水稻生產(chǎn)力的基因型與播期效應(yīng)模擬研究.pdf

1、水稻(Oryza sativa L.)是我國(guó)最重要的糧食作物之一，提高水稻產(chǎn)量，對(duì)于保障我國(guó)糧食安全，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本研究以實(shí)驗(yàn)室已有水稻生長(zhǎng)模型RiceGrow為研究工具，研究分析了不同水稻基因型和播期對(duì)水稻生產(chǎn)的影響效應(yīng)，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量。首先，利用收集到的不同生態(tài)點(diǎn)的水稻田間試驗(yàn)資料(1981-2005年)以及2009-2010年的水稻播期試驗(yàn)，對(duì)水稻生長(zhǎng)模型RiceGrow進(jìn)行檢驗(yàn)；然后，

2、在5個(gè)典型單季稻種植區(qū)(五常市、徐州市、興化市、信陽(yáng)市和合肥市)，通過(guò)設(shè)置不同的品種參數(shù)，分析不同生育期參數(shù)對(duì)水稻生育期和產(chǎn)量的影響；同時(shí)，利用杭州市、儀征市和徐州市1981-2010年的氣象資料，通過(guò)對(duì)不同播期的模擬，研究分析了不同播期對(duì)水稻生育期與產(chǎn)量的影響效應(yīng)。
　　 利用五常市、徐州市、興化市、信陽(yáng)市和合肥市5個(gè)生態(tài)點(diǎn)的不同品種、不同年份的田間試驗(yàn)資料，對(duì)RiceGrow模型進(jìn)行了檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示抽穗期、成熟期和產(chǎn)量

3、的觀測(cè)值與模擬值RMSE(根均方差)分別為2.6d、3.1d和869.7kg hm-2，NRMSE(標(biāo)準(zhǔn)根均方差)分別為2.3％、2.1％和11.5％；利用杭州、儀征兩年的田間試驗(yàn)資料，通過(guò)與ORYZA2000模型對(duì)播期模擬的比較結(jié)果顯示，RiceGrow模型的生育期、地上部生物量扣產(chǎn)量的RMSE分別為4.6d、1539.2kg hm-2和792.2 kg hm-2，NRMSE分別為3.7％、17.4％和10.2％；而ORYZA2000

4、模型的生育期、地上部生物量和產(chǎn)量的RMSE分別為6.4d、1559.9 kg hm-2和989.1kg hm-2，NRMSE分別為5.2％、17.6％和12.0％。綜上所述，RiceGrow和ORYZA2000模型均能較好的模擬不同生態(tài)點(diǎn)、不同年份、不同品種、不同播期條件下的水稻生產(chǎn)。
　　 通過(guò)設(shè)置RiceGrow模型中與水稻生育期相關(guān)的不同生育期參數(shù)，研究分析不同生育期參數(shù)對(duì)水稻生育期和產(chǎn)量的變化特征。即在基本早熟性(IE)

5、、光周期敏感性(PS)、溫度敏感性(TS)、和基本灌漿因子(BFF)4個(gè)生育期參數(shù)的取值范圍內(nèi)，按一定步長(zhǎng)進(jìn)行變化，來(lái)分別量化分析單一生育期參數(shù)及多個(gè)生育期參數(shù)組合在五常、徐州、興化、信陽(yáng)和合肥5個(gè)不同生態(tài)點(diǎn)對(duì)水稻生育期和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，增加IE和BFF可顯著縮短水稻生育期，而增加TS和PS則可延長(zhǎng)水稻的生育期；在產(chǎn)量表現(xiàn)上，IE值變化對(duì)產(chǎn)量的影響不顯著，而TS和PS增加，產(chǎn)量也有所增加，增加BFF值則顯著降低了產(chǎn)量。IE、PS和

6、TS三個(gè)參數(shù)組合的模擬結(jié)果顯示，不同參數(shù)組合的生育期和產(chǎn)量在不同年型下存在一定的差異，而在不同生態(tài)點(diǎn)均表現(xiàn)出隨生育期的延長(zhǎng)，產(chǎn)量逐漸升高，延長(zhǎng)至一定生育期后產(chǎn)量相對(duì)變化穩(wěn)定或有所下降后又升高的趨勢(shì)變化；同一生育期下由于生育期參數(shù)不同使得產(chǎn)量也在一定范圍內(nèi)波動(dòng)變化；通過(guò)與對(duì)照品種的比較，最終確定生育期參數(shù)IE值在0.5-0.8，PS在0.020-0.036和TS在6.6-9.0范圍內(nèi)，不同生育期參數(shù)組合表現(xiàn)出生育期較短而產(chǎn)量較高的趨勢(shì)。而

7、對(duì)照品種產(chǎn)量增加5％以上，不同生育期參數(shù)變化在不同生態(tài)點(diǎn)不同年型下也表現(xiàn)出一定的差異性。通過(guò)與各研究點(diǎn)歷史年份水稻實(shí)際生育期和產(chǎn)量比較，高產(chǎn)品種組合成熟期平均縮短6.0 d，而產(chǎn)量在6701-10262 kg hm-2之間，平均增產(chǎn)17.5％。綜合結(jié)果表明，提高水稻產(chǎn)量，需根據(jù)不同環(huán)境進(jìn)行不同生育期參數(shù)的優(yōu)化組合，以達(dá)到最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量增加的目的。
　　 利用杭州、儀征和徐州1981-2010年30年間的氣象資料，模擬分析不同播期對(duì)

8、水稻生產(chǎn)的影響，結(jié)果顯示，模型模擬結(jié)果顯示，所研究品種(兩優(yōu)培九、武香粳14和汕優(yōu)63)在各地區(qū)的播期范圍均較廣，且受溫度升高的影響，最早播期有提前的趨勢(shì)，而最晚播種期有延后的趨勢(shì)。杭州、儀征和徐州水稻的最適播期(最高產(chǎn)量)分別集中在4月19日至5月3日，4月10日至5月10日和4月24日至5月14日之間；相應(yīng)的各生態(tài)點(diǎn)最高產(chǎn)量變化范圍分別為：8173-11656，8912-11379和8283-10816 kghm-2。各生態(tài)點(diǎn)適宜播