干旱敏感型以及中等耐旱型;不同耐旱类型在不同生育时期的筛选指标的平均值也不同;在抽穗期晒田条件下,叶片的Fv/Fm值与芽期发芽率、SOD活性有极显著的相关(相关系数分别为-0.382**和0.349**),可见抽穗期晒田条件下叶片的Fv/Fm值可作为田间栽培条件下水稻水分胁迫无损筛选指标。     

不同生育期干旱胁迫对双季稻产量及水分利用效率的影响

通过盆栽试验,研究了不同生育期干旱对双季稻产量及其水分利用效率的影响,结果表明:所有干旱处理的产量均低于CK,各生育阶段的双季稻产量均随着土壤干旱的加剧而下降严重,而蒸发蒸腾量反之。双季超级稻产量和水分利用效率受干旱影响敏感程度排序表现出相同的变化趋势,早稻:拔节孕穗期有效分蘖期抽穗开花期无效分蘖期乳熟期,晚稻:拔节孕穗期抽穗开花期有效分蘖期乳熟期无效分蘖期。     

不同生育期干旱胁迫对双季稻产量及水分利用效率的影响

通过盆栽试验,研究了不同生育期干旱对双季稻产量及其水分利用效率的影响,结果表明:所有干旱处理的产量均低于CK,各生育阶段的双季稻产量均随着土壤干旱的加剧而下降严重,而蒸发蒸腾量反之。双季超级稻产量和水分利用效率受干旱影响敏感程度排序表现出相同的变化趋势,早稻:拔节孕穗期>有效分蘖期>抽穗开花期>无效分蘖期>乳熟期,晚稻:拔节孕穗期>抽穗开花期>有效分蘖期>乳熟期>无效分蘖期。     

玉米不同时期水分胁迫对产量和光合生理的影响

研究结果表明,玉米在拔节期、子粒灌浆期中度、重度水分胁迫影响叶片的生长发育,对玉米的光合生理产生一定的影响。各水分胁迫处理复水后,存在明显的光合补偿现象。玉米在拔节期和子粒灌浆期中度以上水分胁迫处理,减产率在14.6%～24%之间。     

不同生育期水分胁迫对水稻根系活力、叶片水势和保护酶活性的影响

以丰华占为研究材料,通过盆栽试验,在水稻生长的不同生育时期分别进行水分胁迫处理,研究其对水稻根系活力、叶片水势和保护酶活性的影响.结果表明,不同生育期干旱胁迫后叶片水势均显著下降,解除干旱后回复到对照水平;分蘖期、穗分化期、抽穗期、结实期干旱处理后根系活力分别比对照上升 181.38%、27.32%、94.86%和 93.47%,其中穗分化期、抽穗期干旱处理在解除干旱后均仍然显著高于对照.不同生育期干旱胁迫均造成叶片和根系的超氧化物歧化酶(SOD)活性显著提高,其中抽穗期控水后SOD活性提高幅度最大,叶片和根部SOD活性分别比对照提高44.30%和105.18%,且解除干旱后仍然高于对照.根系和叶片的过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性在不同生育期干旱处理后均显著上升,解除干旱后可回复到与对照接近的水平.研究还表明,无论干旱与否,叶片的SOD、POD和CAT活性均远远高于根部.     

紫云英不同时期翻耕氮素含量的变化及对后作水稻产量的影响

于2009～2010年利用田间小区试验研究了紫云英盛花后不同时期翻耕的干物质量和植株含氮量关系,及比较不同时期翻耕对稻田土壤肥力和水稻产量的影响。结果表明:从盛花期至结荚成熟期紫云英氮素含量逐渐降低,盛花期后鲜产量也逐渐降低,而对应单位面积干物重在盛花期后则呈现上升趋势。采用盛花期翻耕是理想选择,对土壤培肥效果最好,可实现后作水稻优质高产;采用结荚成熟期翻耕,氮素虽比盛花期还田有一定损失,但与单季稻茬口衔接,可减少翻耕成本、节省播种种子及用工成本,同时也能提高稻田有机质含量,实现增产增效。     

不同生育时期低温胁迫对水稻保护酶的影响

通过吉林省内外优质水稻品种为材料,分别在苗期、分蘖期、减数分裂期、灌浆成熟期进行低 温胁迫处理,并进行其生理特性研究。结果表明,低温胁迫下水稻的CAT、POD、SOD 酶活性均有所 增高,其中部分品种的SOD 酶活性整体较强,在各个时期均有所增幅,而CAT 和POD 酶活性在不同 时期存在品种差异,且分蘖期大部分品种的三种保护酶均有明显提升。本试验材料中,不同时期低温 胁迫下,通系935、龙稻18、吉粳816、绥粳14、延粳22、通35 的整体酶活性在各个时期表现优异,优于 其余品种。     

不同生育时期干旱胁迫对花生抗旱指标值及产量的影响

在防雨棚池栽条件下,通过人工控水的方法,研究了不同生育期干旱胁迫对花生抗旱指标值及产量的影响。结果表明:不同生育时期干旱胁迫均导致花生荚果产量降低。其中花针期干旱荚果产量降低的幅度最大,比对照降低了27.52%,其次是结荚期干旱,比对照降低了25.55%,再是饱果成熟期干旱比对照降低了14.92%,苗期干旱降低荚果产量的幅度最小,比对照降低了9.79%。通过敏感系数对花生不同生育时期干旱的敏感性进行评价表明花针期对干旱胁迫最敏感,其次为结荚期和饱果成熟期,苗期对干旱最不敏感。     

不同生育时期浇水对小麦生长发育和产量的影响

探索不同生育时期浇水对小麦生长发育和产量的影响,为预防豫南地区小麦湿害、渍害提供科学依据。在大田条件下,以瑞星1号为材料,采取人工连续浇水创造过湿条件,研究在冬前、越冬期、返青期、孕穗期、灌浆中期、灌浆后期至成熟期浇水对小麦生长发育、群体动态和产量的影响。结果表明:不同生育时期浇水对小麦生长发育的影响不同。冬前、返青期浇水,小麦叶龄、分蘖及次生根的数目减少;冬前、返青期、孕穗期、灌浆中期和灌浆后期浇水,单位面积干物质量较对照分别降低11.2%、7.3%、14.7%、22.0%和13.4%;各处理的群体总茎数在起身期达到高峰,随后总茎数下降,孕穗至成熟期群体总茎数基本稳定。冬前浇水,小麦最高群体总茎数较对照低12.2%,差异显著。返青期浇水,小麦最高群体总茎数较对照高14.7%,差异显著。越冬期、孕穗期、灌浆中期和灌浆后期浇水,小麦群体最高总茎数较对照差异不显著,返青期浇水成穗率最低。冬前、返青期、孕穗期、灌浆中期和灌浆后期浇水,产量分别比对照低8.1%、3.3%、10.9%、8.6%和9.0%,差异显著。越冬期浇水,产量和未浇水对照差异不显著。