地表臭氧胁迫对大豆干物质生产和分配的影响

利用结构、性能完全相同的9个开顶式气室（OTC）,开展了大田试验条件下地表臭氧浓度增加对大豆干物质（DM）生产和产量的影响研究。实验设置三个处理：CK为未经处理的空气,T1处理的O3浓度为100nL.L^-1,T2处理的O3浓度为150nL.L-1。结果表明：不同浓度臭氧熏气下,不同生育期大豆干物质重、根瘤数、根瘤干重,鼓粒期根茎的转运率和移动率均显著下降（P〈0.05）。100nL.L^-1臭氧处理对叶片转运率和鼓粒期-成熟期干物质生产速率影响不显著;150nL.L^-1臭氧熏气下,大豆结荚出现时间推迟,叶片转运率和鼓粒期-成熟期干物质生产速率均显著下降。臭氧浓度升高显著降低大豆的单株粒数、粒重及产量,但对百粒重没有显著影响。以上结果表明,100nL.L^-1臭氧熏气下大豆产量显著下降的主要原因是干物质生产速率下降;而150nL.L^-1臭氧熏气下大豆产量显著下降,是由于干物质转移受抑制和干物质生产速率下降共同导致的。     

地表O3胁迫下冬小麦光合生产和干物质累积变化的模拟研究

为定量评估地表臭氧（O3）胁迫对冬小麦光合生产的影响,引入了温度和生理年龄影响因子,并根据气孔导度和O3吸收通量模型计算得到的气孔O3吸收通量,建立了叶片O3吸收通量对最大光合速率的胁迫系数,结合呼吸作用模型,在系统动力学模拟环境中,模拟研究了O3胁迫下冬小麦光合生产和干物质累积的动态变化,并运用大田OTC试验的地上、地下部分的干物质实测数据验证了模拟值。统计分析表明,干物质全重、地上和地下部分干物质的模拟值与实测值没有显著差异,同时表明,在恒定的150nL·L^-1和100nL·L^-1 O^3,浓度的胁迫下,与对照组相比,干物质分别损失了29．5％和16．6％。     

臭氧对水稻生长的影响及外源抗坏血酸的防护作用

利用开顶式气室研究了臭氧浓度升高对水稻（Oraza sativa L.）生长的影响及外源抗坏血酸（Exogenous Ascorbic Acid）的防护作用。臭氧处理共设4个水平：空气NF（No-Filter,臭氧浓度约20-50 nL·L^-1）、过滤CF（Charcoal-Filter,臭氧浓度约为5-15 nL·L^-1）、臭氧Ⅰ（8 h平均100 nL·L^-1）、臭氧Ⅱ（8 h平均200 nL·L^-1）,外源抗坏血酸浓度设置为0.1％（m/V）。结果表明,与NF处理相比,高浓度O3（200 nL·L^-1）处理会造成水稻叶片的叶绿素a、水稻的株高、叶面积、穗粒数及粒重,分别下降了47.9％、17. 8％、31.6％、45.7％和42.9％;喷施外源抗坏血酸后,与各自的对照相比,以上各生长指标分别上升了11.6％、7.7％、17.4％、5.6%、11.1%。可见外源抗坏血酸能有效缓解O3对水稻的胁迫作用,提高了水稻对O3的抗性,促进水稻的生长。     

底肥分层条施提高冬小麦干物质积累及产量

【目的】探讨底肥按比例分层条施对冬小麦群体动态变化、干物质积累与分配及籽粒产量的调节作用,为创建合理的耕层供肥条件提供理论依据。【方法】于2014～2015年和2015～2016年冬小麦生长季,在大田条件下,设置5种底肥施用方式:不施底肥 (T1);底肥单层条施在地表下8、16和24 cm (T2、T3和T4);底肥按1∶2∶3分为三份,分别施在地表下8、16和24 cm土层 (T5)。各处理均于拔节期随灌溉水追施氮肥,施肥量一致。调查了小麦关键生育期的生长和发育状况以及养分利用率。【结果】底肥单层条施时,在一定范围内随施肥深度增加,冬小麦分蘖和成穗数减少,但穗粒数显著增加,开花后干物质同化量提高,成熟期单茎干物质在各器官中的分配量增加,尽管开花后营养器官贮存的干物质向籽粒中的转移再分配受到抑制,但籽粒产量仍有一定程度的提高。与T4相比,T5的穗粒数和千粒重无明显变化,但植株分蘖和成穗数显著提高,开花后单位面积干物质积累量和籽粒产量均显著增加。【结论】通过优化养分在耕层土壤的分布,调节各生育阶段的养分供给,进而协调开花后干物质同化与营养器官临时贮存干物质再分配,及穗数与穗粒重之间的关系,在增加穗数的同时仍保持较高的穗粒数和千粒重,是底肥按比例分层条施实现冬小麦高产的重要原因。     

施用有机肥条件下氮肥不同底追比对冬小麦干物质运转和籽粒产量的影响

以冬小麦品种‘临Y7287’为供试材料,秸秆还田条件下,研究了在等化肥施用量,额外增施生物有机肥,氮肥不同底追比对小麦生长发育、干物质运转和籽粒产量的影响。结果表明:与单施化肥相比,化肥与生物有机肥配施可显著提高冬小麦叶面积,提高灌浆期干物质累积量,促进干物质向籽粒转移,显著提高了千粒重、穗粒数和成穗数,从而提高了小麦产量。在配施生物有机肥4 500 kg·hm~(-2)条件下,以氮肥底追比为1∶1(即50%氮肥底施,50%氮肥拔节期追施)增产效果最好,较单施化肥成穗数提高了12.71%,穗粒数提高了4.93%,千粒重提高了6.42%,产量增加了11.27%。因此,推荐山西临汾盆地冬小麦施肥方案:以生物有机肥4 500 kg·hm~(-2)配施N 225 kg·hm~(-2),50%氮肥底施,50%拔节期追施较宜。     

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。     

外源碳、氮处理对春小麦花后干物质积累及籽粒产量的影响

为探明小麦花后碳、氮代谢平衡对干物质积累和产量的影响,采用质量浓度2%的尿素和5%的蔗糖作为外源氮、碳调控物质,在强筋型龙麦33和中强筋型克旱19两种类型春小麦的抽穗期叶面喷施,分别于喷施后5、10、15、22、29和36 d取样,测定小麦植株不同部位器官的干重,并于成熟收获后取样测定产量构成。结果表明:小麦抽穗后旗叶的干物质积累逐渐增加,而倒二叶的干物质积累降低,但籽粒灌浆阶段,旗叶和倒二叶总的干重趋于稳定,进入籽粒成熟期后重量急剧降低;穗下节鞘、倒二节鞘的干物质积累呈单峰曲线,节鞘干物质积累量占地上部干物质积累的比例逐渐降低。外源氮处理缓解了旗叶干重损失,促进了穗下节鞘和倒二节鞘的干物质积累,而外源碳处理反之。外源碳、氮处理不同程度提高了穗轴单位长度干重,显著降低了无效小穗比率,提高了穗粒数和千粒重,尤其是外源氮处理作用显著,龙麦33和克旱19的无效小穗比率分别降低了3.3%、3.7%,穗粒数增加了19.7%、8.4%,千粒重分别增加了2.7、1.4 g,外源喷施蔗糖、尿素使龙麦33和克旱19的单产分别提高了6.9%、15.8%和10.1%、16.9%。因此,外源氮、碳处理通过增加旗叶干物质积累促进了穗轴单位长度干重,提高物质向穗部的输导能力,从而减少了无效小穗,提高了穗粒数和千粒重,增加了籽粒产量,尤其是氮处理作用显著。     

播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响

为明确播期、播量和施氮量对小麦产量形成的影响,于2016—2017年和2017—2018年两个小麦生长季,采用3因素裂区试验设计,以播期为主区[10月12日播种(适播, ST)和11月12日播种(晚播, LT)],播量为裂区[2.25×10~6株·hm~(-2)(M1)、3.00×10~6株·hm~(-2)(M2)和3.75×10~6株·hm~(-2)(M3)],每个播量设置3个施氮量[纯N150 kg·hm~(-2)(N1)、225kg·hm~(-2)(N2)和300kg·hm~(-2)(N3)],研究播期、播量和施氮量对小麦干物质积累、转运和分配及产量的影响。结果表明,播期、播量和施氮量3因素互作显著影响了小麦产量及其构成要素、氮素利用效率、干物质积累量、花前干物质转运、花后干物质积累以及成熟期干物质在各器官中的分配。其中,ST处理显著提高了开花期群体干物质量、成熟期干物质量、花后干物质积累量及其对籽粒的贡献率;小麦穗数、穗粒数、千粒重和产量显著高于LT处理。在ST和LT处理条件下,M2和M3处理有效穗数、开花期干物质量和成熟期干物质量显著高于M1,M2处理穗粒数、花后干物质量及其对籽粒的贡献率、单茎中籽粒重量及其在单茎中所占比例较高,显著高于M1和M3。N3处理的有效穗数、开花期群体干物质量、成熟期干物质量和花后干物质量及其对籽粒的贡献率显著高于N1和N2。在ST处理条件下M1、M2处理和LT处理条件下所有播量处理均以N3的穗粒数、千粒重和单茎籽粒干重及其在单茎中所占比例较高。本试验条件下,增施氮肥和适当增大播量有利于小麦产量的提高。小麦‘安农大1216’在10月12日播种,播种密度3.00×106株·hm~(-2)、施氮量为300 kg·hm~(-2)时可以获得较好的产量。     

地表臭氧浓度增加对南京地区冬小麦生长和产量的影响

利用改进后的开顶式气室（OTC）,开展了O3浓度增加对冬小麦生长与产量影响的大田实验研究。实验设置三种处理：CK为未经处理的空气,CF100处理O3浓度为100nL／L,CF150处理O3浓度为150nL／L。结果表明,地表O3浓度增加,冬小麦生育期缩短,籽粒的灌浆期缩短,植株提前老化;同时,冬小麦的株高、生物量、叶面积等生长指标均显著下降（P〈0．05）,最大降幅分别达到了10．01％、36．56％和29．17％;冬小麦的穗数、穗粒数、单位面积产量等产量指标也都出现了显著下降（P〈0．05）,其中CF100、CF150处理的单位面积产量分别比CK下降了16．11％和39．17％。试验结果对于评估地表O3浓度增加对粮食安全的影响具有重要的指导意义。     

长期定位施肥对冬小麦干物质生产、产量形成及钾素吸收分配的影响

采用田间试验、室内分析与数理统计相结合的方法研究了潮土区长期定位施肥对冬小麦干物质生产、产量形成及钾素吸收分配的影响。结果表明,长期施用化肥(NPK),有机无机肥配施(MNPK),无机肥配合秸秆还田(SNPK)均能显著提高冬小麦茎蘖数、地上部干物质积累量、籽粒产量及钾素积累量,但三者之间并无显著差异。冬小麦吸钾量在整个生育期内呈"低-高-低"单峰曲线变化,在扬花期至灌浆前期达最大值,拔节期吸钾量与冬小麦生长关系最为密切,与产量、地上部干物质积累量、穗数、穗粒数、株高及穗长均呈显著正相关。冬小麦在生育后期存在钾素外排现象,外排的钾素量达43.05～114.81kg/hm2,是冬小麦成熟期钾素积累量的1.55～3.09倍,冬小麦生育后期钾素管理不容忽视。     

地表臭氧胁迫对冬小麦籽粒品质的影响研究

为深入探讨地表臭氧（O3）对冬小麦品质的影响,采用开顶式气室（OTC）,设置3个处理组：CK（对照组）、CF100（O3浓度为100 nL·L-1）、CF150（O3浓度为150 nL·L-1）,通过大田试验和实验室分析,开展了O3浓度增加对冬小麦蛋白质及其组分、氨基酸及其组成、淀粉含量等营养品质和加工品质的影响研究。结果表明：①籽粒氨基酸总量依次为CF100〉CF150〉CK,而人体所需的必需氨基酸总量为CF150〉CF100〉CK,处理间均差异显著（P〈0.05）。②粗蛋白含量随O3浓度的升高而增加,但各组分间变化趋势不同：清蛋白、球蛋白的含量为CF150〉CF100〉CK,醇溶蛋白、谷蛋白的含量则为CF100〉CF150〉CK。③淀粉含量随着O3浓度的升高而降低,两者呈显著负相关（P〈0.05）,与CK相比,CF100、CF150冬小麦淀粉含量分别下降了4.06%和16.61％。可见,O3胁迫能促进籽粒营养品质和加工品质的合成。     

FACE对杂交籼稻汕优63干物质生产与分配的影响

2005--2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高（FACE）研究平台,以三系杂交籼稻汕优63为供试材料,设计比大气CO2浓度（对照,370umol．mol^-1）高200umol．mol^-1的FACE处理（570umol．mol^-1）和施N量为125kg·hm^-2（LN）、250kg·hm^-2（NN）处理,研究其对汕优63物质生产与分配的影响。结果表明：（1）两季平均,FACE处理使汕优63移栽-分蘖中期、分蘖中期-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-成熟期干物质生产量分别比对照增加了39％、20％、32％和41％,结果使成熟期生物产量显著增加（＋33％）;（2）与干物质生产量相比,汕优63平均叶面积指数（LAI）和净同化率（NAR）对CO2的响应有相似的季节性变化趋势,但LAI的响应值明显大于NAR;（3）FACE处理使汕优63不同生育时期叶片和稻穗占地上部干重的比例下降,而使茎鞘占地上部干重的比例明显增加;（4）三系杂交籼稻汕优63成熟期生物产量以及不同生育阶段平均LAI、NAR和干物质生产量对FACE的响应与粳稻品种存在明显差异．而干物质分配差异较小。     

秸秆还田与施氮量对喀斯特地区杂交籼稻干物质积累和产量的影响

为探明秸秆还田和施氮量对贵州省喀斯特地区杂交籼稻干物质积累和产量的影响,以内5优5399为试验材料,在不同秸秆处理和施氮量条件下,研究杂交籼稻的产量和干物质积累特性。结果表明,随着施氮量的增加,水稻的产量和总生物量呈先增加后缓慢下降的趋势;株高、最高分蘖数、叶面积指数、关键生育期干物质积累、主要生育阶段干物质积累、穗后比例和每穗总粒数均随着施氮量的增加总体呈增加的趋势,而成穗率和千粒重与之相反。生育后期,秸秆还田处理的干物质积累量、每穗总粒数较秸秆离田处理分别增加10.9%、2.4%,而秸秆离田处理的茎鞘物质输出率、茎鞘物质转化率、茎叶物质的表观输出量和结实率较秸秆还田处理分别增加45.3%、60.3%、41%、1.4%。综上,本试验条件下,水稻最优组合为秸秆还田和施用N 150 kg·hm^-2,最高实际产量可达到9 758.02 kg·hm^-2,较秸秆离田和不施氮组合增产18.9%。本研究结果为贵州省喀斯特地区杂交籼稻的可持续发展提供了技术支持。