温度和CO2浓度变化对主要饲料作物功能叶光合参数的影响研究——以玉米和水稻的差异为例

玉米和稻谷是南方地区重要的饲料原料来源。本研究采用LI-6800便携式光合作用测定系统观测了温度和CO2浓度对长江中游平原水稻和玉米扬花期功能叶片光合参数的影响。结果表明：玉米扬花期功能叶片净光合速率对温度升高的敏感性高于水稻。温度升高提高了水稻功能叶片的光合速率。CO2浓度增加提高了扬花期水稻和玉米的最大光合速率。当温度条件相同时，在高CO2浓度条件下水稻比玉米更容易维持较高的光合速率。玉米功能叶片最大电子传递速率（Jmax）与最大羧化速率（Vcmax）的比值（Jmax/Vcmax）随温度升高而显著下降（P < 0.05），而水稻Jmax/Vcmax值对温度升高无显著变化。温度升高与CO2浓度增加均可降低两种作物的叶片气孔导度和植物蒸腾速率。本研究发现，玉米功能叶光合参数及生化参数对高温环境较为敏感，即玉米的光合酶活性和光合能力比水稻更容易受到温度升高的抑制作用。建议未来应重视气温升高对玉米饲料资源带来的不利影响，在畜禽养殖中合理调整饲料原料供给结构，适当将稻谷作为饲料原料的替代来源之一，可以抑制因玉米价格上涨造成的饲养成本攀升，提高养殖效益，为新形势下畜牧业发展探索一条高效、可持续的发展道路，提升畜牧业发展的竞争力。 [关键词] 增温|CO2浓度|光合作用|粮食作物     

大气CO2浓度上升与增温对双季稻籽粒铁、锌和植酸含量及累积量的影响

为揭示未来气候变化趋势对稻谷Fe、Zn含量和积累量的影响,本研究利用开顶式气室（Open Top Chamber,OTC）系统模拟大气CO₂浓度上升（EC处理,+100 μL·L^-1）和增温（ET处理,+1.5℃）以及二者相互作用（ETEC处理,+1.5℃,+100 μL·L^-1）的气候变化情景,对江汉平原2017—2019年双季稻籽粒Fe、Zn以及植酸含量进行持续3 a的大田试验观测。结果表明：双季稻籽粒Fe和Zn含量对大气CO₂浓度上升与增温的响应存在较大的年际间差异,其中对大气CO₂浓度上升的响应较增温更为敏感。与对照（CK）相比,EC处理显著降低2018年晚稻籽粒Fe含量（-13.41%,P<0.05）,显著增加2019年早稻和晚稻籽粒Fe含量（+29.70%和+27.95%,P<0.05）; ET处理显著降低2018年早稻籽粒Zn含量（-13.49%,P<0.05）。就3 a观测平均值而言,EC处理显著降低早稻籽粒Zn含量（-8.28%,P<0.05）,而ETEC处理显著降低晚稻籽粒Zn含量（-10.91%,P<0.05）。本研究发现CO₂浓度上升与增温叠加作用效果有别于各单因子影响,尤其对高温干旱年份晚稻籽粒Zn含量的降低具有显著的正协同效应。本研究预测未来气候变化可能增加稻米食用人口出现“隐性饥饿”的风险。     

秸秆还田下节水减氮对不同双季稻品种N2O排放的影响及驱动因素

为明确秸秆还田下节水减氮以及高效肥料对不同双季稻品种N2O排放的影响及其关键驱动因素。于2020年开展田间试验,试验采用裂区设计,主区为4个水肥处理:尿素100%+间歇灌溉(U)、尿素80%+秸秆还田+间歇灌溉(US+S)、控释尿素80%+秸秆还田+间歇灌溉(CRUS+S)、尿素80%+秸秆还田+节水灌溉(US+S+SWD),副区为常规稻和杂交稻,共8个处理。监测双季稻生育期内N2O排放规律,分析单位产量N2O排放强度和影响其排放的主要驱动因素。结果表明,灌溉量、碳氮投入和植株吸氮量是调控稻田N2O排放的主导因子,可解释99%的排放变化,其中氮投入增加会促进N2O排放,而灌溉量、碳投入和吸氮量对N2O排放有负向作用。秸秆还田可以补充氮肥减量20%的养分,秸秆还田下常规氮肥或控释氮肥减量施用降低了N2O排放14.4%～49.4%,但CRUS+S较US+S处理促进了N2O排放,表明秸秆还田下施用控释尿素并不能实现N2O减排。秸秆还田后进一步控水促进了N2O排放,相比US+S,US+S+SWD处理显著增加了双季稻N2O的排放114.8%～186.4%,且常规稻增幅大于杂交稻。各处理间产量无显著差异,氮肥减量及进一步控水均可保证稳产,但US+S+SWD处理单位产量N2O排放强度显著高于其他处理。总体而言,秸秆还田搭配减氮20%有助于降低稻田N2O排放,但并不能抵消节水灌溉导致的N2O增长。在水稻生产中合理利用秸秆资源,适当减少氮肥用量可以减少稻田N2O排放并保证稳产。     

北京市设施蔬菜施肥状况及减施潜力分析

通过对北京市352 个设施蔬菜地块的施肥状况进行实地调研，查明设施蔬菜施肥现状及存在问题，估算肥料减施潜力。结果表明，北京市设施蔬菜养分投入量普遍超过推荐施肥量（养分超标率＞72%）。不同设施类型施肥量差异较大，其中日光温室每季蔬菜平均氮磷钾（N、P₂O₅ 和K₂O）投入总量分别为858 、409、572 kg · hm^-2，明显高于塑料大棚每季蔬菜平均氮磷钾投入总量593、317、438 kg · hm^-2。设施蔬菜养分主要来源于有机肥基施，对日光温室和塑料大棚养分投入总量的贡献分别为66% 和52%。不同蔬菜种类肥料减施潜力巨大，其中甘蓝、黄瓜和茄子总养分相对减施潜力分别为61%～62%、43%～48% 和18%～47%。日光温室和塑料大棚氮磷钾养分投入比例（N∶P₂O₅∶K₂O）分别为1∶0.47∶0.66和1∶0.53∶0.73，表明钾肥比例相对不足。建议加快设施蔬菜水肥一体化技术的推广应用，加强设施蔬菜施肥技术指导，尤其要降低日光温室的氮、磷肥投入量，避免过量施肥带来的资源浪费和环境污染。