湖南农业大学
博士学位论文
水稻冠层的生态生理特性
及其影响因素研究
唐启源
二OO五年十一月
分类号密级
U D C 单位代码
湖南农业大学
博士学位论文
水稻冠层的生态生理特性及其影响因素研究
Canopy Eco-Physiological Properties and the
Influence Factors in Irrigated Rice
研究生姓名：唐启源
指导教师：邹应斌研究员
彭少兵教授
Roland J Buresh 教授
学科专业：作物栽培学与耕作学
研究方向：作物生长模拟与调控
提交论文日期 2005年11月8日论文答辩日期 2005年12月12日答辩委员会主席官春云院士论文评阅人杨建昌，杨文钰，刘向东，
唐湘如，袁继超
学位授予日期 2005年月日
二OO五年十一月
独创性声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得湖南农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
研究生签名：唐启源时间： 2005年12月 15日
关于论文使用授权的说明
本人完全了解湖南农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意湖南农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。
(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)
研究生签名：唐启源时间： 2005年 12月15 日
导师签名：邹应斌时间： 2005年12月 15日
谨以此文纪念恩师向远鸿教授！
水稻冠层的生态生理特性及其影响因素研究
研究生姓名：唐启源
指导老师：邹应斌研究员
彭少兵博士
Roland J Buresh博士
（摘要）
冠层既是水稻产量源库交汇之处，又是水稻冠层病虫害滋生之所，系统了解水稻冠层的生态生理特性，对于建立水稻健康冠层、实现健康栽培，促进水稻持续高产和减轻对环境的污染具有重要意义。本项研究在2003年预备试验的基础上，于2004年旱季和雨季在菲律宾国际水稻所的大田条件下进行。采用田间群体培育，小气候连续观测和纹枯病人工接种试验，系统地研究了品种和氮肥用量对水稻生长发育的影响，水稻群体冠层结构、冠层小气候、冠层纹枯病病情、稻谷产量、产量损失相互之间的关系，提出了健康群体的概念及其指标。主要的研究结果如下：
（1）以品种和施氮量构建不同群体，采用田间试验条件下分期取样，研究了冠层性状值在群体之间的差异。表明株高、分蘖、叶面积指数（LAI）、地上部冠层干重（TDW）、生长速率（CGR）等在品种间、氮（N）肥用量间存在显著差异。施N量越高，所构成的群体越大，其株高、分蘖数、LAI、TDW越大。杂交组合的株高、LAI显著高于常规品种，但分蘖数低于常规品种，使TDW在品种类型上的差异较小。产量与LAI、株高、茎蘖数、TDW、CGR等冠层性状值极显著正相关，且均呈二次曲线关系。在开花期达到最大产量的最适LAI为5.1，最适TDW为1170g/m2，旱季与雨季之间高度一致；但最适株高和最适CGR 在旱季和雨季之间差异较大。各冠层性状值受季别影响。雨季提高了未施N处理的性状值，降低了高N处理的性状值，使群体之间的差异雨季小于旱季。
（2）以微型温湿度自动记录仪HOBO Datalogger记录和冠层取样测定相结合，研究了水稻冠层内的温度和相对湿度变化，发现：a. 水稻冠层内的温、湿
度受冠外大气的影响，但昼夜变化趋势与冠外大气一致。温度在夜间（19：00—7：00）低而稳定，白天（7：00—19：00）高且变化幅度大，至13：30左右达最高值。冠内最高温度与冠外大气最高温度之间呈显著线性相关关系，群体越大，冠层的升温越小。在旱季，冠外大气每升高1℃，使N1(0 ㎏.hm-2N）、N2（75㎏.hm-2N）、N3（135㎏.hm-2N）、N4（215㎏.hm-2N）群体的冠内温度分别升高1.1℃、0.93~0.95℃、0.65~0.67℃、0.64~0.52℃。冠层相对湿度在夜间高而稳定（达90~100%），白天小且变幅大，至13：30左右达最低值。但冠内最低相对湿度与冠外大气之间没有线性相关关系。b. 水稻冠层内温度、湿度的昼夜变化幅度受群体大小的明显影响，处理组合间温度变化的差异，主要表现为昼温的差异，以日最高温度的变异最大，处理间可达3~6℃。冠内昼温在处理之间的变化规律表现为：随施N量的增加昼温依次降低，品种间、季别间表现一致。冠内气温可能低于冠外气温，尤其在高N大群体（N3、N4）条件下，也可能高于冠外气温，如旱季的低N（N1、N2）小群体。处理组合间冠层内相对湿度变化的差异，主要表现为昼湿的差异，以日最低相对湿度的差异最大，处理之间相差可达25%。冠内昼湿在处理之间的变化规律表现为：随施N量增加昼湿依次增大，与群体大小相对应；冠内日相对湿度总是大于冠外大气。c. 冠内温、湿度大小受季别和生长时期的影响。处理之间的差异，以旱季大于雨季。从最高分蘖期至蜡熟期，处理之间以在最高分蘖期差异最小，开花期前后差异最大。d.水稻株高、茎数、LAI与冠层内日最高温度显著负相关，与冠层内日最低相对湿度显著正相关，但雨季显著性程度低于旱季。在旱季，冠层昼温、冠层昼湿与LAI和茎蘖数的多元线性回归关系极显著，开花期单位LAI的冠层降温效应为0.87℃，增湿效应为2.5%。
（3）以Sunscan冠层分析系统和冠层定期取样测定相结合，研究了冠层透光率在不同群体间的差异，结果表明，透光率随N肥施用量增加而显著降低，在旱季开花期，未施N空白处理冠层的透光率可达60%以上，而高氮N4处理仅为10%左右。冠层透光率以旱季明显大于雨季。水稻株高、茎数、LAI与冠层透光率负相关。冠层透光率在旱季与冠层茎蘖数、株高，在雨季与LAI、茎蘖数分别存在极显著多元回归关系。
（4）对纹枯病感染株率（Inc）、病斑相对高度（RLH）、发病指数（SHBI）、
叶片病斑面积SL、叶鞘病斑面积SS等病情指数的比较分析表明，SL和本研究建立的 SHBI是衡量水稻纹枯病发病病情的较好指标，通常情况下以SHBI评价水稻纹枯病发病情况，可以达到快速、准确和客观的要求。
（5）以人工接种方式鉴定了各群体冠层对水稻纹枯病的感病情况,表明：a. 水稻纹枯病病情仅在品种间而非品种类型间存在显著差异，本试验以PSBRc52和PSBRc72H的病情指数较低， IR75217H和IR72发病最重。b. 病情指数SHBI 随施N量增加极显著增加，水稻群体越大，纹枯病发病越重。病情指数SHBI、SL与群体植冠结构性状LAI、茎数TN、株高PH极显著正相关，并存在极显著的多元相关和多元回归关系，齐穗开花期（ FL）群体LAI每增加1，SHBI将提高约3%；TN每增加100株/㎡，SHBI将提高2.4-6.7%。 c. 叶片含N 量与SHB、SL极显著相关，但与莖鞘病斑面积SS相关不显著，即N素主要影响到水稻纹枯病发生流行的叶传阶段（leafborne phase），而对第一阶段（soilborne phase）影响不大。d. 水稻冠层叶片相交频率LCF与齐穗期纹枯病病情指数极显著正相关，幼穗分化始期（PI）或开花期（FL）单株每增加10个交点，将使FL期的SHBI提高4%，病斑相对高度RLH提高3%。e.冠层低温、高湿和弱光强有利于纹枯病的病情发展，各纹枯病病情指标与冠层内昼温、透光率呈极显著负相关，与昼湿大小呈极显著正相关，并存在极显著的多元回归关系。在开花期（FL），冠层昼湿每增加10%，发病指数SHBI将提高3.6%；群体透光率每减少10%，冠层昼温每降低1℃，开花期SHBI将分别提高1.5%和2.4%。f. 对水稻群体植冠性状、冠层小气候指标和植株营养状况指标的综合分析表明，对于纹枯病病情，发病前期以植冠性状直接影响较大，以后转向受冠层小气候性状的较大影响。
（6）水稻健康冠层的目标应是丰产低险，节约资源和环境保护。同时水稻健康冠层应同时包括一个健康的植冠层和一个健康的气冠层。水稻健康冠层的指标除了与高产群体质量有关的LAI、粒叶比等以外，冠层结构指数(CSI)、群体综合指数(CI)、冠高比、气冠波动指数和周期性均值与冠层健康程度密切有关。
关键词：水稻，作物生产，群体结构，微气候，健康冠层，纹枯病
Studies of canopy eco-physiological properties and the influence factors in irrigated rice
TANG Qiyuan
Supervised by Prof. ZOU Yingbin 1, Dr. PENG Shaobing 2,
and Dr. BURESH J Roland 2
(1Institute of rice science, Hunan Agricultural University, Changsha, 410128; 2Crop, Soil and Water Sciences Division, International Rice Research Institute, Metro Manila, Philippines, DAPO Box 7777)
Abstract
Canopy is the location where yield formation takes place and the main target that diseases and insects attack. The characteristics of rice canopy affect disease susceptibility directly and indirectly by changing microclimate inside the canopy. Understanding the eco-physiological properties of rice canopy is a prerequisite for achieving a healthy canopy that leads to maximum grain yield and minimum disease infestation. The crop management strategies that are guided by healthy canopy concept will be crucial for sustaining high grain yield and minimizing the negative impact of rice production on the environment. Field experiments were conducted in 2004 dry season (DS) and wet season (WS) at IRRI farm in Philippines, on the basis of a preliminary experiment conducted in 2003 WS. The objectives were: (1) to determine the differences in canopy characteristics, microclimate inside canopy and sheath blight infestation among the canopies of different rice varieties with different fertilizer nitrogen (N) rates; (2) to investigate the relationship among rice canopy characteristics, microclimate inside canopy and disease infestation; (3) to determine the effect of canopy characteristics, microclimate inside canopy and disease infestation on rice grain yield; and (4) to explore the indexes for quantifying rice healthy canopy that will eventually lead to the development of healthy-canopy crop management strategy. The main results of the study are listed below:
1. Rice canopy characteristics of four varieties grown at four N levels in the field were studied by plant sampling at different growth stages. The results showed significant differences in plant height (PH), tiller number (TN), leaf area index(LAI), aboveground total dry weight(TDW), and crop growth rate(CGR) among varieties and N treatments. Higher N gave a larger canopy with higher PH, TN, LAI and TDW. Hybrid varieties showed significantly higher PH and LAI,and lower TN compared to the conventional varieties. There were significant conic correlations between grain yield and LAI, PH, TN, TDW, and CGR. The optimum LAI and TDW for highest yield were 5.1 and 1170 g m-2, respectively, and were highly consistent in DS and WS. Almost all the canopy parameters under zero N application and under highest N treatment were respectively enhanced and reduced in WS, caused smaller differences in canopy size among N treatments than that in DS.
2. The changes in temperature (T) and relative humidity (RH) within the canopy were recorded by HOBO dataloggers. The following results were obtained: (1) T and RH within canopy were affected by the T and RH above the canopy, canopy size, growing season and growth stage. (2) T and RH within canopy, which showed a trend similar as that above the canopy, were stable, respectively lower and higher at night (19:00-07:00), and unstable, respectively higher and lower at daytime (07:00-19:00). The daily extreme T and RH within canopy occurred at about 13:30. (3) Differences in T and RH among different treatments were mainly caused by day T and day RH, and were greater in DS and at FL stage. The daily maximum T (Tmax) and the daily minimum RH (RHmin) varied most among the treatments. The day T and day RH within canopy decreased and increased respectively as N level increased. (4) PH, TN, LAI showed significant negative correlations with Tmax and positive correlations with RHmin.
3. Canopy light transmission rate (LTR) of different treatments was studied with sunscan canopy analysis system and by plant sampling at different stages. LTR was significantly reduced as N rate increased and it was greater in DS than in WS. There were significant negative correlations between LTR and PH, TN, and LAI. LTR was affected by TN and PH in DS and by LAI and TN in WS.
4. Sheath blight index (SHBI) was established as a simple, quick, accurate, and objective method for disease assessment in the study. SHBI showed distinctly significant correlations with lesion area percentage on leaf (SL), relative lesion height (RLH) and yield loss.
5. The degree of sheath blight disease caused by artificial inoculation with Rhizoctonia solani were assessed with the following results: (1) there was significant difference in SHBI among varieties, but none among varietal types. (2) SHBI increased with higher N level and had significant linear correlations and multiple regressions with LAI, TN, and PH. (3) N mainly affected the leafborn phase of the disease epidemics since leaf N contents showed significant correlation with SL, but not with lesion area percentage on sheath (SS). (4) Leaf contact frequency (LCF) showed significant correlation with SHBI. (5) SHBI had significant negative relationships with day T and LTR and positive relationship with day RH. There were multiple regressions between the disease indexes and the microclimate parameters inside canopy. (6) Comprehensive analysis of canopy characteristics, microclimate insider canopy and plant nutrition status showed that the disease indexes were greatly and directly affected by the canopy characteristics during the early stages after inoculation and by the microclimate insider canopy during the later stages.
6. The ultimate goals of healthy-canopy crop management are to maximize grain yield and resource use efficiency, and minimize the negative impact of rice production on the environment. A healthy rice canopy should have optimum LAI and source-sink ratio that are required for maximum grain yield. Other indexes such as canopy structure index (CSI), canopy comprehensive index (CI), ratio of canopy height to plant height, air surge index, and recurrent mean value are also useful for quantifying healthy rice canopy.
Keywords: Canopy characteristics, Crop management, Healthy canopy,
Microclimate, Rice, and Sheath blight.
目录
前言 (1)
1水稻群体的冠层结构特性 (1)
1.1 水稻群体植冠结构特性及其对产量的影响 (2)
1.2 氮肥对水稻群体植冠结构的影响 (2)
1.3 水稻群体的冠层结构指标 (2)
2 水稻冠层的小气候特性 (3)
2.1 作物冠层小气候及其影响因素 (3)
2.2 水稻冠层小气候与冠外生态因子的关系 (3)
2.3 水稻冠层小气候与栽培因子的关系 (4)
2.4 水稻冠层与田间小气候对产量的影响 (4)
3 水稻纹枯病及其与冠层特性的关系 (5)
3.1 水稻纹枯病发生流行及其与产量的关系 (5)
3.2 纹枯病与田间小气候 (6)
3.3 纹枯病与水稻栽培 (6)
3.4 纹枯病与水稻冠层特性的关系 (7)
4 本研究的总体思路和方案 (7)
4.1 目的与意义 (7)
4.2 总体研究思路 (7)
4.3 主要研究内容 (8)
第一章品种与氮肥对水稻群体冠层性状和产量的影响 (9)
1 材料和方法 (9)
2 试验结果 (11)
2.1 水稻分蘖和成穗 (11)
2.2水稻的干物质生产与生长速率 (11)
2.3 比叶重与LAI (13)
2.4 株高 (17)
2.5 水稻产量构成和稻谷产量 (17)
2.6水稻冠层性状和产量的关系 (17)
第二章水稻冠层小气候及其与群体植冠结构的关系 (25)
1 材料和方法 (25)
2 试验结果 (26)
2.1不同处理组合的水稻冠层结构 (26)
2.2冠层温度的昼夜变化 (26)
2.3 冠层相对湿度的昼夜变化 (27)
2.4 冠层透光率在处理组合间的差异 (32)
2.5 不同时期冠层内温度、湿度和关照的变化 (32)
2.6冠层内温度、湿度与冠层外大气温度、湿度的关系 (32)
2.7 群体结构对冠层小气候的影响 (34)
3 讨论 (38)
第三章水稻纹枯病的发生及其与植冠结构和冠层小气候的关系 (40)
1 材料和方法 (40)
2 试验结果 (42)
2.1 水稻纹枯病病情指数间的相关及与产量损失的关系 (42)
2.2 水稻纹枯病的发展动态及其在处理组合间的差异 (43)
2.3水稻纹枯病病情指数与群体植冠结构性状的关系 (43)
2.4植株含氮量与水稻纹枯病的关系 (44)
2.5 冠层小气候对水稻纹枯病病情指数的影响 (47)
2.6 LCF对纹枯病病情指数的影响 (48)
2.7 水稻纹枯病病情指数与冠层各影响因素的通径分析 (48)
3讨论 (49)
第四章水稻健康冠层及其指标的探讨 (52)
1 水稻健康冠层的概念 (52)
1.1健康冠层的目标 (52)
1.2 健康冠层的内涵 (52)
2 水稻健康冠层的指标分析 (53)
2.1 冠层结构指数CSI (53)
2.2 冠层综合指数CI (54)
2.3冠高比CPR (56)
2.4 气冠波动指数 B 和周期性均值A (56)
第五章结论与创新点 (59)
1 主要结论 (59)
1.1水稻群体植冠性状及其与产量的关系 (59)
1.2水稻冠层小气候及其影响因素 (59)
1.3水稻纹枯病及其与水稻冠层结构和小气候的关系 (60)
1.4水稻健康冠层 (60)
2 创新点 (61)
2.1研究手段与方法有创新 (61)
2.2明确了水稻冠层内小气候的特点与影响因素 (61)
2.3明确了水稻纹枯病与植冠和冠层小气候的关系 (61)
2.4研究发展了水稻纹枯病的评价指标 (61)
2.5发现了水稻冠层性状的一些特点 (62)
2.6提出了水稻健康冠层的概念及其相关指标 (62)
参考文献 (63)
缩写符号列表 (71)
致谢 (73)
附录1：作者简历 (75)
附录2：作者在读博士期间发表的论著目录 (76)
附录3：作者在读博士期间获得的科研成果目录 (78)
前言
水稻(Oryza sativa L.)是世界重要的粮食作物，占全球谷类作物种植面积的1/3【1】，为人类提供40%的热能【2】。据估计，到2025年全球水稻产量必须达到800Tg才能满足人口增长的需要，这一预测值比1995年全世界水稻产量高226Tg 【3】。水稻的主要产区在亚洲，其稻谷产量占世界总产量的90%【4，5】。由于世界其他地区大多数稻田受到干旱、洪水和土地贫瘠等诸多因素的制约，因此，在现有基础上稻谷产量的增加，主要依靠亚洲灌溉稻田产量的提高【6】。然而，随着现代工业化的进程，耕地面积在逐年减少，为世界人口增长提供食物安全保障的主要途径是提高水稻的单产。因此，亚洲产稻国的单产水平在未来的30年应由现在的5t hm-2提高到8.5t hm-2，而水稻的产量潜力应由现在的10t hm-2提高到15t hm-2。要实现这一目标，必须实现水稻育种上新的突破如新株型水稻和超级稻育种，与此同时，水稻的栽培管理措施也将发挥重要的作用【7～12】。
水稻是我国最重要的粮食作物，稻谷产量占全国谷物总产的40%以上，稻谷生产对我国粮食单产和安全性影响最大【13～15】。尽管目前全国的水稻单产水平已超过6 t hm-2，高出世界平均水平的65%，但我国水稻生产形势严峻。一方面，水稻产量必须持续增加以适应环境恶化、耕地减少、和人口增加对粮食的需求；另一方面，随着水稻产量水平的提高，化肥和农药的施用量不断增加，带来一系列的环境和经济问题。我国过量使用化肥和农药已经达到极限[ 16]，而病虫害仍然呈发展趋势[ 17-18 ]。
水稻产量形成于地上冠层，同时冠层又是水稻产量源库交集之处，还是许多栽培措施实施的场所。冠层的大小优劣对水稻产量、品质起着关键性的作用。要解决水稻生产面临的问题，必须深入了解水稻群体的冠层特性并进行合理调控。
1 水稻群体的冠层结构特性
水稻群体是由根际和地上冠层组成的多维结构。冠层又可分为植冠层和与之相伴的气冠层。由于水稻群体90%以上的干物质生产和储存发生在冠层[19]，因此通常将水稻冠层的植冠结构直接称之为群体结构。
1.1 水稻群体植冠结构特性及其对产量的影响
关于水稻群体大小、结构及其与产量关系的研究，国内外均有大量报道[ 20-97 ]。殷宏章等早在1959年报道了水稻田的群体结构及其与光能利用，认为植物群体是一个具有自适应和调节能力的整体，不同稻田群体结构在数值上随时间是逐渐接近的[ 22]。林世成等于1963年研究了不同群体结构的丰产特性，指出在不同的肥水条件下采取相应的促蘖或控蘖途经调节群体数量都可以达到高产[ 23 ]。颜振德于1981年对杂交稻高产群体的干物质生产与分配作了研究报道，指出增加单蘖的干物质和单位叶面积的干重，有利于建成高产群体[24] 。Yashida(1981)详细论述了水稻植株性状及其与产量生产力的关系[ 19 ]。许多研究报告提出，水稻群体冠层特征主要受到叶面积指数的影响，抽穗开花期理想群体最适叶面积指数为 6.0[25]，而拔节期适宜的茎蘖结构有利于抽穗期适宜LAI 的形成[ 26-27]，叶永印等报道，水稻抽穗期群体茎鞘重／叶重比值、茎蘖数、单茎重及倒3叶长、比叶重、剑叶长决定成熟期产量的96.02％[27]。
1.2 氮肥对水稻群体植冠结构的影响
在众多的栽培因素中，氮肥对群体性状产生重要影响，前人为此做过大量的研究，这方面报道也很多[ 30-51 ]。已有的研究指出，过量增施氮肥有利于提高叶面积指数，但往往导致结实率和千粒重下降。不过在适宜的总施氮量的情况下，增加中后期氮肥的比例，能提高水稻群体源库质量，提高群体成穗率，改善抽穗期叶面积组成，提高颖花量和粒叶比，因此抽穗后群体光合势和净同化率高，结实率和千粒重反而提高【30-42】。Yoshida的实验表明，随着水培液中氮浓度提高，水稻叶片的长度、宽度和叶面积相应增加，同时叶片也表现更加披垂，但叶片厚度减少，比叶重降低【42-43】。De Datta指出，水稻前期施用氮肥主要影响水稻的分蘖和单位面积的穗数，氮素在幼穗分化始期和灌浆结实期主要影响水稻的每穗粒数和结实率【44】。因此，N 肥对水稻群体建成和产量形成具有正面和负面的双重作用。
1.3 水稻群体的冠层结构指标
关于水稻群体结构与质量指标，国内外进行了大量研究[21,22,25,54,63,78,88]。早期的研究主要集中在群体的个体数量组成、干物质生产、叶面积等单维指标，如50年代我国植物生理学家对水稻群体的研究，60年代日本松岛省三提出的“最适
粒数”、“最适叶面积指数”概念[20]；70年代韩国Park等以系列指标进行了水稻冠层结构的评价等[52]。80年代后期以后，随着杂交水稻的育成与理想株型的提出，群体光合、产量、株型、源库关系的指标陆续提出并得到关注，群体生理与综合指标如粒叶比、根冠比、穎花根流量等得到深入研究[ 21 ]。蒋彭炎于1995年将群体叶面积指数和体现群体营养水平的叶片含氮量二者综合构建群体指数[ 54]。凌启鸿在《作物群体质量》一书中详细阐述了作物群体研究的成果，并提出了水稻群体质量及其指标体系[21]。从群体指标的发展历程可以看出，所有这些指标基本上是围绕水稻高产这个核心目标而确定，同时均是针对群体自身，即根系和地上植冠层的指标，而对于反映水稻群体冠层抗性的指标，以及与植冠相伴存在的气冠层的适宜指标，尚无系统的研究。
2 水稻冠层的小气候特性
关于田间小气候与作物生产的关系，以作物病虫害和田间小气候的关系报道最多，各种病原微生物和田间害虫的危害均有其相应的温度和湿度要求[98]。2.1 作物冠层小气候及其影响因素
作物冠层小气候特性其实是作物群体冠层的气冠特性。关于作物冠层温度、湿度和光照的变化规律及其与大气生态因子的关系，前人做了不少的研究，在旱作物上的报道较多[99-102,124-125,129-130,134]。郭家选等认为净辐射通量是影响小麦冠层温度高低的主要能量因子，二者呈极显著线性相关关系[99]；李有进行了冬小麦田间小气候与大气候的比较研究，发现冬小麦拔节后期、孕穗期和成熟期的小气候与同期的大气候有所不同，品种间差异不明显[100，134]。
前人研究同时表明，不同栽培方式可以导致作物冠层小气候环境的较大差异。Bishnoi等（1991）研究了播向对小麦田间小气候及产量的影响[101]。James 等（2004）对棉花冠层小气候进行了详细研究，表明N肥和行宽对棉花冠层小气候的影响小于株高的影响。棉花株高增加到1 m，冠层温度（7：00-19：00）从33℃降到25℃，RH 从55 提高到85%[102]。施肥对小麦冠层温度产生影响，对于同一基因型温度，养分胁迫越严重，冠层温度越高[ 129]。
2.2 水稻冠层小气候与冠外生态因子的关系
刘允芬等（2000）报道，水稻田与气象站太阳总辐射和净全辐射间存在极显著线性关系[103]。Yoo 等（2001）研究指出，水稻冠层温度受冠层上方的大气温
度和冠层下方的水温影响。冠内温度上升迟于冠层上部。稻田温度低于附近气象站0.6-1.2℃[104]。Confalonieri 等（2002）也表明，灌水影响土壤和冠层温度，缩小昼夜温差[105]。Hasegawa（1978）发现在太阳升起和落下之时，水稻叶温基本上等于气温；夜间则高0.5-1.0℃；随太阳辐射增加，叶温低于气温。叶温和气温差与太阳辐射负相关[106]。张邦琨等的研究表明，稻田中气温的变化与大气候相似，最高值出现在14h，最低值出现在日出前6小时左右，稻田中气温日变幅比大气候低2—4℃[107]；姚铭辉等观测到植冠的气温变化上下温差约在20C 左右，相对湿度变化夜间维持在90-100%之间[108]。而Du（1995）的研究结果，水稻冠内相对湿度仅为55-75%，可能与其群体较小（产量仅为4 t.hm-2）有关[ 109 ]。水稻蔸内温度与生长季节的大气温度平行变化，湿度则受到植株繁茂性的较大影响，特别是在最高分蘖期（Kozaka，1961；Yu，1976；Hori，1982；Hashiba，1984）[138，109]。
2.3 水稻冠层小气候与栽培因子的关系
首先品种选择对冠层小气候有影响。高士杰等指出，水稻直立穗群体内光分布比较均匀，尤其中上部光环境明显改善；群体内温度高于弯曲穗群体，湿度低于弯穗群体，有利于光合效率的提高[110]。其次，栽培方式也影响到冠层的小气候变化。Khushu等（1991）以水稻不同移栽期群体为材料,从8:30-16:30,每隔2
℃[ 111]。Yun 小时观测冠层温度差异，结果表明冠层气温差在14：30达峰值(2.1)
（1997）研究了3种播种方式构成的水稻群体的冠层温、湿度差异，认为冠内气温低于大气，尤其是夜间[112 ]。王文成等采用在水稻行间放置温度计和湿度计进行定时观测的研究指出，大小垄栽培稻田的光、温、湿等形成两种小气候环境，行间温、湿度降低，群体中下部的光照强度和透光率显著提高，使群体内部的小气候得到极大的改善[113]。徐思俭在对再生稻的研究中观察到，水稻田稻株林间与裸露稻桩处空气温度(T)、相对湿度(RH)，10天平均值差异显著，早晚裸露比冠层林间温度高1.0-1.4℃，RH小6-7％；二者在中午前后的差值最大，温度达2.5℃，RH达l3% ；l1至14时的温湿度差值最大分别可达4.4℃和28%[114]。研究指出，水稻宽窄行栽插方法改善了沿山冷凉地区水田小气候，晴天条件下，水温可增高1℃以上，浅层泥温可增高3℃左右；透光率可提高10-20％[115]。
2.4 水稻田间与冠层小气候对产量的影响
Shimono 等（2004）报道，水温从25℃每下降1℃，使水稻生殖生长期光饱和光合速率（rate of light-saturated leaf photosynthesis, Pmax)下降1.8-2.4%[116]。Ziska et al (1997)发现，高温降低部分品种的分蘖数目和株高，生物产量，显著降低子粒的充实[117]。Pamplona （1995）指出，在肥水光等因素均满足水稻要求的情况下，水稻冠层内温度每下降1℃，稻谷产量增加1-1.5 t / hm2 [118]。菲律宾的研究显示，灌溉水温降低2-4 ℃，PSBRc28 的产量从3.08 t /h㎡增加到4.02 t /h㎡，新株型品种从7.27 t / hm2增加到8.58 t /hm2[119]。
尽管前人对水稻群体冠层内小气候的变化作了不少研究，但从总体上看，由于水稻特殊的水生生态系统、水稻较低的植冠层和较大的群体数量，给冠层，特别是封行以后的冠层（closed canopy）的小气候观测带来的困难，以及仪器设备的限制，因此对水稻冠层内微气象进行连续和非破坏性观测的少，与水稻群体植冠性状相结合进行系统研究的报道更少。
3 水稻纹枯病及其与冠层特性的关系
水稻群体冠层除植冠和气冠外，还有田间微生物共栖其中。其中病原微生物一旦在植物组织繁殖侵染将导致群体冠层发生病害，造成产量损失。水稻对冠层病害的抗病能力与水稻品种本身的抗病基因、植株本身的营养健康状况以及栽培环境如田间小气候等有关。纹枯病是水稻冠层病害中尚未从种质资源上找到有效抗源的广谱性冠层病害[ 158，162 ]，其发病的严重程度与环境和栽培条件有关，换言之，了解纹枯病发病的严重程度能够有助于间接了解水稻冠层的健康程度。3.1 水稻纹枯病的发生流行及其与产量的关系
首次在日本报道（Miyake，1910），并在产稻国家广为流行的水稻纹枯病，由病原微生物Rhizoctonia solani Kühn引起[137]。该病的发生发展可划分为纵向感染上部叶片（垂直扩展）和横向侵染相邻茎蘖（水平扩展）两个阶段（Kozaka，1961）[ 138 ]，或土传（soilborne phase）和叶传（leafborne phase）二个过程，土传阶段病菌主要引起叶鞘基部产生病斑，叶传阶段病害扩展到叶片上[ 139 ]。对纹枯病发病病情的评价，通常有指数法和病斑尺寸法二种[154]，其中尺寸法又分为病斑面积法和病斑长度法。面积法较为准确但测定困难，相对病斑长度法和指数法相对简单但较为粗放。
纹枯病对水稻生长和产量均有较大影响。Singh 等（1994）报道，分蘖期接种纹枯病，降低了水稻群体叶面积指数，地上部干物重，比叶重，但提高了茎的干重[140]。对纹枯病造成的产量损失，前人从50年代起进行了大量的研究，报道显示其造成的产量损失一般在10-30%，严重时可达50%[ 141 ]，在长期试验的高N 条件下，接种区产量损失在20-42% [142]。
对纹枯病病情指数与产量损失的关系，Yoshimura（1954），Arunyanrart等（1984），Rajan (1985)报道，当相对病斑高度（RLH）达46%时，产量损失可达90%。但Ahn和Mew（1986）指出，当RLH达30%时，水稻产量损失显著，但RLH在20%以下时，产量没有显著损失[143]。Disthaporn等（1987）计算出每㎝病斑高度的产量损失为0.5-0.6%。李熙英（1998）研究表明，纹枯病病情指数和产量损失之间存在极显著回归关系[144]。
3.2 纹枯病与田间小气候
前人对对病害流行因素的各种研究显示，病菌的发育和侵染，适于22～35o C 的温度范围和96％以上的相对湿度[109,152,154]。在田间，稻丛内的小气候对病害发生的影响作用尤为明显。Vtichio, Hori(1983)报道，在日均气温22～23℃和稻丛内96％以上的相对湿度下，纹枯病开始发生[ 109]。Du (1995)初步研究了冠层小气候与纹枯病的关系[109]。
3.3 纹枯病与水稻栽培
与其它重要病害相比较，水稻纹枯病受肥水栽培条件和环境因子的影响更大。大量报道显示高氮 (N) 施用有利于发病[ 139,145,147,149,151,154,172 ]。Nathan （2003）认为高N量的施用在水稻生殖生长的早期增加了初始病斑相对高度RLH，但是对抽穗后的RLH 影响较小[145]。N肥种类对水稻纹枯病情也有显著影响，与硫铵、尿素相比较，以硝酸盐作N 源纹枯病显著减轻（Basu等，1996）[146]，施用缓释肥发病减轻（Roy，1986）[147]。Rodrigues 等（2001，2003）则报道施用硅肥显著减轻纹枯病情[148]。
水稻肥密试验表明，肥料和密度对纹枯病有显著影响，密植与高N 加重病情（Kashem，1984）[149]。其中N肥对纹枯病的水平扩展作用大于密度，密度对纹枯病的垂直扩展作用略大于N肥，二者交互作用加重水稻纹枯病病情（张桂芬等，1995）[150]。范坤成等（1993）指出，在菌核量、施氮量、灌溉方式三因
素中，施氮量是左右纹枯病发生流行的主导因素，田间菌核量影响初侵染数量及水平扩展速率，灌溉影响病害垂直扩展速率及腊熟期病指[151]。
3.4 纹枯病与水稻冠层特性的关系
水稻冠层营养特性与纹枯病的关系前人已有较多的研究报道，纹枯病情与水稻组织的含N量、可溶性糖含量、还原糖含量等营养状况紧密相关，高含氮量则发病重（Kozaka，1961 ；Dilla，1993）[152，153]，但Yu(1976)报道纹枯病的发展并不受氮的含量的影响，而是只受冠层小气候影响[154]。有关水稻冠层结构特性与纹枯病关系的研究报道较少[109]。Han （2003）对18个株型性状与纹枯病病情进行了偏相关分析，结果只有植株松紧度与病级的表型偏相关显著，认为株型对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响，即通过改变田间小气候而影响发病程度[155]。Savary 与Castilla（1995）认为高N施用对水稻纹枯病的影响，主要是通过影响叶的密度，从而增加冠层叶片的湿度、以及提高水稻叶片相交频率（leaf contact frequency），进而对纹枯病发生间接作用，即水稻群体冠层大小和繁茂性对病害流行起重要作用[156，157，158]。Du（1995）也认为水稻冠层结构、叶片相交频率LCF与纹枯病病情指数密切相关[109]。然而Willocquet等（2000）报道，直播稻的纹枯病低于移栽稻，但其水稻叶片相交频率却高于移栽稻[159]。
4 本研究的总体思路和方案
4.1 目的与意义
冠层既是水稻产量源库交汇之处，又是水稻病虫害滋生之所，系统了解水稻冠层的生态生理特性，对于建立水稻健康冠层、实现健康栽培，促进水稻持续高产和健康发展具有重要意义。本研究的目的在于：（1）明确水稻植冠性状、冠层小气候性状、冠层病害在不同水稻群体间的差异；（2）揭示水稻植冠性状、冠层小气候性状、冠层病害三者之间的相互关系；（3）分析水稻植冠、气冠性状及冠层病害对产量的影响；（4）探讨健康冠层的指标，为水稻健康栽培提供依据。
4.2 总体研究思路
以施氮量和品种构建不同的水稻群体冠层，以尚未找到有效抗源的纹枯病的发病情况作为测验水稻群体冠层健康程度的指标，在对水稻群体冠层植冠性状测
木霉菌属于半知菌亚门、丝孢纲、丝孢目，粘孢菌类，是一类普遍存在的真菌。绿色木霉是木霉菌中具有重要经济意义的一种，目前在工业、农业和环境科学等方面有着广泛的用途。绿色木霉在自然界分布广泛，常腐生于木材、种子及植物残体上。绿色木霉能产生多种具有生物活性的酶系，如：纤维素酶、几丁质酶、木聚糖酶等。绿色木霉是所产纤维素酶活性最高的菌株之一，所产生的纤维素酶的降解作用，目前日益受到重视，国内外对这方面的研究也很多。同时，绿色木霉又是一种资源丰富的拮抗微生物，在植物病理生物防治中具有重要的作用。它的作用机制有以下几种：产生抗生素；重寄生作用，这是木霉菌作为拮抗菌最重要的机制；溶菌作用；竞争作用。 纤维单胞菌属拉丁学名[Cellulomonas (Bergey et al.,1923),Clark,1952] 在幼龄培养物中细胞为细长的不规则杆菌，0.5～0.6μm×2.0～5.0μm，直到稍弯，有的呈V字状排列，偶见分支但无丝状体。老培养物的杆通常变短，有少数球状细胞出现。革兰氏阳性，但易褪色。常以一根或少数鞭毛运动。不生孢，不抗酸。兼性厌氧，有的菌株在厌氧条件下可生长但很差。在蛋白胨-酵母膏琼脂上的菌落通常凸起，淡黄色。化能异养菌，可呼吸代谢也可发酵代谢。从葡萄糖和其他碳水化合物在好氧和厌氧条件下都产酸。接触酶阳性。能分解纤维素。还原硝酸盐到亚硝酸盐。最适生长温度30℃。广泛分布于土壤和腐败的蔬菜。 康宁木霉菌丝有隔膜,蔓延生长,广铺于固体培养基上,菌外观为浅绿,黄绿或绿色,反面无色,分生孢子.梗为菌丝的短侧枝,其上对生或互生分枝,分枝上又可继续分枝,形成2级,3级分枝,分枝末端即为瓶状梗.分生孢子由小梗相继生出面,靠黏液把它们聚成球形或近球形的孢子头,分生孢子卵形成椭圆形,壁光滑.单个孢子近无色,形成堆状为绿色,与此相似的还有绿色木霉! 此菌有很强的纤维素霉及纤维,二糖淀粉酶等,它能利于农副产品,如麦杆,木材,木屑等纤维素原料,使之转变为糖质原料 佛州侧耳子实体覆瓦状丛生。菌盖直径3~12cm，低温时白色，高温时带青蓝色转黄色至白色，初半球形，边缘完整，后平展成扇形或浅漏斗形，边缘不齐或有深刻。菌肉稍薄，白色。菌褶浅黄白色，干时变淡黄色，稍密集至稍稀疏，延生，常在菌柄上形成脉络状。菌柄侧生（有孢菌株），或偏心生至中央生（无孢菌株），细长，内实，白色，长3~7cm，粗1~2cm，基部有时有白色绒毛。孢子印白色；孢子近柱形，6~9μm×2.5~3μm。 黑曲霉半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。 分生孢子梗自基质中伸出，直径15～20pm，长约1～3mm，壁厚而光滑。顶部形成球形顶囊，其上全面覆盖一层梗基和一层小梗，小梗上长有成串褐黑色的球状分生孢子。孢子直径2.5～4.0μm。分生孢子头球状，直径700～800μm，褐黑色。菌落蔓延迅速，初为白色，后变成鲜黄色直至黑色厚绒状。背面无色或中央略带黄褐色。有时在新分离的菌株中能找到白色、圆形、直径约1mm的菌核。分生孢子头褐黑色放射状，分生孢子梗长短不一。顶囊球形，双层小梗。分生孢子褐色球形。 广泛分布于世界各地的粮食、植物性产品和土壤中。是重要的发酵工业菌种，可生产淀粉酶、酸性蛋白酶、纤维素酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、柠檬酸、葡糖酸和没食子酸等。有的菌株还可将羟基孕甾酮转化为雄烯。生长适温37℃，最低相对湿度为88%，能引致水分较高的粮食霉变和其他工业器材霉变。 侧孢霉是一种嗜热丝状真菌,具有分解纤维素的特性.固体PDA培养条件下进行形态观察表明,所采用的嗜热侧孢霉菌株,菌丝丛枝状、有隔,分生孢子浅褐色,顶生或侧生.利用ITS序列
植物生态学报 2001,25(5)514～519 Acta P h ytoecolog i ca Si nica ·植物生理生态学专栏· 当前植物生理生态学研究的几个热点问题 蒋高明 (中国科学院植物研究所植被数量生态学开放研究实验室,北京 100093) 摘 要 简要介绍了最近国内外植物生理生态学研究的几个热点问题。这些问题主要围绕着人类活动影响造成的几大重要环境因子改变而可能导致的植物生理生态变化展开,包括CO2浓度升高、紫外辐射增加、温度变化、强光、盐生环境扩大化等;部分工作探讨已经存在的特殊生境下的植物生态适应。其中,围绕着陆地生态系统的碳平衡是最为热门的话题之一。虽然以CO2浓度升高主题展开对C3和C4植物的影响研究依然是众多刊物发表生理生态学原始论文的重要内容,一些特殊功能型如C AM植物的响应引起了人们的兴趣;植物对于紫外辐射的生理生态响应有望成为新的研究热点。研究手段的完善以及实验材料的改进是最近植物生理生态学不断出新成果的重要原因之一,如稳定同位素技术的应用、野外F ACE实验、叶绿素荧光技术等使一些机理性问题不断被揭示出来。 关键词 植物生理生态学 全球变化 CO2 紫外辐射 强光辐射 高温与低温 REVIEW ON SOME HOT TOPICS TOWARDS THE RESEARCHES I N THE FIELD OF PLANT PHYSIOEC OLOGY JIAN G Gao-M ing (Lab oratory of Quantitative Vegetation Ecology,Institu te of Botany,the Chinese Academy of Sciences,Beijing 100093) Abstract Some hot topics i n plant physioecology research have recently made regular appearances in a number of important int ernational journals(Science,N ature,etc.).These describe the responses of plant physioecology and g row th to facto rs such as:increasi ng CO2concentration,ul traviolet radiation enhancement,changes in tem-perature,sunlight i rradiation and the enlargement of sal ty habi tats.All of these factors are closely associated wi th the processes of global climat e change.Some of the research,however,aims to investigate the response of plant s to existing environmental st resses in specialised environmental habitat s.Among the intensive studies,the carbon budget of t errest rial ecosystems is one of the ho ttest topics,research conducted recent ly,including:the e-mission of greenhouse gasses,si nk and source dynamics of carbon at regional and global scales and the function of the terrest rial and oceanic ecosystems.Al though the responses of C3and C4species t o elevated CO2are sti ll the main topics i n most journals,there has been much progress i n study of CAM functional types.Prog ress in the ap-plication of new t echnologies such as st able isotope methods,f ree air CO2enrichment(FACE)facili ti es,and chlorophyll fluorescence t echnology hav e helped g rea tly i n understandi ng these general problems. Key words Plant physioecology,Global climate chang e,CO2,Ul traviolet radiation,High light radiation,High or low temperat ure st ress 近年来,由于人类经济活动对生物圈干扰的不断升级,造成的生态环境问题越来越突出,如全球气候变化、生物多样性丧失、环境污染的扩大等。对这些环境问题的解决引起了各国政府与科学家的广泛关注。植物生理生态学(Plant Phy sioeco logy)是研究生态因子与植物生理现象之间的关系的科学,它从生理机制上探讨植物与环境的关系、物质代谢和能量流动规律以及植物在不同环境条件下的适应性(La rcher,1995)。由于它能够给许多生态环境问题以生理机制上的解释,因而得到日益广泛的重视。 收稿日期:2001-06-01 接受日期:2001-07-30 基金项目:中国科学院重大创新项目(KS CX1-08-02)和国家重大基础研究与发展计划项目(G1998010100) E-mail:jgm@h https://www.doczj.com/doc/7510227709.html,
标题：浅析稳定碳同位素在植物水分利用 效率研究中的应用 姓名： 学院： 专业： ) 班级： 学号：
摘要： 本文旨在概述碳同位素与水分利用效率的相互关系,以及稳定碳同位素技术在研究植物水分利用效率方面的研究进展,并就研究中存在的问题及研究前景进行简要的探讨,使碳同位素有更广阔的发展空间提供依据。 关键词：稳定性碳同位素水分利用效率稳定碳同位素比率影响因素 1.同位素分辨率的基本理论 在自然界中, 碳有15 种同位素(8C、9C、10C、11C、12C、13C、14C、15C、16C、17C、18C、19C、20C、21C、22C)， 12C 和13C 是两种稳定性同位素, 其中,12C 占98. 89% , 而13C 只占1. 11% 。不同物质中, 由于“同位素效应( isotope effect)”—参加反应的物质因重和轻的同位素不同而产生差异, 使得两种碳同位素的丰度比(R = 13C /12C )有所不同。而正是这种比值的变化包含了在碳转移固定过中的物理、化学和生物代谢等方面大量的信息.这是因为植物组织中的13 C 与12 C 比值都普遍小于大气CO2 中的13 C 与12C比值, CO2 在通过光合作用形成植物组织的过程中, 会产生碳同位素分馏。基于这一特性, 生物体组织中的稳定性碳同位素已被成功地引入到生物学的多个研究领域, 如光合作用途径的研究、光能利用率、环境污染、植物水分利用率、矿质代谢、生态系统中种间关系、气候效应和生物量变化等. 2.水分利用效率的涵义 单叶水平上的水分利用效率称之为蒸腾效率，指单位水量通过叶片蒸腾散失时光合作用所形成的有机物的量，即光合器官进行光合作用时的水分利用效率(WUE)。它实质上反映了植物耗水与其干物质生产之间的关系,是评价植物生长适宜程度的综合生理生态指标。干旱、半干旱区的极端环境,植物能否适应当地的极限环境条件,最主要的是看它们能否很好地协调碳同化和水分耗散之间的关系,也就是说植物水分利用效率是其生存的关键因子之一。 至今普遍认为,对植物叶片来说,植物水分利用效率是光合速率与蒸腾速率之比,或者光合速率与气孔导度之比，既有WUE=光合速率/蒸腾速率;对植物个体而言,植物水分利用效率是植物蒸腾单位水所积累的干物质量，既有WUE=干物质量/蒸腾量;对植物群体来说,植物水分利用效率是群体蒸腾和蒸发单位水所生产的干物质量，于是有WUE=干物质量/(蒸腾量+蒸发量)。 水分利用效率( WUE ) 反映了环境水分资源对植物生理状况的影响。Farquhar 等根据大量研究确立了植物叶胞间CO2 浓度(Ci ) 与水分利用效率(WUE) 的数量关系为:WUE = (Ca - Ci) / 1.6$W其中, Ci 为大气CO2 浓度, $W 是叶片与空气的水蒸气浓度梯度; 1.6 为由气孔对水蒸气的传导性转为对CO2 传导性的转换因子。可以看出, Ci 越大, WUE 越小, 相反, Ci 越小, WUE 越大, Ci 与WUE 呈负相关关系。同时, Farquhar 等还进一步建立了碳同位素分辨力( $ 13C) 与Ci 之间的数量关系方程:$ 13C= a + ( b- a ) (Ci / Ca ) = 4. 4 + ( 27- 4. 4)(Ci/ Ca ) = 4. 4 + 22. 6(Ci/ Ca )$ 13C 与Ci 呈正相关, 而Ci 与WUE 呈负相关,由此推论$ 13C 与WUE 呈负相关。这就是$ 13C 作为植物WUE 的选育指标的理论基础。通过对分析植物的D13C 值和$ 13C 值, 可以了解植物的水分利用效率极及其影响因子。 3. 光合作用过程中碳同位素的分馏效应 同位素分馏（isotope fractionation）是指某一反应中底物的同位素组成受到改变，使产生具有不同的同位素组成，即反应物同位素组成改编的效果。空气13 CO2的扩散速度比12 CO2慢，加上光合作用过程中核酮糖1，5-二磷酸羧化酶（RuBPCase）以及磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPCase）在固定二氧化碳时优先吸收12 CO2的特点，由此引起稳定碳同位素的分馏。光合作用是自然界产生同位素效应的最重要过程。在光合作用过程中，大气CO2进入植物体
水稻的生物学特性 2.1水稻品种生育期水稻的一生，包括营养生长和生殖生长两个阶段，一般以幼穗开始分化作为生殖生长开始的标志。 2.1水稻品种生育期水稻的一生，包括营养生长和生殖生长两个阶段，一般以幼穗开始分化作为生殖生长开始的标志。 2.1.1 营养生长阶段是水稻营养体的增长，它分为幼苗期和分蘖期。在生产上又分为秧田期和大（本）田期(从移栽返青到拔节)。 2.1.2 生殖生长阶段是结实器官的增长，从幼穗分化到开花结实，又分为长穗期和开花结实期。幼穗分化到抽穗是营养生长和生殖生长并进时期，抽穗后基本上是生殖生长期。长穗期从幼穗分化开始到抽穗止，一般30天左右。结实期从抽穗开花到谷粒成熟，因气候和品种而异一般25?/FONT>50天之间。 2.1.3 水稻生育类型（幼穗分化和拔节的关系）早、中、晚稻品种各异，早稻品种先幼穗分化后拔节，称重叠生育型;中稻品种，拔节和幼穗分化同时进行，称衔接生育型;晚稻品种拔节后隔一段时间再幼穗分化，称分离生育型。 2.2 水稻品种生育期的稳定性和可变性水稻品种的生育期受自身遗传特性的控制，又受环境条件的影响。 2.2.1 水稻品种生育期的稳定性同一品种在同一地区.同一季节，不同年份栽培，由于年际间都处于相似的生态条件下，其生育期相对稳定，早熟品种总是表现早熟，迟熟品种总是表现迟熟。这种稳定性主要受遗传因子所支配。因此在生产实践中可根据品种生育期长短划分为早稻，全生育期100?/FONT>125天，中稻130?/FONT>150天，连作晚恼120?/FONT>140天，一季晚稻150?/FONT>170天，还可把早、中、迟熟稻中生育期长短差异划分为早、中、迟熟品种，以适应不同地区自然条件和耕作制度的需要，从而保证农业生产在一定时期内的相对的稳定性和连续性。 2.2.2 水稻品种生育期的可变性随着生态环境和栽培条件不同而变化，同一品种在不同地区栽培时，表现出随纬度和海拔的升高而生育期延长，相反，随纬度和海拔高度的降低，生育期缩短;同一品种在不同的季节里栽培表现出随播种季节推迟生育期缩短，播种季节提早其生育期延长。早稻品种作连作晚稻栽培，生育期缩短;南方引种到北方，生育期延长。 2.3 水稻品种的“三性”三性是感光性、感温性和基本营养生长性的遗传特性。不同地区、不同栽培季节，水稻品种生育期长短(从播种到抽穗的日教)，基本上决定于品种“三性”的综合作用。因此水稻品种的三性是决定品种生育期长短及其变化的实质。水稻三性是气候条件和栽培季节的影响下形成的，对任何一个具体品种来说，三性是一个相互联系的整体。 在适于水稻生长的温度范围内，因日照长短使生育期延长或缩短发生变化的特性，称水稻的感光性。对于感光性品种，短日照可以加速其发育转变而提早幼穗分化，这就是指短于某一日长时抽穗较早；长于某一日长时抽穗显著推迟，这又称为“延迟抽穗的临介日长”，即是诱导幼穗分化的日长高限。水稻品种不同，种植地区不同，延迟抽穗的临介日长亦不同。我国南北稻区，水稻生育期间大多处于11?/FONT>16小时之间。 2.3.2 水稻品种的感温性在适于水稻生长的温度范围内，高温可使水稻生育期缩短，低温可使生育期延长，这种因温度高低而使生育期发生变化的特性，称水稻品种的感温性。水稻在高温条伴下品种生育期会缩短，但缩短的程度因品种特性而有所不同。晚稻品种的感温性比早稻更强，但晚稻品种其发育转变，主要受日长条件的支配，当日长不能满足要求时，则高温的效果不能显现。中稻品种介于早、晚稻之间。 2.3.3 水稻品种的基本营养生长性水稻进入生殖生长之前，在受高温短日影响下，而不能被缩短的营养生长期，称为水稻的基本营养生长期。它不受环境因子所左右的品种本身所固有的特性，又称为品种的基本营养生长性。营养
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/7510227709.html, 水稻品质育种研究进展 作者：崔洺霖孙杰 来源：《农家科技》2017年第07期 摘要：水稻是我国的第一大粮食作物，介绍了水稻品质方面的国内外研究进展，简要分 析了水稻产量和品质之间的关系。 关键词：水稻；品质；研究现状 我国是水稻的生产大国和消费大国，我国有三分之一以上的人口都在以稻米为主食。近几年来，国家发展日新月异，人民生活越来越富足，餐桌上的食物也愈发丰富多样，单纯的吃饱已经不再能满足百姓需求，能吃好才是消费者的首选。根据市场变化调整生产变化，于是稻米的品质问题逐渐被重视起来，稻米品质的研究成为目前亟待解决的问题。 一、水稻品质研究现状 近几年来，市场经济迅猛发展，人民生活水平稳步提高。由于物质丰富带来的粮食多样化现象，人均稻米消费水平逐年降低，相对而言稻米品质的要求却越来越高，米质好、口感香的稻米越来越赢得消费者的青睐，需求量持续走高，在市场中销售状况非常好。 在稻米品质的研究方面，我国起步较晚，相对成绩也落后一点。泰国从1945年发现香稻品种开始，水稻品质的研究与提升就作为育种的首要目标。泰国香米是仅次于印度香米的世界上最大宗的出口大米品种之一，因其香糯的口感和独特的露兜树香味享誉世界（彭既明，1999）。除此之外，日本的越光也是著名的优质稻米品种之一，以及日本的一目惚、秋田小町等，都在日本乃至世界市场占据不错的地位。 我国长期以来专注水稻产量的提高，直到20世纪八十年代中期才开始面对水稻品质的问题。1985年我国开始重视优质稻米研究和生产，稻米品质相关研究重点科研项目正式开始策 划并实施。2001年4月1日中国国家优质稻谷新标准出台，在稻米食味品质指标的基础上进一步突出强调了优质米的市场商品性。优质稻育种从此正式走进中国水稻育种的视野中，成为了不可忽视的一项审定指标，也成为了我国水稻育种攻关的热点。 稻米品质性状一般是从四个方面进行研究和评价的，即加工品质、外观品质、蒸煮食味品质和营养品质。 加工品质好坏主要由糙米率、精米率、和整精米率的高低来决定。加工品质与稻米粒大小、谷壳厚度有关，一般稻粒大谷壳薄的品种相对加工品质也会好一点。聂成荣（2001）等专家表明，加工品质的三个指标随千粒重增加而增加，吕文彦也研究表明，其与有效穗数剑叶长宽比呈正相关，与粒宽、穗长、株高、穂茎粗、剑叶长度呈负相关。对此业内也有不同的意
金黄色葡萄球菌 形态与染色：G+，球形葡萄串状排列，无特殊结构。无鞭毛无芽胞，一般不形成荚膜。 菌落特点：呈圆形，表面光滑、凸起、湿润、边缘整齐、有光泽、不透明的白色或金黄色菌落，周围有β溶血环 培养基：营养要求不高，琼脂平板、血平板均可。 生化反应：β溶血（+），触酶试验（+），能分解葡萄糖、麦芽糖、蔗糖，产酸不产气，分解甘露醇（致病菌）。 a群链球菌（化脓性链球菌） 形态染色：G+，球菌链状排列，可有荚膜，无芽胞，无鞭毛，有菌毛。 菌落特点：在血平板上可形成灰白色、圆形、凸起、有乳光的细小菌落，菌落周围出现透明溶血环。 培养基：营养要求较高，加有血液、血清等成分的培养基。 生化反应：β溶血（+），触酶（-），分解葡萄糖，产酸不产气，不分解菊糖，不被胆汁溶解肺炎链球菌 形态与染色：G+，矛头状尖向外双球菌，有荚膜 ，无鞭毛，无芽胞。 菌落特点：在固体培养基上形成小圆形、隆起、表面光滑、湿润的菌落，菌落周围有草绿色溶血环。随着培养时间延长，细菌产生的自溶酶裂解细菌，使血平板上的菌落中央凹陷，边缘隆起成“脐状” 培养基:营养要求较高，加有血液、血清等成分的培养基。 生化反应：分解葡萄糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖等，产酸不产气。对菊糖发酵，大多数新分离株为阳性。肺炎链球菌自溶酶可被胆汁或胆盐激活，使细菌加速溶解，故常用胆汁溶菌试验与甲型链球菌区别。 淋病奈瑟菌 形态与染色：G-，双球菌 ,肾形，似一对咖啡豆，无芽胞，无鞭毛，有菌毛，新分离菌株有荚膜。 菌落特点：菌落凸起、圆形、灰白色或透明、表面光滑的细小菌落。 培养基：专性需氧，营养要求高，多用巧克力培养基 生化反应：氧化酶、触酶试验阳性,对糖类的生化活性最低,只能氧化分解葡萄糖，产酸不产气。 脑膜炎奈瑟菌 形态染色：G-菌，呈肾形或豆形，两菌相对呈双球状，无鞭毛，无芽胞，新分离的菌株有多糖荚膜和菌毛。 菌落特点：无色、圆形、凸起、光滑、透明、似露滴状的小菌落。 培养基：专性需氧，在普通琼脂培养基上不能生长。需在巧克力色血琼脂培养基上。 生化反应：绝大多数菌株能分解葡萄糖和麦芽糖，产酸不产气(因淋病奈瑟菌不分解麦芽糖，借此可与淋球菌区别)，不分解乳糖、甘露醇、半乳糖和果糖，触酶试验阳性，氧化酶试验阳性。能产生自容酶。 大肠杆菌（大肠埃希菌） 形态染色：G-菌，短杆状，有周身鞭毛和周身菌毛，无芽胞。 菌落特点：灰白色，圆形，湿润，有的可出现溶血环，中等大小S型菌落。 培养基：无特殊要求，琼脂平板、血平板均可。 生化反应：β溶血+，能发酵葡萄糖、乳糖等多种糖类，产酸并产气。吲哚试验阳性、甲基红反应阳性、VP试验阴性、枸橼酸盐（IMViC）试验阴性。
植物生理生态学 ●绪论 植物生理生态学：研究植物与环境的相互作用和机制的一门实验科学。 研究层次：植物个体—器官—组织水平。 植物生理生态学特点：植物生态学的一个分支，主要用生理学的观点和方法来分析生态学现象。研究生态因子和植物生理现象之间的关系。 植物生理生态学主要集中在组织、器官、个体与生物环境之间的相互关系，作为对生态现象的验证和解释，同时也对微观植物生理学提供了表征验证。 ●植物与环境 环境：某一特定生物体或生物群体周围一切因素的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。 环境的本质就是生物生存和发展的资源或影响这种资源的因素。 生态因子：环境中对生物起作用的因子。对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响。 生存条件：生态因子中对生物生存环境不能缺少的生态因子的总称。 生境：特定生物个体或群体的栖息地的生态环境。 生态因子根据性质划分： 1)气候因子：温度、水分、光照、风、气压和雷电等。 2)土壤因子：土壤结构、土壤成分的理化性质及土壤生物。 3)地形因子：陆地、海洋、海拔高度、山脉走向与坡度等。 4)生物因子：包括动物、植物和微生物之间的各种相互作用。 5)人为因子：人类活动对自然的干预、影响、破坏及对环境的污染等。 植物与生态因子之间的相互关系： 1)生态作用：生态因子对植物的结构、过程、功能、分布等产生的影响。 2)生态适应：植物改变自身结构与过程以与其生存环境相协调的过程。 3)相互作用：植物对环境做出的响应和反馈，并影响环境的过程。（环境小 气候、土壤结构、土壤微生物、大气组分、生物链结构、协同进化、生 物多样性。）
1.什么是植物生理生态学植物生理生态学的研究内容是什么 答：定义：主要是用生理学的观点和方法来分析生态学现象。 研究生态因子和植物生理现象之间的关系。 研究内容：1.植物与环境的相互作用和基本机制。 2.植物的生命过程 （水分、矿物质） 3.环境因素影响下的植物代谢作用和能量转换。如光强、二氧化碳 4.有机体适应环境因子变化的能力。如温度胁迫（冷害、冻害、干旱） 二.什么是物候现象 物候现象：植物长期适应一年中温度、水分的节律性变化，形成的与之相适应的发育节律。 三、按照环境的空间尺度，环境可分为哪些类型 1.全球环境（大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈） 岩石圈：地球表面坚硬的外壳。海洋型（厚）大陆型（33km厚）
土壤圈：覆盖在岩石圈表面并能生长植物的疏松层。 生物圈：在大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈等界面上的生物有机体，构成一个具有生命的、再生能力的生命圈层。 2.区域环境：指占有某一特定地域空间的自然环境。尺度为大洲、大洋。 3.群落环境：即群落附近的环境，如群落所在的山体、平原及水体等。 4.种群环境：即种群周围的植物和非植物环境。 5.植物个体环境：接近植物个体表面或表面不同部位的环境。 植物生理生态学研究的环境尺度一般是指植物个体环境。 四.按照人类影响程度，植物个体环境可分为哪些类型 1.人工环境 2.自然环境：未受人类干扰或干扰少 3.半自然环境：人类干扰较强或部分为人类建造 五、什么是生态因子 环境因子：构成环境的各种因素。 生态因子：对生物的生长发育具有直接或间接影响的外界环境要素（食物、热量、水分、地形、气候等）。所有的生态因子构成生物的生态环境。 六、按照生态因子的组成性质分为哪些类型
各种植物生理仪器对植物生理生态特征的分析 一、植物生理仪器简介概述： 在植物生理学研究中，我们应用植物生理仪器通过对植物生命活动的探索，可以了解植物生命活动的规律及其与环境的关系，同时将实验研究成果与生产实际相结合，促进人类生产的巨大进步。 常用的植物生理仪器有：测定植物水势的植物水势状况测定仪，分析作物和植物群体冠层受光状况的植物冠层图像分析仪，测定二氧化碳浓度、叶片温度、、叶室温湿度和光合有效辐射的光合作用测定仪，检测各种农作物病害的植物病害检测仪，判断农作物抗倒伏能力的植物茎杆强度测定仪，测定植被表面参数、植物冠层信息、植物养分信息、土壤养分信息、环境参数、植物病虫害程度的植物多普辐射计，分析植物根系各参数的植物根系分析仪，测定植物叶面积的植物叶面积指数仪，测量植物的叶绿素相对含量或“绿色程度”的叶绿素测定仪，测树木内部缺陷情况的树木无损检测探伤仪，以及测量叶片厚度，从叶片厚度变化反映出植物生长状态的变化的农作物营养测定仪等等。 这些植物生理仪器在植物生长过程中都发挥着重要的作用，通过它们掌握植物的各种生理生态特征，可以为农业生产带来指导，推动中国农业的发展和进步。 二、常见的植物生理仪器其中包括： 1、叶面积测定仪、测量精度非常高，可在主机上显示叶片轮廓图，全自动扫描，全液晶汉字显示，一秒钟出结果。叶片长度范围：0～290mm，叶片宽度范围：0～220mm，分辨率：0，1mm。特别适用于小或细的叶片的测量（如松树、草叶）。叶面积测定仪YMJ-C是由背光装置和装有嵌入式软件的平板组成。采用先进的图像处理技术，根据叶子特征提取、空间转换、边缘检测原理、形态学等技术综合设计。广泛应用于农业中田间作物叶面积的测量。
水稻从播种至成熟的天数称全育期，从移栽至成熟称大田（本田）生育期。水稻生育期可以随其生长季节的温度、日照长短变化而变化。同一品种在同一地区，在适时播种和适时移栽的条件下，其生育期是比较稳定的，它是品种固有的遗传特性。 水稻的一生（王维金，1998.8） 幼苗期：秧田期 秧苗分蘖期：返青期有效分蘖期无效分蘖期 幼穗发育期：分化期形成期完成期 开花结实期：乳熟期蜡熟期完熟期 水稻的一生要经历营养生长和生殖生长两个时期，其中，营养生长期主要包括秧苗期和分蘖期。秧苗期指种子萌发开始到拔秧这段时间；分蘖期是指秧苗移栽返青到拔节这段时间。秧苗移栽后由于根系受到损伤，需要5-7天时间地上部才能恢复生长，根系萌发出新根，这段时期称返青期。水稻返青后分蘖开始发生，直到开始拔节时分蘖停止，一部分分蘖具有一定量的根系，以后能抽穗结实，称为有效分蘖；一部分出生较迟的分蘖以后不能抽穗结实或渐渐死亡，这部分分蘖称为称为无效分蘖。分蘖前期产生有效分蘖，这一时期称有效分蘖期，而分蘖后期所产生的是无效分蘖，称无效分蘖期。 水稻营养生长期的主要生育特点是根系生长，分蘖增加，叶片增多，建立一定的营养器官，为以后穗粒的生长发育提供可靠的物质保障。这一阶段主要是通过肥水管理搭好丰产的苗架，要求有较高的群体质量，应防止营养生长过旺，否则不仅容易造成病虫为害而且也容易造成后期生长控制困难而贪青倒伏等，对水稻产量形成影响很大。 水稻生殖生长期包括拔节孕穗期、抽穗开花期和灌浆结实期。拔节孕穗期是指幼穗分化开始到长出穗为止，一般需一个月左右；抽穗开花期是指稻穗从顶端茎鞘里抽出到开花齐穗这段时间，一般5-7天；灌浆结实期是指稻穗开花后到谷粒成熟的时期，又可分为乳熟期、蜡熟期和完熟期。水稻生殖生长期的生育特点是长茎长穗、开花、结实，形成和充实籽粒，这是夺取高产的主要阶段，栽培上尤其要重视肥、水、气的协调，延长根系和叶片的功能期，提高物质积累转化率，达到穗数足，穗型大，千粒重和结实率高。 温度水稻为喜温作物。生物学零度粳稻为10℃、籼稻12℃，早稻三时期以前，日平均气温低于12℃三天以上易感染绵腐病，出现烂秧、死苗，后季稻秧苗温度高于40℃易受灼伤。日平均气温15～17℃以下时，分蘖停止，造成僵苗不发。花粉母细胞减数分裂期（幼小孢子阶段及减数分裂细线期），最低温度低于15～17℃，会造成颖花退化，不实粒增加和抽穗延迟。抽穗开花期适宜温度为25～32℃（杂交稻25～30℃），当遇连续3天平均气温低于20℃（粳稻）或2～3天低于22℃（籼稻），易形成空壳和瘪谷，但气温在35～37℃以上（杂交稻32℃以上）造成结实率下降。灌浆结实期要求日平均气温在23～28℃之间，温度低时物质运转减慢，温度高时呼吸消耗增加。温度在13～15℃以下灌浆相当缓慢。粳稻比籼稻对低温更有适应性，
作物生理生态绪论 生态因子对作物生理的影响 作物生产的目标：充分利用资源环境，发挥作物本身遗传潜力，实 现优质、高产、高效、生态、安全生产。 植物生理过程对生态的影响：“大树底下无丰草” 。 作物生理学应用植物生理学的研究理论与研究方法，研究农作物生长、发育和产量与品质形成过程中的内在生理规律，以及作物管理技术与环境对农作物的内部生理过程变化的影响，从而解释作物产量和品质形成的生理基础，并用于指导建立作物管理技术。 作物生态学研究作物之间、作物与环境之间相互关系的科学。它研究的内容主要包括作物个体对不同环境的适应性环境对作物个体和群体的影响以及群体对环境的影响。 作物生理生态学：是研究作物的生理反应过程与生态环境之间相互关系的科学；它主要研究包括作物个体、群体对不同环境的适应性的生理机制;作物群体在不同环境中的形成及发展过程以及田间生态对作物作物高产高质的影响。Maize(玉米) wheat rice 农村生态问题：迫在眉睫！化肥农药地膜 作物生理生态学的目标和任务：提高产量；提高品质；提高土壤肥力；涵水保土；改善农田小气候；净化环境的作用。 作物生理生态学的研究方法：1定性描述（定量）；2 常规的调查研究、试验研究；3 精细的生理变化过程研究；4 系统分析法。 作物光合生理生态：1生态因子2理想株型与合理群体结构3作物高光效理论 水分生理与合理灌溉：需水规律；水分高效利用及合理灌溉。 作物营养生理生态：需肥规律；影响；养分高效利用。 作物的逆境生理：生理；对产量品质形成的影响。 作物生长发育及其调控：1库源关系的研究与调节（水稻空秕粒研究）2作物品质产量生理生态 作物生理生态学原理：（一）相生相克与互补原理；（二）循环与再生原理；（三）平衡与补偿原理。 作物生理生态学的特点：1．应用性作物生理生态学是一门应用基础性学科，具有较强的实用性。 2．综合性环境资源——作物群体——人类技术； 3整体性作物生理生态学把农田视为一个整体，即作物田间生态系统。田间各组分之间密切联系，相互依存、相互制约。 4．宏观性作物生理生态学区别于一般的个体生态学、作物生态学等有明确界限的微观生态学，它的宏观性及伸缩范围很大。 5. 战略性指导作物生产的综合规划、农业资源的合理开发利用、农业生态环境的保护，以及高效的农业生态系统的建立和各业的协调发展等具有重大意义 第2章作物光合生理生态 狭义光合作用 1光合速率（单位时间单位叶面积表观（净）光合速率；总（真）光合速率）测定方法：1红外线CO2气体分析仪：CO2吸收量 2改良半叶法：干物质积累量 3氧电极法：O2释放量。 类囊体膜上的蛋白复合体主要有四类：即光系统Ⅰ（PSI）、光系统Ⅱ（PSⅡ）、Cytb６/f复合体和ATP酶复合体（ATPase）。光合膜参与了光能吸收、传递与转化、电子传递、H+输送以及ATP合成等反应。 2新长出的嫩叶光合速率很低原因如下：(1)叶组织发育未健全，气孔尚未完全形成或开度小，细胞间隙小，叶肉细胞与外界气体交换速率低； (2)叶绿体小，片层结构不发达，光合色素含量低，捕光能力弱；(3)光合酶，尤其是Rubisco的含量与活性低；(4)幼叶的呼吸作用旺盛，因而使表观光合速率降低。 但随着幼叶的成长，叶绿体的发育，叶绿素含量与Rubisco酶活性的增加，光合速率不断上升；当叶片长至面积和厚度最大时，光合速率通常也达到最大值，光合速率随叶龄增长出现“低—高—低”的规律，营养生长期，心叶的光合速率较低，倒3-4叶的光合速率往往最高；籽粒充实期，叶片的光合速率自上而下地衰减。 叶的结构对光合能力的影响：1）厚度、栅栏组织与海绵组织的比例、叶绿体和类囊体的数目等都对光合速率有影响。2）C4植物的叶片光合速率通常要大于C3植物，这与C4植物叶片具有花环结构等特性有关。栅栏组织细胞细长，排列紧密，叶绿体密度大，叶绿素含量高，致使叶的腹面呈深绿色，且其中Chla/b比值高，光合活性也高，而海绵组织中情况则相反。 光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因：(1)反馈抑制-化学。 (2)淀粉粒的影响-物理学。叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中淀粉的合成与淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫与损伤类囊体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而直接阻碍光合膜对光的吸收。 （一）光照对作物光合作用的影响
稻米品质研究现状分析 摘要分析了国内外稻米品质研究的现状，介绍了国内稻米品质内容以及影响稻米品质的因素，以期为提高稻米品质提供参考。 关键词稻米品质；研究现状；影响因素；评价 我国是一个“稻米王国”，水稻年产占世界稻谷年产量的37％左右，居世界首位。然而近20~30年来，我国大米出口在国际市场的地位已退居到第7位。为适应贸易自由化进程，加强稻米在国际市场的竞争能力，优质稻米研究与开发生产是非常紧迫的任务。为解决温饱问题，我国曾长期偏重提高产量，导致优质稻品种的选育和稻米品质的研究起步较晚，稻米行业面临巨大的挑战和压力[1-3]。 1国外稻米品质研究现状 国外稻米品质研究起步较早，泰国、美国等国家制定出了大米品质标准，国际水稻研究所、日本水稻研究机构都把稻米品质机制研究作为主要研究目标。日本提出了流液图解法、图像解析法用显微镜观察饭粒、稻米细胞壁的构造、直链和支链淀粉的构造等稻米品质评价方法。20世纪50年代开展了稻米品质与食味的研究；70年代，明确了影响稻米食味的主要因素是直链淀粉和蛋白质含量，到80年代选育出了一大批优质品种。泰国是世界上稻米出口量最大的国家，1989—1993年年出口稻米480万t，占世界大米出口量的36％。泰国非常重视水稻品种的品质改良，20世纪60年代开始，从农家品种中选育和改良优质新品种，尤其是长粒型品种。与我国目前的改良品种相比，泰国的水稻品种具有株型比较松散、落粒性强、长粒、腹白小、米质优良等特点[4-5]。美国是世界水稻单产较高的国家之一，对稻米品质高度重视，大部分美国稻米品质优异，碾米品质好、外观漂亮、适口性好，在国际市场上竞争力较强，其出口量占世界总贸易额的18％，仅次于泰国。美国水稻品种资源丰富，类型复杂，比较重视粒型及外观品质的研究，按商品特性可分为长粒、中粒和短粒品种。长粒型品种较多，大部分品种耐肥抗倒伏性好，具有光饱和点高、耐高光强和高温等特点，其品质明显优于我国稻米。韩国自20世纪70年代稻米达到自给自足后，开始把水稻米质放在首位，改良稻米品质的主要手段是有性杂交、轮回选择等方法，育成了五台稻、珍味香、一品稻、东津稻等品种，这些品种的食味优于日本的秋晴、越光，美国的卡劳斯等优质品种[6-8]。从总体上看，国外一些重要的稻米生产国家对稻米品质的研究不仅起步早，而且方法和技术优于我国，并且在生产上得到普及和应用，优质稻米的价格也显著优于普通稻米。 2国内稻米品质研究现状 近几年来，水稻主要生产省份在品种审定时把稻米品质作为一项主要限制指标，以此来提高稻米品质。自20世纪80年代，辽宁、吉林、黑龙江等省通过杂
植物生理生态学复习题1、解释下列缩写 SPAC土壤-植物-大气连续体； WUE水分利用效率； RuBP核酮糖二磷酸； Rubisco 1,5-核酮糖二磷酸羧化酶； LSP光饱和点；LCP光补偿点；PAR光合有效辐射； P n 净光合速率；P max 最大净光合效率； C 3 植物：在光合作用碳固定过程中，最初固定的有机分子均含有3个碳原子，称之为 CO 2同化的C 3 途径，而具有C 3 途径的植物称为C 3 植物； C 4 植物：在光合作用碳固定过程中，所固定的最初产物是4碳化合物（草酰乙酸）， 故称C 4途径，具有C 4 途径或以此途径为主的植物称为C 4 植物。 2、植物气体交换的测定主要能解决什么生态问题？ 气体交换参数包括光合速率、暗呼吸速率、蒸腾速率与气孔导度，测定这些参数主要能解决以下生态问题：1）研究植物的进化与生态适应。植物的光合作用等是植物种的特征，更是植物功能型的特征，不同的植物以及不同生境下生长的同种植物具有不同的气体交换特征；2）判断植物的光合碳同化途径。植物进行光合作用固定CO 2 的途径主要 有C 3、C 4 和CAM，它们在P max 、C i (胞间CO 2 浓度）、光呼吸（C 4 和CAM植物无）、光合CO 2 补偿点和饱和点等光合特征上明显不同。通过它们的气体交换特征研究及建立判别模型， 可以鉴别三类不同光合功能型的植物；3）研究植物的抗逆性及污染物对植物的危害，如盐害、冻害、旱害等引起植物的生长发育受阻；另外，大气中的一些污染物质等会引起植物的伤害反应，可通过气体交换研究做出及时诊断；4）遗传育种和退化生态系统恢复中的先锋植物筛选。作物在选种时，那些高光合、低光呼吸、低CO 2 补偿点和光补偿点的植物更能够适应不良环境，具有高的生产潜力。同时相关的蒸腾作用、水分利用效率、气孔导度等也表现出变化，在遗传育种或在退化生态系统恢复的先锋树种选择时，筛选那些具有高光合潜力的植物无疑是十分有力的，对一些特征值的获得需要进行光合作用 的研究；5）全球变化中的植物生态学研究。全球变化主要是由CO 2 增加引起的温室效应， 植物对于CO 2和温度响应就变得十分重要。而要研究这些反应，就要进行不同的CO 2 和温 度下气体交换能力的测定，这方面的研究得到了国内外学者的普遍重视。
细菌就是一种具有细胞壁的单细胞微生物,在适宜条件下,能进行无性二分裂繁殖,其形态与结构相对稳定。掌握细菌形态结构特征,对鉴别细菌,研究致病性,诊断疾病与防治原则等都有 重要意义。 第一节细菌大小与形态 一细菌的大小 细菌体积微小,一般要用光学显微镜放大几百倍到一千倍左右才能观察到。通常以微米(μm)为测量其大小的单位。细菌种类不同,大小差异很大,同一种细菌在不同生长环境中,或在同一生长环境的不同生长繁殖阶段,其大小也有差别。 二细菌的形态 细菌的基本形态有球状、杆状及螺旋状,根据形态特征将细菌分为球菌、杆菌与螺形菌三大 类、 (一)球菌(coccus) 球菌单个菌细胞基本上呈球状。按细菌生长繁殖时的分裂平面及分裂后排列方式不同,可将球菌分为: 1、双球菌:细菌在一个平面分裂,分裂后两个菌细胞成双排列,如肺炎链球菌。 2、链球菌:细菌由一个平面分裂,分裂后菌细胞连在一起,呈链状,如乙型溶血性链球菌。 3葡萄球菌:细菌在多个不规则的平面上分裂,分裂后菌细胞聚集在一起似葡萄串状,如金黄色葡萄球菌。 4、四联球菌:细菌在两个相互垂直的平面上分裂,分裂后四个菌细胞联在一起。 5、八叠球菌:细菌在上下、前后与左右三个相互垂直的平面上分裂,分裂后八个菌细胞联在一起。 (二)杆菌(bacillus) 杆菌呈杆状,多数为直杆状,也有稍弯的。不同杆菌的大小、长短、粗细差异很大。大杆菌如 炭疽杆菌长3～10μm,中等的如大肠杆菌长2～3μm,小的如流感杆菌长0、7～1、5μm。菌体粗短呈卵园形的称为球杆菌;菌体末端膨大成棒状,称棒状杆菌;菌体常呈分枝生长趋势,称为分枝杆菌,大多数杆菌就是单个、分散排列的,但有少数杆菌分裂后菌细胞连在一起呈链状,称为链杆菌。 (三)螺形菌(spirillar bacterium) 螺形菌菌细胞呈弯曲或旋转状,可分为两类: 1、弧菌:菌细胞只有一个弯曲呈弧形或逗点状,如霍乱弧菌。 2、螺菌:菌细胞有多个弯曲,如鼠咬热螺菌。弯曲呈“S”或海鸥形者如空肠弯曲菌、幽门螺 杆菌等。 第二节细菌的结构与化学组成 细菌的基本结构有细胞壁、细胞膜、细胞质与核质四个部分组成。某些细菌除具有其基本结 构外,还有荚膜、鞕毛、菌毛、芽胞等特殊结构。 一、基本结构 (一)细胞壁(cell wall) 细胞壁位于细菌的最外层,就是一层质地坚韧而略有弹性的膜状结构,其化学组成比较复杂,并随不同细菌而异。用革兰染色法可将细菌分为革兰阳性菌与革兰阴性菌两大类。两类细菌细胞壁的共有组分为肽聚糖,但各自还有其特殊组成成分。 1、肽聚糖(peptidoglycan) 细菌细胞壁的基本结构就是肽聚糖,又称粘肽。它就是原核生物细 胞所特有的物质,不同种类的细菌,其组成与连接的方式亦有差别。革兰阳性菌的肽聚糖由聚 糖骨架、四肽侧链与五肽交联桥三部分组成(图11-3,a),革兰阴性菌的肽聚糖由聚糖骨架与四 肽侧链两部分组成(图11-3,b)。
水稻品质研究进展与展望 何秀英，廖耀平，程永盛，陈钊明，陈粤汉 （广东省农科院水稻研究所，广东广州510640） 摘要：概述了目前水稻品质育种、米质评价指标、品质形成的生理机理、环境和淀粉结构对米质的影响、品质性状的遗传和基因定位、新技术在品质研究上的应用等国内外研究成果，同时结合水稻品质育种的工作实践，对水稻品质研究进行了展望。 关键词：水稻；品质；研究进展；展望中图分类号：S511.033 文献标识码：A 文章编号：1004-874X(2009)01-0011-06 Reviews and prospects for the research of rice grain quality HE Xiu-ying,LIAO Yao-ping,CHENG Yong-sheng,CHEN Zhao-ming,CHEN Yue-han (Rice Research Institute,Guangdong Academy of Agricultural Sciences,Guangzhou 510640,China ) Abstract ：This paper mainly reviewed some present research situations of rice quality in the world,including rice quality breeding,rice quality evaluation,physiological mechanism of quality forming,environment and starch structure on the impact of rice quality,genetics and gene mapping of quality traits,the application of new technology on quality research,and so on.At the same time,with the work practice of rice quality breeding,some prospects on rice quality research had been raised. Key words ：rice;grain quality;review;prospect 收稿日期：2008-10-07 基金项目：农业结构调整重大专项(06-01-03B)；广东省农业攻关计划项目(2006A20202004)；广州市科技攻关计划项目 (2005Z3-E0281) 作者简介：何秀英（1974-），女，硕士，副研究员，E-mail ：xyhe @https://www.doczj.com/doc/7510227709.html, 水稻是世界上最主要的粮食作物，品质的优劣直接影响其商品价值和种植推广，因此国内外都相当重视稻米品质的研究。长期以来，我国水稻生产十分注重提高产量，而对品质的研究（相对于美国、日本、泰国等国家及水稻研究所）起步较晚。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，对稻米品质提出了越来越高的要求，优质品种在丰产的基础上，加工成的稻米不仅外观要求好看，而且还要有较好的口感和食味。目前对水稻品质的研究大体有以下几个方面：水稻品质育种、品质的测定与评价、品质性状遗传与基因定位、品质形成的生理生化指标、胚乳结构观察、淀粉的形成与累积、稻米的贮藏与加工、新技术在品质分析上的应用等。在稻米品质研究中，我国无论是在水稻品种的优质化，还是控制品质性状的基因挖掘等方面都取得了长足的进展。本文就稻米品质研究的一些国内外成果进行概述，同时结合水稻品质育种的工作实践，对水稻品质研究进行了展望。 1水稻品质育种现状 1.1 国外现状 在品质育种方面，美国、日本、泰国、澳大利亚的水稻优质化走在世界的前列。美国是国际上较早开展优质稻育种研究的国家，水稻育种的首要目标是品质改良，美国生产的稻谷均为优质稻，其优良的米质使美国成为世界大米出口大国之一，育成的品种如Lemomt 、 Katy 、Cypress 、Jefferson 等，不仅米质优，且耐肥抗倒性 强，成穗率高，对高光强具有极强的适应性，更为重要的是其米质对温度钝感[1-3]。 日本在优质米品种选育、栽培技术及贮藏加工等方面的研究均居国际先进水平，其优质米以严格的生产和加工技术创出了世界品牌。日本的水稻育种是以培育具有优良的食味、品质以及抗病性强、产量高的主食用水稻为主要目标，主食用水稻的育种最重视的特性是食味。日本种植面积最多的品种是Koshihikari （越光)，其次是Hitomebore 、Akitakomachi 、Hinohikari ，虽然越光容易倒伏、稻瘟病抵抗力弱，但是由于其食味最好,使得越光的种植面积最大[4-5]。日本水稻栽培一直处于不足10个优良食味品种的独占状态，但其栽培地区主要因品种特性而异。 泰国在科研、生产、加工、销售等各个环节对稻米 广东农业科学2009年第1期 11