探討水稻抗倒伏生理機(jī)制與評價方法

摘要：倒伏影響水稻的產(chǎn)量和水稻的品質(zhì)，對提高水稻倒伏指數(shù)貢獻(xiàn)大的因素很多，矮化育種使水稻品種的抗倒性明顯增強(qiáng)，高抗型的莖稈在抗倒性狀明顯優(yōu)于其他類型。通過篩選基部節(jié)間短干重大維管束多的品種，建立水稻抗倒伏評價體系，根據(jù)倒伏指數(shù)進(jìn)行評價對提高水稻抗倒性有重要作用。

關(guān)鍵詞：生理機(jī)制 評價方法 水稻抗倒伏

中圖分類號：S451 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0143-01

隨著人口的增加和生活水平的提高，提高生物學(xué)產(chǎn)量是實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，提高水稻單產(chǎn)是水稻育種和生產(chǎn)的重要課題。國內(nèi)外不少學(xué)者對此進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)超級稻育種是一種有效途徑，它主要是從株型改良入手，要提高源的積累以及轉(zhuǎn)化，努力取得新的突破，才能進(jìn)一步提高水稻的產(chǎn)量。

1 倒伏對水稻的影響

水稻的倒伏不但可以導(dǎo)致產(chǎn)量下降，而且引起品質(zhì)變劣。提高水稻生物產(chǎn)量的途徑包括增加水稻群體生產(chǎn)能力，增加水稻個體的生產(chǎn)能力，和化學(xué)促控措施提高水稻植株的生產(chǎn)能力。倒伏是水稻生產(chǎn)中普遍存在的問題，要想通過增加株高來實(shí)現(xiàn)超級稻產(chǎn)量突破，克服倒伏的嚴(yán)重性和對產(chǎn)量造成的損失，必須克服因株高過高而引起倒伏的問題。

在高肥水栽培或生育后期，水稻倒伏多由外界因素引起的，水稻倒伏一般是發(fā)生在抽穗后，如遇到不利氣候（暴風(fēng)雨等）條件下都會引發(fā)倒伏。倒伏導(dǎo)致植株衰老，倒伏導(dǎo)致米質(zhì)變劣，水稻倒伏后，通風(fēng)透光條件差，會妨礙干物質(zhì)的積累而造成癟粒，加之田間濕度大，使結(jié)實(shí)率下降，使下部葉片迅速枯黃腐爛，使結(jié)實(shí)率下降，功能葉面積急劇下降，直接影響水稻籽粒的產(chǎn)量。

影響水稻倒伏的因子。株高過高或下部節(jié)間過長是倒伏重要原因，一般來說，莖稈越粗，其抗倒性越強(qiáng)，確保不倒伏的前提下，有必要適當(dāng)增加株高，基部莖稈的性狀與抗倒伏能力關(guān)系密切。莖稈的抗倒伏能力是莖稈的物理特性的綜合表現(xiàn)出來，所受的彎曲力較大時，易發(fā)生彎曲型倒伏，增強(qiáng)莖稈的物理強(qiáng)度，葉鞘抱莖越緊，水稻莖稈的機(jī)械強(qiáng)度特性是莖稈的硬性和彈性的綜合屬性，不易被暴風(fēng)雨刮倒，抗倒性較強(qiáng)。

莖稈的抗倒伏質(zhì)量與莖稈的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。莖稈中維管束數(shù)目多、密度小、寬度大有利于抗倒伏，優(yōu)質(zhì)莖稈的機(jī)械組織發(fā)達(dá)，木質(zhì)化程度高，是增強(qiáng)莖稈抗倒的因素之一，皮層纖維組織越厚越能增強(qiáng)其抗倒伏能力，數(shù)目多、面積大有助于增強(qiáng)莖稈的堅韌性。

鮮重和干重反映植株的大小，還反映是組織器官的物質(zhì)充實(shí)程度，莖稈的化學(xué)組成與抗倒伏能力有密切關(guān)系。莖稈基部重和節(jié)間的干重與抗倒性有關(guān)，高的莖稈可用性糖和淀粉含量是有利的，下部葉片早衰及受病蟲為害會低莖稈抗倒伏能力。纖維素和半纖維素是構(gòu)成水稻莖稈細(xì)胞的主要成分，鉀、硅能促進(jìn)水稻莖稈的健壯生長發(fā)育，顯著性增強(qiáng)莖稈的抗倒伏能力，抗倒伏能力強(qiáng)的品種成熟期基部莖稈衰老程度輕，內(nèi)部細(xì)胞養(yǎng)分充足，組織充實(shí)。

栽培措施不當(dāng)也是造成水稻倒伏的重要原因，高稈大穗型品種在多肥條件下發(fā)生倒伏，農(nóng)田施肥量（尤其氮肥）大幅度增加，致命名莖稈強(qiáng)度降低，致密度下降，使其在多肥條件下發(fā)生倒伏。施肥時期不當(dāng)，也會影響倒伏，含不同營養(yǎng)元素的肥料對水稻的抗倒伏能力有影響，施氮過早會加劇倒伏，施用硅肥后水稻植株高度有微弱的提高，硅鈣肥對抗倒伏起著重要作用。施高鉀控施肥能有效增加莖基部粗度，從而提高植株細(xì)胞壁強(qiáng)度，莖稈倒伏能力。

植物延緩性的植物生長調(diào)節(jié)劑如助壯、抗倒胺、縮節(jié)胺和多效唑等，不合理的播種深度、水分管理、種植密度均都能引起水稻植株形態(tài)和生理功能的變化，從而對水稻抗倒伏能力產(chǎn)生影響。水稻種植方式對倒伏產(chǎn)生非常明顯的影響，抗倒胺能促進(jìn)根系發(fā)達(dá)，有利于抗倒。

2 評價水稻抗倒伏能力的指標(biāo)

衡量水稻抗倒能力的指標(biāo)很多，倒伏指數(shù)。倒伏指數(shù)是在倒伏系數(shù)法的基礎(chǔ)上演繹而來的，倒伏指數(shù)與株高和莖稈鮮重呈正比，其公式為：

倒伏指數(shù)=地上部分重量/莖稈強(qiáng)度。

倒伏系數(shù)。它是植株重量、株高、莖稈機(jī)械強(qiáng)度和根量的綜合體現(xiàn)。

傾斜角度。標(biāo)準(zhǔn)分直、斜、倒、伏四級。

莖稈系數(shù)。莖稈系數(shù)與稈長、穗位、截面尺寸和形狀等莖稈性狀有關(guān)。

抗折力矩。即使單位高度莖稈或特定部位莖稈折斷所需要的力。

其它的評價指標(biāo)。倒伏率，莖稈彈性，彎曲度，穩(wěn)定系數(shù)，共振頻率和阻尼振蕩。

3 試驗材料、方法及結(jié)果分析

第一年選用常用品種（組合）共計24個，第二年選用常用品種（組合）共計51個，試驗于兩年間在某試驗農(nóng)場進(jìn)行。

測定項目及方法：株高、節(jié)間數(shù)、節(jié)問長及稈長，基部抗折力，鮮重、干重及節(jié)間干重比，莖稈基部截面的解剖結(jié)構(gòu)，參數(shù)計算（全株加在基部節(jié)間的彎矩、基部節(jié)間折斷時的彎矩、斷面模數(shù)、彎曲力矩、倒伏指數(shù)和稈型指數(shù)）；試驗數(shù)據(jù)均用Excel，和DPS進(jìn)行處理得來。

結(jié)果分析：隨著水稻植株的生長發(fā)育，不同生育時期抗倒性能產(chǎn)生動態(tài)變化。水稻齊穗后光合產(chǎn)物不斷向籽粒轉(zhuǎn)移，重心高度與倒伏指數(shù)的相關(guān)系數(shù)最大，穗部重量逐漸增加，莖基部外徑與倒伏指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，莖稈物質(zhì)向穗部轉(zhuǎn)移，力學(xué)強(qiáng)度隨之減弱。稈型指數(shù)將莖粗與稈長是評價莖稈外部形態(tài)特征的綜合指標(biāo)，穗頸長與倒伏指數(shù)呈正相關(guān)，株高較高的相應(yīng)的基節(jié)彎距值就愈大，提高穗頸長，增加株高，能夠提高抗倒性。

維管束數(shù)目的多少是衡量莖稈抗倒能力大小的指標(biāo)。維管束密度雖然和倒伏指數(shù)的相關(guān)系數(shù)很小，稈壁截面積與倒伏指數(shù)呈負(fù)相關(guān)但相關(guān)系性不顯著，維管束多，抗折力強(qiáng)，倒伏指數(shù)越大，植株也就越不抗倒。

稻莖稈物質(zhì)生產(chǎn)特性是指水稻產(chǎn)量形成過程中水稻生長發(fā)育、器官建成、物質(zhì)生產(chǎn)積累等的最終結(jié)果，基部重可作為衡量莖稈強(qiáng)度的可靠指標(biāo)，其實(shí)質(zhì)就是光合產(chǎn)物的制造、積累、運(yùn)轉(zhuǎn)與分配。

抗折力反映莖稈的機(jī)械強(qiáng)度，基節(jié)折斷彎矩是人工使基部節(jié)間折斷需施加的力，是莖稈硬性和彈性的綜合表現(xiàn)。基節(jié)彎矩與倒伏指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，倒伏指數(shù)與斷面指數(shù)和彎曲應(yīng)力呈負(fù)相關(guān)，因此，基部節(jié)間的折斷彎矩大的材料抗倒性強(qiáng)。

影響倒伏指數(shù)的因素很多，善莖稈質(zhì)地，提高莖稈的抗折力對改善抗倒伏來說是首要的；莖稈鮮重的提高有利于提高基節(jié)彎矩，但對抗倒伏不利，卻對提高基部節(jié)間的充實(shí)度有利。在對抗倒材料進(jìn)行選擇過程中，應(yīng)注意對基部第1節(jié)間短的選擇，應(yīng)適當(dāng)?shù)慕档椭仓旮叨?，提高莖粗，來提高稈型指數(shù)，對抗倒有利。

在抗倒性綜合評價上，稈型粗壯，抗折斷能力強(qiáng)的莖稈機(jī)械強(qiáng)度對抗倒性的直接貢獻(xiàn)最大，增強(qiáng)莖稈強(qiáng)度是提高莖稈抗倒伏性的重要途徑。

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