第二节 水稻栽培的生物学基础.ppt

第二节水稻栽培的生物学基础 一 稻的起源与分类二 水稻的发育特性及其在生产上的应用三 水稻的生育过程与器官建成 一 稻的起源与分类 一 栽培稻种的起源栽培稻种在植物分类学上属禾本科 Gramineae 稻属 Oryza 植物 目前全球稻属植物有20多个种 栽培稻只有2个种 即普通栽培稻 Oryzasativa 和非洲栽培稻 Oryzaglaberrima 普通栽培稻分布于世界各地 占栽培稻面积的99 以上 非洲栽培稻仅分布于西非 丰产性差 但耐瘠性强 普通野生稻 普通野生稻与普通栽培的差异 二 栽培稻种的分类 我国栽培稻由于分布区域辽阔 栽培历史悠久 生态环境多样 在长期自然选择和人工培育下 出现了繁多的适应各稻区和各栽培季节的品种 丁颖曾根据它们的起源 演变和栽培发展过程 把我国栽培稻种分为5级 亚种 籼 粳 群 晚季稻 早 中季稻 型 水稻 陆稻 变种 粘稻 糯稻 品种 栽培品种 籼亚种和粳亚种1 区别籼稻和粳稻的祖先虽然都是普通野生稻 但两者的亲缘关系相距较远 在植物学分类上已成为相对独立的两个亚种 籼粳杂交亲和力弱 杂交结实率低 它们在形态和生理上都有明显的差别 2 籼 粳稻是两种不同的地理气候生态型籼稻和粳稻种性所以有明显差别的原因 是由于它们所分布的地理气候环境不同引起 籼稻和粳稻是由于纬度和海拔高低不同的生态因子 主要是温度条件的影响而演变形成的两个亚种 它们属于两种不同的地理气候生态型 3 籼稻和粳稻的演变籼稻的形态特征和生理特性与野生稻较为接近 因此 丁颖等认为籼稻是基本型 即最先由野生稻经人工驯化而演变成栽培稻 而粳稻是从籼稻植株中在不同的气候生态条件下 主要是气温 通过人工选育而形成的变异型 2 晚稻和早稻1 晚稻和早稻的分别籼稻和粳稻都有早稻和晚稻型 晚稻和早稻的亲缘关系较密切 两者杂交的结实率比较高 主要区别在于栽培季节的气候环境不同 形成了对栽培季节的适应性不同 晚稻生育季节气温由高到低 日长由长到短 光照由强到弱 风雨由多到少 早稻生育季节的气候环境相反 晚稻保存着与野生稻相同的发育特性 属于典型的短日性植物 早稻已失去对短日反应的敏感性 对日长反应钝感和无感 晚稻和早稻是属于适应不同日长条件而形成的两种气候生态型 2 晚稻和早稻的演变普通野生稻对日长反应敏感 晚稻的发育特性与普通野生稻相似 所以晚稻是基本型 早稻则是通过长期的自然和人工选择 从晚稻中分化而来的变异型 中稻的迟熟品种对日长的反应接近晚稻型 而中稻的早 中熟品种则接近于早稻型 3 水稻和陆稻根据栽培地区土壤水分和生态条件不同 可分水稻 包括浅水稻 深水稻 浮水稻 和 陆稻 又称早稻或坡禾 两个类型 主要区别在于两者耐旱性的不同 它们在形态解剖和生理生态上的一些差别 都是两者的耐旱性不同的表现 水稻和野生稻一样 都是属于沼泽性植物 适宜分布于有水层的土壤环境 深水稻茎秆高达1 5 2m 浮水稻茎叶可随水上涨而伸长 以保证茎叶暴露在大气中 由于栽培水稻与野生稻的特性相近 并且我国古籍记载 水稻栽培在先 陆稻栽培在后 因此 可认为水稻是基本型 而陆稻是在不同土壤水分条件下形成的地土生态型 属于变异型 水稻 旱稻 深水稻 浮水稻 4 粘稻和糯稻上述各稻种类型中都有粘稻和糯稻 它们在形态特征和生理特性方面都没有明显的差异 两者杂交的子代结实率也很高 野生稻都属粘稻 未发现有糯稻类型 因此 可以认为粘稻属基本型而糯稻是变异型 糯稻和粘稻的主要区别 5 栽培品种的演变与利用稻种分类的最后一级是栽培品种 栽培品种是经长期人工培育和选择而成的 其经济性状明显优越 主要表现在谷秆比率高 第二次枝梗数和颖花数增加 每穗结实粒数多 抽穗成熟整齐 粒重增大 不易落粒 株型改良 群体物质生产量高等 从栽培品种演进和利用出发 分类如下 按熟期分类分为早稻早 中 迟熟 中稻早 中 迟熟 晚稻早 中 迟熟品种共九个类型 熟期分类是因地因时相对而言 按穗粒性状分类可分为大穗型和多穗型 大穗型 秆粗叶大分蘖少 每株的穗数少而穗大粒多 多穗型秆细叶小而分蘖多 每株的穗数多而穗小粒少 按株型分类按茎秆长度可分高 中 矮秆品种 粳稻偏矮 籼稻偏高 籼稻以短于100cm的为矮秆品种 高于120cm的为高秆品种 100 120cm的为中秆品种 按杂交稻种和常规稻种分类杂交稻遗传基础丰富 表现明显的杂种优势 易取得大面积高产稳产 杂交稻需要制种多种子易混杂或不孕率高 成本也较高 常规稻种不用制种 有利良种加速繁育 成本较低 现在我国水稻生产是杂交稻与常规稻并存 按高产种和优质种分类我国人多地少 因此 水稻生产把高产放在第一位 米质放在第二位 但随着人民生活水平的改善 扩大出口 对优质稻米的要求不断增高 二 水稻的发育特性及其在生产上的应用 一 品种生育期的变化特点1 生育期水稻品种的生育期 短的不足100天 长的超过180天 其中生殖生长期一般为60 70天 其余为营养生长期 所以 品种生育期长短的不同 主要是营养生长期的差异 2 品种的生育期随环境变化的规律在同一地域 随纬度增高 生育期延长 纬度相近 随海拔增高 生育期延长 在同一地点 随播期推迟 生育期缩短 不同条件下品种生育期的这种差异也主要是营养生长期的差异 不同生育期的品种异地播种 一般生育期长的品种生育期的变化比生育期短的变化大 二 决定品种生育期的 三性 水稻品种的生育期 决定于内在的遗传性和外界的环境条件 水稻原产于低纬度热带 具有要求短日 高温的遗传性 通常短日照 高温都可使水稻生育期缩短 而品种不同其反应也不一样 品种因受日照长短的影响而改变生育期的特性 称感光性 品种因受温度高低的影响而改变生育期的特性 称为感温性 短日 高温条件下 水稻品种仍需经一个最短的营养生长期 才能转入生殖生长 这个最短的营养生长期 称为品种的短日高温生育期 也称为基本营养生长期 不同水稻品种的基本营养生长期 其长短各异 这种基本营养生长期长短的差异特性 称之为品种的基本营养性 品种的感光性 感温性和基本营养生长期 是决定水稻品种育期的3个主要内在特性 常简称为水稻品种的 三性 1 感温性水稻品种在适宜的生长发育温度范围内 高温可使其生育期缩短 低温可使其生育期延长 水稻生长上限温度一般为40 而发育上限温度不超过28 大多数晚稻品种在短日条件下 高温对其生育期缩短幅度较早稻大 表明晚稻较早稻感温性强 除此之外 感温性的强弱与水稻品种系统发育的条件也关系密切 一般北方的早粳稻品种比南方的早籼稻品种的感温性强 品种感温性的鉴定 一般在不同温度下栽培 以高温出穗促进率表示 高温出穗促进率大者为感温性强 促进率低者为感温性弱 高温出穗促进率 低温下播种倒出穗的天数 高温下播种倒出穗的天数 低温下播种倒出穗的天数 100早 中 晚稻的感温性都较强 但在短日条件下 以晚稻为最强 早稻次之 中稻又次之 2 感光性水稻品种在适宜生长发育的日照长度范围内 短日照可使生育期缩短 长日照可使生育期延长 一般原产低纬度地区的品种感光性强 而原产高纬度地区的品种对日长的反应钝感或无感 南方稻区的晚稻品种感光性强 而早稻品种的感光性钝感或无感 中稻品种的感光特性介于早 晚稻之间 感光性强的品种 在长日照条件下不能抽穗 表示品种的感光性 促进率大者感光性强 促进率小者感光性弱 短日照出穗促进率 长日照下播种到出穗的天数 短日照下播种到出穗的天数 长日照下播种到出穗的天数 100 早稻的感光性一般属弱 其中籼稻为1 3级 粳稻为1 5级 中稻感光性一般属弱到中等 其中籼稻为1 5级 粳稻为2 7级 晚稻的感光性强 其中粳稻为7 8级 籼稻为7 9级 3 短日高温生育期短日高温生育期是品种在短日高温条件下最短的营养生长期 实验确定这个最短营养生长期的长度是困难的 通常是用一定的高温和短日照条件下的营养生长期来表示 进行品种间相互比较 全国各地各熟期类型品种的短日高温生育期的长短 情况比较繁杂 但有几点是明确的 东北 西北的早熟种 因当地水稻生长季节短 其短日高温生育期均短 华南的双季晚稻 绝大多数属于 短 的等级 根据水稻的熟期特性和季节分布 可以分为早稻 中稻和晚稻 早稻 中稻 晚稻又都可以按生育期长短再分为早熟 中熟和迟熟 早稻品种感温性强 感光性弱 晚稻品种感温性弱 感光性强 晚稻品种作为早稻栽培 尽管是早春播种 但只有到秋天具备了短日照条件时 才能进行幼穗分化和开花成熟 生育期明显延长 因此 晚稻品种只能作单季晚稻或连作晚稻种植 而不能作早稻栽培 早稻品种则由于感光性弱 既可以夏季长日条件下抽穗 也可在秋季短日条件下抽穗 所以既可以作早稻种植 也可作晚稻种植 翻秋种植时 生育前期处于高温环境 生长发育进程加快 生育期缩短 成熟期提早 产量降低 在安排播种期时 早中稻品种中 感温性较强的品种应该早播 如果迟播 生育期缩短 不利高产 感温性较弱的品种可根据季节需要适当迟播 对产量影响不大 晚稻品种播种期安排一要考虑能否安全齐穗 即抽穗开花期不受低温危害 日平均温度大于19 22 二要考虑是否是 超龄秧 若秧苗在秧田时生长的时间超过适宜的秧龄 秧苗移植到大田以后不久迅速抽穗 造成穗小粒少而减产 一般生产上适宜的秧龄在30天以内 通过适当稀播种 采用寄秧和化学调控等办法 可以适当延长秧龄5 10天 4 水稻 三性 特点早稻是由晚稻演变而来的短日照不再敏感的变异型 一般早稻品种都具有基本营养生长性小 感光性弱 感温性较强的特点 因此 早稻生育期的长短 主要决定于温度的高低 晚稻品种一般都具有基本营养生长性小 而感光性 感温性都强的特点 其生育期的长短 主要决定于日照的长短 同时又受温度高低的影响 光 温联应效果甚为明显 只能在短日 高温条件下完成发育转变 开始幼穗分化 中稻品种在 三性 特点上是晚稻和早稻的过渡类型 中稻的早 中熟品种 其 三性 特点偏近于早稻 迟熟品种则偏近于晚稻 中稻的基本营养生长期都比早稻长 在我国水稻生产实践中 早稻品种可作早稻和晚稻栽培 而晚稻品种只能作晚稻栽培 这是因为早稻的感光性迟钝 感温性敏感 早稻的感光性敏感 感温性也敏感 但它的感温性要在短日条件下才能明显表现出来 三 水稻发育特性理论的应用1 在栽培方面的应用水稻品种的发育特性是确定种植制度 品种搭配 栽培措施的重要依据 例如 在秧龄安排方面 早稻因其感光性弱 短日高温生育期短 秧龄不能长 以防早穗减产 但可短秧龄翻秋栽培 晚稻感光性强 故秧龄弹性大 但不可迟播 因夏季7 8月份日长较长 完成光周期诱所需时间长 如播种过迟 则原已较迟的出穗期还将进一步延迟 影响安全齐穗 但如播种过早 因完成光周期诱导要求较短的日长 早播并不能明显提早抽穗 这样营养生长期过长 徒然消耗地力 也会增加管理成本 中籼稻感光性弱或中等 短日高温生育期中等 在播期变化后 营养生长期较稳定 产量形成的变化也小 所以适播期的幅度较宽 2 在引种方面的应用自高纬度的北方稻区引向低纬度的南方稻区种植 生育期一般缩短 尤其是东北的早粳 全生育期所需积温较少 对高温反应敏感 引到低纬度南方种植 应适当早播 秧龄不宜太大 以增加大田营养生长期 才能获得高产 从低纬度的南方稻区引向高纬度的北方稻区种植 生育期延长 早稻引种容易成功 晚稻可能在稻作季节不能正常抽穗成熟 必须选取较早熟的品种作为引种对象 纬度相同海拔不同的稻区引种 海拔低的稻区向海拔高的稻区引种 生育期延长 选用早熟品种引种较易成功 反之 从高海拔向低海拔稻区引种 生育期缩短 选用迟熟品种引种才容易获得稳产高产 相同纬度相同海拔稻区之间引种 成功率相对较高 3 在育种方面的应用发育特性本身就是很重要的育种目标 例如 国际水稻研究所确定感光性较弱 短日高温生育期中等为育种目标 具有这样发育特性的品种 适宜种植的范围大 又如 在有室外照明的工矿区和高速公路附近的稻田 水稻出穗期往往会有不同程度的延迟 甚至不能安全齐穗 为此就应选育对夜间灯光照明不敏感的品种 应用发育特性的理论 可解决熟期悬殊很大的品种间杂交花期不遇的问题 将7叶期的晚稻苗进行7 10d的短日照处理 诱使其开始穗分化 提早出穗与早稻品种花期相遇 在育种工作中 还常应用水稻发育理论 给育种材料提供短日高温条件 使世代周期缩短 提高育种工作效率 四 水稻的生育期和积温 水稻是喜温作物 在其生长发育过程中 当其他生长要素得到满足时 在一定范围内 随着温度的升高 其发育速度加快 且整个生育期间 包括各个不同的发育时期 都要求一定的积温 即热量总和 积温分为有效积温和活动积温 大多数喜温作物的生物学下限温度为10 故在水稻上亦以此为标准 10 的日平均温度为活动温度 而其持续生育日数活