土壤外源铜形态的动态变化：5年定位试验

土壤铜污染的危害性不仅取决于总量,还与其在土壤中的形态有关。选用未受污染的粘质壤土,设置对照(32mg·kg-1)、200、400mg·kg-1铜处理模拟土壤铜污染,进行持续5年(2006—2010年)的稻/麦轮作土培试验。参照Tessier的方法测定小麦和水稻成熟期土壤中不同形态铜含量,研究耕作层土壤中各种形态铜含量的动态变化。结果表明:(1)试验期内清洁土壤中总铜以及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态、残渣态铜含量变化均很小,铜处理使上述参数均大幅增加。(2)污染土壤各形态铜含量随时间推移而变化,其中可交换态浓度持续下降最为显著,5年分别累计下降66%(200mg·kg-1)、67%(400mg·kg-1)。(3)土壤处于旱作条件有利于碳酸盐结合态和有机物结合态铜向铁锰氧化物结合态转化,淹水条件下转化方向相反。(4)铜处理改变了土壤中铜元素的形态分布,清洁土壤主要以残渣态存在(平均占57%),污染土壤中碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铜所占的比例明显增加(合计平均占58%)。本研究表明,外源铜进入土壤后,易被植物吸收利用的可交换态浓度持续大幅降低,其他形态则因不同年度和不同耕作方式而相互转化。     

一种新型自然光气体熏蒸平台：系统结构与控制精度

研制新建自然光气体熏蒸平台主要用于开展大气环境变化对作物影响的研究.该平台采用分布式拓扑结构,通过监测系统实时探知温度、湿度、光照、压力以及目标气体浓度的变化,利用温度、湿度调控系统和布气系统实现对外界环境的动态模拟,使气室内的气象因子与室外基本一致,并使气体浓度达预定目标要求.平台设置室外对照(Ambient)、室内对照(CK)、高浓度臭氧([O3])、高浓度二氧化碳([CO2])和高浓度O3和CO2([O3×CO2])5个处理,其中室内对照实时模拟室外环境,[O3]处理为Ambient的1.6倍,[CO2]处理比Ambient高200 ppm.2011年水稻生长季气室运行结果表明,[CO2]和[O3]控制精度在90％以上的时间占总布气时间的比例分别达95％和80％以上,温度、湿度和大气压力控制精度在90％以上的时间均占总运行时间的95％以上,平台光照控制精度在90％以上的时间占总运行时间的75％以上.整个布气期间,CO2和O3浓度平均控制目标完成比(target achievement ratios,TAR)分别为1.01和1.00,温度、湿度、光照和大气压TAR分别达1.01、0.99、0.96和1.00.稳态熏蒸测试结果表明,气室内O3、CO2、温度和湿度的水平分布和垂直分布均匀,控制稳定.     

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。     

FACE对三系杂交籼稻汕优63根系活性影响的研究

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,设计施N量为125kg·hm^-2（LN）、250kg·hm^-2（NN）处理,研究大气CO2浓度比对照高200umol·mol^-1的FACE处理对三系杂交籼稻汕优63根系活性的影响。结果表明：（1）FACE处理使汕优63不同生育时期单位干质量根系的总吸收面积、活跃吸收面积、α-萘胺氧化量等根系活性指标均极显著小于对照。由于FACE处理促进汕优63根系发生量的大幅度增加,因此分蘖期、拔节期其单穴根系活性与对照多无明显差异,到抽穗期FACE处理单穴根系活性显著大于对照;（2）拔节期、抽穗期汕优63每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积、根干质量与单位干质量根系活性的关系密切,根量越大单位于质量根系活性越低;（3）不同生育时期汕优63植株含氮率与单位干质量的根系活性多呈正相关,植株碳氮比与单位干质量的根系活性多呈负相关;（4）FACE处理汕优63根系生长量大、植株含氮率低、碳氮比高等可能是造成其单位干质量根系活性低于对照的重要原因。     

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。     

不同穗重类型常规籼稻品种产量形成的差异研究

在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种(2001年88个、2002年122个)为材料,测定生育期、株高、干物重(包括根系)、产量及其构成因素、穗部性状、氮素、根系性状等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按单穗重从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种产量形成的差异及其原因。结果表明:①大穗型水稻品种生育期较长,植株较高;②大穗型品种最高茎蘖数少,成穗率低,单位面积穗数少,每穗粒数多,千粒重大;③大穗型品种穗长较长,一、二次枝梗数多,着粒密度大。在适当增加穗长的基础上,增加二次枝梗数的比例,提高着粒密度是提高籼稻品种单穗重的主要途径;④单穗重与个体(单穗)产量呈极显著线性正相关,与群体产量呈极显著的抛物线型关系。选用穗粒数较多、千粒重较大且有足够穗数的偏大穗型品种较易获得高产与稳产的目标;⑤生育期较长、植株较高、穗重大是大穗型品种高产的基础,根系发达,氮素积累多,叶面积系数较大,光合能力强,是大穗型品种高产的主要原因。     

不同氮素累积量类型籼稻品种氮素吸收与分配特点

在水培条件下,分别以88个和122个国内外的籼稻代表品种为材料,测定植株的干物重(包括根系)、全氮含量及产量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法对供试品种成熟期的氮素累积量进行聚类,分析不同氮素累积量类型品种间氮素吸收与分配的特点。结果表明:供试品种成熟期氮素累积量差异很大,可聚类为A、B、C、D、E、F等6类,类型间的差异均达到了显著水平。高氮素累积量类型籼稻品种氮素吸收与分配的特点为:①抽穗前、后吸收的氮素量大,抽穗后吸收的氮素比例较高,抽穗期氮素在根系中的分配比例低、在茎鞘叶中的分配比例高;②成熟期植株含氮率高,成熟期氮素在根系和穗中的分配比例较低、在茎鞘叶中的分配比例较高。     

不同库容量类型常规籼稻品种氮素吸收与分配的差异

 【目的】研究不同库容量类型水稻品种氮素吸收与分配的差异,为大库容量类型品种的氮素遗传改良提供参考依据。【方法】在群体水培条件下,以国内、外不同年代育成的常规籼稻代表品种（2001年为88个、2002年为122个）为材料,测定干物重（包括根系）、产量及其构成因素、氮素含量等,采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种按库容量从低到高依次分为A、B、C、D、E、F 6类,研究各类品种氮素吸收与分配的基本特点。【结果】供试品种间库容量的差异很大（426%、817%）。A、B、C、D、E、F类品种的平均库容量,2001年分别为426.37、642.53、770.96、903.73、1 064.32、1 213.90 g?m-2,2002年分别为359.36、574.11、764.98、962.43、1 200.11、1 455.59 g?m-2;大库容量品种抽穗期全株含氮率较高、结实期全株含氮率下降幅度较大;大库容量类型品种吸氮能力强,抽穗后更明显吸氮能力显著受到生育期与吸氮强度的影响,但吸氮强度的作用要大于生育期的作用。;大库容量类型品种氮素在根中比例小、成熟期氮素在茎鞘叶中比例小、穗中氮素比例大、结实期茎鞘叶氮素运转量大;增加吸氮量,促进茎鞘叶中的氮素运转有利于库容量的提高。【结论】大库容量类型品种吸氮能力特别是抽穗后的吸氮能力强,成熟期氮素在营养器官中比例小、穗中氮素比例大、结实期茎鞘叶氮素运转量大。     

高氮素籽粒生产效率类型籼稻品种的一些相关性状

 在群体水培条件下,以国内外不同年代育成的常规籼稻代表品种（2001年为88个、2002年为122个）为材料,对植株的干物质量、氮素含量、产量及其构成因素、生育期、株高、成穗率、穗部性状等进行了测定。采用组内最小平方和的动态聚类方法将供试品种的氮素籽粒生产效率（NUEg）分为 6种类型,研究不同NUEg类型品种生育期、株高、成穗率、穗部性状的基本特点。结果表明：1）高NUEg品种生育期（特别是播种至抽穗）较短,NUEg与全生育期、播种至抽穗天数呈显著负相关; 2)不同NUEg类型品种间株高无显著差异,株高与NUEg无密切关系;3）高NUEg类型品种分蘖成穗率高,分蘖成穗率与干物质运转及氮素运转关系密切;4）高NUEg类型品种穗长较短,着粒密度较大。     

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,370 μmol-mol-1)高200 μmol·mol-1的 FACE 处理(570 μmol·mol-1)和施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg· 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.