FACE对三系杂交籼稻汕优63 根系生长动态的影响

CO2浓度增高影响水稻生长.2005、2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)研究平台,设计施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg·hm-2(NN)处理,研究大气CO2浓度比对照高200 μmol·mol-1的FACE处理对三系杂交籼稻汕优63根系生长动态的影响.结果表明:(1)FACE处理使汕优63够苗期、拔节期、抽穗期每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积以及根干物质质量均极显著大于对照;(2)FACE处理使汕优63抽穗期每穴不定根数和每穴根体积极显著增加,主要是由于FACE处理使汕优63有效分蘖期间和无效分蘖期间每穴不定根数和每穴根体积大幅度增加;(3)FACE处理使汕优63抽穗期每穴不定根总长度极显著增加,主要是由于FACE处理使汕优63有效分蘖期间、无效分蘖期间、拔节长穗期间每穴不定根总长度均大幅度增长;(4)FACE处理使汕优63抽穗期每穴根干物质质量极显著大于对照,主要是由于FACE处理使汕优63拔节长穗期间每穴根十物质质量的增长量大幅度增加;(5)FACE处理使汕优63抽穗期每条不定根长极显著大于对照,是因为FACE处理使汕优633个生长期间每条不定根的生长量均明显增加.FACE处理能够显著促进汕优63根系的发生和生长.     

FACE对三系杂交籼稻汕优63产量形成的影响

s2004-2006年利用我国农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)研究平台,以三系杂交籼稻汕优63为供试材料,设计比大气CO2浓度(对照,370 μmol·mol-1)高200 μmol·mol-1的FACE处理(570 μmol·mol-1)和施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg·hm-2(NN)处理.研究其对汕优63产量形成的影响.结果表明:(1)FACE处理使汕优63成熟期株高比对照提高6.7%,达极显著水平;FACE处理对汕优63全生育期日数无显著影响;(2)FACE处理使汕优63产量平均比对照增加34.1%,其中2004、2005、2006年分别增加42.4%、27.3%和31.2%,均达极显著水平;年度间、CO2和年度的互作效应对产量的影响达显著或极显著水平;(3)FACE处理使汕优63单位面积穗数、每穗颖花数、单位面积颖花量、结实率和千粒重平均比对照增加10.3%、10.3%、21.7%、4.9%和4.3%,均达显著或极显著水平;(4)N处理对汕优63产量和产量构成因素的影响均未达显著水平,但N×年度对单位面积的穗数、颖花量、以及产量均有显著互作效应.     

FACE对三系杂交籼稻汕优63磷素吸收利用的影响

在水稻品种中,杂交籼稻因其杂种优势强、抗逆性好、穗型大、产量潜力高,在稻作中占有重要的、不可替代的作用.2005、2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)研究平台,设计施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg·hm-2(NN)处理,研究大气CO2浓度比对照高200 μmol·mol-1的FACE处理对三系杂交籼稻汕优63不同生育时期磷素含量、磷素吸收、磷素分配和磷素效率的影响.结果表明:(1)FACE处理使汕优63各生育时期稻株含P率极显著提高,使各生育时期P素吸收量极显著增加,生育中期的增幅略小于生育前、后期;(2)FACE处理使汕优63抽穗后P素在茎鞘中的分配比例显著增加,穗中的分配比例显著下降,对抽穗前P素在叶片、茎鞘中的分配比例均无显著影响;(3)FACE处理使汕优63不同生育期P素干物质生产效率极显著下降,使P素子粒生产效率和P素收获指数亦均极显著下降;(4)增施N肥,使汕优63大多数生育时期的植株P素含量和吸P量得到显著或极显著的增加,使大多数生育时期P素干物质生产效率下降,使P素子粒生产效率和收获指数显著下降;(5)CO2×NCO2×Y对植株含P率、吸P量的影响有互作效应,FACE处理使汕优63稻株含P率、P素吸收量显著提高;使P素干物质生产效率、P素子粒效率显著下降.     

FACE对三系杂交籼稻汕优63氮素吸收利用的影响

在水稻品种中,杂交籼稻因其杂种优势强、抗逆性好、穗型大、产量潜力高,在稻作生产中占有重要的、不可替代的作用.2005、2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)研究平台,设计施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg·hm-2(NN)处理,研究大气CO2浓度比对照高200μmol·mol-1的FACE处理对三系杂交籼稻汕优63不同生育时期N素含量、N素吸收、N素分配和N素效率的影响.结果表明:(1)FACE处理使汕优63各生育时期稻株含N率显著下降,使各生育时期N素吸收量显著增加.生育中期的增幅明显小于生育前、后期;(2)FACE处理对汕优63 N素在不同器官中分配比例无明显影响;(3)FACE处理使汕优63不同生育期N素干物质生产效率极显著提高,使N素子粒效率显著提高,但对N素收获指数无显著影响;(4)增施N肥,使汕优63不同生育时期的植株N素含量和吸N量均得到显著或极显著的增加,使N素干物质生产效率和N素子粒效率下降;(5)CO2×Y、N×Y对植株含N率、吸N量的影响有互作效应,FACE处理使汕优63稻株含N率显著下降;使N素吸收量、N素干物质生产效率、N素子粒效率显著提高.     

FACE对杂交籼稻汕优63干物质生产与分配的影响

2005--2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2 浓度增高(FAcE)研究平台,以三系杂交籼稻汕优63为供试材料.设计比大气CO2浓度(对照,370 μmol-mol-1)高200 μmol·mol-1的 FACE 处理(570 μmol·mol-1)和施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg· hm-2 (NN)处理,研究其对汕优63物质生产与分配的影响.结果表明:(1)两季平均,FACE处理使汕优63移栽-分蘖中期、分蘖中期-拔节期、拔节-抽穗期和抽穗-成熟期干物质生产量分别比对照增加了39%、20%、32%和41%,结果使成熟期生物产量显著增加(+33%);(2)与干物质生产量相比,汕优63平均叶面积指数(LAI)和净同化率(NAR)对CO2的响应有相似的季节性变化趋势,但LAI的响应值明显大于NAR;(3)FACE处理使汕优63不同生育时期叶片和稻穗占地上部干重的比例下降,而使茎鞘占地上部干重的比例明显增加;(4)三系杂交籼稻汕优63成熟期生物产量以及不同生育阶段平均LAI、NAR和干物质生产量对FACE的响应与粳稻品种存在明显差异,而干物质分配差异较小.     

开放式空气CO2浓度增高(FACE)对水稻灌浆动态的影响

 【目的】揭示大气CO2浓度升高对水稻籽粒灌浆动态的影响。【方法】利用农田开放式空气CO2浓度增高（FACE，free-air carbon dioxide enrichment）系统，以武香粳14为供试材料，CO2浓度设正常CO2（Ambient）和高CO2（FACE，Ambient+200μmol•mol-1）2个水平，施N量设低氮、中氮和高氮（150、250、350 kg•ha-1）3个水平，测定各处理稻穗不同部位籽粒的灌浆进程，利用Richards方程拟合。【结果】（1）FACE处理明显提高了低氮水平实测最终米粒重，稻穗上、中、下部米粒增重分别为11.1%、10.9%和9.4%，全穗平均增重10.6%，而对中、高氮水平下粒重的影响较小；（2）FACE处理普遍提高了稻穗各部位籽粒灌浆的相对起始势；（3）FACE处理明显提高籽粒最大灌浆速率，低、中、高3种施氮条件下，全穗平均增幅分别为32.9%、36.9%和40.4%，稻穗上部籽粒增幅高于中、下部籽粒；同时明显提高了籽粒平均灌浆速率，低、中、高3种施氮条件下增幅分别为20.3%、25.8%和31.0%；（4）FACE处理总体上延迟了灌浆速率峰值出现的时间，最大灌浆速率时间的粒重增加，实灌时间缩短；从水稻籽粒灌浆阶段划分特征来看，FACE明显延长了灌浆前期持续时间，缩短了灌浆中期及后期持续时间。【结论】FACE处理提高了灌浆相对起始势、最大及平均灌浆速率，灌浆前期时间延长而灌浆中、后期时间缩短，总灌浆时间明显缩短，各粒位米粒重在低氮条件下明显增加而中、高氮条件下无明显变化。     

FACE对常规籼稻扬稻6号产量形成的影响

2006年利用我国农田开放式空气CO2浓度增高(FACE)研究平台,以常规籼稻扬稻6号为供试材料,设计比大气CO2浓度(对照,370 μmol·mol-1)高200 μmol·mol-1的FACE处理(570 μmol·mol-1)和施N量为125 kg·hm-2(LN)、250 kg·hm-2(NN)处理,研究其对扬稻6号产量形成的影响.结果表明:(1)FACE处理使扬稻6号的产量平均比对照增加24.1%,其中LN处理、NN处理条件下分别比对照增产18.0%、31.0%,处理间的差异达极显著水平;(2)FACE处理使扬稻6号单位面积穗数、每穗颖花数、结实率和千粒重平均比对照增加6.8%、8.3%、4.2%、和3.2%,除单位面积穗数外,处理间的差异均达显著或极显著水平;(3)FACE处理使扬稻6号生物产量平均比对照增加21.3%,达极显著水平,对经济系数无明显影响,生物产量的极显著增加是FACE水稻产量极显著增加的重要原因;(4)N处理以及CO2×N的互作效应对扬稻6号产量和产量构成因素的影响均未达显著水平.     

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。     

开放式空气CO2浓度增高条件下水稻土生理生化指标及微生物区系特征的研究

利用座落于江都市小纪镇良种场的FACE平台,研究了FACE条件下,不同氮素水平水稻土壤的生理生化指标及微生物区系特征。结果表明,高N水平下,FACE圈土壤微生物生物量碳、基础呼吸作用、脲酶活性、过氧化氢酶活性、氨化作用及放线菌数量都比对照高,而低N水平下,除真菌、放线菌数量以及氨化作用外,其他指标均比对照低。FACE条件下,高氮处理与低氮处理相比较,土壤微生物生物量碳、基础呼吸作用、脲酶活性、过氧化氢酶活性、氨化作用以及细菌数量分别提高610.57%、56.55%、24.32%、9.43%、1.09%和225%,供氮水平对FACE条件下水稻土生理生化指标以及微生物群落有调节作用。     

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。     

FACE对武香粳14各生育期功能叶片及根系可溶蛋白含量的影响

开放式大气CO2浓度增加(Free-air CO2 Enrichment,FACE)的处理普遍降低了作物含氮率,研究作物体内各种氮形态尤其是可溶蛋白的含量特征,对于解析FACE条件下氮代谢机制具有重要意义。在大田栽培条件下,研究了开放式大气CO2浓度增加200μmol.mol-1的处理对粳稻品种武香粳14各生育期功能叶片及根系可溶蛋白含量的影响。结果表明:(1)FACE处理显著增加了高、中氮水平下抽穗期顶叶的可溶蛋白含量,增幅分别为4%和7%,相反,不同氮水平下成熟期顶叶可溶蛋白含量显著低于对照,而拔节期及孕穗期顶叶可溶蛋白含量与对照无显著差异;(2)FACE处理显著提高了高、中氮水平下抽穗期倒二叶可溶蛋白的含量,增幅分别为16%和14%,但明显降低了不同氮水平下拔节期、孕穗期和成熟期倒二叶可溶蛋白的含量;(3)FACE处理显著提高了拔节期、孕穗期和抽穗期根系可溶蛋白的含量,增幅分别达18%、19%和12%,而成熟期根系可溶蛋白含量与对照无显著差异;(4)CO2和N处理对水稻拔节期、抽穗期和成熟期倒二叶以及抽穗期剑叶可溶性蛋白含量的互作效应均达显著或极显著水平。在此基础上,对FACE条件下功能叶片及根可溶蛋白含量变化的可能机制进行了讨论。     

水、陆稻根部性状的研究

选用来自日本、中国华北、东北、西北等地的粳型水稻品种8个和陆稻品种7个，在大田旱种和雾培条件下测其根系性状和叶片水势等。结果表明，在2种栽培条件下水、陆稻的根长、根数、根基粗、根中粗和根体积等性状相关显著；水、陆稻不同的品种间根系性状的差异均达极显著水平，陆稻品种的根比水稻品种的长、根的基部粗。陆稻品种的叶 片水势比水稻高，并且与根长、根基粗相关显著；水陆稻幼苗4叶期根基粗和灌浆期的根基粗相关极显著。因此水、陆稻苗期根基粗可以作苗期初步鉴定抗旱性的一种指标。     

开放式空气CO2浓度升高对稻米品质的影响

了解大气CO2浓度升高对粳稻和籼稻稻米品质的影响,为今后合理筛选育种材料提供依据.以粳稻Asominori与籼稻IR24为材料,田间试验,于2003年和2004年连续2年在FACE(Free Air CO2Endchment,大气CO2浓度增加200μmol/mol)和正常大气CO2浓度(约370μmol/mol)下,分析了稻米的加工品质、外观品质和蒸煮食味品质.与对照相比,两年内IR24和Asominori的糙米率、精米率和整精米率等加工品质都显著降低了,降低幅度分别为-3.14%～0.21%和-3.14%～0.33%;FACE对水稻粒长、粒宽以及粒形无显著影响;但与对照相比,IR24和Asominori的垩白米率却由对照下的29.63%和30.81%显著降低至18.93%和24.78%;FACE对两品种精米中直链淀粉含量无显著影响,但对RVA(Rapid Viscosity Analyzer)谱中各指标影响显著,其中FACE处理显著提高了两品种的最高粘度,而崩解值、消减值和糊化温度由于受到其它互作效应的影响两年的变化趋势不尽相同,蒸煮食味品质变化复杂;此外,IR24和Asominori的粗蛋白含量由对照下的11.77%和10.23%显著降低至10.97%和9.91%.两年内,IR24和Asominori 除加工品质和食味品质表现趋势相同外,外观品质和蒸煮品质表现出籼稻IR24对CO2浓度升高的响应程度大于粳稻Asominori.