遮荫条件下O_3胁迫对冬小麦气孔导度影响的模拟

为了探究在遮荫条件下地表O3浓度增加对冬小麦气孔导度的影响,开展了两种不同强度遮荫与开顶式气室（OTC）相结合的大田试验,设置3个处理组：O3浓度为（100±9）nL.L-1结合（60±5）%遮荫的处理组（T1）;O3浓度为（100±9）nL.L-1结合（20±5）%遮荫的处理组（T2）;O3浓度为（100±9）nL.L-1不作遮荫的处理组（CK）。利用SC-1型气孔导度仪测定了3个处理组冬小麦不同生育期的气孔导度值。综合分析了生育期和O3胁迫,以及水汽压差（VPD）、温度（T）、光照（PAR）环境因子的变化对冬小麦气孔导度的影响,采用修正后的Jarvis非线性气孔导度模型模拟了3个处理组的气孔导度值。结果表明：遮荫对大田环境因子均产生了影响,其中,T1、T2处理组8：00—16：00点的平均温度和水汽压差较CK相比分别下降了5.6℃、4.1℃和0.84kPa、0.74kPa;用该模型得到的气孔导度模拟值与观测值进行了比较,R2=0.88,表明模型模拟效果良好;同时,根据O3吸收通量模型计算出T1、T2和CK处理组在整个O3熏蒸时期,冬小麦O3累积吸收通量分别为14.92、15.52、16.23mmolO3.m-2,并由此建立了O3吸收通量（x）与干物质损失（y）的关系分别为：y=1.0-0.038x和y=1.0-0.022x,表明在相同O3胁迫条件下,遮荫导致了冬小麦O3累积吸收通量的差异,在60%和20%遮荫条件下,O3吸收通量增加10mmol.m-2,与CK相比,其干物质累积损失分别为38.0%和22.0%。     

地表太阳辐射减弱和臭氧浓度增加对冬小麦生长和产量的影响

为研究辐射减弱和O3胁迫对作物的影响,利用改进的开顶式气室(OTC)和遮荫网,开展了辐射减弱和O3胁迫的大田试验研究.实验设置4种处理:CK为野外大田组,T1为40％遮荫,T2为100 nL/LO3,T3为遮荫40％和100 nL/LO3的复合组.结果表明:T1和T3组冬小麦的生育期延长且推迟,T3组株高无明显变化;T2组株高降低,生育期缩短;单株干物质重均降低,T3降幅最大;各组灌浆速率均降低,T3组降幅最大;T1和T3产量、千粒重、穗数、穗粒数和穗重显著降低,T2组穗数无明显改变.由此可见,复合对小麦生长的影响较接近40％遮荫;粒重降低主要是因为灌浆速率的降低,灌浆时间的影响较小;产量的降低主要是千粒重、穗数、穗重的降低,降幅最大,但小于两因子单独累加.     

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。     

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。     

臭氧污染胁迫下植物营养生长及防护研究

近年来,全球臭氧高浓度区域不断增加,臭氧对植物影响的研究日益深入,从最基础的臭氧伤害现象研究发展到臭氧伤害机理研究、到臭氧伤害对植物体内元素的影响研究,为农田科学管理措施的制定和保证作物稳产高产提供了依据。综述了臭氧浓度升高对农作物体内营养元素影响的国内外研究以及植物臭氧防护研究进展,并指出我国在臭氧污染研究领域应深入研究的几个方面,以期促进大气环境变化条件下植物营养的研究,为科学施肥、合理耕作以保证粮食安全提供理论依据。     

臭氧胁迫下遮荫对孕穗期冬小麦叶片光合系统的影响

在大田试验条件下,基于开顶式气室和遮荫网装置,设置CK(自然臭氧和太阳辐射)、T1(100nL·L-1臭氧+ 40％ CK太阳辐射)、T2(100nL·L-1臭氧+ 60％ CK太阳辐射)、T3(100nL·L-1臭氧+ 80％ CK太阳辐射)、T4(100nL·L-1臭氧+ 100％ CK太阳辐射)5个处理组,对孕穗期冬小麦叶片气体交换参数、叶绿素(chl)、抗氧化系统酶活性等进行测定.结果表明,(1)臭氧胁迫造成冬小麦叶片光合速率下降、胞间CO2浓度增加,叶绿素(chl)、类胡萝卜素(Car)含量减少;臭氧+遮荫处理后,叶片净光合速率加速下降,但可缓解叶绿素含量、Car含量的下降.说明两种情况下叶片光合速率的下降都是由非气孔因素引起的.(2)臭氧胁迫使叶片中的可溶性糖显著升高、可溶性蛋白明显降低、总游离氨基酸明显升高;臭氧+遮荫处理后,叶片中的可溶性糖不再增加,并随着遮荫程度的加重而下降,可溶性蛋白含量继续下降而总游离氨基酸含量继续增加.说明植株代谢从臭氧胁迫下的碳代谢为主转为臭氧+遮荫下的氮代谢为主.(3)臭氧胁迫使叶片中丙二醛(MDA)含量、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)活性均升高;臭氧+遮荫处理后,叶片中MDA明显下降,CAT、POD、SOD含量均明显升高,说明高浓度臭氧环境下,叶片通过增强抗氧化酶活性以提高活性氧自由基(ROS)的清除能力,但由于不能完全清除,造成膜质过氧化程度加剧从而加速植株衰老,太阳辐射减弱会在一定程度上减缓臭氧对植株的伤害.     

遮荫对冬小麦干物质积累和分配的影响

利用模拟遮荫的大田试验,设置不遮荫(CK)、60％遮荫(T1)、40％遮荫(T2)、20％遮荫(T3)4个处理组,定时观测冬小麦(扬麦13号)各器官的干物质重量,分析遮荫对冬小麦各器官干物质积累和分配的影响.基于积温学原理,综合太阳辐射因子,建立了遮荫条件下冬小麦受有效积温、日温差积累、光辐射积累3个因子共同驱动的干物质积累与分配模型.结果表明,遮荫阻碍了冬小麦各器官干物质的积累,尤其对根、茎和穗产生了严重的负效应,而对叶的影响是早期呈抑制作用,后期呈促进作用;同时遮荫也严重影响了干物质在各器官分配的比例.随着有效积温的变化,遮荫条件下冬小麦干物质积累和分配均呈二次抛物线曲线变化.用3个因子建立的综合模型能较好地模拟出遮荫条件下冬小麦干物质积累和分配的过程,研究结果对气候变化条件下冬小麦的生长分析和生产管理具有一定应用价值和理论意义.     

中国稻谷生产的重心演变路径及偏移分析

本文利用1949-2009年全国31个省(市,自治区)稻谷种植面积、总产量及单产资料,分析全国稻谷种植面积重心、总产量重心以及单产重心的移动轨迹、偏移距离等。结果表明:(1)1949-2009年,稻谷种植面积重心、总产量重心,整体上均呈现出向东北方向移动的趋势。(2)稻谷单产重心偏移轨迹从东西方向来看,20世纪50、60年代先向东偏移,此后逐渐向西回归;从南北方向上来看,单产重心呈现波动上升、下降趋势,大约在33°N-34°N之间移动。(3)从重心总偏移距离来看,种植面积最小,总产量次之,单产最大;从偏移方向来看,三者均是向东北、西南方向偏移的年份居多,说明稻谷生产东北、西南方向的发展不平衡状态较西北、东南方向的严重。(4)稻谷种植面积和总产量在南北方向上的动态变化相对东西向的变化剧烈,而单产则是东西向的变化比南北向的变化剧烈。     

地表臭氧含量增加和UV-B辐射增强对大豆生物量和产量的影响

利用开顶式气室(OTC)设置4个处理对大豆进行O3与UV-B增强的大田试验,通过观测生物量和产量研究两者对大豆生长的影响。T1为O3含量100nmol/mol的处理,T2为UV-B辐射强度比CK增加10%的处理,T3为T1和T2的复合处理,CK为自然空气。结果表明,O3含量与UV-B辐射增强的单因素对大豆株高、叶面积、茎干重等生物量都有不同程度的负影响,而两者复合后对各生物量的影响效果不一致,在分枝期至结荚期拮抗作用居多,而协同作用则多出现在生育期末期。在整个生育期,各处理均表现为茎分配指数变化幅度较小,CK、T1、T2、T3的根和叶分配指数逐渐降低,且荚分配指数呈快速上升的趋势。由此可见,O3和UV-B辐射单因子胁迫对大豆生物量和产量均产生不同程度的负效应,而两者的复合作用并不是两个单独作用的简单累加。     

能量指数法在黑龙江干旱监测中的适用性研究

基于MODIS产品资料,结合土壤墒情实测数据,就能量指数法在黑龙江省农业干旱遥感监测中的适用性展开研究。结果表明:能量指数法的监测效果明显优于热惯量法和植被供水指数法,同时该方法还解决了其他方法不能连续监测土壤含水量的问题,适用于各种植被覆盖条件下以及各种土层深度的干旱监测。同时,运用多年资料分时、分层建立了基于能量指数法的土壤水分反演模型,模型的拟合效果在50cm深度时最好,20cm深度次之,10cm深度稍差。此外,模型在2009年黑龙江省干旱监测应用中的效果表明,反演结果与实际情况基本一致,能较好地反映黑龙江省旱情的空间分布和发展过程。