不同密度下臭氧胁迫对Ⅱ优084水稻光合作用和物质生产的影响—FACE研究

依托中国稻田臭氧FACE(free air ozone concentration enrichment)技术平台,以超级稻Ⅱ优084为供试材料,臭氧设置当前大气臭氧浓度和高臭氧浓度(比前者高50%),移栽密度设置低密度(16穴·m^-2)、中密度(24穴·m^-2)和高密度(32穴·m^-2),研究不同移栽密度条件下近地层臭氧浓度升高对水稻光合作用、物质生产以及茎鞘非结构性碳水化合物浓度和含量的影响.结果表明: 臭氧浓度升高使水稻移栽后63 d、77 d和86 d剑叶SPAD值分别下降6%、11%和13%,均达显著或极显著水平.臭氧胁迫下结实期叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率的降幅亦随时间推移而明显增加.高臭氧浓度使水稻抽穗至成熟期的物质生产量平均下降46%,从而使最终生物产量下降25%,均达显著水平.臭氧浓度升高使水稻拔节后茎鞘可溶性糖和淀粉的浓度和含量均显著降低,但使抽穗前茎鞘贮藏同化物的转运率大幅增加.方差分析表明,臭氧与密度间的互作对水稻所有测定参数均无显著影响.综上,近地层臭氧浓度升高使超级稻Ⅱ优084生育中后期的光合和生长均明显受抑,但这种抑制作用不受移栽密度的影响.
     

大气CO2和O3浓度升高对汕优63生长动态、物质生产和氮素吸收的影响

大气二氧化碳(CO_2)和近地层臭氧(O_3)浓度升高将极大地改变作物的生长环境,进而影响作物包括主要粮食作物的生产力。利用自然光气体熏蒸平台,设置室外对照(Ambient)、室内对照(CK,实时模拟室外环境)、高浓度CO_2(Ambient CO_2+200μmol/mol)、高浓度O_3(Ambient O_3的1.6倍)、高浓度CO_2+O_35个处理,研究大气组分变化对敏感水稻汕优63生长动态、物质生产及氮素吸收的影响。结果表明,室外对照和室内对照水稻的多数测定指标无显著差异。与CK相比,O_3处理使水稻生育中后期株高和分蘖数明显下降,且随时间推移降幅逐渐增加,最大降幅分别达21%和15%,但CO_2处理使水稻生育中后期株高和分蘖数明显增加,最大增幅分别为5%和18%,CO_2+O_3处理使水稻株高最大下降为7%,但对各期分蘖数没有影响。与CK相比,O_3处理使水稻成熟期叶片、茎鞘、稻穗和根系生物量大幅下降,使全株总生物量平均下降51%,CO_2处理对绿叶和黄叶生物量无显著影响,但使茎鞘、稻穗和根系生物量明显增加,使全株总生物量平均增加37%,CO_2+O_3处理对各器官和全株生物量均无显著影响。臭氧处理使生物量在叶片中的分配比例显著增加,而CO_2处理则表现相反,CO_2+O_3处理对水稻物质分配的影响小于单独的O_3处理。与CK相比,O_3处理使水稻抽穗期植株含氮率平均增加29%,吸氮量下降31%,而CO_2处理或CO_2+O_3处理对地上部植株含氮率和吸氮量的影响均未达显著水平。试验结论,近地层臭氧浓度升高使水稻变矮、分蘖减少、生长受抑,但同步增加的二氧化碳浓度可明显缓减甚至抵消臭氧胁迫对汕优63生长发育的负效应。     

臭氧胁迫对水稻生长以及C、N、S元素分配的影响

采用开顶式气室(Open-top Chamber, OTC),对水稻"3694繁"(Oryza sativa L., 3694 Fan)在浙江嘉兴进行田间原位臭氧(O₃)熏气实验,研究不同臭氧浓度熏气对水稻生长以及C、N,S元素分配的影响。实验设置分4个水平:过滤大气组(CF,10 nL/L)、自然大气组(NF,40 nL/L)和两个不同浓度的臭氧处理组(O₃-1:100 nL/L; O₃-2:150 nL/L)。主要结果表明:(1)开始臭氧熏气时,各个处理组单茎水稻各组分生物量没有差异. 在熏气后期(水稻成熟期),臭氧处理使单茎水稻根、茎和穗生物量显著下降,根冠比降低,株高显著降低,表明臭氧胁迫增加水稻地上部分的干物质分配,且对株高的影响可能大于对地上生物量的影响;(2)臭氧处理使水稻根和茎C元素含量下降,叶C元素含量上升,表明臭氧胁迫提高了叶片中碳分配,而降低了根和茎的碳分配;(3)各个组分N元素含量上升和碳氮比下降;(4)茎、叶和穗S元素含量上升,可能会增强水稻抗氧化系统的作用,从而抵抗臭氧胁迫。所有实验结果表明臭氧浓度升高会对水稻生长产生严重不利影响,从而导致水稻各个组分的C、N、S元素分配格局发生改变。     

臭氧胁迫对稻穗不同部位糙米直链淀粉含量和RVA谱特征值的影响

近地层臭氧浓度升高使水稻产量下降,但臭氧胁迫对稻米品质的影响及其强弱势粒差异尚不清楚.本研究以8个不同类型水稻品种为供试材料,利用自然光气体熏蒸平台,设置对照(9 nL·L^-1)和高浓度臭氧(约100 nL·L^-1)处理,研究臭氧胁迫对稻穗不同部位糙米直链淀粉含量和RVA谱特征值的影响.结果表明: 与对照相比,臭氧处理使糙米直链淀粉含量、最高粘度、热浆粘度、崩解值和冷胶粘度分别下降5.9%、7.6%、5.9%、11.6%、2.9%,消减值和糊化温度分别增加24.9%和1.0%,均达显著水平.稻米直链淀粉含量和所有RVA特征参数的品种间差异均达极显著水平.稻穗不同部位稻米直链淀粉含量、最高粘度、热浆粘度、崩解值、冷胶粘度从大到小依次为强势粒>中势粒>弱势粒,消减值则表现相反.绝大多数情形下,臭氧与年度或臭氧与品种间的互作对稻米直链淀粉含量和RVA谱的影响达显著水平;尽管稻米RVA特征值对臭氧胁迫的响应多表现为稻穗上部略小于中部和下部,但臭氧与部位间的互作均未达显著水平.表明中等强度的臭氧胁迫使水稻食味品质明显变劣,变劣的程度因生长季和供试品种而异,籽粒着生位置受臭氧胁迫的影响较弱.     

大气CO_2浓度和温度升高对超级稻生长发育的影响

利用稻田FACE(Free Air gas Concentration Enrichment)系统,设置对照(Ambient,环境空气)、CO2浓度增高(EC,比Ambient增200μmol·mol-1)、温度增高(ET,比Ambient增2℃)和CO2浓度与温度同步增高(EC+ET)4个处理,研究其对超级杂交籼稻Ⅱ优084生长发育的影响。结果表明:与Ambient相比,EC或EC+ET使水稻抽穗和成熟期推迟1~3d,但ET对生育期没有影响;EC、EC+ET使水稻成熟期单茎干重分别增加49%、40%,均达显著水平,但ET则呈相反趋势;与Ambient相比,EC使成熟期叶片、茎鞘、稻穗及地上部干重分别增加40%、69%、30%和39%,均达极显著水平;ET使对应部位干重分别减少11%、21%、31%和26%,除茎鞘外均达显著或极显著水平;EC+ET使对应部位干重分别增加40%、47%、10%和18%,除稻穗外均达显著水平;抽穗期和抽穗后20 d各器官干重及地上部总重对各处理的响应趋势一致,但幅度明显小于成熟期;与生物量不同,各处理对结实期物质分配比例影响较小;EC、EC+ET使水稻成熟期茎鞘非结构性碳水化合物浓度和含量显著增加,但ET表现出相反趋势。综上所述,大气CO2浓度和温度同时升高情形下,超级稻Ⅱ优084收获期茎鞘同化物浓度和含量、各器官干重以及地上部生长总量均明显增加,但增幅略小于单独CO2浓度升高环境下生长的水稻。     

开放式空气CO2增高对水稻物质生产与分配的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO2增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻物质生产与分配的影响．结果表明,FACE处理使移栽至抽穗后20d的干物质积累量显著增加,使抽穗后20d至成熟期的干物质生产量显著减少,生物产量显著提高．移栽至抽穗期的干物质积累量增加是由于叶面积系数和净同化率共同提高所致;抽穗期至抽穗后20d的干物质积累量增加主要是由于叶面积系数的增加所致;抽穗后20d至成熟期的干物质生产量减少主要是由于净同化率的下降所造成．提高茎鞘占全株干物重的比例,降低叶片占全株干物重的比例,对穗占全株干物重的比例无显著影响,能显著提高水稻抽穗期茎鞘中可溶性糖、淀粉的含有率和含量,提高FACE处理的生物产量能极显著提高水稻产量(r＝0．7825)．     

UV-B辐射增强对元阳哈尼梯田稻田CH4排放规律的影响

在大田条件下,原位种植传统水稻品种白脚老粳,采用静态箱-气相色谱法研究了UV-B(ultraviolet-B)辐射增强(7.5 kJ m-2d-1)对元阳哈尼梯田海拔1600 m处稻田CH4排放量的影响,同时观测UV-B辐射增强对水稻生长的影响。结果表明:(1)UV-B辐射增强显著降低了水稻植株分蘖末期、拔节孕穗期、抽穗扬花期、成熟期地上部和地下部生物量(P0.05)。(2)UV-B辐射改变了稻田CH4的季节和日排放(成熟期)规律:对照组在拔节孕穗期出现1个排放峰,处理组在拔节孕穗期和成熟期出现2个排放峰;与对照相比,UV-B辐射增强改变了水稻成熟期CH4日排放第2个峰值出现的时间。(3)处理组CH4的季节排放通量与箱内温度的季节变化有显著的正相关性(R=0.789,P0.05)。(4)UV-B辐射增强在分蘖末期、拔节孕穗期、成熟期都极显著提高了CH4的累计排放量(P0.01),分别提高了47.2%,293.8%和74.4%。总之,UV-B辐射增强促进了元阳哈尼梯田传统水稻田CH4的排放。     

臭氧和增温对醉蝶花(Cleome spinosa)氧化伤害及抗氧化酶活的影响

采用开顶箱气室(OTCs)研究不同臭氧浓度(80和160 nmol·mol-1)及增温(比对照的大气温度增加2℃)对园林观赏植物醉蝶花(Cleome spinosa)氧化及抗氧化特性的影响。结果表明:(1)经过160 nmol·mol-1高浓度臭氧急性熏蒸7 d后,醉蝶花叶片出现了明显的伤害症状,叶片表面呈现较大面积的漂白褪绿斑块,其他处理下无明显可见伤害症状;(2)与对照相比,高浓度臭氧(160 nmol·mol-1)处理下醉蝶花叶片丙二醛(MDA)含量、相对电导率、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性均分别显著升高175.7%、259.9%、111.4%、54.3%(P0.05),而超氧自由基(O2-·)产生速率显著降低67%(P0.05);臭氧浓度80 nmol·mol-1处理下,MDA含量显著升高65.5%(P0.05),CAT活性显著下降65.9%(P0.05),说明醉蝶花在臭氧浓度80 nmol·mol-1左右时具有较高的臭氧耐受性,而臭氧浓度160 nmol·mol-1左右时植物叶片遭受臭氧胁迫,主要通过增强POD和SOD等抗氧化酶活性来抵御氧化伤害;(3)单独增温导致醉蝶花叶片的MDA含量和相对电导率显著升高62.1%和58.1%(P0.05),但O2-·产生速率和CAT活性显著低于对照(P0.05),分别降低了28.8%和71.1%,POD和SOD活性与对照相比差别不大,可能是增温使植物自身代谢增强产生这种现象;(4)与单独臭氧处理相比(80 nmol·mol-1),臭氧(80 nmol·mol-1)增温复合处理下植物叶片CAT、POD、SOD均分别显著升高141.7%、72.1%、107.9%(P0.05); O2-·产生速率显著下降51%(P0.05),说明臭氧和增温复合处理使醉蝶花遭受的臭氧胁迫加剧。该研究结果可为我国应对高浓度臭氧污染的突发急性事件下的园林及城市绿化植物选择和栽培提供科学依据。     

大气臭氧浓度升高对冬小麦根际土壤酶活性的影响

通过模拟大气中臭氧浓度(100 nl · L-1和150 nl · L-1)的升高,观察对冬小麦不同生育期(拔节期、孕穗期、抽穗期、灌浆期、成熟期)的土壤中酶活性的影响,研究结果表明,随着生育时期的推进,土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均呈先降低后升高的趋势,抽穗期达最低值,拔节期和成熟期活性较大.转化酶和脲酶随呈现先增加后降低的变化,抽穗期达最高值,后出现急剧下降的趋势.方差分析表明,在臭氧胁迫下土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶和转化酶活性在成熟期时均显著高于OTC对照(P<0.05).脲酶活性在生育前期高浓度臭氧处理显著地高于对照,低浓度影响不显著.     

稗属杂草对水稻生长发育和产量的影响

以新两优6号(籼稻)和南粳46(粳稻)为材料,自水稻移栽至成熟分别与无芒稗(T₁)、稗(T₂)、西来稗(T₃)和光头稗(T₄)共生,稗草密度为6株·m^-2,以无稗草水稻处理为对照,研究不同稗草对水稻生长发育和产量的影响.结果表明：与对照相比,不同稗草对水稻的干扰表现不同,T₁、T₂、T₃处理使籼稻产量分别下降19.2%、10.8%、21.9%,使粳稻产量分别下降39.7%、25.3%、47.3%,但T₄处理对2个水稻品种的产量均无显著影响.水稻和稗草共生过程中,T₁、T₂和T₃处理显著降低了水稻成熟期的干物质积累量及灌浆期的剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒ATP酶活性,降低幅度为T₃>T₁>T₂,T₄处理与对照差异不显著;各处理对水稻最终分蘖数和株高均无显著影响.表明4种稗草对水稻生长的影响由强到弱表现为：T₃>T₁>T₂>T₄,稻 稗共生时水稻剑叶光合速率、根系氧化力和籽粒ATP酶活性降低是导致水稻生产力下降的重要原因.     

Yield and crop parameters of wetland rice as influenced by soil and fertilizer nitrogen

Summary The behavior of soil N, fertilizer N and plant N was studied in a greenhouse experiment with 2 plant densities of rice (IR 36) under flooded conditions. Increasing plant density from 25 hills m² to 50 hills m² increased tiller number and panicle number but had no influence on grain yield. The yield of grain was linearly related to N content of the above ground dry matter at harvest (r²=.96) and thus the effect of manipulating the N supply on yield was directly related to N uptake.Mixing of (NH₄)₂SO₄ with the soil volume before transplanting resulted in increases in N in the aboveground dry matter equal to 87% of the applied N. When (NH₄)₂SO₄ was broadcast into the flood water at 4 stages of growth beginning 25 DAT, the corresponding increase was 77% of the applied N. When (NH₄)₂SO₄ was split between shallow mixing before transplanting and a broadcast application of 32 DAT, the corresponding increase was 42%. Thus several applications of fertilizer N increased grain production per unit of applied N.Inorganic N extractable by KCl was a useful but not an infailible guide to the behavior of the soil and fertilizer inorganic N.     

机插秧水稻物质生产与养分积累特性研究

为明确机插水稻的物质生产与养分积累特性,该研究以早季和晚季水稻常规品种(珍桂矮和新香粘)为材料进行大田试验,设置机插秧(行距30 cm×株距12 cm)、手插秧(行距30 cm×株距12 cm)、手抛秧(27.75万蔸·hm~(-2))三种栽培方式。在水稻抽穗期测定各处理叶面积指数,在分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期分别测定各处理干物质积累量,氮、磷、钾养分积累量及成熟期稻谷产量。结果表明:在同一单位面积栽植密度条件下,早晚两季、机插秧水稻在抽穗期的叶面积指数与手插秧水稻、手抛秧水稻间并无显著差异,机插秧水稻成熟期干物质,氮、磷、钾养分积累量等方面与手插秧、手抛秧水稻无显著差异,但其前期积累的干物质及养分积累量较少,后期积累量较大。早晚两季机插秧水稻、手插秧水稻和手抛秧水稻的产量分别是7.73、7.62、6.70 t·hm~(-2)和5.91、5.97、5.90 t·hm~(-2),都未表现出显著差异。这表明机插秧水稻的产量潜力、干物质和养分积累潜力与手插秧、手抛秧水稻的差异较小,但其物质积累过程与手插秧、手抛秧水稻存在明显差异。     

Biomass accumulation and energy conversion efficiency in aromatic rice genotypes

A field experiment was conducted to evaluate photosynthetic efficiency along with different growth parameters of aromatic rice genotypes. Forty genotypes including three non-aromatic checks exhibited enormous variations for leaf area index (LAI), crop growth rate (CGR), relative growth rate (RGR), net assimilation rate (NAR), grain yield, total dry matter, harvest index and photosynthetic efficiency or energy use efficiency (Eμ) at panicle initiation and heading stages. Minimum LAI-value was 0.52 in Khazar at PI stage and maximum was 4.91 in Sakkor khora at heading stage. The CGR-value was in the range of 4.80−24.11 g m⁻² per day. The best yielder BR39 produced grain of 4.21 t ha⁻¹ and the worst yielder Khazar gave 1.42 t ha⁻¹. Total dry matter (TDM) yield varied from 4.04 to 12.26 t ha⁻¹ where genotypes proved their energy use efficiency a range between 0.58 to 1.65%. Eμ showed a significant positive relation with TDM (r = 0.80^**), CGR (r = 0.72^**) and grain yield (r = 0.66^**). A negative correlation was established between TDM and harvest index and LAI and RGR. Path analysis result showed that NAR at heading stage exerted highest positive direct effect (0.70) on Eμ.     

水稻生长及其体内C、N、P组成对开放式空气CO2浓度增高和N、P施肥的响应

采用FACE（Free Air Carbon-dioxide Enrichment)技术,研究了不同N、P施肥水平下,水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期根、茎、穗生长,C/N比、N、P含量及N、P吸收对大气CO2浓度升高的响应,结果表明,高CO2促进水稻茎、穗和根的生长,增加分蘖期叶干重,对拔节期、抽穗期的成熟期叶干重没有显著增加,降低茎、叶N含量;增加抽穗期穗N含量;降低成熟期穗N含量;对分蘖期根N含量影响不显著,而降低拔节期,抽穗期和成熟期根N含量,增加拔节期、抽穗期和成熟期叶P含量,对茎、穗、根P含量影响不显著,水稻各组织C含量变化不显著,C/N比增加,显著增加水稻地上部分P吸收;增加N吸收,但没有统计显著性,N、P施用对水稻各组织生物量没有显著影响,高N（HN）比低N（LN）增加组织中N含量,而不同P肥水平间未表现出明显差异,高N条件下高CO2增加水稻成熟期地下部分/地上部分比,文中还讨论了高CO2对N、P含量及地下部分/地上部分比的影响机制。     

水稻生长及其体内C、N、P组成对开放式空气CO2浓度增高和N、P施肥的响应

采用FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)技术,研究了不同N、P施肥水平下,水稻分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期根、茎、叶、穗生长,C/N比,N、P含量及N、P吸收对大气CO₂浓度升高的响应.结果表明,高CO₂促进水稻茎、穗和根的生长.增加分蘖期叶干重,对拔节期、抽穗期和成熟期叶干重没有显著增加.降低茎、叶N含量;增加抽穗期穗N含量,降低成熟期穗N含量;对分蘖期根N含量影响不显著,而降低拔节期、抽穗期和成熟期根N含量.增加拔节期、抽穗期和成熟期叶P含量,对茎、穗、根P含量影响不显著.水稻各组织C含量变化不显著.C/N比增加.显著增加水稻地上部分P吸收;增加N吸收,但没有统计显著性.N、P施用对水稻各组织生物量没有显著影响.高N(HN)比低N(LN)增加组织中N含量,而不同P肥水平间未表现出明显差异.高N条件下高CO₂增加水稻成熟期地下部分/地上部分比.文中还讨论了高CO₂对N、P含量及地下部分/地上部分比的影响机制.     

The Effects of Selenium on Physiological Traits, Grain Selenium Content and Yield of Winter Wheat at Different Development Stages

The paper evaluated the effects of Se application time and rate on physiological traits, grain Se content, and yield of winter wheat by field experiment. Se application significantly increased grain Se content and yield, and the increased amount treated with 20 and 30 mg Se?L^?1 was the highest. At blooming–filling stage, Se application significantly increased grain Se content, but did not affect yield. Chlorophyll content was increased by Se application, and the increased amount at heading–blooming stage was higher than that in wheat leaves at the other stages. At four development stages, Se treatments (except for 10 mg Se?L^?1 at jointing–heading stage) significantly decreased the rate of superoxide (O₂ ^?) radical production. At heading–blooming (except for 50 mg Se?L^?1) and blooming–filling stages, hydrogen peroxide (H₂O₂) content was significantly decreased by Se treatments. The rate of O₂ ^? production and H₂O₂ content at 20 and 30 mg Se?L^?1 was the lowest. Se treatments (except for 10 mg Se?L^?1 at regreening–jointing and blooming–filling stages) also induced an evident decrease in malondialdehyde content. Proline content induced by Se treatments at jointing–heading and heading–blooming stages was higher than that in wheat leaves at regreening–jointing and blooming–filling stages. At four development stages, Se treatments all significantly increased glutathione peroxidase activity, and the treatments with 20 and 30 mg Se?L^?1 also evidently increased reduced glutathione content. These results suggested that Se application at different development stages increased antioxidant capacity of wheat, reduced oxidant stress to some extent, and the effects of Se treatments was the best if Se concentration ranged between 20 and 30 mg Se?L^?1. In addition, Se application time was more beneficial for Se accumulation and yield in wheat grain at heading–blooming stage.     

UV-B辐射增强对抗除草剂转基因水稻 CH4排放的影响

在大田条件下,研究了UV-B(ultraviolet-B)辐射增强对抗除草剂转基因水稻及亲本常规水稻甲烷(CH4)排放的影响。UV-B辐射设2水平,即对照(CK,自然光),增强(Elevated,14.4 kJ·m-·2d-1),相当于南京地区大气臭氧耗损25%的辐射剂量。结果表明,UV-B辐射增强并没有改变稻田CH4排放通量的季节性变化规律。与对照相比,UV-B辐射增强显著提高CH4排放通量和累积排放量。水稻分蘖期CH4累积排放量最高,占全生育累积排放量的51.55%—61.01%;其次是拔节至孕穗期,占20.00%—26.64%。抗除草剂转基因水稻的CH4排放通量和累积排放量显著低于亲本常规水稻。研究说明,UV-B辐射增强下种植抗除草剂转基因水稻对于减缓稻田甲烷排放有积极意义。     

Gibberellic Acid3 Modifies Some Growth and Physiologic Effects of Paclobutrazol (PP333) on Wheat

Gibberellic acid₃ (GA₃) modification of some growth and physiologic effects of paclobutrazol (PP₃₃₃) was studied by applying PP₃₃₃ alone and in combination with GA₃ at the tillering stage of wheat. Results showed that GA₃ weakened the effect of PP₃₃₃ on tillering and shortening the plant, increased the dry matter accumulation of different tillers, improved plant nitrogen metabolism by favoring nitrogen translocation into tillers at late growth stage, and stimulated tiller development. All of these reduced the difference in spike weight among tillers and the main stem. Compared with control, there were more spikes per plant and fewer grain per spike in the PP₃₃₃ treatment, but all yield components developed positively in the treatment consisting of the mixture of GA₃ and PP₃₃₃. Received May 22, 1996; accepted November 14, 1996