病虫害是制约水稻生产最重要的因素之一。化学农药是防治水稻病虫害的主要手段,然而其大量使用危害人类健康,导致环境污染。因此,发展安全有效的病虫害防控技术至关重要。防虫网室栽培是一种绿色有效的病虫害生态防控技术,其在水稻育秧、育种或制种等方面也得到广泛的应用。然而,关于防虫网室栽培对水稻产量和品质形成生理生态特征的影响以及防虫网室栽培水稻对栽插密度和氮肥运筹的响应机制还缺乏深入研究。因此,本研究以防虫网室栽培水稻为研究对象,分别实施防虫网室栽培水稻品种试验、栽插密度试验和氮肥运筹试验,通过研究防虫网室栽培对稻田气候因子、根际土壤微生物和酶活性等生态因子的影响,以及对水稻光合生产、干物质积累和分配及转运、养分吸收和利用、根系生长等生理指标的影响,从生理和生态角度明确防虫网室栽培对水稻产量和品质形成的影响。并在此基础上,探明防虫网室栽培水稻对栽插密度和氮肥运筹的生理响应机制。预期结果将为防虫网室栽培水稻栽插密度和氮肥管理措施的制定以及防虫网室水稻产量和品质的提高提供科学依据。具体研究结果如下:1、防虫网室栽培对水稻产量和品质形成生理生态特征的影响与常规栽培相比,防虫网室栽培导致苏香粳3号和南粳44产量显著降低23.52%-24.98%。从产量结构分析得出,防虫网室栽培显著降低网室内光照强度,导致水稻高峰苗数、成穗率、每穗颖花数和结实率降低。同时,防虫网室栽培减少灌浆期有效积温,且抽穗后弱光环境降低光合生产,从而影响籽粒灌浆,导致千粒重下降,从而降低产量。从产量结构对产量影响程度来看,防虫网室栽培水稻产量的降低主要是由单位面积穗数下降导致的,其次是每穗颖花数,结实率和千粒重的影响最小。从干物质生产角度分析得出,与常规栽培相比,防虫网室栽培下较低的光照强度增加水稻叶片叶绿素含量,但显著降低叶面积指数和净光合速率,同时降低两水稻品种不同阶段光合势、净同化率、群体生长率,导致总生物量和收获指数降低,最终导致产量下降,且总生物量的降低对水稻产量的不利影响大于收获指数。此外,防虫网室栽培显著降低两水稻品种茎叶干物质转运量、转运率及其对籽粒产量的贡献率,从而影响水稻产量。防虫网室栽培降低根际土壤微生物数量和脲酶以及酸性磷酸酶活性,且降低水稻根系a-萘胺氧化量和根干重,不利于植株氮磷钾吸收。同时,防虫网室栽培显著降低水稻抽穗前氮磷钾养分转运量和转运率,影响抽穗后植株氮磷钾积累量,从而改变抽穗前氮磷钾养分对籽粒养分的贡献率。此外,防虫网室栽培降低水稻氮、磷、钾籽粒生产效率、养分偏生产力和氮、磷、钾收获指数,但增加百千克籽粒氮、磷、钾需求量。防虫网室栽培改善了稻田小气候如提高气温、降低光照强度等,在一定程度上提高水稻加工品质、外观品质和营养品质,同时稻米蒸煮食味品质也有所改善。总体而言,南粳44因其籽粒品质的改善作用大于苏香粳3号,且其产量降幅小于苏香粳3号,更适合防虫网室栽培。2、防虫网室栽培水稻对栽插密度的响应防虫网室栽培水稻产量随栽插密度的增加先升高后降低,栽插密度为33.33万穴.hm-2(D4)时两水稻品种产量最高。防虫网室栽培下,随栽插密度的增加,单位面积穗逐渐增加,每穗颖花数逐渐减小,而结实率和千粒重在不同栽插密度间差异不显著,说明不同栽插密度处理间产量差异主要由于单位面积穗数和每穗颖花数的变异导致的。防虫网室栽培下,D4密度处理的水稻群体透光率较大,各生育阶段光合势和群体生长率相对较高,从而使得水稻成熟期总生物量高于其他密度处理,且D4密度处理的收获指数与低密度处理(22.22(D1)和25.64万穴.hm-2(D2))的差异不显著,但显著高于高密度处理(40万穴.hm-2(D5)),从而导致D4密度处理产量较高。此外,防虫网室栽培水稻抽穗前茎叶干物质转运量和转运率及抽穗前茎叶干物质对籽粒的贡献率均表现为低密度较高,其次是中密度,高密度最小,而抽穗后干物质积累量随密度增加呈增加趋势,且水稻抽穗后干物质积累对产量的影响大于抽穗前干物质转运。这表明中密度D4处理抽穗前茎叶干物质转运量、转运率和贡献率较为适宜,且抽穗后干物质积累较高,从而有利于产量形成。另外,防虫网室栽培两水稻品种植株总吸氮量随密度增加呈增加趋势,D4密度处理的总吸氮量较高。抽穗前氮素转运量、转运率及对籽粒贡献率以及氮素生产效率在密度处理间变化规律不明显,而氮素偏生产力均在D4密度下最大。3、防虫网室栽培水稻对氮肥运筹的响应防虫网室栽培下,与基蘖肥:穗肥为7:3和8:2处理相比,基蘖肥:穗肥为6:4的处理群体透光率最大,总生物量较大,且6:4处理提高了两水稻品种穗分配指数,从而增大经济系数,进而提高了水稻产量。从产量结构来看,防虫网室栽培下不同氮肥运筹比例间单位面积穗数、结实率和千粒重差异均不显著,但氮肥比例6:4处理的每穗颖花数显著高于7:3和8:2处理,因此6:4处理产量较高。此外,防虫网室栽培下随穗肥比例增加,成熟期穗部氮磷钾积累量和植株总积累量均逐渐增加,且水稻氮磷钾养分偏生产力和收获指数逐渐提高,从而有利于产量形成。