生态冗余理论在直播稻生产管理中的应用研究

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生态冗余理论是上世纪90年代才发展起来的一个生态学理论。它的发展时间虽然较短,但却引起了许多生态学者的关注。有些学者对冗余现象的存在表示了一定的怀疑态度,但更多的学者则在积极地探索并应用于研究和解决生态学中的一些问题。 生态冗余理论研究主要集中于冗余物种,冗余物种和生态系统功能之间的关系及植物的器官(生长)冗余和基因冗余。国外的研究主要集中于冗余物种的判别,冗余物种与生态系统稳定性、生态系统功能与服务的关系等。对于基因冗余的研究也比较多,从进化遗传角度来分析物种的遗传信息进化。国内学者对农作物器官的生长冗余做了较多的研究,应用生态冗余理论来探讨提高农作物产量的途径。 我国是世界上的人口大国,国土面积虽然广大,但耕地面积较少,人均耕地面积仅为0.095公顷(2003年中国国土资源公报),为世界人均耕地面积的1/4。粮食问题是关系国计民生的大问题。在有限的耕地面积上,只有提高农作物单产,才能解决问题。水稻是我国重要的粮食作物,在我国南北方均有种植。直播稻因为其省工省力,近几年,种植面积逐渐扩大。本研究的目的是应用冗余理论,来研究管理直播稻生产,以提高直播稻的产量。 本研究以汕优10号、协优63两个杂交稻和秀水63、甬粳18两个常规稻共4个水稻品种为对象,研究了不同密度下不同时期提前搁田对水稻茎蘖、产量的影响。测定了水稻不同生育时期植株氮、磷、钾的含量,叶绿素含量,叶面积及干物重。定义了水稻茎蘖冗余度,提出了水稻最佳生长冗余度假说,并以实际测定结果来进行了验证。主要结果如下: (1) 提前进行搁田,可以控制无效分蘖,但过早搁田会抑制水稻的生长。研究显示,提前进行搁田,可以使水稻达到最高分蘖数的日期延迟,有效抑制无效分蘖的发生。但是过早搁田会使分蘖受到强烈的抑制而达不到最佳的穗数,从而影响了产量。 (2) 不同水分处理对冗余度影响较大,对产量影响则较小。不同密度处理对冗余度和产量的影响都较大。不同水分处理对汕优10号、秀水63的茎蘖冗余度的影响达到0.05的显著水平,搁田处理最早的,茎蘖冗余度最低;对甬粳18冗余度的影响没有达到显著水平。不同水分处理对水稻产量没有显著影响。不同密度处理对汕优10号、甬粳18产量的影响达到了显著水平,对4个品种冗余度的影响全部达到显著水平,密度越高,冗余度越大。 (3) 不同时期提前进行搁田对水稻生理和生长有一定的影响。分蘖末期植株W2与W3的叶片氮、磷、叶绿素含量小于W1和W4。W2或W3的叶片钾含量和植株干物重高于W1与W4。杂交稻叶面积W1<W2<W3<W4,常规稻叶面积W1<W2<W3,而W4的叶面积下降。 (4) 不同水分处理对退化颖花数有一定的影响。对协优63、秀水63退化颖花的影响达到显著水平,最早进行搁田处理的盆栽退化的颖花数最多。对汕优10号、甬粳18没有达到显著水平,但相伴概率Sig.较低(仅为0.084、0.132)。不同密度处理对退化颖花数影响也不大,只有协优63的退化颖花数的影响达到了显著水平。 (5) 拟合了直播稻产量与茎蘖冗余度的曲线关系,提出了农作物最佳生长冗余度假说。根据盆栽试验产量数据和茎蘖冗余度数据,拟合了产量与冗余度曲线关系,结果表明以二次多项式(或抛物线)为最适合的数学表达式。据此,提出了农作物最佳生长冗余度假说。认为在一定的栽培管理条件下,存在着一个与最高产量相对应的生长冗余度,把这一生长冗余度定义为最佳生长冗余度。假设在生产中,通过各种栽培管理措施使农作物的生长冗余度达到最佳值,就能获得高产。把这一假设定义为农作物最佳生长冗余度假说。
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