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。     

施氮浓度对汕优63籽粒性状及粒重的影响

在水稻水培条件下于移栽至抽穗期，设计8种施氮浓度（0－49mg/kg)，研究其对汕优63壳壳大小，谷粒充实程度及粒重的影响，结果表明，（1）处理间粒重极差达4．72mg，与对照相比，降低施氮浓度有利于提高粒重，施氮浓度过高，粒重显著下降。（2）降低施氮浓度能显著增加谷壳的长度，宽度及面积，增加施氮浓度可提高饱粒的充实程度。（3）从谷壳大小及谷粒充实度来看，处理间粒重的差异主要是由谷壳大小所造成。（4）不同施氮浓度条件下，谷壳宽度的变异大于谷壳长度，谷壳宽度是决定谷壳大小的主要因子。     

FACE对水稻产量形成的影响及其原因分析

2001～2003年,在大田条件下以武香粳14号为供试品种,设计高、中、低氮处理,研究开放式空气CO2浓度增加(FACE)200μmolmol-1对水稻产量形成的影响及其原因。结果表明,FACE处理使水稻产量平均比对照增加12.8%,其中2001、2002和2003年增幅分别为10.8、14.1和13.6%,高、中、低氮处理的增幅分别为17.6、12.4、10.9%,均达到显著或极显著水平;FACE和氮处理对水稻产量的互作效应,2001、2002年达到显著水平,产量最高的处理组合为FACE×NN;FACE处理使水稻穗数平均比对照增加18.8%,每穗颖花数平均比对照减少7.6%,均达极显著水平;FACE处理使水稻生物产量平均提高16.2%,达极显著水平,使经济系数下降但未达到显著水平。进一步研究表明,FACE处理使水稻穗数极显著多于对照是因其分蘖发生速度快,最高分蘖数多所致,而不是其分蘖成穗率高的缘故;FACE处理使水稻每穗颖花数极显著少于对照是因其分化颖花的大量退化所致,而不是分化颖花数少的缘故。     

施氮时期对稻穗不同部位籽粒谷壳生长与发育的影响

以扬稻6号（籼稻）、日本晴（粳稻）为试材，设计不同施氮时期，改变颖壳生长发育所需的物质和能量，研究其对稻穗不同部位籽粒谷壳大小（谷壳长度、宽度和面积）、重量和充实程度（单位面积谷壳重）的影响。结果表明：①施用分蘖肥，可促进稻穗一、二次枝梗不同部位籽粒特别是下部枝梗籽粒谷壳的大小和重复，品种间表现一致，对谷壳充实程度的影响因品种而异；施用促花肥、保花肥或过多施用穗粒肥，粒穗一、二次枝梗各部位籽粒谷壳的大小、重量和充实程度均减小，减小幅度多以上、中部枝梗籽粒较大，品种间表现一致；施用基肥对稻穗不同部位籽粒谷壳性状的影响因品种而异。②促进谷壳的生长与发育，有利于籽粒同化产物的积累，糙米的长度、宽度、厚度、体积和重量均显著增加(r为0.3507^**－0.9676^**），进而使粒重大幅度提高（r为0.7093^**－0.9686^**)。     

施氮时期对“扬稻6号”水稻谷壳生长和谷粒充实度的影响

设计基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥、粒肥等 7个施氮期处理 ,研究其对“扬稻 6号”谷壳生长、谷粒充实及粒重的影响。结果表明 :与不施肥相比 ,施用基肥有利于扬稻 6号谷壳增大 ;施用粒肥有利于谷粒充实 ;施用分蘖肥既可促进谷壳增大 ,又可促进谷粒充实 ,从而使粒重显著增加 ;施用促花肥、保花肥或在基肥的基础上过多施用穗粒肥 ,虽可增加籽粒的充实度 ,但使谷壳明显变短变窄 ,粒重比对照显著降低 ;粒重与谷壳的长度、宽度和投影面积均呈极显著正相关 ,相关系数依次为 0 9396 、0 94 86 和 0 9894 ;粒重高低主要取决于谷壳的大小     

开放式空气中臭氧浓度升高对超级稻Ⅱ优084生长和产量的影响

依托中国稻田臭氧FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)技术平台,以超级稻Ⅱ优084为供试材料,设置环境臭氧浓度(Ambient)和高臭氧浓度(平均比Ambient高约25%)2个水平,无蘖苗和一蘖苗2种秧苗类型,研究臭氧胁迫对超级稻大田期生长发育、光合作用和产量形成的影响及其与秧苗素质的互作。结果表明:(1)臭氧胁迫使Ⅱ优084全生育期缩短约7 d,使成熟期株高降低8%。(2)臭氧胁迫对结实期叶片胞间CO2浓度无明显影响,但使叶片叶绿素相对含量SPAD值、净光合速率、气孔导度和蒸腾速率显著降低,且后期降幅大于前期。(3)高浓度臭氧使成熟期地上部总生物量平均下降24%,这主要与抽穗至成熟阶段物质生产量大幅下降有关。(4)高浓度臭氧对单位面积穗数没有影响,但每穗颖花数(-19%)、饱粒率(-12%)和饱粒重(-5%)均明显下降,空粒率和秕粒率大幅增加,最终导致水稻显著减产(-27%)。(5)尽管臭氧与秧苗类型间无显著互作效应,但臭氧胁迫对一蘖苗株高、叶片SPAD值、每穗颖花数、饱粒率、秕粒率和空粒率的影响程度均略小于无蘖苗。综上所述,高浓度臭氧环境下Ⅱ优084大幅减产主要是单穗库容量变小所致,亦与籽粒结实能力下降有关,而后者又与水稻生长后期光合生产明显受抑相关。     

二氧化碳、施氮量和移栽密度对汕优63产量形成的影响——FACE研究

大气二氧化碳(CO2)浓度升高使水稻产量增加,但这种影响是否因不同栽培条件而异尚不清楚。2011年利用中国稻田FACE(Free Air CO2Enrichment)系统平台,以敏感水稻品种汕优63为供试材料,二氧化碳设环境CO2浓度(Ambient)和高CO2浓度(Ambient+200μmol·mol-1),施氮量设低氮(15 g·m-2)和高氮(25 g·m-2),移栽密度设低密度(16穴·m-2)和高密度(24穴·m-2),研究了不同栽培条件下大气CO2浓度升高对杂交水稻产量形成的影响。结果表明:高浓度CO2对水稻抽穗期和成熟期没有影响,但使结实期株高显著增高(+7%);使单位面积穗数(+8%)和每穗颖花数(+19%)明显增多,进而使单位面积颖花量大幅增加(+29%)。高浓度CO2条件下穗数增多主要与最高分蘖数明显增加有关,而分蘖成穗率显著下降;穗型增大主要由单茎干重而非单位干重形成的颖花数增加所致。高浓度CO2环境下水稻结实能力呈增加趋势,其中平均粒重的增幅达显著水平。大气CO2浓度升高使水稻籽粒产量平均增加36%,其中在低氮低密度、低氮高密度、高氮低密度和高氮高密度条件下分别增加43%、46%、34%、23%。增施氮肥或增加移栽密度使水稻产量略有下降,但均未达显著水平。以上结果表明,高浓度CO2环境下杂交水稻因库容量增大导致产量大幅增加,调整施氮水平和移栽密度可在一定程度上改变这种肥料效应。     

施氮时期对扬稻6号根系生长及产量的影响

在盆栽条件下 ,设计基肥、分蘖肥、促花肥、保花肥等 7个不同时期氮肥处理 ,研究其对扬稻 6号根系生长及产量的影响。结果表明 :①施用基肥、分蘖肥均能显著提高拔节期、倒 2叶期每株不定根数、不定根总长度和根干重 ;②在施氮量较少的情况下 ,无论是作为基肥 ,还是作为分蘖肥、促花肥施用 ,均能显著提高抽穗期的每株不定根数、不定根总长度和根干重 ,且施氮时期越早 ,促进作用越大 ;③在施用分蘖肥的基础上 ,施用促花肥能显著提高每株根干重 ,施用保花肥可促进不定根的伸长 ,增加每株不定根总长度 ;④产量随着每株根干重、每株不定根数、单位长度不定根重的提高而增加 ,相关系数分别为 0 .8386 、0 .715 9 、0 .5 5 47 。     

土壤铜含量对水稻生长发育和产量形成的影响

 在盆栽土培条件下，以武香粳14号和汕优63为材料，研究了土壤铜含量对水稻生长发育和产量形成的影响。结果表明：(1) 土壤铜含量100、200 mg/kg处理对水稻株高、主茎总叶数、伸长节间数和抽穗期几乎没有影响，土壤铜含量达到400 mg/kg及其以上时，随着土壤铜含量的增加，水稻株高显著变矮、主茎总叶数和伸长节间数显著变少、抽穗期显著推迟；(2) 土壤铜处理使水稻产量显著低于CK，且随着土壤铜含量的提高水稻产量下降幅度显著增大；(3) 土壤铜含量100、200 mg/kg处理使水稻减产是由于每穗颖花数减少所致，土壤铜含量400 mg/kg及其以上处理使水稻减产是由于穗数和每穗颖花数共同减少所致；(4) 土壤铜处理使穗数减少主要是由于返青活棵慢、分蘖发生迟、高峰苗少所致，每穗颖花数减少主要是由于抽穗期单茎干物质量小和单位干物质量形成的颖花数少所致；(5) 随着土壤铜含量的增加水稻生物产量显著下降，经济系数呈下降趋势，但只有土壤铜含量达到800 mg/kg及其以上时经济系数才显著下降。