花后開放式增溫對水稻產量與品質的影響研究.pdf

1、全球氣候變暖引發(fā)的高溫、熱浪和干旱等氣象災害，對水稻生產造成巨大的潛在影響。研究高溫對水稻產量和品質的影響及其生理機制，對應對全球氣候變化的農藝技術研發(fā)具有重要意義。目前國際上用于研究氣候變化的增溫系統(tǒng)較多，但多以封閉式的人工氣候箱和空調加熱的溫室為主要增溫手段，且以盆栽為主，所創(chuàng)造的增溫環(huán)境與自然條件下稻田氣溫的增加存在很大的差異。2009年本實驗室從美國引進了開放式增溫（Temperature Free-air Controlled

2、 Enhancement，T-FACE）系統(tǒng)，實現(xiàn)了在大田條件下增溫處理。本試驗借助T-FACE試驗平臺，按全球氣候變暖預測的日間升高1.5℃和夜間升高3℃來設定水稻花后實時增溫處理，即常溫對照(CK)、日間增溫(HDT)、夜間增溫（HNT）和全天增溫(HDNT)四個溫度處理，以耐熱性不同的兩個秈稻品種為材料，研究了花后高溫處理對秈稻產量、品質的影響，并從葉片功能、灌漿特性、抗氧化相關酶活性和胚乳形態(tài)解剖等方面探討了高溫效應的機理，為準

3、確解析全球增溫圖景下水稻產量、稻米品質的變化趨勢及機制提供了理論依據。主要的研究結論如下:
　　 1.開放式增溫系統(tǒng)T-FACE的增溫效應T-FACE增溫系統(tǒng)，通過紅外溫度傳感器監(jiān)測溫度，反饋給控制模塊，并根據實測溫度與設定溫度的差值調整輸出功率，控制田間溫度。T-FACE增溫系統(tǒng)可在7m2范圍內使水稻抽穗至成熟期冠層溫度均勻增加，并可以設定不同增溫幅度來模擬全球氣候變化的非對稱特點。本試驗中，部分時段因受氣流影響，增溫效果達不

4、到設定值，但總體上實現(xiàn)了預期目標。系統(tǒng)設定溫度為日間1.5℃，夜間3℃，實測溫度可達日間1.36℃，夜間2.62℃。
　　 2.花后開放式增溫對葉片功能及抗氧化相關酶活性變化的影響花后開放式增溫處理后水稻SPAD值均呈下降趨勢，指標降幅表現(xiàn)為HDNT處理最大;劍葉大于倒二、三葉;熱敏感品種大于耐熱品種?；ê箝_放式增溫處理降低了水稻劍葉凈光合速率和氣孔導度，提高了劍葉夜間呼吸速率。表現(xiàn)為HDNT處理最大;花后10天最大;熱敏感品種

5、大于耐熱性品種;日間溫度升高是凈光合速率下降的主因，夜間溫度升高是夜間呼吸速率上升的主要原因?；ê箝_放式增溫處理降低了水稻葉片葉綠素含量（SPAD值），增加了水稻劍葉MDA含量，降低了SOD含量，HDNT處理的含量變化最明顯，熱敏感品種的變幅大于耐熱品種。HDNT處理受到的影響要顯著大于HDT處理和HNT處理。
　　 3.花后開放式增溫對產量及其形成過程的影響花后開始進行增溫處理對產量的影響主要表現(xiàn)在千粒重和結實率上，而有效穗數(shù)

6、和每穗粒數(shù)的影響不顯著。花后開放式增溫處理下弱勢粒灌漿活躍期的顯著縮短及灌漿中后期長時間的較低灌漿速率導致粒重減輕。結實率和千粒重的下降導致產量降低，熱敏感品種的下降幅度大于耐熱品種。HDNT處理影響最大，HNT處理次之，HDT處理影響最小。
　　 4.花后開放式增溫對品質形成及胚乳結構的影響花后開放式增溫處理降低了稻米的糙米率，精米率和整精米率，增加了稻米的堊白粒率和堊白度，不改變粒型;提高了蛋白質含量以及清蛋白、球蛋白和谷蛋

7、白的含量，降低了醇溶蛋白的含量;對直鏈淀粉含量的影響，各處理間表現(xiàn)不一致，HDT處理增加了直鏈淀粉含量，HNT處理和HDNT處理降低了直鏈淀粉的含量;對RVA的影響表現(xiàn)為，增加了峰值黏度，熱漿黏度，崩解值和起始糊化溫度，降低了最終黏度和消減值;改變了淀粉的晶體特性，增加了相對結晶度，改變峰值強度分配。HNT和HDNT增溫處理使籽粒腹部淀粉體發(fā)育變差，而HDT處理對籽粒腹部淀粉體發(fā)育的影響最小，特優(yōu)559熱敏感性較強，汕優(yōu)63則較弱。在遭

8、遇特殊氣溫（增溫后低溫）影響時，汕優(yōu)63的米質得到恢復，淀粉結構相對穩(wěn)定。
　　 綜上所述，花后開放式增溫HDNT處理對水稻葉片的葉綠素含量、凈光合速率和抗氧化呼吸酶的影響最大。花后開放式增溫處理降低了水稻的產量，主要是結實率和粒重。HDNT處理的影響幅度最大，HNT處理次之，HDT處理最小，且熱敏感品種產量的降幅高于耐熱品種?；ê箝_放式增溫處理對水稻品質的影響存在差異，使加工和外觀品質各指標下降，高溫增加了籽粒蛋白質含量，改善