花后開放式增溫對(duì)水稻產(chǎn)量與品質(zhì)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(zāi)害，對(duì)水稻生產(chǎn)造成巨大的潛在影響。研究高溫對(duì)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響及其生理機(jī)制，對(duì)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的農(nóng)藝技術(shù)研發(fā)具有重要意義。目前國(guó)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(diào)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(shí)驗(yàn)室從美國(guó)引進(jìn)了開放式增溫（Temperature Free-air Controlled

2、 Enhancement，T-FACE）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在大田條件下增溫處理。本試驗(yàn)借助T-FACE試驗(yàn)平臺(tái)，按全球氣候變暖預(yù)測(cè)的日間升高1.5℃和夜間升高3℃來設(shè)定水稻花后實(shí)時(shí)增溫處理，即常溫對(duì)照(CK)、日間增溫(HDT)、夜間增溫（HNT）和全天增溫(HDNT)四個(gè)溫度處理，以耐熱性不同的兩個(gè)秈稻品種為材料，研究了花后高溫處理對(duì)秈稻產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，并從葉片功能、灌漿特性、抗氧化相關(guān)酶活性和胚乳形態(tài)解剖等方面探討了高溫效應(yīng)的機(jī)理，為準(zhǔn)

3、確解析全球增溫圖景下水稻產(chǎn)量、稻米品質(zhì)的變化趨勢(shì)及機(jī)制提供了理論依據(jù)。主要的研究結(jié)論如下:
　　 1.開放式增溫系統(tǒng)T-FACE的增溫效應(yīng)T-FACE增溫系統(tǒng)，通過紅外溫度傳感器監(jiān)測(cè)溫度，反饋給控制模塊，并根據(jù)實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度的差值調(diào)整輸出功率，控制田間溫度。T-FACE增溫系統(tǒng)可在7m2范圍內(nèi)使水稻抽穗至成熟期冠層溫度均勻增加，并可以設(shè)定不同增溫幅度來模擬全球氣候變化的非對(duì)稱特點(diǎn)。本試驗(yàn)中，部分時(shí)段因受氣流影響，增溫效果達(dá)不

4、到設(shè)定值，但總體上實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。系統(tǒng)設(shè)定溫度為日間1.5℃，夜間3℃，實(shí)測(cè)溫度可達(dá)日間1.36℃，夜間2.62℃。
　　 2.花后開放式增溫對(duì)葉片功能及抗氧化相關(guān)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(shì)，指標(biāo)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(dǎo)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(duì)產(chǎn)量及其形成過程的影響花后開始進(jìn)行增溫處理對(duì)產(chǎn)量的影響主要表現(xiàn)在千粒重和結(jié)實(shí)率上，而有效穗數(shù)

6、和每穗粒數(shù)的影響不顯著?；ê箝_放式增溫處理下弱勢(shì)粒灌漿活躍期的顯著縮短及灌漿中后期長(zhǎng)時(shí)間的較低灌漿速率導(dǎo)致粒重減輕。結(jié)實(shí)率和千粒重的下降導(dǎo)致產(chǎn)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(duì)品質(zhì)形成及胚乳結(jié)構(gòu)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(zhì)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(duì)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(duì)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(duì)結(jié)晶度，改變峰值強(qiáng)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(duì)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(qiáng)，汕優(yōu)63則較弱。在遭

8、遇特殊氣溫（增溫后低溫）影響時(shí)，汕優(yōu)63的米質(zhì)得到恢復(fù)，淀粉結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。
　　 綜上所述，花后開放式增溫HDNT處理對(duì)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?；ê箝_放式增溫處理降低了水稻的產(chǎn)量，主要是結(jié)實(shí)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(chǎn)量的降幅高于耐熱品種?；ê箝_放式增溫處理對(duì)水稻品質(zhì)的影響存在差異，使加工和外觀品質(zhì)各指標(biāo)下降，高溫增加了籽粒蛋白質(zhì)含量，改善