中文摘要：

功能-结构植物模型（FSPM）作为当前农业信息学科研究热点之一，通过描述植物每个器官的特征和行为，综合每个器官的活动，模拟整个植物或植物局部的功能。水稻叶片作为光合作用器官、节间作为碳水化合物储存载体，其结构和功能受基因型和土壤水分含量影响，最终反应植株产量高低。本研究拟以需水量不同的4个水稻品种为材料，设置4个不同水分管理方式，采用池栽试验和计算机模拟相结合，定量研究不同水稻品种在不同土壤水分含量下的植株节间和叶片形态特征、生理功能和产量形成规律，建立描述节间形态特征（长度、粗度、壁厚、髓腔直径）、叶片形态特征（长度、宽度、厚度、角度）的结构模型，继而耦合水稻群体模拟模型（RicePSM）提供的基于时间步长的主茎节间数、碳水化合物供需比例、叶片与节间生物量、叶片氮含量等，构建节间和叶片功能-结构模拟模型，为水稻高产栽培株型调控、需水较少品种育种株型选择和根据形态特征进行水分管理提供依据。

结论摘要：

2012-2013年，在中国水稻研究所富阳试验基地，利用水泥种植池和盆栽，选用需水较多的中浙优1号和甬优9号2个水稻品种，需水较少的中旱221和中旱3号2个旱稻品种为试验材料，在浅水层(0kPa)、轻度土壤水分胁迫(-20kPa)、中度土壤水分胁迫(-40kPa)、重度土壤水分胁迫（-60kPa）四种土壤水分处理下，比较水、旱稻穗长、每穗总粒数、每穗实粒数、千粒重、单株生物量等产量性状，叶片角度、叶片长度和宽度、叶鞘长度、节间长度、节间粗度、节间壁厚、株高等生理生态性状的差异。结果表明水、旱稻的单株生物量均因土壤水分胁迫而减少，但穗长和千粒重比较稳定。叶片长度、叶片宽度、叶鞘长度、节间粗度、节间壁厚，水稻大于旱稻，水稻分别是旱稻的 111.64%到136.88%。叶鞘长品种间差异显著，节间宽度水分处理间差异显著。随着水分胁迫，叶片长度、宽度、厚度均下降，但叶片宽度和厚度变化不显著。可以用以下方程预测相关变量，分别是叶片数= 5.5451*ln(GDD) - 26.041 (R2 = 0.997)，最大叶长(cm)= 5.2115*节间位置node (node<=11, R2 = 0.968) 或 -3.9292*node + 103.02 (node>=12, R2 = 0.723)，最大叶宽 (cm)=-0.1316*node (R2=0.982)或0.7384*ln(GDD)-3.5882 (R2=0.980)，节间长度 (cm)= 0.7117*node*node - 1.1648*node + 1.9886 (R2 = 0.983)，节间粗度 (mm) = -0.7879*node + 7.7666 (R2 = 0.985)，节间壁厚(mm) = 1.7902*e-0.235*node (R2=0.996)，株高 (cm) = 39.368*ln(GDD) - 185.28 (R2 = 0.939)。顶部第2叶长和叶宽能被用于预测千粒重，方程为千粒重(g) = 0.2239*叶长*叶宽 + 8.9046 (R2 = 0.9966)。平均节间长和节间粗能被用来预测株高，方程为株高(cm) = 54.804*e0.1091*节间长*节间粗(R2 = 0.958)。研究结果为开展基于形态特征的高产栽培株型调控、耐旱品种选育、高效水分管理提供了科学依据。