钙对盐胁迫下水稻幼苗抗氧化酶活性和膜脂过氧化作用的影响

研究了外源Ca2 对盐胁迫下耐盐性不同的两个水稻品种(武育粳3号和IR36)几种抗氧化酶活性及膜脂过氧化的影响。结果表明:适量的Ca2 供应能有效提高水稻叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)以及抗坏血酸过氧化物酶(APX)的活性,使之维持在较高的水平上,并降低了丙二醛(MDA)含量和细胞膜透性。此外,外源Ca2 还增加了抗坏血酸(AsA)的含量,增强了水稻幼苗的根系活力。这表明适量的外源Ca2 供应提高水稻耐盐性的原因之一,在于其增强了植株的活性氧清除能力以及对细胞膜的稳定作用。     

水分状况及硼素营养对油菜苗期根系生长及硼营养效率的影响

采用温室盆栽试验 ,研究了不同土壤水分条件下施硼对油菜苗期根系生长、硼吸收、利用及其移动性的影响。结果表明 ,随土壤含水量、施硼量的下降 ,油菜根长、根体积、根系生长速率、根 /冠比减小 ,根系及地上部干物质积累降低 ,植株地上部硼浓度及含硼量下降。而硼利用效率、硼运移指数则随土壤含水量、施硼量的下降而升高。不同油菜品种的根系形态参数 (包括根长、根体积、根干重、根冠比及根系生长速率 )、硼利用效率及运移指数存在明显差异 ,即在相同条件下 ,V1根系较发达 ,硼利用效率、运移指数均高于V4 。研究认为 ,根系发达程度、硼利用效率及硼移动性大小是不同基因型油菜耐缺硼差异的重要因素。     

UV-B增强下施硅对大麦抽穗期光合和蒸腾生理日变化的影响

通过大田模拟试验,研究UV-B增强下施硅对大麦抽穗期叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）和水分利用效率（WUE）日变化的影响。UV-B辐射设2个水平即自然光（对照,A,1.5kJ·m-2）和UV-B增强（E,增强20%,1.8kJ·m-2）,施硅量设2个水平即Si0（不施硅）和Si1（150kg·hm-2SiO2）。结果表明,不施硅情况下（Si0）,UV-B增强处理的Pn、Tr、Gs和WUE的日平均值比自然光（A）处理分别下降23.13%、7.66%、1.07%和16.38%,而施硅情况下（Si1）则分别下降10.52%、5.71%、3.77%和12.15%,说明UV-B增强可降低大麦叶片的净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率,而施硅可缓解UV-B增强对大麦净光合速率的抑制作用,但并不能缓解UV-B增强对大麦蒸腾作用以及气孔导度的抑制。研究结果对进一步研究UV-B增强下施硅对大麦产量和品质的影响具有积极意义。     

不同遮阴处理下施肥对水稻生长及生理特性的影响

太阳辐射减弱是气候变化的重要特征之一,研究太阳辐射减弱对水稻生产的影响,探讨通过施肥能否减缓太阳辐射减弱对水稻生长及生理代谢影响,具有重要的生产实际意义。采用田间模拟试验探讨了不同生育期遮阴条件下施用复合肥和施用硅肥对水稻生长和光合生理特性的影响。采用3因素3水平正交试验设计,遮阴设3水平,即不遮阴（S0,遮阴率为0）、开花-成熟期遮阴（S1,遮阴率为64%）和分蘖-成熟期遮阴（S2,遮阴率为64%）;施用复合肥（N-P₂O₅-K₂O）设3水平,即100（F1）、200 kg·hm^-2（F2）和300 kg·hm^-2（F3）;施用硅肥设3水平,即不施硅（R0）、钢渣200 kg·hm^-2（R1）和钢渣400 kg·hm^-2（R2）。结果表明,遮阴降低水稻株高、叶面积指数（LAI）和胞间CO₂浓度（Ci）,降低产量。与S0对比,S1、S2分别降低产量43.99%和54.24%。S1增加净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）,降低叶绿素含量（SPAD值）,S2则增加SAPD值和Tr,降低分蘖数、Pn和Gs;施用复合肥可提高水稻株高、分蘖数、SPAD值、Pn和Tr,降低Ci和Gs。与F1相比,F2处理下LAI降低10.13%,F3则增加12.13%。与F2相比,F3处理下株高、分蘖数、SPAD值、Pn增加1.28%、8.21%、4.16%、7.64%,Tr则降低0.64%;施用硅肥可提高LAI、Pn、Gs和Tr,降低SPAD值和Ci。与R0相比,R1处理下株高和分蘖数减少1.27%和5.00%,R2处理下则增加0.50%和13.77%。研究认为,模拟太阳辐射减弱条件下,施用复合肥300 kg·hm^-2和硅肥400 kg·hm^-2,可有效减缓遮阴对水稻植株生长和光合作用的不利影响,保持较高产量。     

硅对土壤外源镉活性和玉米吸收镉的影响

 通过土培试验，研究了外源硅对土壤镉形态组成的影响，以及与玉米吸镉量的关系。结果表明，经0.1和1.0 mmol·kg-1（以CdSO4·8/3H2O加入）镉处理的土壤加入2.0 g·kg-1 硅酸钠（以Na2SiO3·9H2O加入，pH调至6.0）后可显著减轻镉对玉米的毒害，降低玉米吸镉量。加硅处理显著降低土壤中的交换态和铁锰结合态镉量，但显著提高碳酸盐结合态和残渣态镉的量。硅降低镉对玉米毒害的机制之一是硅改变了根外土壤中镉的形态，降低了镉的活性和生物有效性。     

1981-2009年江苏省气候变化趋势及其对水稻产量的影响

利用江苏省1981-2009年7个农业气象站点的气象和水稻物候、产量资料,从平均气温和降水量对水稻产量影响的基本方程入手,定义了平均气温和降水量变化趋势对水稻产量趋势的贡献率,揭示江苏省近30a气候变化趋势对水稻产量的影响.结果表明,近30a来,江苏省水稻全生育期平均气温和最低气温呈上升趋势,最高气温的变化在苏南和苏北地区差异较大,尤其在开花-成熟阶段,苏南地区呈上升趋势,而苏北地区则呈相反变化趋势.气温(包括平均气温、最低气温和最高气温)与水稻产量呈正相关,1981-2009年平均气温升高对江苏省水稻产量影响的平均值约为1.2％,对产量趋势的贡献率约为30.0％.降水量的变化趋势不明显,降水量与水稻产量的相关性亦不显著,说明在研究区内降水量的变化对水稻产量的影响较小.总体上,江苏省近30a气候变化有利于水稻生产.     

夜间增温和水分管理耦合对水稻叶片光合作用和荧光特性的影响

气候变暖和水资源短缺是水稻可持续生产面临的重要问题。通过大田模拟试验,研究被动式夜间增温下,节水灌溉对水稻植株叶片光合作用及叶绿素荧光特性的影响。采用2因素随机区组设计,夜间温度设2个水平,即常温对照(CK)和夜间增温(NW),水分管理设2个水平,即常规淹水灌溉(5 cm水层)和湿润灌溉(节水灌溉,无水层)。结果表明:被动式夜间增温装置可使常规淹水灌溉和湿润灌溉下水稻全生育期冠层的夜间平均温度分别升高0.42℃和1.18℃。相同水分管理下,夜间增温处理水稻叶片的叶绿素相对含量和最大净光合速率下降,光饱和点、光补偿点、暗呼吸速率和荧光耗散升高,光合机构性能下降,干物质积累量减少。综合比较,夜间增温下湿润灌溉处理能够提高水稻的净光合速率和光饱和点,降低水稻的光补偿点、暗呼吸速率和荧光耗散,使水稻的光适应范围增大,光合机构性能增强,但降低了水稻的穗干质量。     

节水灌溉和遮光强度对水稻生长发育的耦合影响

采用两因素随机区组试验设计,通过大田模拟试验研究节水灌溉和遮光强度耦合对水稻生长及物候期的影响。灌溉方式设常规灌溉（F,水深5cm）和节水灌溉（W,无水层）2个水平;遮光强度设3个水平,即对照（CK,无遮光,自然光源）、轻度遮光（S1,单层遮光,光合有效辐射减弱60%）和重度遮光（S2,双层遮光,光合有效辐射减弱90%）。在水稻主要生育期即分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期,观测株高、叶面积指数（LAI）、叶绿素含量（SPAD值）、稻穗含水率和冠层高光谱。用冠层高光谱数据提取增强型植被指数（EVI）时间序列,经Spline法插值及小波滤波去噪后预测水稻抽穗盛期的日期。结果表明：随着遮光强度的加重,水稻叶面积指数和叶绿素含量显著下降,物候期明显延迟。节水灌溉对遮光处理下水稻株高和叶绿素含量有抑制作用,对叶面积指数有促进作用,节水灌溉可使遮光处理下水稻物候期提前,使生育期缩短。在一定遮光强度下,水稻冠层光谱反射率在拔节期、抽穗期表现为节水灌溉（W）＞常规灌溉（F）,而灌浆期、成熟期表现为常规灌溉（F）＞节水灌溉（W）。用去噪后的EVI时间序列预测水稻抽穗盛期,准确率为97%。     

UV-B增强下施硅对水稻冠层反射光谱特征的影响

通过田间试验,在UV-B增强和施硅条件下,利用ASD便携式手持光谱仪在水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和灌浆期选择典型晴天观测冠层光谱曲线,通过计算一阶导数曲线分析光谱的红边参数特征。UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,ambient UV-B,A)和UV-B增强(比自然光增强20%,elevated UV-B,E);施硅设2个水平,即不施硅和施硅(硅酸钠,200kg SiO_2·hm~(-2))。结果表明:UV-B增强下水稻叶面积指数(LAI)和叶绿素含量(SPAD值)降低,而施硅可提高叶面积指数(LAI)和SPAD值,缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用。各处理间水稻冠层光谱的差异主要体现在近红外波段,UV-B增强使水稻近红外波段反射率降低,施硅使近红外波段反射率上升。UV-B增强使水稻光谱红边位置蓝移,施硅使红边位置红移。随着生育期推移,水稻光谱红边位置、红边幅值和红边面积均呈现先增后减的趋势,且在拔节期达最大。     

UV-B增强对作物生产影响的研究回顾与展望

大气平流层臭氧耗损引起的地表紫外辐射(UV-B)增强是气候变化问题之一。UV-B辐射增强对作物生长、生理代谢、产量及品质的影响受到人们普遍关注。通常借助两种方法开展模拟试验研究,即平方波模型法和太阳追踪模型法。UV-B辐射增强引起作物生长受阻、分蘖数减少、株高下降、叶面积和叶绿素含量下降、光系统Ⅱ受抑、光合效率降低;UV-B辐射增强导致活性氧代谢失衡、叶片气孔器受到破坏、叶绿体结构变形、基粒片层排列紊乱;UV-B辐射增强使作物有效穗数、穗粒数、千粒重下降,导致产量下降;UV-B辐射增强对籽粒蛋白质影响因作物、品种而异。未来应加强UV-B辐射增强影响作物内源激素代谢分子机制研究、区域和全球模拟及其应对措施研究。