温度和二氧化碳浓度升高对青稞生长的影响

采用开顶式气室（OTC）模拟温度和二氧化碳（CO2）浓度升高的生长环境,以模拟大田环境为对照（CK）,通过大田原位模拟试验对“藏青2000”青稞品种在增温2℃（T2）、增温4℃（T4）和增温2℃同时增加CO2浓度100μL·L-1（T2+CO2）环境下进行观测,分析气候变化环境下青稞的生育期、光合作用、农艺性状及其耕层土壤养分的变化。结果表明：增温处理（T2、T4、T2+CO2）下青稞的生育期缩短5～7d。其中,T4处理的生育期最短,为92d,T2和T2+CO2处理为94d。增温处理中青稞叶片光合作用降低,其净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）和气孔导度（Gs）均显著低于CK。增温处理使土壤耕层有机质和速效钾含量显著降低,速效磷含量提高。与CK相比,T2、T4和T2+CO2各处理青稞产量分别下降31.4%、46.9%和39.4%;增温2℃使青稞农艺性状（株高、干物质量、穗长）有所提高,在增温的基础上增加CO2浓度对青稞的影响并不显著,增温4℃严重影响青稞的正常生长和产量。     

环境温度和CO2浓度升高对湖北早稻氮素含量及产量的影响

采用改进后的开顶式气室（OTC）,大田原位模拟温度升高2℃和CO₂浓度增加60μL·L^-1的未来气候情景,观测其对湖北地区早稻植株全氮、土壤氮素及产量的影响。试验设置对照(CK)、增温（增2℃,IT）、增CO2 (增60μL·L^-1,IC)以及增温+CO^₂（增2℃+增60μL·L^-1,IT+IC）4个处理,3次重复,随机区组排列,对早稻各生育期植株全氮含量、土壤NH4⁺-N和NO₃--N含量以及产量构成进行监测。结果表明：（1）温度和CO^₂浓度升高以及二者同增会增加早稻生育早期（特别是分蘖期）植株体内全氮含量,分蘖期以后各处理间差异不显著,籽粒全氮含量差异亦不显著;土壤NH4⁺-N含量与植株全氮变化规律类似,在早稻生育早期,温度和CO^₂浓度升高以及二者同增会增加土壤NH4⁺-N含量,分蘖期以后各处理间差异不显著;（2）温度升高使拔节期、成熟期土壤NO₃--N含量降低,抽穗期土壤NO₃--N含量增加;CO₂浓度增加会提高拔节期、成熟期,降低抽穗期土壤NO₃-N含量;（3）CO₂浓度升高,早稻增产13.4%,与CK差异极显著（P<0.01）,而单独增温或增温+增CO₂处理早稻产量与CK差异不显著。     

温度升高和降水减少对半干旱区春小麦生长发育及产量的协同影响

为探索和验证未来气候变化对半干旱雨养区春小麦生产的影响,了解春小麦生长发育和产量对增温和降水减少协同响应的基本特征,采用开放式红外增温系统装置和水分控制观测场,设置不同温度[增温0℃（对照）、增温1.0℃、增温2.0℃]和水分梯度（正常降水、降水减少30%）模拟气候变化对半干旱区春小麦产量、生物量、穗部性状以及株高、叶面积、叶绿素和叶片净光合速率的影响。结果表明：温度升高和降水减少在春小麦的籽粒产量和生物产量上均表现出显著的协同作用。在不增温、增温1.0℃、增温2.0℃下降水减少30%处理比正常降水处理分别减产24.41%、12.93%和27.38%,生物量分别减少19.25%、10.31%和22.11%。因为籽粒产量的降幅略大于生物产量的降幅,所以导致经济系数降低。温度升高和降水减少抑制了春小麦穗的形成,在各增温条件下,穗长、穗重、总小穗数、穗粒数、穗粒重、千粒重表现为降水减少30%处理低于正常降水处理,而无效小穗数和不孕率表现为降水减少30%处理高于正常降水处理。温度升高和降水减少的协同作用对春小麦叶片净光合速率有极显著影响,对叶面积和叶绿素含量有显著影响。二因子协同作用使春小麦叶片净光合速率降低,导致春小麦株高、叶面积、叶绿素含量和茎秆重降低。研究结果可为进一步开展气候变暖下春小麦的响应与适应研究和未来半干旱区春小麦的安全种植提供理论依据。     

稻草不同还田方式对双季水稻产量及稻米品质的影响

通过2年田间定位试验,设置施肥区稻草还田（NPK+S）、 稻草烧灰还田（NPK+SI）和稻草不还田（NPK）以及相对应的不施肥区对照共6个处理,研究了不同稻草还田方式对双季水稻产量及稻米品质的影响。结果表明, 在施用等量氮、 磷、 钾养分条件下, NPK+S处理具有提高早稻分蘖数及成穗率、 中后期叶面积指数及地上部干物质量,增加叶片叶绿素含量（SPAD值）, 增加水稻单位面积有效穗数的显著作用,但对晚稻的作用不明显; 早稻NPK+S处理的产量较其他两个处理两年平均增幅为3.78%~8.77%, 晚稻随着稻草还田次数的增加,NPK+S与NPK+SI处理的产量趋于接近,但较NPK处理增产5.66%~7.32%。不施肥条件下,稻草还田（CK+S）处理对早、 晚稻生长发育的影响明显大于稻草烧灰还田（CK+SI）和稻草不还田（CK）, 且其早、 晚稻产量也极显著高于后两个处理。研究还发现,稻草还田能提高早、 晚稻的稻米食味品质,但降低其外观品质和营养品质以及晚稻稻米的加工品质。以上结果说明,进行稻草全量还田对持续提高双季水稻产量具有重要意义。     

模拟增温和降水变化对半干旱区春小麦生长及产量的影响

为了探索和验证未来气候变化对半干旱区春小麦生产的影响,了解春小麦生长发育和产量对增温和降水变化协同响应的基本特征,利用开放式增温系统和水分控制装置,设置不同水分和温度梯度来模拟气候变化对半干旱区春小麦的影响。结果表明：正常和增加30%降水条件下,增温2.0℃使春小麦株高降低。在不增温和增温2.0℃条件下,增加30%降水使春小麦株高增加;正常和增加降水条件下,增温的叶面积指数比不增温的低。正常和增温条件下,水分对叶面积指数的影响规律性不是很明显;增温和增水协同条件下的株高、叶面积指数小于不增温和正常降水条件下的株高、叶面积指数;增温导致叶绿素含量降低,增温情况下增水会使叶绿素含量提高;正常和增加降水条件下,增温的干物质质量比不增温的低。正常和增温条件下,降水增多则有利于干物质质量的积累;营养生长阶段和生殖生长阶段,在正常和增加降水条件下,增温对叶的分配系数有负效应,增水为正效应。增温对茎的分配系数有正效应,增水为负效应。增温对穗的分配系数有负效应,增水为正效应;增加降水对春小麦的产量有正效应,而增温则不利于产量的提高,即便是在增加降水的情况下,增温还是对产量有不利的影响。研究结果为中国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性提供理论参考。     

大气CO2浓度升高对绿豆生长发育与产量的影响

研究大气CO2浓度升高对绿豆影响,有助于人们了解未来气候变化后绿豆生产的变化,以提前采取必要的应对措施趋利避害.本研究利用FACE(Free Air CO2 Enrichment)系统在大田条件进行了绿豆生长发育及产量受CO2浓度升高影响的试验.结果表明:大气CO,浓度升高后,绿豆叶面积、株高、节数、茎粗增加;倒数第一...     

施硅对夜间增温条件下水稻生长和产量的影响

通过大田试验研究了施硅对夜间增温条件下水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期植株分蘖数、叶面积指数、生物量和产量的影响。夜间增温设常温对照（CK）和夜间增温（NW）两个水平;施硅量设不施硅（Si0）和施钢渣硅肥（Si1,200kgSiO2·hm-2）两个水平。结果表明：（1）水稻冠层和5cm土层全生育期夜间增温处理平均温度分别提高1.21℃和0.41℃,夜间最低温度分别提高1.21℃和0.62℃,夜间最高温度分别提高1.20℃和0.28℃。（2）夜间增温使水稻成熟期植株分蘖数、叶面积指数、地上部生物量、地下部生物量和产量较对照分别减少10.81%、5.65%、8.20%、3.29%和4.45%;施钢渣硅肥可使各项指标较对照分别增加16.22%、11.18%、14.16%、6.51%和22.10%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加16.67%、11.71%、12.56%、6.74%和20.90%。（3）与对照相比,夜间增温使水稻有效穗数、每穗实粒数、千粒重和结实率分别减少2.66%、12.72%、1.53%和2.06%;施用钢渣硅肥可分别较对照增加6.91%、15.49%、2.00%和4.48%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加4.37%、22.50%、2.15%和3.31%。研究认为,施硅对夜间增温条件下水稻生长有显著影响,对产量的影响主要通过影响有效穗数和每穗实粒数实现。     

夜间增温对水稻生长、生理特性及产量构成的影响

2015年6-11月,在大田条件下采用铝箔反光膜覆盖对水稻(南粳46)进行夜间增温试验。试验设置夜间增温(NW)和对照(CK)两个处理,在水稻主要生育期(分蘖期、拔节期、抽穗扬花期、灌浆期和成熟期)观测水稻分蘖数、叶绿素含量(SPAD值)、叶面积指数、光合作用和蒸腾作用参数以及产量构成(有效穗数、穗粒数和千粒重)。结果表明:(1)铝箔反光膜覆盖达到了夜间增温的目的,整个生育期夜间水稻冠层平均气温比对照提高0.4℃。(2)夜间增温条件下,水稻分蘖数比对照平均每株减少4.33个;各生育期叶片叶绿素含量(SPAD值)分别下降0.2%、2.75%、6.31%、10.77%和32.03%,而叶面积指数差异不大。(3)NW处理各生育期水稻叶片的光合和蒸腾作用参数,包括净光合速率、气孔导度和蒸腾速率均显著低于对照(P0.05)。(4)NW处理每穗粒数和有效穗数分别比对照低12.76%和19.02%,产量下降32.54%,千粒重增加3.93%。研究认为,夜间增温对水稻的生长及光合作用产生显著影响,在未来气候变化背景下,应进一步研究不同增温方式对水稻生产的影响及其模型模拟。     

大气CO2浓度和气温升高对大豆叶片光合特性及氮代谢的影响

以大豆品种“中黄35”为材料,利用人工气候室,设置对照CK（CO2浓度和气温与外界测定值相同）、EC（CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温与外界测定值相同）、ET（CO2浓度与外界测定值相同,气温为外界测定值+2℃）、ECT（CO2浓度为外界测定值+200μmol·mol–1,气温为外界大气测定值+2℃）共4个处理。大豆整个生育期均种植在人工气候室内,在大豆鼓粒期（8月12日）利用相对叶绿素仪测定大豆叶片相对叶绿素含量,利用便携式气体交换系统测定光合参数,利用便携式光合测量系统测定光响应曲线和CO2响应曲线,并测定叶片氮代谢相关指标,以研究CO2浓度升高200μmol·mol–1和气温升高2℃对鼓粒期大豆叶片的光合特性和氮代谢关键指标的影响。结果表明：（1）ET处理鼓粒期大豆叶片相对叶绿素含量（SPAD）显著增加,EC和ECT处理对其影响不明显。（2）各处理鼓粒期大豆叶片气孔导度（Gs）均显著下降。ET处理中,叶片净光合速率（Pn）、水分利用效率（WUE）显著下降,EC处理对其影响不大,但是可以提高叶片水分利用效率（WUE）,改善气温升高对叶片的负面影响。（3）EC和ET处理鼓粒期大豆叶片最大净光合速率（Pnmax）均显著下降,ECT处理对其影响不显著。（4）EC处理中,鼓粒期大豆叶片CO2补偿点（Γ）、饱和胞间CO2浓度（Cisat）、光呼吸速率（Rp）均显著增加,ET和ECT对其影响不大。各处理均使鼓粒期大豆叶片最大净光合能力（Amax）下降。（5）EC处理鼓粒期大豆叶片硝酸还原酶（NR）活性和可溶性蛋白含量均显著下降,但是ET和ECT处理叶片可溶性蛋白含量显著增加,硝酸还原酶（NR）活性变化不显著,各处理均降低了谷氨酰胺合成酶（GS）的活性。总之,CO2浓度升高200μmol·mol–1可以改善气温升高2℃对鼓粒期大豆叶片光合作用的负面影响,但对氮代谢有抑制作用,而气温升高2℃可以一定程度上缓解CO2浓度升高200μmol·mol–1对鼓粒期大豆叶片氮代谢的抑制作用。     

气候变化背景下湖南省双季稻生产的敏感性分析

湖南省是中国主要的双季稻种植省份之一,为探索历史气候变化背景下双季稻生产的气候敏感性,该研究以湖南省双季稻种植区域为对象,运用多元回归方法分析了湖南省历史气候变化动态(1980-2012)及其对双季稻生产的影响。结果表明:近30多年该区域气候变化以温度升高为主,早稻和晚稻全生育期内平均温度的气候倾向率分别为0.47和0.32℃/(10a),早稻全生育期内降水量和辐射呈增加趋势,晚稻全生育期内降水量和辐射有所下降。早稻产量变化与生育期内降水量和辐射的相关性极显著(P0.01),晚稻产量变化与生育期内温度相关性显著(P0.05)。温度升高是水稻产量变化的主要影响要素,但不同生育时期水稻产量的敏感性存在差异,早稻和晚稻产量对气候变化的敏感性范围在-4.38%~2.07%之间。历史气候变化对早稻和晚稻产量的影响分别可能达到2.59%和-6.02%。研究表明气候变化增加了该区域双季稻生产的敏感性,对水稻生产有较大的影响。该研究可以为针对区域特点进行农业技术措施调整,适应气候变化提供依据。     

高CO2浓度和剪叶疏花对水稻‘Y两优2号’ 产量形成的影响

利用稻田FACE(Free Air CO_2 Enrichment)平台,以创造世界高产纪录的超级稻组合‘Y两优2号’为试验材料,CO_2处理设环境CO_2浓度[(382.5±2.0)μmol·mol-1]和高CO_2浓度(增200μmol·mol-1)两个水平,齐穗期源库改变设对照、剪除剑叶(剪1叶)、剪除所有功能叶(剪3叶)以及相间剪除一次枝梗(疏花),研究开放条件下高CO_2浓度对不同源库处理水稻产量及其构成因子的影响。结果表明,对没有进行剪叶疏花处理的水稻(即对照)而言,高CO_2浓度使‘Y两优2号’籽粒产量平均增加12%,这主要与每穗颖花数和结实能力均略有增加有关。高CO_2浓度使剪1叶、剪3叶处理水稻的产量分别增加26%和57%,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均大幅增加有关。对齐穗期疏花处理水稻而言,高CO_2浓度导致的产量增幅与对照水稻接近。与对照相比,齐穗期剪1叶、剪3叶处理使水稻籽粒产量分别降低17%和52%,均达极显著水平,这主要与饱粒率和所有籽粒平均粒重均显著下降有关;尽管齐穗期疏花处理使水稻结实能力显著增加,但因每穗颖花数减半,产量大幅下降(-29%)。籽粒最终产量对高CO_2浓度的响应与饱粒率和所有籽粒平均粒重的响应呈显著正相关。以上结果表明,水稻齐穗期人为改变源库比例(特别是剪叶)可以改变籽粒结实能力和最终产量对高CO_2浓度的响应。     

喷施不同化学制剂对水稻叶片抗高温胁迫的效果分析

以杂交早籼稻陵两优268为研究对象,采用盆栽实验,在水稻拔节期连续3d对叶片喷施4种不同浓度的抗高温化学制剂,分别为1.5mmol·L-1和2.5mmol·L-1的次硅酸钠（Na2SiO3·9H2O溶液）,0.5mmol·L-1和1.5mmol·L-1水杨酸（SA）溶液,10.0mmol·L-1和20.0mmol·L-1的氯化钙溶液（CaCl2·5H2O）溶液和22.04mmol·L-1和36.74mmol·L-1的磷酸二氢钾（KH2PO4）溶液,以叶面喷施蒸馏水为对照（CK）。利用人工气候箱进行5d高温处理（6：00-18：00,40±0.5℃;18：00-次日6：00,30±0.5℃,日平均气温为35℃）,在高温处理72h、120h和高温处理结束后自然条件下室外恢复120h,分别测定水稻叶片叶绿素含量、SOD、POD、CAT活性、MDA和可溶性蛋白质含量,研究不同化学制剂对水稻高温胁迫的缓解作用。结果表明：高温胁迫条件下,与CK相比,喷施4种化学制剂皆可显著提高水稻叶片叶绿素含量,提高SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白质含量,减少MDA含量;其中以喷施20.0mmol·L-1CaCl2·5H2O溶液和22.04mmol·L-1KH2PO4溶液作用效果最显著,喷施KH2PO4溶液在整个高温处理过程及高温结束后恢复120h、喷施CaCl2·5H2O溶液在高温处理120h和高温结束后恢复120h水稻叶片的抗衰老能力最强。     

大气CO2浓度升高条件下稻稗共生系统中稗草对水稻光合生理的影响

稗草是水稻田的恶性杂草之一，严重影响水稻的生长发育和产量形成。为明确CO2浓度升高条件下稗草和水稻的光合生理响应及其竞争关系变化，以吉粳88为研究对象，利用开放式CO2浓度富集系统（FACE系统）开展模拟试验。试验设置2个CO2浓度，分别为自然大气CO2浓度（400µmol·mol−1）和高CO2浓度（550µmol·mol−1），高CO2浓度环境应用FACE系统进行调控；每种CO2浓度处理中设2种种植方式，分别为清种水稻和水稻与稗草混种，稗草与水稻种植密度比为1:5，在水稻各生育期测定相应的光合生理指标并进行分析。结果表明：CO2浓度升高使水稻每穴穗数显著增加，结实率也有所提高，最终使水稻产量显著提高；稗草与水稻混种使水稻结实率显著降低，水稻千粒重显著增加，最终使水稻产量显著降低；CO2浓度升高和稗草互作使水稻千粒重显著提高，但对产量影响并不显著。CO2浓度升高使水稻干物质量显著提高，稗草使水稻干物质量显著降低；而CO2浓度升高和稗草互作对水稻干物质影响不显著。CO2浓度升高使水稻剑叶净光合速率、胞间CO2浓度及SPAD值显著升高，使水稻剑叶气孔导度和蒸腾速率显著降低，稗草显著降低了水稻剑叶净光合速率、胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率、瞬时水分利用效率及SPAD值；CO2浓度和稗草互作使水稻剑叶净光合速率先降低后升高。水稻抽穗后CO2浓度升高对水稻光合作用的影响大于稗草对水稻光合作用的影响。     

水稻和杂草稻对镉胁迫反应的比较研究

采用水培实验,研究不同浓度Cd2＋胁迫对水稻和杂草稻植株的生长、色素含量、抗氧化酶的活性、丙二醛含量、相对电导率以及脯氨酸含量的影响。结果表明：（1）Cd2＋胁迫条件下,水稻和杂草稻植株地上部分外观伤害随着Cd2＋浓度的升高而加重。（2）水稻和杂草稻的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量含量均表现为Cd2＋胁迫浓度〈0.5 mg.L-1时升高,Cd2＋胁迫浓度〉0.5 mg.L-1时降低的现象;水稻和杂草稻的类胡萝卜素含量也都表现出Cd2＋胁迫浓度〈0.5 mg.L-1时降低,然后升高,最后在Cd2＋胁迫浓度〉1 mg.L-1时降低的现象。（3）水稻的SOD、POD、CAT活性表现出在Cd2＋浓度〈1 mg.L-1时升高,在Cd2＋浓度〉1 mg.L-1时降低的现象;杂草稻的SOD、CAT活性表现出在Cd2＋浓度〈2 mg.L-1时升高,在Cd2＋浓度〉2 mg.L-1时降低的现象,杂草稻的POD活性表现出随着Cd2＋浓度的升高而升高的现象;抗氧化酶活性随着Cd2＋浓度升高的变化幅度是水稻〉杂草稻。（4）Cd2＋胁迫使水稻和杂草稻的丙二醛含量、相对电导率以及脯氨酸含量显著增加,且增加幅度是水稻〉杂草稻,说明水稻产生了较严重的膜脂过氧化。总之,对于Cd2＋胁迫,在敏感性上水稻〉杂草稻,在抗性上杂草稻〉水稻。     

臭氧胁迫对水稻光合作用与产量的影响

采用开顶式气室（OTC）,对水稻“3694繁”（Oryza sativa L.3694 Fan）进行田间原位臭氧（O3）熏气实验,研究了不同O3浓度熏气处理下水稻光合色素、气体交换参数以及产量的响应。实验设置分4个水平：过滤大气组（CF,10 nL.L^-1）、自然大气组（NF,40nL.L^-1）和两个不同浓度的O3处理组（O1：100 nL.L^-1;O2：150 nL.L^-1）。结果表明：（1）与CF组相比,两个不同浓度的O3处理均导致水稻叶片光合色素含量大幅度下降,加速水稻的衰老过程;（2）在实验进程中,O3处理导致水稻叶片气体交换参数发生显著变化,饱和CO2浓度的净光合速率（Psa）t、气孔导度（Gs）、水分利用效率（WUE）、气孔限制值（Ls）和羧化效率（CE）均呈现下降趋势,表明O3浓度的升高使水稻光合作用对CO2的利用效率降低,水稻在灌浆期对O3最为敏感;（3）O3处理使水稻产量损失明显,当AOT40值达到2.32μL.L^-1h时,就能导致水稻产量10%的减产。     

播期对机插晚稻甬优2640生长特性的影响

以籼粳杂交晚稻品种甬优2640为研究对象,于2012、2013年在金华市进行分播期机插晚稻试验,并结合气象资料,分析播期对晚稻生长特性及产量的影响,探讨该品种在机插栽培方式下在研究区的最迟适宜播期.结果表明：（1）随着播期推迟晚稻全生育期呈先缩短后延长的变化趋势,播种-齐穗天数在秋季冷空气影响早的年份表现为先缩短后延长,冷空气影响晚则表现为全生育期缩短;（2）甬优2640表现出杂种优势,最大产量达9964.5kg/hm2,最大群体颖花量达44512.5×104/hm2;（3）晚稻产量随着播期的推迟而降低,播期对结实率影响最大,结实率为产量变化的主要影响因素,播期对群体颖花量影响较小,对千粒重基本无影响;（4）晚稻孕穗抽穗期遇低温其育性降低,但具有一定的低温耐受能力,齐穗前25d内23℃负积温是结实率最敏感的低温因子,齐穗前23℃负积温≤16.6℃·d能够保障晚稻稳产;（5）以80％保证率下的23℃负积温≤16.6℃·d的终日日期作为安全齐穗期,机插晚稻甬优2640最迟适宜播种期为6月29日-7月2日.     

基于APSIM模型旱地春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应

为了探索气候变化对旱地春小麦生长的影响机理,在田间试验的基础上通过调试APSIM模型参数,并对模型进行检验,用APSIM模型模拟7个温度水平和7个CO2浓度水平组合设计下的春小麦产量,并采用二次多项回归和通径分析研究春小麦产量对温度和CO2浓度升高的响应。结果表明:当温度不变,CO2浓度每升高100 mol·mol-1,春小麦平均增产4.9%,最大增产可达到14.6%;春小麦产量随CO2浓度升高呈递增型二次抛物线变化,但春小麦产量会出现报酬递减。当CO2浓度不变时,温度每升高1℃,春小麦平均减产6.1%,最大减产幅度高达14.2%;春小麦产量随温度升高呈递减型二次抛物线变化。温度和CO2浓度同时升高对春小麦产量存在正的协同作用,但温度对春小麦产量负效应大于CO2浓度对春小麦产量的正效应。温度和CO2浓度同时升高会对旱地春小麦产量形成不利。