施硅对夜间增温条件下水稻叶片生理特性的影响

通过大田试验,研究施硅对夜间增温条件下水稻分蘖期、拔节期、灌浆期、成熟期叶片净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)及胞间CO_2浓度(C_i)的影响。夜间增温设常温对照(CK)和夜间增温(NW)2个水平;施硅量设Si0(不施硅)和Si1(钢渣硅肥,200kg SiO_2·hm~(-2))2个水平。结果表明:(1)夜间增温可使水稻冠层和5cm土层温度升高,水稻冠层和5cm土层全生育期夜间平均温度分别提高1.21℃和0.41℃;(2)夜间增温处理可使生育期内水稻叶片P_n、T_r、G_s比对照分别下降11.0%、9.0%和20.2%,C_i比对照增加1.2%;施加钢渣硅肥处理可使叶片P_n、G_s比对照分别增加16.1%和25.8%,T_r、C_i比对照分别降低11.0%和2.0%;夜间增温条件下施硅比不施硅水稻叶片P_n、G_s分别增加22.0%和33.6%,T_r、C_i分别降低7.7%和2.3%。研究认为夜间增温降低了水稻叶片P_n、T_r、G_s,增加了C_i。施硅通过显著提高水稻叶片P_n、G_s,降低T_r、C_i,缓解了夜间增温引起的抑制效应。(3)夜间增温和施硅两种处理对水稻叶片叶绿素含量(SPAD值)影响不显著。夜间增温使叶片SPAD值平均下降3.0%;施硅使叶片SPAD值增加4.7%;夜间增温下施硅比不施硅叶片SPAD值增加5.7%。     

施硅对夜间增温条件下水稻生长和产量的影响

通过大田试验研究了施硅对夜间增温条件下水稻分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期植株分蘖数、叶面积指数、生物量和产量的影响。夜间增温设常温对照（CK）和夜间增温（NW）两个水平;施硅量设不施硅（Si0）和施钢渣硅肥（Si1,200kgSiO2·hm-2）两个水平。结果表明：（1）水稻冠层和5cm土层全生育期夜间增温处理平均温度分别提高1.21℃和0.41℃,夜间最低温度分别提高1.21℃和0.62℃,夜间最高温度分别提高1.20℃和0.28℃。（2）夜间增温使水稻成熟期植株分蘖数、叶面积指数、地上部生物量、地下部生物量和产量较对照分别减少10.81%、5.65%、8.20%、3.29%和4.45%;施钢渣硅肥可使各项指标较对照分别增加16.22%、11.18%、14.16%、6.51%和22.10%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加16.67%、11.71%、12.56%、6.74%和20.90%。（3）与对照相比,夜间增温使水稻有效穗数、每穗实粒数、千粒重和结实率分别减少2.66%、12.72%、1.53%和2.06%;施用钢渣硅肥可分别较对照增加6.91%、15.49%、2.00%和4.48%;夜间增温下施硅比不施硅各项指标分别增加4.37%、22.50%、2.15%和3.31%。研究认为,施硅对夜间增温条件下水稻生长有显著影响,对产量的影响主要通过影响有效穗数和每穗实粒数实现。     

夜间增温对免耕农田土壤氮矿化与硝化速率的影响

研究了农田土壤氮矿化速率和硝化速率对长期夜间增温和免耕的响应特征。试验设置4种处理:常温+翻耕(CK)、夜间增温+翻耕(W)、常温+免耕(NT)、夜间增温+免耕(WNT)。与对照相比,W处理下土壤中碱解氮和铵态氮明显增加,其中1~2月增幅分别为26%~28%和82%~133%,且土壤氮矿化速率和硝化速率均显著高于CK处理。NT处理下,土壤碱解氮和铵态氮的季节均值分别提高了15%和41%;土壤氮总矿化速率显著高于CK和W处理,硝化速率则显著低于CK和W处理。WNT处理下的土壤氮矿化速率显著高于NT处理,而硝化速率则显著低于CK和W处理,可见,在夜间增温条件下,采取免耕措施将有利于土壤有机氮的矿化过程,降低了土壤硝化速率,从而减小了土壤氮素损失的风险。     

夜间土壤增温和免耕对大豆生长及N、P养分吸收利用的影响

采用田间开放式增温系统在南京信息工程大学试验田设置4个处理:常温+翻耕(CK)、夜间增温+翻耕(W)、常温+免耕(NT)、夜间增温+免耕(WNT)种植大豆,观测其生物量、籽粒产量和构成因子以及氮(N)、磷(P)累积和转运特征,分析各处理对大豆生长及N、P养分吸收利用的综合影响。结果表明:(1)与对照相比,全生育期内大豆植物生物量在夜间增温(W)下均显著减小(P0.05),降幅为6%~25%。籽粒产量、单株粒数、单株粒重和百粒重均有一定减小,但未达显著水平。分枝期和开花期,植物N素累积量分别下降30%和20%,P素累积量均下降39%。(2)免耕处理(NT)未对大豆籽粒产量及构成因子产生明显影响,但显著降低了植物生物量、营养器官的N、P转运量和转运率(P0.01)。(3)增温+免耕处理(WNT)下,植物生物量和籽粒产量均极显著减小(P0.01),分别降低29%和34%,大豆单株粒数、单株粒重和百粒重分别减小22%、22%和3%。植物成熟期N、P累积量在WNT处理下分别下降20%和22%,显著低于其它3个处理。研究结果表明,夜间增温或免耕单一因素对大豆籽粒产量及产量构成因子的影响效应较小,而夜间增温叠加免耕措施则显著抑制了大豆籽粒产量和N、P素累积量。因此,在夜间土温增高条件下采用免耕措施对大豆生产将产生不利影响。研究结果对未来气候背景下,建立长江下游地区的保护性耕作技术体系具有实践指导意义。     

干旱胁迫对水稻生长、生理特性和产量的影响

以皖稻153、两优0293等9个品种为材料,利用土壤水势张力计控制土壤水分,在分蘖期和孕穗期进行自然干旱处理与常规水分管理,研究干旱对不同品种水稻生长、生理特性和产量的影响。结果表明:分蘖期和孕穗期水稻土壤水势控制在-75kPa左右10d时间,对水稻的株高、分蘖动态、绿叶面积、叶片水势和叶片含水量均产生明显影响;水稻植株生理指标对干旱胁迫响应明显,MDA浓度、POD活性、SOD活性、可溶性糖含量和脯氨酸含量均有不同程度增加,且差异均达极显著水平;从产量上看,新两优6号、新两优香4号和两优0293三个品种抗旱性较强,其中,新两优6号干旱处理分别比对照减产最小,仅是3.32%和4.27%;新两优香4号和两优0293两个品种虽然也减产,但减产幅度在10%以内。     

夜间增温对小麦干物质积累、转运、分配及产量的影响

为明确夜间增温对小麦产量形成的影响,于2019—2020和2020—2021年两个小麦生长季,以苏麦188和安农0711为试验材料,采用被动式夜间增温方法,以不增温为对照,对小麦生育前期3个阶段(分蘖期至拔节期、拔节期至孕穗期、孕穗期至开花期)进行夜间增温处理,研究不同阶段夜间增温处理对小麦干物质积累、分配、转运以及产量的影响。结果表明,分蘖期至拔节期与拔节期至孕穗期夜间增温处理均能提高小麦孕穗期和开花期的旗叶叶面积,且分蘖期至拔节期夜间增温处理与对照差异显著,孕穗期至开花期夜间增温处理的旗叶叶面积较对照有所降低;在小麦拔节期和孕穗期时,分蘖期至拔节期与拔节期至孕穗期夜间增温处理较对照均提高了小麦的株高,开花期各增温处理的株高与对照无显著差异;分蘖期至拔节期与拔节期至孕穗期夜间增温处理均提高了小麦干物质的积累量和产量,在分蘖期至拔节期夜间增温处理下,苏麦188和安农0711的两年平均产量较对照分别提高了5.63%和6.77%。综上,分蘖期至拔节期夜间增温处理提高了小麦的叶面积和株高,使其获得更多的光能用于光合作用,最终增加了小麦的干物质积累量和产量。本研究结果为制定未来气候变化背景下的农业适应战略提供了理论依据。     

夜间增温与农田铜污染对小麦吸持铜的影响

当前部分农业土壤铜(Cu)富集与非对称气候变暖潜在地影响我国小麦生产,理解夜间增温与土壤Cu污染对小麦吸持利用Cu的影响有助于确保小麦的安全优质生产。本研究利用田间被动式夜间增温系统,设置土壤Cu污染与对照对比盆栽试验,研究小麦地上部物质积累、不同组织Cu含量与积累量、Cu迁移系数对增温的响应。结果表明,夜间增温显著增加小麦茎叶(增幅为25.1%)、穗(增幅为221.3%)、地上部(增幅为22.7%)和全株(增幅为22.3%)的生物量,能缓解土壤Cu污染对小麦生长的抑制。夜间增温使对照处理小麦茎叶、穗、地上部与全株的Cu积累量显著增加14.7%～56.5%;使Cu污染下小麦根、穗和全株的Cu积累量显著增加12.1%～22.8%,却使Cu污染下小麦茎叶Cu含量显著降低13.9%。夜间增温和Cu污染胁迫影响Cu在不同小麦组织间的迁移和利用,夜间增温显著增加了对照处理下Cu由根向茎的迁移系数,但由茎向叶、茎向穗的迁移系数显著降低;Cu污染胁迫下,夜间增温显著降低了由根向茎的转运,且未显著影响Cu由茎向叶的转运,却增加了茎向穗的转运利用。Cu污染胁迫改变了小麦吸收利用Cu对夜间增温的响应规律。夜间增温有利于小麦生物产量、缓解Cu胁迫生长危害,但增加了Cu胁迫农田粮食遭受Cu污染的潜在风险。     

夜间增温对冬小麦土壤微生物量碳氮及其活性的影响

全球气候变暖存在明显的昼夜不对称性,夜间气温升高幅度显著高于白天,但目前关于夜间增温对土壤微生物影响的田间研究尚较少。为此,本研究采用夜间被动式增温系统(passive nighttime warming,PNW),在我国冬小麦主产区(石家庄、徐州、许昌和镇江)进行全生育期田间增温试验,于2008—2010年监测了土壤微生物对夜间增温的响应。结果显示,与不增温对照相比,夜间增温可显著降低土壤微生物量碳、氮含量和微生物活性。冬小麦整个生育期中,夜间增温分别使石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤微生物量碳平均降低11.4%、7.8%、10.9%和8.5%,微生物量氮平均降低15.2%、16.7%、13.8%和8.4%,微生物呼吸速率平均下降6.6%、9.6%、7.0%和11.1%。在整个增温过程中,石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤水分含量分别下降8.8%、3.7%、3.8%和2.9%,与对照相比差异不显著。同时,该夜间增温系统使相应试验点0~5 cm土层的温度分别提高1.2℃、0.7℃、0.7℃和0.7℃。本试验表明,夜间增温将可能通过改变土壤微生物特性而影响土壤碳/氮循环,从而影响到土壤养分供应和冬小麦生长;且表现出了一定的纬度差异性。     

硅对青蒜苗生长、光合特性及品质的影响

【目的】大蒜是一种兼具营养价值和药用价值的蔬菜,由于品种退化、 土传病害严重等问题,导致大蒜植株矮小、 产量降低、 品质下降。硅作为一种公认的有益元素,在提高作物产量、 改善产品品质方面有非常重要的作用。但是关于硅对大蒜生长发育以及产量和品质的影响至今还没有相关报道,因此本试验研究了硅在青蒜苗生长和品质方面的作用,以期能为大蒜无土栽培优质高产提供一些理论参考。【方法】利用深液流水培方式,以金乡白皮蒜为试材,设置了5个硅水平（0、 0.75、 1.5、 2.25、 3.0 mmol/L）探讨了不同水平硅对青蒜苗生长、 光合特性及品质的影响。【结果】在0~1.5 mmol/L范围内,青蒜苗植株鲜重、 株高、 假茎长、 假茎粗以及色素含量均随硅浓度的增加而升高,当硅浓度高于1.5 mmol/L时,相关指标随其升高而降低,在硅浓度1.5 mmol/L时达到最大值; 同时叶片净光合速率（Pn）及气孔导度（Gs）也随营养液中硅水平的增加呈先升高后降低的趋势,硅浓度1.5 mmol/L时最高,比不施硅处理分别增加了32.41%和44.62%,而蒸腾速率（Tr）则恰好相反,随硅浓度增加先降低后升高,在Si1.5处理中最低,与对照相比降低了22.00%; 此外,叶片和假茎中可溶性糖、 游离氨基酸、 维生素C含量也随硅素水平的提高呈现出先升高后降低的趋势,硅浓度1.5 mmol/L时可溶性糖含量最高,与对照相比分别增加了25.37%~41.96%和21.28%~40.82%,维生素C和游离氨基酸含量则在Si2.25处理最高,但是Si2.25处理与Si1.5处理相比无显著差异; 硅浓度1.5 mmol/L时显著降低了叶片中可溶性蛋白含量,但能提高其在假茎中的含量,与不施硅处理相比叶片中可溶性蛋白含量降低了15.76%~21.62%,假茎中则增加了32.85%~53.73%。【结论】营养液中加硅后,青蒜苗植株鲜重、 株高、 假茎长和假茎粗均有明显增加,且其促进作用在其生育后期比生育前期更显著。加硅还可增加大蒜叶片内色素含量,增强光合速率,显著增加青蒜苗内可溶性糖、 可溶性蛋白、 维生素C和游离氨基酸的含量,提高其营养品质。因此,在大蒜施肥中,适当增加硅肥,有可能克服大蒜品种退化、土传病害对大蒜的不利影响。     

长期施肥对水稻产量及其生理特性的影响

研究了长期施肥对水稻产量及其生理特性的影响。结果表明，有机一无机肥料配施与单施化肥相比，不仅可以提高水稻孕穗期光合产物的形成和积累同化物的能力，有利于水稻颖花的形成，从而提高水稻产量，其增产幅度达2．7％～11．2％，而且还能提高叶绿素的含量，延缓叶片衰老。     

气候波动对重庆水稻产量的影响及对策

选用代表重庆四个区域的江津、丰都、奉节、酉阳1960-2001年的气象及水稻产量资料,采用Mann-Kendall突变检测方法对水稻产量资料序列进行分段,利用Logistic曲线进行分段拟合求取水稻的趋势产量,进而得到气象产量,利用积分回归等方法分析气候因子对水稻产量的影响。结果表明：重庆四个地区的水稻单产均在20世纪80年代前期发生突变性增长;采用Logistic分段拟合趋势产量的效果明显优于线性拟合,体现了水稻的实际变化趋势;水稻的气象产量具有较明显的年际变化,表现出一定的阶段性,20世纪60年代初期、整个70年代、90年代中后期气象产量较低,而60年代中后期、80年代中期-90年代中前期水稻的气象产量相对较高;造成重庆水稻减产的主要因素为春季低温阴雨和伏旱等灾害,因此,应采取春季保温和增蓄伏前水等措施促进水稻增产丰收。     

气候变暖对信阳地区水稻生育期的影响

利用1961-2008年信阳气象站气象资料和1981-2007年信阳农业气象试验站水稻生育期观测资料,分析了气候变暖对信阳地区水稻生育期的影响。结果表明:信阳地区近48a年平均气温整体呈上升趋势,但具有明显的阶段特征,1981年之前温度总体呈降低趋势,而1981年之后(含1981年)温度呈显著上升趋势;水稻生长季内4-5月变暖趋势最为显著,平均温度、最高温度和最低温度均显著上升,其它时段变暖趋势不明显。4-5月温度的显著升高使水稻播种和移栽日期呈显著提前的变化趋势;另一方面,由于生长季中后期温度变化不明显,水稻抽穗和成熟日期无显著变化,造成水稻移栽-抽穗期显著延长。播种期和移栽期提前,有利于水稻早生快发,培育适龄壮秧,移栽-抽穗期延长可相应延长水稻穗分化时间,有利于大穗的形成和产量的提高。     

气候变暖背景下江苏省水稻热害发生规律及其对产量的影响

根据江苏省1960-2009年常规气象资料和1980-2009年水稻生育期观测数据,利用温度距平、气候倾向率和M-K检验法研究江苏省不同区域的气候变暖特征,并分析江苏省水稻热害的时空分布规律及其对产量的影响,探讨气候变暖对江苏省水稻热害发生的影响。结果表明:(1)江苏省水稻热害主要发生在拔节-孕穗期和抽穗-乳熟期,苏南地区发生频次最高,淮北和苏北沿海最少。(2)江苏省水稻热害发生频次有明显的13a和3a周期,前者为主周期,后者为副周期。(3)1960-2009年,江苏省平均气温倾向率为0.2775℃.10a-1(P<0.01),气候变暖明显;20世纪60年代气温开始下降,80年代达最低值,之后开始变暖,21世纪前10a达最高值;江苏省水稻热害发生趋势与气温变化基本一致,80年代发生次数最少,21世纪前10a发生次数最多。(4)7-8月平均气温高的年代,热害发生次数则多,淮北地区20世纪60年代气温最高,热害发生次数也最多,其它地区近10a气温最高,热害次数最多。(5)从年际变化看,气候偏暖的年份,水稻热害多,产量相应低,说明气候变暖是造成水稻热害频次上升、产量下降的重要原因。     

花期夜温升高对水稻颖花开放及籽粒结实的影响

利用盆栽常规籼稻黄华占（HHZ）和黄丝占（HSZ）,将人工气候箱设置3种昼/夜温度处理,以36℃/25℃（T1）、36℃/29℃（T2）和36℃/33℃（T3）,分别代表日最高温升高4℃情况下夜温升高4℃和8℃的情景,以32℃/25℃（CK）为对照。从抽穗扬花当天开始,连续处理7d,每日9：00?11：00逐小时观测开花数、花粉活力以及花药开裂率,处理结束后移至室外,成熟后观测结实率。结果表明：（1）在日温升高条件下,花期夜温升高使水稻每日的开花高峰期提前1h,两个品种表现一致;（2）在日温升高条件下,花期夜温升高导致水稻花粉活力逐渐下降。夜温升高4℃（T2）和8℃（T3）时,黄华占的花粉活力分别下降 13.6和17.6个百分点,黄丝占的花粉活力分别下降1.1和4.5个百分点,说明黄华占花粉活力对夜温升高较黄丝占更敏感;（3）在日温升高条件下,花期夜温升高使水稻花药开裂率显著降低（P<0.05）,处理时间越长影响越大,在T3处理下,黄华占平均花药开裂率为73.2%,黄丝占为79.0%;（4）夜温升高导致水稻结实率下降,黄华占与黄丝占表现趋势一致,黄华占对夜温升高更为敏感。结实率下降的主要原因为花药开裂率与花粉活力的降低。     

濮阳冬小麦生育期气候变化及其对小麦产量的影响

利用线性分析方法,分析濮阳多时间尺度气温、降水、日照的变化特征及其对冬小麦生长发育与产量的影响。结果表明：（1）气温：濮阳地区冬季气温异常度在1991年发生跃变,从-0．3到0．8,春季气温异常度在1997年发生跃变,从～0．6到0．9;逐旬气温气候系数25旬有23旬为正值,最大为3月下旬的0．42;冬小麦生育期内寒冷日和酷冷日数平均每10a分别减少4．30d和1．81d。（2）降水：冬季降水距平百分率阶段性明显,极端事件增多,春季极端事件减少,降水变化趋向缓和;逐旬降水气候趋势系数25旬中有17旬为正值,最大为1月中旬,但生育内整体增减趋势不明显。（3）日照：冬季和春季日照异常度发生了跃变,冬季在1984年由0．1跃变到1985年的-2．2,进入一个明显减少的下降通道;春季在1983年由0．3跃变为1984的-1．1,跃变时间同步。逐旬日照气候趋势系数25旬中有19旬为负值,绝对值较大的为1月中旬和6月上旬,均通过0．01水平的显著性检验。结论：生育期内冬季气候明显变暖,寒冷日数和酷冷日数减少,有利于小麦安全越冬,生长期和灌浆期延长;冬小麦生育期各旬降水量呈现抛物线分布,降水为减少趋势,对冬小麦稳产高产不利;生育期内尤其在中后期日照时数迅速减少,不利于小麦发育成熟。     

夜间增温对小麦吸持铅素的影响

当前非对称气候变暖及部分农业土壤铅富集潜在影响我国小麦生产,揭示夜间增温对小麦吸持铅素及其分配的影响有助于确保粮食安全生产。利用田间被动式夜间增温系统设置不同铅浓度客土盆栽试验,研究小麦产量与地上部组织的生物量、铅含量与积累量、铅富集系数和迁移系数随温度变化的响应。结果表明,夜间增温显著增加小麦产量8.3%,却显著降低茎叶和地上部总干重;铅污染表现为负效应且随污染程度增加而加大。夜间增温显著降低地上部植株、籽粒与颖壳中铅含量,但对茎、叶中铅含量影响不大;分别显著降低籽粒中铅积累量7.6%(轻度污染)和6.8%(重度污染)、颖壳中铅积累量12.0%(无污染)和13.9%(重度污染)和全部污染处理下小麦地上部(14.0%~23.3%)、茎(22.5%~24.9%)、叶(17.9%~31.8%)中铅积累量。夜间增温显著降低无污染处理铅在茎、叶、籽粒和颖壳中的富集系数和轻污染处理铅在茎、籽粒和颖壳中的富集系数,但未显著影响重度污染处理铅在各器官中的富集系统。增温显著降低了全部污染处理中由茎向籽粒、颖壳转移的铅迁移系数。夜间增温有利于小麦生产且能降低铅胁迫农田粮食遭受铅污染的潜在风险。     

气候变暖对河北省冬小麦产量的影响

根据河北省多年冬小麦产量和冬麦区气候资料,采用改进的气候产量分离方法,分析气候变暖对小麦产量的影响。结果发现：河北省冬麦区冬季气温呈上升趋势,平均每10a上升0．5℃,春季气温也是升高的,但不如冬季升温明显,平均每10a上升0．3℃;冬小麦产量与冬季、春季降水量相关不明显,而与冬季、春季气温存在显著的正相关关系。河北省冬小麦实际单产呈逐年增加趋势,每10a约增加1125kg／hm^2;而气候产量与冬小麦实际单产变化明显不同,随着气候变暖,气候产量波动性逐年增大,近年气候产量波动幅度达到±300kg／hm^2.从总体看,随着气候变暖,气候产量呈下降趋势,平均每10a减少52．7kg／hm^2。气温造成小麦产量波动幅度一般在±10％之间,但随着小麦实际单产逐年提高,气候变暖对小麦单产所造成的损失越来越大。     

空间搭载对云南两个粳稻软米品系千粒重和粒形产生的影响

为选育软米高千粒重的新种质材料,利用"实践八号"航天育种卫星搭载2个云南粳稻软米品系云粳20号和H559种子,进行15d诱变处理,对SP3种子千粒重及其粒型诱变效果进行分析。结果表明,2个供试品系空间诱变后的千粒重和粒形发生了有益变异,云粳20号千粒重突变频率为11.7%,H559千粒重突变频率为10%,变异幅度分别为20.66~28.28g和20.78~28.34g,与对照相差最大为6g以上;云粳20号粒长突变频率为15%,H559突变频率为12%,变异幅度分别为5.1~7.6 mm和5.0~7.5 mm,与对照相差最大为2.4mm;云粳20号粒宽突变频率为13.5%,H559突变频率为10%,变异幅度分别为2.9~3.9 mm和2.9~3.7 mm,与对照相差最大为0.4mm;进一步分析表明,千粒重与粒长和粒宽成显著正相关,相关系数分别为0.44和0.49。航天诱变导致了千粒重和粒形性状变异,出现了高千粒重软米新材料。