不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对大气CO2浓度升高响应的差异

目的 探明不同类型水稻品种产量和氮素吸收利用对FACE(大气CO₂浓度增高)响应的差异。方法 以常规粳稻、杂交籼稻、常规籼稻共6个品种为供试材料,研究FACE对不同类型水稻产量、氮素吸收利用的影响。结果 1）FACE处理极显著提高了水稻产量,平均增加24.17%, 常规籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高;2）FACE处理显著增加了单位面积穗数,常规粳稻增幅最大,并显著增加了杂交籼稻和常规籼稻每穗粒数;3）FACE处理显著提高了成熟期吸氮量和氮素籽粒生产效率,成熟期吸氮量平均增加21.23%,杂交籼稻增幅最大, FACE和对照均以常规籼稻最高;氮素籽粒生产效率平均增加7.33%,杂交籼稻增幅最大,FACE和对照均以杂交籼稻最高。成熟期吸氮量对产量促进作用略大于成熟期氮素籽粒生产效率;4）FACE处理降低了植株含氮率,成熟期平均下降0.105个百分点,常规粳稻降幅最大。FACE处理极显著提高植株干物质量,成熟期平均增加23.95%,常规籼稻增幅最大;FACE处理显著提高常规籼稻和杂交籼稻成熟期单穗吸氮量,分别增加10.79%、13.93%,但常规粳稻下降了9.60%;FACE处理显著提高了成熟期群体吸氮强度,平均增加22.29%,杂交籼稻增幅最大。FACE处理对水稻全生育期天数无显著影响;FACE处理显著提高茎鞘、叶片、穗各器官吸氮量,叶片增幅最大,平均增加51.86%,杂交籼稻增幅最大;FACE处理显著提高了不同生育阶段吸氮量,抽穗-成熟阶段增幅最大,平均增加108.90%,杂交籼稻增幅最大;5）植株干物质量、单穗吸氮量、吸氮强度、穗吸氮量、抽穗-成熟阶段吸氮量对成熟期总吸氮量的促进作用分别大于植株含氮率、单位面积穗数、生育天数、茎鞘叶吸氮量、移栽-分蘖和分蘖-抽穗阶段吸氮量;6）FACE处理显著提高了氮肥偏生产力,降低了每百千克籽粒需氮量,前者平均增加24.16%,常规籼稻增加最多;后者平均降低4.7%,常规籼稻降幅最大。结论 FACE处理可显著提高水稻产量和氮素吸收利用效率,但品种间差异较大。     

臭氧胁迫对不同敏感型水稻干物质积累与分配的影响

【目的】研究臭氧胁迫对不同敏感型水稻物质生产与分配的影响,为耐性水稻品种的选育提供参考。【方法】利用自然光气体熏蒸平台,以23个水稻品种或株系为供试材料,设置室内对照(臭氧浓度为10 nL/L)和臭氧浓度增高臭氧浓度为(100 nL/L)处理,研究臭氧胁迫对水稻成熟期地上部物质积累与分配的影响及其与最终生长量响应的关系。采用组内最小平方和的动态聚类方法,将所有供试材料按地上部最终生物量对臭氧胁迫的响应从小到大依次分为A、B和C三类不同敏感型水稻。【结果】与对照相比,臭氧胁迫使A、B和C类水稻成熟期地上部干质量平均分别下降19%、39%和52%,B和C类达极显著水平。臭氧胁迫使A类水稻成熟期叶片干质量略增,但使B类(–11%)、C类水稻(–25%)极显著下降。臭氧胁迫下A、B和C类水稻的茎秆和稻穗干质量均显著或极显著下降,其中茎秆干质量分别下降26%、41%和57%,稻穗干质量分别下降34%、59%和62%。臭氧胁迫使叶片占地上部干质量的比例大幅增加(+46%),而茎秆(–8%)和稻穗(–24%)占地上部干质量的比例极显著下降。臭氧处理与水稻类型对上述参数均有不同程度的交互作用,表现为A类水稻对臭氧的响应明显小于其他两类水稻。【结论】100 nL/L臭氧浓度严重影响水稻器官建成,减少光合产物向茎秆和稻穗的分配比例,但使叶片干质量比例大幅增加,臭氧熏蒸还导致茎秆机械强度明显下降。这些变化敏感水稻总体上较钝感类型水稻表现更为明显。     

籼稻品种的氮素累积量与根系性状的关系

2001和2002年，在群体水培条件下，分别以国内外不同年代育成的籼稻代表品种88个和122个为材料，测定植株的干物重、全氮含量以及13个有关根系性状，采用组内最小平方和的动态聚类方法对供试籼稻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籼稻品种根系有关性状的差异以及影响籼稻品种氮素累积量的主要根系性状。结果表明：(1) 供试籼稻品种成熟期氮素累积量差异很大，2001年A、B、C、D、E、F类籼稻品种的氮素累积量分别为10.40、13.47、16.17、18.50、20.72、25.13 g·m^-2，2002年分别为8.53、12.44、15.80、19.87、25.15、33.31 g·m^-2，类型间的差异均达显著水平；（2）全生育期天数和每日氮素吸收量对品种成熟期氮素累积量均有显著影响（R² = 0.960～0.996），并且后者显著大于前者；（3）成熟期氮素累积量与单株不定根数、单株根干重、单株不定根总长、单株根系总吸收面积、单株根系活跃吸收面积、单株根系α-NA氧化量等全株根系性状关系密切，与单条不定根长、单条不定根粗、单条不定根重等单条不定根性状和单位干重根系总吸收面积、单位干重根系活跃吸收面积等单位干重根系活性指标关系不密切；（4）多元逐步回归分析表明，单株根干重、冠根比、单株不定根数和单株不定根总长是影响籼稻品种氮素累积量的主要根系性状（R²=0.429～0.591）。     

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。     

开放式空气CO2浓度增高和施氮量对水稻结实期叶片内肽酶活力的影响

 利用农田开放式空气CO2浓度增高 (free air CO2 enrichment，FACE) 系统，CO2浓度设正常CO2 (ambient, AMB) 和高CO2 (FACE，AMB + 200 μmol/mol) 2个水平，施N量设低氮 (LN，15 g/m2，以纯氮计)、中氮 (NN，25 g/m2)和高氮 (HN，35 g / m2) 3个水平，对水稻品种武香粳14结实期剑叶和倒2叶的内肽酶活力变化情况进行了研究。结果表明: 1) 同AMB相比，FACE处理使剑叶抽穗后10 d、20 d以及倒2叶抽穗到抽穗后20 d内肽酶活力明显提高，但使剑叶成熟期内肽酶活力明显下降；使剑叶抽穗后10 d、20 d和成熟期以及倒2叶抽穗到成熟期内肽酶比活力明显提高；FACE对抽穗后10 d、20 d叶片内肽酶活力和比活力影响较大，而对抽穗期和成熟期的影响较小。同LN相比，HN使灌浆前期叶片内肽酶活力明显降低，灌浆中后期则呈增加趋势；HN降低了叶片各期内肽酶比活力，灌浆前期降幅大于后期。 2) 同AMB相比，FACE使叶片抽穗后10 d至成熟期可溶性蛋白含量明显降低；同LN相比，HN明显减缓FACE处理对抽穗后10 d至成熟期功能叶片可溶性蛋白含量的影响。 3）除成熟期叶片可溶性蛋白含量与内肽酶活力呈正相关外，结实期剑叶及倒2叶可溶性蛋白含量与对应时期内肽酶活力呈显著负相关。上述结果说明，FACE处理下水稻剑叶及倒2叶结实中后期可溶性蛋白含量明显下降与结实期叶片内肽酶活力的变化关系密切。     

水稻不同生育期土壤微生物生物量及生物活性对模拟Cr（Ⅵ）污水灌溉的响应

分析了模拟Cr(Ⅵ)污水灌溉对水稻不同生育时期土壤微生物生物量及生物活性的影响,结果表明:(1)微生物生物量碳、生物量氮、基础呼吸作用、脲酶活性以及反硝化活性均与Cr(Ⅵ)灌溉浓度呈显著或极显著的负相关性,过氧化氢酶活性与Cr(Ⅵ)灌溉浓度呈显著或极显著的正相关,氨化作用在低浓度Cr(Ⅵ)(10mg·L-1)污灌下明显增强而在高浓度Cr(Ⅵ)(50mg·L-1)污灌下明显减弱;其中微生物生物量碳、生物量氮、基础呼吸强度以及脲酶活性与Cr(Ⅵ)灌溉浓度负相关性较好且在水稻各生育期均比较稳定,是水稻土Cr(Ⅵ)污染评价灵敏的生物学指标.(2)水稻不同生育时期土壤微生物生物量及生物活性对Cr(Ⅵ)污灌处理的敏感性存在差异,其中微生物生物量碳、生物量氮、反硝化活性、过氧化氢酶以及脲酶活性对Cr(Ⅵ)污灌敏感性总体上表现为生育前期高于生育后期.(3)加Si处理明显缓解Cr(Ⅵ)对土壤生物量碳、生物量氮、基础呼吸强度以及反硝化作用的抑制,但促进了Cr(Ⅵ)对土壤脲酶活力的抑制以及对土壤过氧化氢酶活力的刺激作用.     

FACE对水稻磷素累积量及含磷率影响的模拟研究

为了明确开放式空气CO2浓度增高(FACE)对水稻磷素动态的影响,借助目前国内惟一的FACE技术平台,以武香粳14为供试品种,设置不同施N量处理,研究大气CO2浓度高于对照200 μmol·mol-1的FACE处理对水稻P素吸收利用动态的影响.结果表明,FACE处理使水稻各生育期P素累积量较CK显著增加,含P率也有所增加,但增幅不大.增施N肥对P素累积量及含P率均影响不大.在此基础上采用Logistic方程描述了水稻P素累积量及含P率随移栽天数的动态变化过程,并建立CO2及P素影响因子对模型进行了订正.利用建模以外的试验数据对该模型进行了检验,结果表明,模拟值与实测值之间的根均方差(RMSE)较小,相关系数达到了显著或极显著水平,表明模型的预测性能好.     

FACE对三系杂交籼稻汕优63产量形成的影响

s2004-2006年利用我国农田开放式空气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产量形成的影响.结果表明:(1)FACE处理使汕优63成熟期株高比对照提高6.7%,达极显著水平;FACE处理对汕优63全生育期日数无显著影响;(2)FACE处理使汕优63产量平均比对照增加34.1%,其中2004、2005、2006年分别增加42.4%、27.3%和31.2%,均达极显著水平;年度间、CO2和年度的互作效应对产量的影响达显著或极显著水平;(3)FACE处理使汕优63单位面积穗数、每穗颖花数、单位面积颖花量、结实率和千粒重平均比对照增加10.3%、10.3%、21.7%、4.9%和4.3%,均达显著或极显著水平;(4)N处理对汕优63产量和产量构成因素的影响均未达显著水平,但N×年度对单位面积的穗数、颖花量、以及产量均有显著互作效应.     

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.     

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。