花后开放式增温对水稻产量和品质的影响

【作者】 窦志； 唐设； 刘霞； 李刚华； 刘正辉； 丁承强； 王绍华； 丁艳锋；

【机构】 南京农业大学农学院/农业部作物生理生态与生产管理重点实验室；

【摘要】 【研究背景】全球气候以变暖为主要特征,且存在明显的昼夜非对称性,即夜间升温幅度大于白天。水稻是我国重要的粮食作物,灌浆期是水稻产量和品质形成的关键时期,大量研究表明灌浆期温度升高会导致产量下降、品质变劣。然而前人的研究主要是在人工控温的封闭或半封闭环境中进行,湿度、风速、CO2浓度等气象条件与大田实际条件不符,增温幅度过高,且研究多集中在日均温上升对水稻灌浆的影响,未能反映气候变暖的非对称性特点,获得的结果能否在大田条件下重演尚待验证。本研究以江苏地区主栽粳稻品种为试验材料,利用红外增温系统于水稻灌浆期进行大田开放式增温,旨在明确花后升温对粳稻产量和品质的影响,为评估未来气候变暖对长江下游水稻生产的影响提供理论依据;【材料与方法】2012年以武运粳24号和宁粳5号、2013年以武运粳24号和宁粳3号为试验材料,于水稻抽穗期至成熟期采用红外增温技术进行昼夜不间断增温,记录处理期间水稻冠层温度数据,灌浆期连续取样测算强弱势粒灌浆参数,成熟期取样测定产量及其构成因素和品质(外观品质、加工品质、蒸煮食味品质)。2013年于处理后7d、14d、33d测定剑叶净光合速率,于处理后27d测定剑叶叶绿素荧光参数;【结果与分析】2012年和2013年水稻冠层温度增幅为2.7℃(白天1.5℃/夜间3.9℃)和2.0℃(白天1.6℃/夜间2.5℃),实际增温效果客观反映了全球气候变暖的非对称性趋势,同时增温效果稳定性易受风和降雨的影响。2012年试验结果显示增温条件下武运粳24号产量增加4.9%,宁粳5号产量下降4.8%;2013年武运粳24号和宁粳3号在增温条件下产量分别下降5.8%和3.4%。2012年,武运粳24号千粒重增加4.8%,宁粳5号千粒重降低6.8%,;2013年,武运粳24号和宁粳3号千粒重分别下降3.4%和2.5%。两年试验结果显示不同品种对增温响应表现出差异性且千粒重变化是导致产量变化的主要原因。增温处理对水稻单位面积穗数、穗粒数和结实率影响不明显。增温条件下各品种强弱势粒的平均灌浆速率和最大灌浆速率增加,到达最大灌浆速率的时间和活跃灌浆期缩短,灌浆过快导致胚乳充实不良垩白大量发生,同时强势粒粒重显著下降,弱势粒粒重略有提高,在一定程度上弥补了产量的损失;增温对水稻剑叶的Pn、Fv/Fm、Y(Ⅱ)的影响有限,光合机构并未遭到明显破坏。增温处理下垩白率、垩白度、支/直比呈显著增加趋势,糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量、消减值呈显著下降趋势;【结论】花后小幅增温降低了水稻产量,但与前人研究结果相比,下降幅度较小,且表现出不同年份和不同品种间的差异性,千粒重降低是产量降低的主要原因,小幅增温仍导致外观品质和加工品质明显变劣,但改善了稻米的蒸煮食味品质。更多还原